전기 모터의 작동 원리 및 장치

모든 전기 모터는 일반적으로 회전 운동으로 변환되는 전기 소비로 인해 기계적 작업을 수행하도록 설계되었습니다. 기술에는 작업 몸체의 병진 운동을 즉시 생성하는 모델이 있습니다. 이를 리니어 모터라고 합니다.

산업 설비에서 전기 모터는 기술적 생산 공정과 관련된 다양한 금속 절삭 기계 및 기계 장치를 구동합니다.

가전 ​​제품 내부에서 전기 모터는 세탁기, 진공 청소기, 컴퓨터, 헤어 드라이어, 어린이 장난감, 시계 및 기타 여러 장치를 구동합니다.

기본 물리적 프로세스 및 작동 원리

실내로 이동할 때 자기장 전류라고 하는 전하는 항상 자기력선의 방향에 수직인 평면에서 방향을 편향시키는 기계적 힘을 가지고 있습니다.전류가 금속선이나 금속선으로 만들어진 코일을 통과할 때, 이 힘은 전류가 흐르는 각 전선과 코일 전체를 전체적으로 이동/회전시키는 경향이 있습니다.

아래 사진은 전류가 흐르는 금속 프레임을 보여줍니다. 그것에 적용된 자기장은 프레임의 각 분기에 대해 힘 F를 생성하여 회전 운동을 생성합니다.

닫힌 전도 루프에서 기전력 생성을 기반으로 하는 전기 및 자기 에너지의 상호 작용 속성은 모든 전기 모터에서 작동합니다. 디자인에는 다음이 포함됩니다.

• 전류가 흐르는 코일. 마찰력에 대한 저항을 줄이기 위해 특수 앵커 코어에 놓고 로터리 베어링에 고정합니다. 이 설계를 로터라고 합니다.

• 회전자 권선의 권선을 따라 통과하는 전하를 자력선으로 관통하는 자기장을 생성하는 고정자;

• 고정자 배치용 하우징. 본체 내부에는 로터 베어링의 외부 케이지가 장착되는 특수 시트가 만들어집니다.

가장 간단한 전기 모터의 단순화된 설계는 다음 형식의 그림으로 나타낼 수 있습니다.

회 전자가 회전하면 토크가 생성되며 그 힘은 장치의 일반적인 설계, 적용된 전기 에너지의 양 및 변환 중 손실에 따라 다릅니다.

모터의 가능한 최대 토크 전력의 크기는 항상 모터에 적용되는 전기 에너지보다 작습니다. 효율성 값이 특징입니다.

전동기의 종류

코일에 흐르는 전류의 종류에 따라 DC모터와 AC모터로 나뉜다.이 두 그룹은 각각 서로 다른 기술 프로세스를 사용하여 많은 수정 사항을 가지고 있습니다.

DC 모터

그들은 고정 고정에 의해 생성된 고정자 자기장을 가지고 있습니다. 영구 자석 또는 여기 코일이 있는 특수 전자석. 전기자 코일은 베어링에 고정되어 자체 축을 중심으로 자유롭게 회전할 수 있는 샤프트에 단단히 장착됩니다.

이러한 엔진의 기본 구조가 그림에 나와 있습니다.

강자성 재료로 만들어진 전기자의 코어에는 두 개의 직렬 연결된 부품으로 구성된 코일이 있으며, 한쪽 끝은 전도 집전판에 연결되고 다른 쪽 끝은 서로 연결됩니다. 두 개의 흑연 브러시는 전기자의 정반대 끝에 위치하며 집전판의 접촉 패드에 밀착됩니다.

아래쪽 패턴 브러시에는 양의 DC 소스 전위가, 위쪽에는 음의 전위가 적용됩니다. 코일을 통해 흐르는 전류의 방향은 빨간색 파선 화살표로 표시됩니다.

전류는 자기장이 전기자의 왼쪽 하단에 북극을, 전기자의 오른쪽 상단에 남극을 갖도록 합니다(짐벌 법칙). 이로 인해 동일한 이름의 고정자 극에서 고정자의 반대 극으로 끌어당기는 회전자 극이 반발됩니다. 적용된 힘의 결과로 회전 운동이 발생하며 그 방향은 갈색 화살표로 표시됩니다.

관성에 의해 전기자가 더 회전하면 극이 다른 집전판으로 전송됩니다. 전류의 방향이 역전됩니다. 로터는 계속해서 더 회전합니다.

이러한 수집기 장치의 단순한 설계는 전기 에너지의 큰 손실을 초래합니다.이러한 모터는 단순한 디자인의 장치나 어린 이용 장난감에서 작동합니다.

생산 공정과 관련된 직류 전기 모터는 더 복잡한 설계를 가지고 있습니다.

• 코일은 둘로 나뉘지 않고 여러 부분으로 나뉩니다.

• 코일의 각 섹션은 자체 극에 장착됩니다.

• 컬렉터 장치는 권선 수에 따라 특정 수의 접촉 패드로 만들어집니다.

결과적으로 접촉판을 통해 브러시와 전류원에 대한 각 극의 원활한 연결이 생성되고 에너지 손실이 감소합니다.

이러한 앵커 장치가 사진에 나와 있습니다.

DC 모터에서는 회전자의 회전 방향을 반대로 할 수 있습니다. 이렇게하려면 소스에서 극성을 변경하여 코일의 전류 이동을 반대 방향으로 변경하면 충분합니다.

AC 모터

코일에 흐르는 전류가 다음과 같이 설명된다는 점에서 이전 설계와 다릅니다. 정현파 고조파 법칙주기적으로 방향(기호)을 변경합니다. 전원을 공급하기 위해 번갈아 표시되는 발전기에서 전압이 공급됩니다.

이러한 모터의 고정자는 자기 회로에 의해 수행됩니다. 코일의 회전이 프레임(코일) 구성으로 배치되는 홈이 있는 강자성 플레이트로 만들어집니다.

동기 전기 모터

아래 사진은 회 전자와 고정자의 전자기장이 동기 회전하는 단상 AC 모터의 작동 원리를 보여줍니다.

정반대의 고정자 자기 회로의 홈에는 교류가 흐르는 프레임 형태로 개략적으로 표시된 권선이 배치됩니다.

반파의 양의 부분이 통과하는 순간의 경우를 고려해 봅시다.

베어링 셀에는 영구 자석이 내장된 로터가 자유롭게 회전하며 극의 북쪽 «N 입»과 남쪽 «S 입»이 명확하게 정의됩니다. 양의 반파 전류가 고정자 권선을 통해 흐르면 «S st» 및 «N st» 극이 있는 자기장이 생성됩니다.

회전자와 고정자(극이 반발하고 극이 끌어당기는 것과는 달리)의 자기장 사이에 상호 작용력이 발생하여 반대 극이 서로 최대한 가깝게 위치할 때 모터 전기자를 임의의 위치에서 극단으로 돌리는 경향이 있습니다. 또 다른.

동일한 경우를 고려하지만 그 반대의 경우 - 전류의 음의 반파가 프레임 와이어를 통과하면 전기자의 회전이 반대 방향으로 발생합니다.

고정자에서 회 전자의 지속적인 움직임을 보장하기 위해 하나의 권선 프레임이 아니라 각각 별도의 전류원에 의해 전원이 공급되는 경우 특정 수의 권선 프레임이 만들어집니다.

동기 회전이 있는 3상 AC 모터의 작동 원리, 회전자와 고정자의 전자기장은 다음 그림에 나와 있습니다.

이 설계에서는 세 개의 코일 A, B 및 C가 고정자 자기 회로 내부에 서로 120도 각도로 오프셋되어 장착됩니다. 코일 A는 노란색, B는 녹색, C는 빨간색으로 표시되어 있습니다. 각 코일은 이전 사례와 동일한 프레임으로 만들어집니다.

그림에서 어떤 경우에도 전류는 순방향 또는 역방향으로 하나의 코일을 통해서만 흐르며 기호 «+» 및 «-«로 표시됩니다.

양의 반파가 위상 A를 순방향으로 통과하면 고정자의 자극이 이 평면에 형성되어 가동 전기자를 끌어당기기 때문에 회전자 필드의 축은 수평 위치를 취합니다. 회전자의 반대 극은 고정자의 극에 접근하는 경향이 있습니다.

양의 반파가 위상 C로 들어가면 전기자는 시계 방향으로 60도 회전합니다. 위상 B에 전류가 가해지면 유사한 전기자 회전이 발생합니다. 다음 권선의 다음 단계에서 각 후속 전류 흐름은 로터를 회전시킵니다.

각 권선에 120도 각도로 이동 된 3 상 전원 전압이 적용되면 교류가 순환하여 전기자가 회전하고 적용된 전자기장과 동기 회전을 생성합니다.

3상 스테퍼 모터에 동일한 기계 설계 성공적으로 사용…각 권선에만 제어 특수 컨트롤러(스테퍼 모터 드라이버) 상수 펄스는 위에서 설명한 알고리즘에 따라 적용 및 제거됩니다.

시작하면 회전 운동이 시작되고 특정 시점에서 종료되면 샤프트의 측정된 회전과 특정 기술 작업을 수행하기 위해 프로그래밍된 각도에서 정지됩니다.

설명된 두 3상 시스템에서 전기자의 회전 방향을 변경할 수 있습니다. 이렇게 하려면 단계 «A» — «B» — «C»의 순서를 다른 것으로 변경하면 됩니다(예: «A» — «C» — «B»).

회전자의 속도는 기간 T의 길이에 의해 조절됩니다. 회전 속도가 감소하면 회전이 가속됩니다.위상의 전류 진폭 크기는 권선의 내부 저항과 가해지는 전압 값에 따라 달라집니다. 그것은 전기 모터의 토크와 힘의 양을 결정합니다.

비동기 모터

이러한 모터 설계에는 이전에 논의된 단상 및 3상 모델에서와 같이 권선이 있는 동일한 고정자 자기 회로가 있습니다. 전기자와 고정자 전자기장의 비동기 회전에서 이름을 얻습니다. 이것은 로터의 구성을 개선함으로써 이루어집니다.

코어는 홈이 있는 전기 강판으로 만들어집니다. 전기자 끝에서 전도성 링으로 닫힌 알루미늄 또는 구리 전류 도체가 장착되어 있습니다.

고정자 권선에 전압이 가해지면 기전력에 의해 회 전자 권선에 전류가 유도되고 전기자 자기장이 생성됩니다. 이러한 전자기장이 상호 작용하면 모터 샤프트가 회전하기 시작합니다.

이 설계를 사용하면 고정자에 회전 전자기장이 발생한 후에만 회 전자의 움직임이 가능하며 비동기식 작동 모드로 계속됩니다.

비동기식 모터는 설계가 간단하여 가격이 저렴하고 산업 설비 및 가전 제품에 널리 사용됩니다.

ABB 방폭 전동기

리니어 모터

산업 메커니즘의 많은 작업 기관은 하나의 평면에서 왕복 운동 또는 병진 운동을 수행하며 이는 금속 가공 기계, 차량의 작동에 필요하며 파일을 운전할 때 해머 타격 ...

회전 전기 모터에서 기어박스, 볼 나사, 벨트 드라이브 및 유사한 기계 장치를 사용하여 이러한 작업 본체를 이동하면 설계가 복잡해집니다. 이 문제에 대한 최신 기술 솔루션은 선형 전기 모터의 작동입니다.

고정자와 회전자는 회전식 전기 모터에서처럼 고리 모양으로 감긴 것이 아니라 스트립 형태로 늘어납니다.

작동 원리는 일정 길이의 개방 자기 회로가 있는 고정자에서 전자기 에너지 전달로 인해 러너 로터에 왕복 선형 운동을 부여하는 것입니다. 전류를 순차적으로 켜면 작동 자기장이 내부에 생성됩니다.

컬렉터와 함께 전기자 권선에 작용합니다. 이러한 모터에서 발생하는 힘은 가이드 요소를 따라 선형 방향으로만 로터를 이동시킵니다.

선형 모터는 직류 또는 교류에서 작동하도록 설계되었으며 동기식 또는 비동기식 모드에서 작동할 수 있습니다.

선형 모터의 단점은 다음과 같습니다.

• 기술의 복잡성;

• 높은 가격;

• 낮은 에너지 효율.