Il principio della conversione dell'energia nei motori elettrici

Il principio di conversione dell'energia di un motore elettrico si riferisce al suo meccanismo principale di conversione dell'energia elettrica in energia meccanica, che si basa sulle leggi dell'induzione elettromagnetica e della forza elettromagnetica (legge di Ampere)

Nello specifico, il motore ottiene la conversione dell'energia attraverso l'interazione elettromagnetica tra statore e rotore: l'avvolgimento dello statore genera un campo magnetico dopo essere stato energizzato, che interagisce con la corrente nel conduttore del rotore per produrre forza elettromagnetica (forza di Lorentz), formando così la coppia che spinge il rotore a ruotare e, infine, convertendo l'energia elettrica in ingresso in energia cinetica meccanica

 

Il principio base della conversione dell'energia nei motori elettrici

Induzione elettromagnetica e forza elettromagnetica: Quando la corrente passa attraverso il conduttore di un motore (come l'avvolgimento dello statore), attorno ad esso viene generato un campo magnetico; Il campo magnetico interagisce con la corrente nel rotore e, secondo la legge della forza di Ampere, il conduttore è soggetto a una forza che fa ruotare il rotore

Percorso di conversione dell'energia: dopo che l'energia elettrica è stata immessa nel motore, viene convertita nel movimento rotatorio del rotore (energia meccanica) attraverso l'induzione elettromagnetica e la forza elettromagnetica, che fa funzionare il carico esterno

Struttura chiave: il motore è composto principalmente da uno statore (parte fissa, che genera campo magnetico) e un rotore (parte rotante, che trasporta corrente). Alcuni motori includono anche un commutatore (motore CC) o un convertitore di frequenza (motore CA) per mantenere la coppia unidirezionale.

 

Classificazione e caratteristiche di funzionamento dei motori

I motori elettrici possono essere suddivisi in motori CC e motori CA in base alle loro fonti di alimentazione. Tra questi, i motori CA sono più ampiamente utilizzati nei sistemi di alimentazione, compresi i motori sincroni e i motori asincroni (i motori asincroni hanno velocità del rotore che non sono sincronizzate con le velocità del campo magnetico dello statore)

6. Il campo magnetico rotante di un motore CA è generato da correnti bilanciate trifase- che passano attraverso gli avvolgimenti dello statore con una differenza spaziale di 120 gradi,

Tra questi, (omega=2 \\ pi f) è la frequenza angolare, (f) è la frequenza di potenza, (p) è il logaritmo dei poli e la velocità sincrona (n0=60f/p)

7. La velocità del rotore di un motore asincrono (n=(1- s) n0) è sempre in ritardo rispetto alla velocità sincrona, conferendogli una naturale capacità di avviamento graduale grazie alla sua caratteristica "asincrona"

 

Cenni storici e applicazioni

Il principio di funzionamento dei motori elettrici ebbe origine dall'attuale effetto magnetico scoperto da Auster nel 1820, e poi Faraday inventò il primo dispositivo a motore elettrico nel 1821

6. I motori moderni sono stati ampiamente utilizzati nelle industrie, nei trasporti e negli elettrodomestici e la loro efficienza di conversione energetica dipende dal tipo, dal design e dalle condizioni di utilizzo. Ad esempio, i motori CA sono generalmente più efficienti dei motori CC

1. Con lo sviluppo della scienza dei materiali e della tecnologia di controllo, i motori si stanno evolvendo verso una maggiore densità di potenza e intelligenza

Il motore elettrico utilizza il principio della forza che agisce su un conduttore elettrificato in un campo magnetico (che è diverso dall'effetto magnetico della corrente elettrica, e l'attuale fisica della nona elementare della People's Education Press separa chiaramente i due). La scoperta di questo principio fu fatta dal fisico danese Oster, nato il 14 agosto 1777 in una famiglia di farmacisti a Rudjobin, nell'isola di Langlong. Nel 1794 fu ammesso all'Università di Copenaghen e conseguì il dottorato nel 1799. Dal 1801 al 1803 visitò paesi come la Germania e la Francia e incontrò molti fisici e chimici. Dal 1806 prestò servizio come professore di fisica all'Università di Copenaghen e dal 1815 divenne segretario esecutivo della Royal Denmark Society. Nel 1820 gli fu assegnata la Medaglia Copley della Royal Society of England per la sua straordinaria scoperta dell'effetto magnetico della corrente elettrica.

Dal 1829 è stato preside del Copenhagen Institute of Technology. Morì il 9 marzo 1851 a Copenaghen. Ha condotto ricerche approfondite in fisica, chimica e filosofia. A causa dell'influenza della filosofia di Kant e della filosofia naturale di Schelling, credo fermamente che le forze naturali possano trasformarsi l'una nell'altra e ho esplorato a lungo la connessione tra elettricità e magnetismo. Nell'aprile 1820 fu finalmente scoperto l'effetto della corrente elettrica sugli aghi magnetici, vale a dire l'effetto magnetico della corrente elettrica. Il 21 luglio dello stesso anno pubblicò le sue scoperte con il titolo "Esperimento sull'effetto del conflitto elettrico sugli aghi magnetici". Questo breve articolo causò un grande shock nella comunità dei fisici europei, portando all'emergere di un gran numero di risultati sperimentali e aprendo così un nuovo campo della fisica - dell'elettromagnetismo.

Classificazione strutturale

1. La struttura di un motore asincrono trifase- è costituita da uno statore, un rotore e altri accessori.

(1) Statore (parte stazionaria)

1. Nucleo di ferro dello statore

Funzione: come parte del circuito magnetico del motore e sul quale è posizionato l'avvolgimento dello statore.

Costruzione: il nucleo dello statore è generalmente realizzato mediante punzonatura e laminazione di fogli di acciaio al silicio con strati isolanti sulla superficie di 0,35~0,5 millimetri di spessore. Nel cerchio interno del nucleo sono presenti fessure distribuite uniformemente per incorporare l'avvolgimento dello statore.

Esistono diversi tipi di slot per nuclei dello statore:

Scanalatura semichiusa: l'efficienza e il fattore di potenza del motore sono elevati, ma l'inclusione e l'isolamento degli avvolgimenti sono difficili. Generalmente utilizzato in piccoli motori a bassa-tensione.

Cava semiaperta: capace di incorporare avvolgimenti stampati, generalmente utilizzata per motori a bassa-tensione di grandi e medie-dimensioni. Il cosiddetto-avvolgimento formato si riferisce all'avvolgimento che può essere isolato prima di essere inserito nella fessura.

Slot aperto: utilizzato per incorporare avvolgimenti stampati, con un comodo metodo di isolamento, utilizzato principalmente nei motori ad alta-tensione.

 

2. Avvolgimento dello statore

Funzione: è la parte circuitale del motore elettrico, che viene fornita con alimentazione CA trifase- per generare un campo magnetico rotante.

Costruzione: Composto da tre avvolgimenti identici disposti simmetricamente ad un angolo elettrico di 120 gradi nello spazio, ciascuna bobina di questi avvolgimenti è incorporata secondo un determinato schema in ciascuna fessura dello statore.

Esistono tre principali elementi di isolamento per gli avvolgimenti dello statore: (garantendo un isolamento affidabile tra le parti conduttive dell'avvolgimento e il nucleo di ferro, nonché un isolamento affidabile tra gli avvolgimenti stessi).

⑴ Isolamento da terra: l'isolamento tra l'intero avvolgimento dello statore e il nucleo dello statore.

⑵ Isolamento interfase: l'isolamento tra gli avvolgimenti dello statore di ciascuna fase.

⑶ Isolamento tra le spire: isolamento tra le spire di ciascun avvolgimento dello statore di ciascuna fase.

Cablaggio all'interno della scatola di giunzione del motore:

All'interno della scatola di giunzione del motore è presente una morsettiera e le sei estremità dei fili dell'avvolgimento trifase- sono disposte su due file, con la fila superiore di tre morsetti disposti da sinistra a destra numerati 1 (U1), 2 (V1) e 3 (W1) e la fila inferiore di tre morsetti disposti da sinistra a destra numerati 6 (W2), 4 (U2) e 5 (V2). Collega l'avvolgimento trifase-con un collegamento a stella o a triangolo. Tutta la produzione e la manutenzione devono essere organizzate in base a questo numero di serie.

 

3. Base della macchina

Funzione: fissa il nucleo dello statore e i cappucci terminali anteriori e posteriori per supportare il rotore e fornire protezione, dissipazione del calore e altre funzioni.

Costruzione: la base è solitamente in ghisa. La base dei grandi motori asincroni è generalmente saldata con piastre di acciaio, mentre la base dei micromotori è in fusione di alluminio. Il motore chiuso è dotato di nervature di dissipazione del calore all'esterno della base per aumentare l'area di dissipazione del calore, mentre il motore protettivo è dotato di fori di ventilazione su entrambe le estremità del coperchio della base per consentire la convezione diretta dell'aria all'interno e all'esterno del motore, facilitando la dissipazione del calore.