Innhold
- TL; DR (for lang; ikke lest)
- Hva er prinsippet for motoren?
- Hvordan fungerer en vekselstrømsmotor?
- Hvor mange typer motorer er det?
- Kan noen vekselstrømsmotor være variabel hastighet?
Nikola Tesla fant opp vekselstrømsmotorer, eller vekselstrømsmotorer, på slutten av 1800-tallet. AC-motorer er forskjellige fra likestrøm- eller likestrømsmotorer når de bruker vekselstrøm, noe som endrer retning. AC-motorer transformerer elektrisk energi til mekanisk energi. AC-motorer brukes fremdeles sterkt i moderne liv, og du kan finne dem i apparater og apparater i ditt eget hjem.
TL; DR (for lang; ikke lest)
Vekselstrømsmotorer eller vekselstrømsmotorer ble oppfunnet av Nikola Tesla på 1800-tallet. AC-motorteori innebærer bruk av elektromagneter med strømmer for å skape kraft, og derfor bevegelse.
Hva er prinsippet for motoren?
Det enkleste prinsippet for motoren er å bruke elektromagneter med strømmer for å skape kraft til å bevege noe - med andre ord for å konvertere elektrisk energi til rotasjonsmekanisk energi. Motorer er satt opp med elektromagneter i nestede ringer med magnetenes polariteter som veksler nord til sør i ringene. Rotormagneter beveger seg mens statormagneter ikke gjør det. Nord-sør-polariteten til disse elektromagnetene må snu kontinuerlig.
Hvordan fungerer en vekselstrømsmotor?
Før Teslas oppfinnelser var likestrømsmotorer den presiderende typen motor. En vekselstrømsmotor fungerer ved å tilføre vekselstrøm på statorviklinger, som produserer et roterende magnetfelt. Fordi magnetfeltet roterer på denne måten, trenger ikke en vekselstrømsmotor strøm eller mekanisk hjelp til å påføres rotoren. Rotoren roterer via magnetfeltet og skaper dreiemoment på motorens drivaksel. Rotasjonshastigheten varierer basert på antall magnetiske poler i en stator. Denne hastigheten kalles synkron hastighet. AC-induksjonsmotorer opererer imidlertid med etterslep eller glidning for å tillate strømning av rotorstrøm.
Ulike vekselstrømsmotorer vil ha forskjellige antall poler og derfor varierende hastighet i forhold til hverandre. Hastigheten til en vekselstrømsmotor er imidlertid ikke variabel i seg selv, men heller konstant. Dette i motsetning til mange likestrømsmotorer. AC-motorer trenger ikke børster (strømkontakter) eller kommutatorer som likestrømsmotorer trenger.
Teslas oppfinnelser endret landskapet til motorer enormt, og tillater mer effektive og pålitelige enheter. Disse vekselstrømmotorene revolusjonerte industriene og banet vei for bruk i mange apparater som ble brukt i det 21. århundre, for eksempel kaffekvern, dusjvifte, klimaanlegg og kjøleskap.
Hvor mange typer motorer er det?
Flere typer AC-motorer eksisterer og fungerer etter samme grunnprinsipp. Mange av disse motorene er en variant av induksjons AC-motorer, selv om den nyere permanentmagnet AC-motoren, eller PMAC, fungerer litt annerledes.
Den vanligste vekselstrømsmotoren er den svært allsidige induksjonsmotoren i tre faser. Denne polyfase-motoren fungerer med etterslep i stedet for med den synkrone hastigheten. Denne forskjellen i hastighet kalles motorslipp. Induserte strømmer som strømmer i rotoren forårsaker denne glippen, som trekker høy strøm ved starten. På grunn av slippen blir disse motorene ansett som asynkrone. Tre-fase induksjonsmotorer kan skryte av høy kraft og effektivitet, med høyt startmoment. Slike motorer trenger ofte en mekanisk startkraft for å sette rotoren i bevegelse. Tre-fase induksjonsmotorer er kraftige motorer som ofte brukes i industrielle enheter.
Ekorn-burmotorer er en type vekselstrømsmotor der aluminium eller kobber ledende stenger på rotoren ligger parallelt med akselen. Størrelsen og formen på ledende stenger påvirker dreiemomentet og hastigheten. Navnet er avledet av enhetens likhet med et bur.
En induksjonsmotor med sårrotor er en slags vekselstrømsmotor som består av en rotor med viklinger i stedet for stenger. Sårrotor-induksjonsmotorer trenger høyt startmoment. Motstand utenfor rotoren påvirker dreiemomentets hastighet.
Enfaset induksjonsmotor er en slags vekselstrømsmotor laget med en startvikling som er lagt vinkelrett på hovedstatorens vikling. Universelle motorer er enfasemotorer og kan operere enten via vekselstrøm eller likestrøm. Hjemmets støvsuger inneholder sannsynligvis en universalmotor.
Kondensatormotorer er en type vekselstrømsmotor som innebærer å tilføre kapasitans for å skape et faseskifte mellom viklingene. De er praktiske for maskiner som krever høyt startmoment, for eksempel kompressorer.
Kondensatorløpsmotorer er en type enfaset vekselstrømsmotor som balanserer godt startmoment og løping. Disse motorene bruker kondensatorer koblet til hjelpeviklinger. Du vil finne kondensatordrevne motorer i noen ovnvifter. Kondensator startmotorer bruker en kondensator med startvikling som kan skape det største startmomentet. Begge disse typene motorer krever to kondensatorer i tillegg til en bryter, så deres deler hever prisen på slike motorer. Hvis bryteren tas bort, fungerer den resulterende permanente delte kondensatormotoren til en lavere kostnad, men bruker også lavere startmoment. Selv om de er dyrere å betjene, fungerer disse typer AC-motorer bra for høye dreiemomentbehov som luftkompressorer og vakuumpumper.
Splittfasede motorer er en type vekselstrømsmotor som bruker startvindinger med liten gage og forskjellig motstand mot reaktansforhold. Dette gir en faseforskjell via smale ledere. Splittfasede motorer gir lavere startmoment enn andre kondensatormotorer, og høy startstrøm. Derfor brukes splittfasemotorer vanligvis i små vifter, små kverner eller elektroverktøy. Hestekreftene til deltfase-motorer kan nå opptil 1/3 hk.
Skyggelagte motorer er en type lavfase induksjons AC-motor med en vikling. Skyggelagte motorer er avhengige av magnetisk fluks mellom uskyggede og skyggelagte deler av en skyggespole laget av kobber. Disse brukes best som små engangsmotorer som ikke krever lang kjøretid eller mye dreiemoment.
Synkronmotorer er så navngitt fordi magnetpolene de genererer dreier rotoren med synkron hastighet. Antall polpar bestemmer hastigheten til en synkronmotor. Undertyper av synkronmotorer inkluderer trefasede og enkle synkronmotorer.
Hysteresemotorer er stålsylindere som ikke har viklinger eller tenner. Disse motorene har konstant dreiemoment og fungerer jevnt, så de brukes ofte i klokker.
De fleste AC-motorer bruker elektromagneter fordi de ikke svekkes, i motsetning til permanente magneter. Nyere teknologier har imidlertid gjort permanentmagnet AC-motorer levedyktige og til og med å foretrekke under visse omstendigheter. Permanente magnetiske vekselstrømsmotorer eller PMAC brukes i applikasjoner som krever presist dreiemoment og hastighet. Dette er pålitelige, populære motorer som brukes i dag. Magneter er montert på en rotor, enten på overflaten eller i lamineringene. Magnetene som brukes i PMAC er laget av sjeldne jordartselementer. De produserer mer fluks enn induksjonsmagneter. PMAC er synkrone maskiner som fungerer med høy effektivitet, og fungerer enten behovene for dreiemoment er varierende eller konstante. PMAC kjører ved kjøligere temperaturer enn andre vekselstrømsmotorer. Dette hjelper til å redusere slitasje på motordeler. På grunn av deres høye effektivitet bruker PMAC-er mindre energi. Høyere kostnader på forhånd oppveies til slutt av denne effektive motorens langsiktige drift.
Kan noen vekselstrømsmotor være variabel hastighet?
En av attraksjonene til likestrømsmotorer er det faktum at hastigheten deres kan varieres. AC-motorer har imidlertid ikke en tendens til å kjøre med variabel hastighet. De kjører med konstant hastighet uansett belastning. Dette er nyttig for å opprettholde nøyaktig hastighet. Visse applikasjoner garanterer imidlertid variabel hastighet. Forsøk på å endre hastigheten på vekselstrømsmotorer kan føre til skade eller overoppheting. Det er imidlertid måter å jobbe rundt disse problemene og lage en AC-motor med variabel hastighet. Mekaniske løsninger for å endre hastigheten på vekselstrømsmotorer eksisterer. Dette kan gjøres via trinser i noen enheter, for eksempel med en dreiebenk. En annen mekanisk løsning er å bruke en knektaksel.
Mange av dagens maskiner fungerer fortsatt på bakgrunn av Nikola Teslas originale AC-induksjonsmotoriske prinsipper. Disse motorene har tålt tidstesten på grunn av deres tilpasningsevne og holdbarhet. Ingeniører søker å gjøre motorene mer effektive, med mindre slitasje og varmeutvikling, noe som gir lavere kostnader og lavere fot på miljøet.