Электр кыймылдаткычтары кантип иштейт
Электр кыймылдаткычы – бул электр энергиясын айланма кыймыл түрүндө механикалык энергияга айландыруучу түзүлүш. Бул технология желдеткичтерден жана суу насосторунан баштап заводдук техникага жана ал тургай электр унааларына чейин ар кандай заманбап түзүлүштөрдүн негизин түзөт. Электр кыймылдаткычтарынын иштөө принциптерин түшүнүү инженердик студенттер үчүн гана эмес, айланабыздагы түзүлүштөр кантип бир гана электр энергиясы менен иштей аларын түшүнүүгө кызыккан ар бир адам үчүн да маанилүү. Бул макалада негизги түшүнүктөр , негизги компоненттер жана электр кыймылдаткычтары кантип иштээри кыскача, бирок ар тараптуу талкууланат.
1. Негизги түшүнүк : Электромагниттик күч
Электр кыймылдаткычынын негизги принциби электр тогу менен магнит талааларынын өз ара аракеттенүүсүнө негизделген . Электр тогу магнит талаасынын ичиндеги өткөргүч (мисалы, зым) аркылуу өткөндө , өткөргүч күчкө ээ болот. Бул кубулуш Лоренц күчү деп аталат. Пайда болгон күчтүн багыты токтун багытына жана магнит талаасынын багытына жараша болот. Электр кыймылдаткычында бул күч ротордун айланышы үчүн моментти (айлануу моментин) түзүү үчүн колдонулат.
Жөнөкөй сөз менен айтканда, электр кыймылдаткычы айлануучу бөлүктү (роторду) тынымсыз өзгөрүп турган магниттик түртүү жана тартуу күчүнүн аркасында кыймылын улантууга "мажбурлайт". Бул өзгөрүүлөр айлануу бир жерде токтоп калбай, улана тургандай кылып жөнгө салынат.
2. Электр кыймылдаткычынын негизги компоненттери
Электр кыймылдаткычтарынын көптөгөн түрлөрү болгону менен, алардын негизги түзүлүшү, адатта, төмөнкү компоненттерден турат:
1. Статор
Статор - бул мотордун кыймылсыз бөлүгү. Анын функциясы магнит талаасын түзүү болуп саналатАйрым кыймылдаткычтарда статордун магнит талаасы туруктуу магниттер тарабынан пайда болот, бирок башка кыймылдаткычтарда статор электромагниттик магнит талаасын түзүү үчүн ток өткөрүүчү катушканы колдонот.
2. Ротор (арматура)
Ротор айлануучу бөлүк болуп саналат. Ротордо, адатта, статордун магнит талаасы менен өз ара аракеттенүүчү катушкалар же магниттер болот. Бул өз ара аракеттенүү күч пайда кылганда, ротор вал боюнча айланат.
3. Катушка (оромо)
Катушка – бул ток өткөрүүчү зым катушкасы. Катушкалар кыймылдаткычтын түрүнө жараша статордо же ротордо жайгашышы мүмкүн. Бул катушкалар магнит талаасын жана моментти түзүүдө чоң ролду ойнойт.
4. Кубат булагы жана башкаруу системасы
Кубат булагы туруктуу ток (ТК) же өзгөрмө ток (ӨЗ) болушу мүмкүн. Заманбап кыймылдаткычтар, айрыкча өнөр жай кыймылдаткычтары жана электр унаалары жыштыкты, чыңалууну жана токту жөнгө салуу үчүн инверторлор же драйверлер сыяктуу контроллерлорду колдонушат, бул ылдамдыкты жана моментти башкарууга мүмкүндүк берет.
5. Коллектор жана щеткалар (айрым туруктуу токтун моторлорунда)
Щеткалуу туруктуу токтун моторунда коллектор жана щеткалар бир багыттуу моментти сактоо жана үзгүлтүксүз айланууну сактоо үчүн ротордун катушкаларындагы токтун багытын мезгил-мезгили менен тескери буруп турушат. Щеткасыз мотордо бул коммутация функциясы электрондук схемалар менен алмаштырылат.
6. Подшипниктер жана корпус
Подшипниктер ротордун минималдуу сүрүлүү менен айлануусуна жардам берет, ал эми мотордун корпусу ичиндеги компоненттерди коргойт жана жылуулуктун таркалышына жардам берет.
3. Туруктуу токтун (Түз токтун) моторунун иштөө принциби
Туруктуу токтун мотору - бул түшүнүү үчүн эң оңой моторлордун бири, анткени анын концепциясы абдан жөнөкөй. Туруктуу токтун чыңалуусун колдонгондо, ток статордун магнит талаасында жайгашкан ротордун катушкалары аркылуу агат. Натыйжада, катушкалардын карама-каршы тараптарына таасир этүүчү Лоренц күчү пайда болуп, момент пайда болот. Ротор айлана баштайт.
Бирок, бир кыйынчылык бар: эгерде катушкалардагы токтун багыты туруктуу бойдон калса, ротор белгилүү бир абалга жеткенде токтоп калат, анткени пайда болгон күч нөлгө барабар болушу мүмкүн ("тең салмактуу" абал). Дал ушул жерде коллектор ишке кирет. Коллектор катушкалардагы токтун багытын ар бир жарым айлануу сайын өзгөртөт. Бул тескери бурулуш моменттин багытын туруктуу кармап турат, бул ротордун айлануусун улантууга мүмкүндүк берет.
Туруктуу токтун моторлору ылдамдыкты салыштырмалуу оңой башкаруу артыкчылыгына ээ. Ылдамдыкты чыңалууну өзгөртүү менен башкарууга болот, ал эми момент токко байланыштуу. Ушул мүнөздөмөлөрдөн улам, туруктуу токтун моторлору белгилүү бир электрондук түзүлүштөр, оюнчук моторлор же кичинекей моторлор сыяктуу так ылдамдыкты башкарууну талап кылган колдонмолордо кеңири колдонулат.
4. Өзгөрмө токтун (өзгөрмө токтун) моторунун иштөө принциби
Өзгөрмө токтун моторлору айлануучу магнит талаасынын принциби боюнча иштейт. Мисалы, үч фазалуу асинхрондук кыймылдаткычта статордун фаза айырмасы 120 градус болгон өзгөрмө ток менен камсыздалган үч катушкасы бар. Бул фаза айырмасы статор тарабынан пайда болгон магнит талаасынын мотордун огунун айланасында айлангандай көрүнүшүнө алып келет.
Айлануучу статордун магнит талаасы андан кийин роторду да айландыруу үчүн "тартат". Индукциялык кыймылдаткычтарда ротор, адатта, эки учунда туташтырылган өткөргүч тилкелеринен турган тыйынчык капасынын формасына ээ. Айлануучу магнит талаасы ротор аркылуу өткөндө, ротордун тилкелеринде индукцияланган ток пайда болот ( Фарадейдин электромагниттик индукция мыйзамына ылайык ). Бул индукцияланган ток статор талаасы менен өз ара аракеттенип, моментти пайда кылган ротордун магнит талаасын пайда кылат.
Индукциялык кыймылдаткычтардын кызыктуу жери, ротор эч качан статордун магнит талаасы менен бирдей ылдамдыкта айланбайт. Бул ылдамдык айырмасы тайгалануу деп аталат жана тайгалануу индукциянын пайда болушу үчүн зарыл. Индукциялык кыймылдаткычтар бекемдиги, жөнөкөйлүгү жана тейлөөнү аз талап кылгандыгы менен белгилүү, анткени алар щеткаларды же механикалык коллекторлорду колдонбойт.
Асинхрондук кыймылдаткычтардан тышкары, синхрондуу кыймылдаткычтар да бар. Синхрондук кыймылдаткычта ротор статордун магнит талаасынын ылдамдыгында так айланат. Ротор туруктуу магнит же электромагнит болушу мүмкүн. Синхрондук кыймылдаткычтар жогорку натыйжалуулук жана так башкаруу талап кылынган жерлерде, анын ичинде айрым өнөр жай колдонмолорунда жана электр унааларында кеңири колдонулат.
5. Ылдамдыкка жана моментке таасир этүүчү факторлор
Электр кыймылдаткычынын айлануу ылдамдыгына жана андан келип чыккан моментке бир нече негизги факторлор таасир этет:
– Чыңалуу жана ток: Туруктуу токтун кыймылдаткычтарында чыңалуу ылдамдыкка, ал эми ток моментке таасир этет. Өзгөрмө токтун кыймылдаткычтарында чыңалуу жана ток дагы эле роль ойнойт, бирок адатта инвертор тарабынан башкарылат.
– Жыштык: Өзгөрмө токтун моторлорунда статордун магнит талаасынын ылдамдыгы кубат булагынын жыштыгына жараша болот. Ошондуктан, жыштыкты башкаруу өзгөрмө токтун моторунун ылдамдыгын жөнгө салуунун негизги каражаты болуп саналат.
– Уюлдардын саны: AC моторлорунда статордун уюлдары канчалык көп болсо, ошол эле жыштыктагы синхрондуу ылдамдык ошончолук төмөн болот.
– Механикалык жүктөм: Жүк канчалык чоң болсо, кыймылдаткычка талап кылынган момент ошончолук жогору болот. Асинхрондук кыймылдаткычтарда жүктөмдүн жогорулашы тайгаланууну күчөтөт.
– Дизайн жана материалдар: Магнит материалынын сапаты, катушканын дизайны жана муздатуу системасы иштин натыйжалуулугуна жана натыйжалуулугуна таасир этет.
6. Натыйжалуулук жана энергиянын жоготуулары
Кирүүчү электр энергиясынын баары эле механикалык энергияга айланбайт . Айрымдары төмөнкүдөй түрүндө жоголот:
– Катушканын каршылыгынан улам жездин жоголушу жылуулукту пайда кылат.
– Гистерезис жана куюн агымдарынан улам темир материалдарындагы өзөктүн жоголушу.
– Подшипниктердеги сүрүлүүдөн жана абанын каршылыгынан улам келип чыккан механикалык жоготуулар.
– Башкаруу системасындагы конструкциянын кемчиликтеринен жана гармоникалардан улам кошумча жоготуулар.
Жакшы мотор бул жоготууларды азайтуу үчүн иштелип чыккан, мисалы, сапаттуу жез зымды колдонуу, куюн агымдарын азайтуу үчүн өзөктү ламинациялоо жана желдетүү же муздатуу системасын колдонуу менен.
7. Корутунду
Электр кыймылдаткычынын иштөө принциби негизинен электр тогунун магнит талаасы менен өз ара аракеттениши болуп саналат, бул моментти жана айлануу кыймылын пайда кылат. Статор магнит талаасын пайда кылат, ротор ошол талаага жооп берет жана коммутация системасы - щеткалуу туруктуу токтун моторлорунда механикалык же заманбап моторлордо электрондук - ротордун үзгүлтүксүз кыймылын камсыз кылган моментти кармап турат. Өзгөрмө токтун моторлору айлануучу магнит талаасына таянат, ал эми туруктуу токтун моторлору катушкалардагы токтун тескери бурулушуна көбүрөөк таянат.
Лоренц күчүнүн, электромагниттик индукциянын жана статор, ротор жана контроллер сыяктуу негизги компоненттердин ролдорун түшүнүү менен, биз электр кыймылдаткычтары жөн гана "айлануучу түзүлүштөр" эмес, заманбап жашоо үчүн абдан маанилүү болгон натыйжалуу электромагниттик инженерия экенин көрө алабыз. Эгер сиз тереңирээк изилдегиңиз келсе, кийинки кадам - индукциялык кыймылдаткычтар, синхрондуу кыймылдаткычтар жана щеткасыз кыймылдаткычтар сыяктуу белгилүү бир кыймылдаткычтардын түрлөрү жана алардын ылдамдыгын инвертор же электрондук драйвер аркылуу кантип башкаруу керектиги жөнүндө билүү.
