O princípio da conversão de energia em motores elétricos

O princípio de conversão de energia de um motor elétrico refere-se ao seu mecanismo central de conversão de energia elétrica em energia mecânica, que se baseia nas leis da indução eletromagnética e da força eletromagnética (Lei de Ampère)

Especificamente, o motor alcança a conversão de energia através da interação eletromagnética entre o estator e o rotor: o enrolamento do estator gera um campo magnético após ser energizado, que interage com a corrente no condutor do rotor para produzir força eletromagnética (força de Lorentz), formando assim o torque que faz o rotor girar e, por fim, convertendo a energia elétrica de entrada em energia cinética mecânica.

 

O princípio básico da conversão de energia em motores elétricos

Indução eletromagnética e força eletromagnética: Quando a corrente passa pelo condutor de um motor (como o enrolamento do estator), um campo magnético é gerado ao seu redor; O campo magnético interage com a corrente no rotor e, de acordo com a lei da força de Ampère, o condutor está sujeito a uma força que faz com que o rotor gire

Caminho de conversão de energia: Após a entrada de energia elétrica no motor, ela é convertida no movimento rotacional do rotor (energia mecânica) por meio de indução eletromagnética e força eletromagnética, que aciona a carga externa para trabalhar

Estrutura chave: O motor é composto principalmente por um estator (parte fixa, gerando campo magnético) e um rotor (parte rotativa, transportando corrente). Alguns motores também incluem um comutador (motor CC) ou um conversor de frequência (motor CA) para manter o torque unidirecional.

 

Classificação e características de funcionamento dos motores

Os motores elétricos podem ser divididos em motores DC e motores AC de acordo com suas fontes de energia. Entre eles, os motores CA são mais amplamente utilizados em sistemas de energia, incluindo motores síncronos e motores assíncronos (motores assíncronos têm velocidades de rotor que não são sincronizadas com as velocidades do campo magnético do estator)

6. O campo magnético rotativo de um motor CA é gerado por correntes trifásicas balanceadas que passam pelos enrolamentos do estator com uma diferença espacial de 120 graus,

Entre eles, (omega=2 \\ pi f) é a frequência angular, (f) é a frequência de potência, (p) é o logaritmo dos pólos e a velocidade síncrona (n0=60f/p)

7. A velocidade do rotor de um motor assíncrono (n=(1- s) n0) sempre fica atrás da velocidade síncrona, dando-lhe uma capacidade natural de partida suave devido à sua característica "assíncrona"

 

Antecedentes históricos e aplicação

O princípio de funcionamento dos motores elétricos originou-se do efeito magnético da corrente descoberto por Auster em 1820, e então Faraday inventou o primeiro dispositivo de motor elétrico em 1821

6. Os motores modernos têm sido amplamente utilizados nas indústrias, transportes e eletrodomésticos, e sua eficiência de conversão de energia depende do tipo, design e condições de uso. Por exemplo, os motores CA são geralmente mais eficientes que os motores CC

1. Com o desenvolvimento da ciência dos materiais e da tecnologia de controle, os motores estão evoluindo para maior densidade de potência e inteligência

O motor elétrico usa o princípio da força que atua sobre um condutor eletrificado em um campo magnético (que é diferente do efeito magnético da corrente elétrica, e a atual física do nono ano da People's Education Press separa claramente os dois). A descoberta deste princípio foi feita pelo físico dinamarquês Oster, nascido em 14 de agosto de 1777, no seio de uma família de farmacêuticos em Rudjobin, Ilha Langlong. Em 1794, foi admitido na Universidade de Copenhague e obteve seu doutorado em 1799. De 1801 a 1803, visitou países como Alemanha e França e conheceu muitos físicos e químicos. A partir de 1806, atuou como professor de física na Universidade de Copenhague e, a partir de 1815, tornou-se secretário executivo da Royal Danish Society. Em 1820, ele recebeu a Medalha Copley da Royal Society of England por sua notável descoberta do efeito magnético da corrente elétrica.

Desde 1829, ele atua como reitor do Instituto de Tecnologia de Copenhague. Ele faleceu em 9 de março de 1851 em Copenhague. Ele conduziu extensas pesquisas em física, química e filosofia. Devido à influência da filosofia de Kant e da filosofia natural de Schelling, acredito firmemente que as forças naturais podem ser transformadas umas nas outras e há muito que exploro a ligação entre eletricidade e magnetismo. Em abril de 1820, o efeito da corrente elétrica nas agulhas magnéticas, nomeadamente o efeito magnético da corrente elétrica, foi finalmente descoberto. Em 21 de julho do mesmo ano, ele publicou suas descobertas sob o título "Experiência sobre o efeito do conflito elétrico em agulhas magnéticas". Este pequeno artigo causou um grande choque na comunidade física europeia, levando ao surgimento de um grande número de resultados experimentais e abrindo assim um novo campo da física - eletromagnetismo.

Classificação Estrutural

1, A estrutura de um motor assíncrono trifásico consiste em um estator, rotor e outros acessórios.

(1) Estator (parte estacionária)

1. Núcleo de ferro do estator

Função: Como parte do circuito magnético do motor e no qual é colocado o enrolamento do estator.

Construção: O núcleo do estator é geralmente feito perfurando e laminando chapas de aço silício com camadas de isolamento na superfície de 0,35 ~ 0,5 milímetros de espessura. Existem ranhuras distribuídas uniformemente no círculo interno do núcleo para incorporar o enrolamento do estator.

Existem vários tipos de slots do núcleo do estator:

Slot semifechado: A eficiência e o fator de potência do motor são altos, mas a incorporação e o isolamento do enrolamento são difíceis. Geralmente usado em pequenos motores-de baixa tensão.

Slot semiaberto: capaz de incorporar enrolamentos moldados, geralmente usado para motores de baixa-tensão de grande e médio-tamanho-. O chamado-enrolamento formado refere-se ao enrolamento que pode ser isolado antes de ser colocado na ranhura.

Slot aberto: usado para incorporar enrolamentos moldados, com método de isolamento conveniente, usado principalmente em motores de alta-tensão.

 

2. Enrolamento do estator

Função: É a parte do circuito do motor elétrico, que é alimentado com energia CA trifásica para gerar um campo magnético rotativo.

Construção: Composto por três enrolamentos idênticos dispostos simetricamente em um ângulo elétrico de 120 graus no espaço, cada bobina desses enrolamentos está embutida em um determinado padrão em cada ranhura do estator.

Existem três itens principais de isolamento para os enrolamentos do estator: (garantir um isolamento confiável entre as partes condutoras do enrolamento e o núcleo de ferro, bem como um isolamento confiável entre os próprios enrolamentos).

⑴ Isolamento de aterramento: O isolamento entre todo o enrolamento do estator e o núcleo do estator.

⑵ Isolamento entre fases: O isolamento entre os enrolamentos do estator de cada fase.

⑶ Isolamento entre espiras: Isolamento entre espiras de cada enrolamento do estator de cada fase.

Fiação dentro da caixa de junção do motor:

Há um bloco de terminais dentro da caixa de junção do motor, e as extremidades de seis fios do enrolamento trifásico estão dispostas em duas fileiras, com a linha superior de três terminais dispostos da esquerda para a direita numerados 1 (U1), 2 (V1) e 3 (W1), e a linha inferior de três terminais dispostos da esquerda para a direita numerados 6 (W2), 4 (U2) e 5 (V2). Conecte o enrolamento-trifásico em uma conexão estrela ou delta. Toda a fabricação e manutenção devem ser organizadas de acordo com este número de série.

 

3.Base da máquina

Função: Fixe o núcleo do estator e as tampas dianteira e traseira para apoiar o rotor e fornecer proteção, dissipação de calor e outras funções.

Construção: A base geralmente é feita de ferro fundido. A base dos grandes motores assíncronos é geralmente soldada com placas de aço, enquanto a base dos micromotores é feita de alumínio fundido. O motor fechado possui nervuras de dissipação de calor na parte externa da base para aumentar a área de dissipação de calor, enquanto o motor protetor possui orifícios de ventilação em ambas as extremidades da tampa da base para permitir a convecção direta do ar dentro e fora do motor, facilitando a dissipação de calor.