Das Prinzip der Energieumwandlung in Elektromotoren

Das Energieumwandlungsprinzip eines Elektromotors bezieht sich auf seinen Kernmechanismus zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie, der auf den Gesetzen der elektromagnetischen Induktion und der elektromagnetischen Kraft (Ampere-Gesetz) basiert.

Konkret erreicht der Motor die Energieumwandlung durch elektromagnetische Wechselwirkung zwischen Stator und Rotor: Die Statorwicklung erzeugt nach der Bestromung ein Magnetfeld, das mit dem Strom im Rotorleiter interagiert, um eine elektromagnetische Kraft (Lorentzkraft) zu erzeugen und so das Drehmoment zu erzeugen, das den Rotor in Drehung versetzt und letztendlich die eingegebene elektrische Energie in mechanische kinetische Energie umwandelt

 

Das Grundprinzip der Energieumwandlung in Elektromotoren

Elektromagnetische Induktion und elektromagnetische Kraft: Wenn Strom durch den Leiter eines Motors (z. B. die Statorwicklung) fließt, wird um ihn herum ein Magnetfeld erzeugt; Das Magnetfeld interagiert mit dem Strom im Rotor und gemäß dem Ampereschen Kraftgesetz wirkt auf den Leiter eine Kraft, die den Rotor in Drehung versetzt

Energieumwandlungspfad: Nachdem die elektrische Energie in den Motor eingegeben wurde, wird sie durch elektromagnetische Induktion und elektromagnetische Kraft in die Drehbewegung des Rotors (mechanische Energie) umgewandelt, wodurch die externe Last zum Arbeiten gebracht wird

Schlüsselstruktur: Der Motor besteht hauptsächlich aus einem Stator (fester Teil, der ein Magnetfeld erzeugt) und einem Rotor (rotierender Teil, der Strom führt). Einige Motoren verfügen außerdem über einen Kommutator (Gleichstrommotor) oder einen Frequenzumrichter (Wechselstrommotor), um ein unidirektionales Drehmoment aufrechtzuerhalten.

 

Klassifizierung und Betriebseigenschaften von Motoren

Elektromotoren können entsprechend ihrer Energiequelle in Gleichstrommotoren und Wechselstrommotoren unterteilt werden. Unter diesen werden Wechselstrommotoren häufiger in Energiesystemen eingesetzt, einschließlich Synchronmotoren und Asynchronmotoren (Asynchronmotoren haben Rotorgeschwindigkeiten, die nicht mit den Geschwindigkeiten des Statormagnetfelds synchronisiert sind).

6. Das rotierende Magnetfeld eines Wechselstrommotors wird durch dreiphasige symmetrische Ströme erzeugt, die durch Statorwicklungen mit einem räumlichen Unterschied von 120 Grad fließen.

Darunter ist (omega=2 \\ pi f) die Kreisfrequenz, (f) die Netzfrequenz, (p) der Logarithmus der Pole und die Synchrongeschwindigkeit (n0=60f/p)

7. Die Rotordrehzahl eines Asynchronmotors (n=(1- s) n0) bleibt immer hinter der Synchrondrehzahl zurück, was ihm aufgrund seiner „asynchronen“ Charakteristik eine natürliche Sanftanlauffähigkeit verleiht

 

Historischer Hintergrund und Anwendung

Das Funktionsprinzip von Elektromotoren entstand aus dem 1820 von Auster entdeckten Strommagneteffekt, und 1821 erfand Faraday den ersten Elektromotor

6. Moderne Motoren werden häufig in der Industrie, im Transportwesen und in Haushaltsgeräten eingesetzt und ihre Energieumwandlungseffizienz hängt von Typ, Design und Nutzungsbedingungen ab. Beispielsweise sind Wechselstrommotoren in der Regel effizienter als Gleichstrommotoren

1. Mit der Entwicklung der Materialwissenschaften und der Steuerungstechnik entwickeln sich Motoren hin zu höherer Leistungsdichte und Intelligenz

Der Elektromotor nutzt das Prinzip der Kraft, die auf einen elektrifizierten Leiter in einem Magnetfeld wirkt (was sich von der magnetischen Wirkung von elektrischem Strom unterscheidet, und die aktuelle Physik der neunten Klasse der People's Education Press trennt beide klar). Die Entdeckung dieses Prinzips wurde vom dänischen Physiker Oster gemacht, der am 14. August 1777 in einer Apothekerfamilie in Rudjobin auf der Insel Langlong geboren wurde. 1794 wurde er an der Universität Kopenhagen aufgenommen und promovierte 1799. Von 1801 bis 1803 besuchte er Länder wie Deutschland und Frankreich und traf viele Physiker und Chemiker. Ab 1806 war er Professor für Physik an der Universität Kopenhagen und ab 1815 Geschäftsführer der Königlich Dänischen Gesellschaft. Im Jahr 1820 wurde ihm die Copley-Medaille der Royal Society of England für seine herausragende Entdeckung des magnetischen Effekts des elektrischen Stroms verliehen.

Seit 1829 ist er Dekan des Technischen Instituts Kopenhagen. Er starb am 9. März 1851 in Kopenhagen. Er hat umfangreiche Forschungen in Physik, Chemie und Philosophie durchgeführt. Aufgrund des Einflusses von Kants Philosophie und Schellings Naturphilosophie bin ich fest davon überzeugt, dass Naturkräfte ineinander umgewandelt werden können, und erforsche seit langem den Zusammenhang zwischen Elektrizität und Magnetismus. Im April 1820 wurde schließlich die Wirkung von elektrischem Strom auf Magnetnadeln, nämlich die magnetische Wirkung von elektrischem Strom, entdeckt. Am 21. Juli desselben Jahres veröffentlichte er seine Erkenntnisse unter dem Titel „Experiment zum elektrischen Konflikteffekt an Magnetnadeln“. Dieser kurze Aufsatz löste einen großen Schock in der europäischen Physikgemeinschaft aus, führte zu einer Vielzahl experimenteller Ergebnisse und eröffnete damit ein neues Gebiet der Physik - des Elektromagnetismus.

Strukturelle Klassifizierung

1. Die Struktur eines dreiphasigen Asynchronmotors besteht aus einem Stator, einem Rotor und anderen Zubehörteilen.

(1) Stator (stationärer Teil)

1. Stator-Eisenkern

Funktion: Als Teil des Magnetkreises des Motors und auf dem die Statorwicklung platziert ist.

Konstruktion: Der Statorkern wird im Allgemeinen durch Stanzen und Laminieren von Siliziumstahlblechen mit Isolierschichten auf der Oberfläche von 0,35 bis 0,5 Millimetern Dicke hergestellt. Im Innenkreis des Kerns sind gleichmäßig verteilte Schlitze zur Einbettung der Statorwicklung eingestanzt.

Es gibt verschiedene Arten von Statorkernschlitztypen:

Halbgeschlossener Schlitz: Der Wirkungsgrad und der Leistungsfaktor des Motors sind hoch, aber die Einbettung und Isolierung der Wicklungen sind schwierig. Wird im Allgemeinen in kleinen Niederspannungsmotoren verwendet.

Halboffener Schlitz: Kann geformte Wicklungen einbetten und wird im Allgemeinen für große und mittelgroße Niederspannungsmotoren verwendet. Unter der sogenannten geformten Wicklung versteht man die Wicklung, die vor dem Einlegen in die Nut isoliert werden kann.

Offener Schlitz: Wird zum Einbetten geformter Wicklungen mit praktischer Isolationsmethode verwendet und wird hauptsächlich in Hochspannungsmotoren verwendet.

 

2. Statorwicklung

Funktion: Es handelt sich um den Schaltungsteil des Elektromotors, der mit dreiphasigem Wechselstrom versorgt wird, um ein rotierendes Magnetfeld zu erzeugen.

Aufbau: Bestehend aus drei identischen Wicklungen, die symmetrisch in einem elektrischen Winkel von 120 Grad im Raum angeordnet sind. Jede Spule dieser Wicklungen ist in einem bestimmten Muster in jede Nut des Stators eingebettet.

Es gibt drei Hauptisolierungselemente für Statorwicklungen: (Gewährleistung einer zuverlässigen Isolierung zwischen den leitenden Teilen der Wicklung und dem Eisenkern sowie einer zuverlässigen Isolierung zwischen den Wicklungen selbst).

⑴ Erdungsisolierung: Die Isolierung zwischen der gesamten Statorwicklung und dem Statorkern.

⑵ Zwischenphasenisolierung: Die Isolierung zwischen den Statorwicklungen jeder Phase.

⑶ Windungsisolierung: Isolierung zwischen den Windungen jeder Statorwicklung jeder Phase.

Verkabelung im Motoranschlusskasten:

Im Motoranschlusskasten befindet sich ein Klemmenblock, und die sechs Drahtenden der dreiphasigen Wicklung sind in zwei Reihen angeordnet, wobei die obere Reihe mit drei von links nach rechts angeordneten Klemmenpfosten mit 1 (U1), 2 (V1) und 3 (W1) nummeriert ist und die untere Reihe mit drei von links nach rechts angeordneten Klemmenpfosten mit 6 (W2), 4 (U2) und 5 (V2) nummeriert ist. Schließen Sie die dreiphasige Wicklung in einer Stern- oder Dreieckschaltung an. Alle Herstellungs- und Wartungsarbeiten sollten entsprechend dieser Seriennummer erfolgen.

 

3. Maschinenbasis

Funktion: Befestigen Sie den Statorkern sowie die vorderen und hinteren Endkappen, um den Rotor zu stützen und Schutz, Wärmeableitung und andere Funktionen zu gewährleisten.

Konstruktion: Der Sockel besteht meist aus Gusseisen. Der Sockel großer Asynchronmotoren ist im Allgemeinen mit Stahlplatten verschweißt, während der Sockel von Mikromotoren aus Aluminiumguss besteht. Der geschlossene Motor verfügt über Wärmeableitungsrippen an der Außenseite des Sockels, um die Wärmeableitungsfläche zu vergrößern, während der Schutzmotor über Belüftungslöcher an beiden Enden der Sockelabdeckung verfügt, um eine direkte Luftkonvektion innerhalb und außerhalb des Motors zu ermöglichen und so die Wärmeableitung zu erleichtern.