Vad är en elektrisk AC -motor och hur fungerar den?

Vad är en elektrisk AC -motor?
En elektriskt växelmotor är en maskin som omvandlar elektrisk energi från en växlande ström (AC) kraftkälla till mekanisk energi, vanligtvis i form av rotationsrörelse. Denna rotationsenergi kan sedan användas för att driva olika mekaniska belastningar som fläktar, pumpar, kompressorer, transportband och många andra enheter.
AC -motorer används allmänt eftersom AC -kraft är den vanligaste formen av elektrisk kraft som tillhandahålls av verktygsnät runt om i världen, vilket gör dessa motorer idealiska för hushålls-, kommersiella och industriella tillämpningar.

Grundprincip
Den grundläggande arbetsprincipen för en växelströmsmotor är elektromagnetisk induktion. När en växlande ström flyter genom statorlindningarna producerar den ett roterande magnetfält. Detta roterande magnetfält inducerar ström i rotorn, som i sin tur genererar sitt eget magnetfält. Interaktionen mellan dessa två magnetfält producerar vridmoment som får rotorn att snurra.

Komponenter i detalj
Stator
Statorn är den fasta yttre delen av motorn. Den innehåller flera spolar med isolerad tråd arrangerade i ett cirkulärt mönster. När de är aktiverade med växelström genererar dessa spolar ett roterande magnetfält. Statorns magnetfält är det som driver rotorn.

Rotor
Rotorn är den roterande inre delen som ligger i statorn. Det kan vara en ekorre-burtyp (med ledande staplar) eller sårtyp med spolar. Rotorn svarar på statorns magnetfält och roterar och producerar mekanisk rörelse.

Axel
Ansluten till rotorn överför axeln mekanisk kraft från motorn till enheten den kör.

Skål
Lager stöder axeln och minskar friktionen när rotor snurrar.

Bostad och kylning
Motorhuset skyddar de inre delarna och inkluderar ofta ventilations- eller kylsystem för att förhindra överhettning.

Hur fungerar det steg för steg?
AC -leverans till stator
När växelströmsspänning appliceras på statorlindningarna ändrar den nuvarande riktningen och storleken regelbundet (enligt AC -frekvensen, t.ex. 50 eller 60 Hz).

Skapande av roterande magnetfält
Eftersom spolarna är arrangerade rumsligt och energiserade med AC, kommer det magnetfältet som genereras inte bara oscillerar på plats utan roterar runt statorns inre omkrets.

Induktion av ström i rotor
I en induktionsmotor (den vanligaste typen) skär det roterande magnetfältet över rotorns ledande staplar. Enligt Faradays lag inducerar detta en elektrisk ström i rotorn.

Rotormagnetfält
Den inducerade strömmen i rotorn producerar sitt eget magnetfält. Rotorens magnetfält försöker anpassa sig till statorns roterande magnetfält.

Vridmomentproduktion och rotation
På grund av interaktionen mellan statorn och rotormagnetfältet utövas en kraft (vridmoment) på rotorn, vilket får den att snurra i samma riktning som det roterande statorfältet.

Mekanisk utgång
Rotorens axel levererar mekanisk kraft till den bifogade belastningen, till exempel ett fläktblad eller pumphjul.

Typer AC -motorer
Synkronmotorer
Rotorn snurrar exakt med hastigheten på det roterande magnetfältet (synkron hastighet). Dessa motorer använder ofta magneter eller DC -excitation på rotorn.

Asynkrona (induktion) motorer
Rotoren snurrar med en hastighet något mindre än den synkrona hastigheten, vilket skapar en relativ rörelse som inducerar ström. Denna skillnad i hastighet kallas slip.

Enfasmotorer
Vanligtvis mindre och används i hushållsapparater. De kräver ytterligare startmekanismer eftersom en enfasförsörjning inte producerar ett roterande magnetfält av sig själv.

Trefasmotorer
Vanligt i industriella tillämpningar. Trefaseffekt skapar ett naturligt roterande magnetfält, vilket gör dessa motorer mer effektiva och kraftfulla.

Varför är AC -motorer viktiga?
Tillförlitlighet: De har enkel och robust konstruktion, vilket gör dem hållbara och långvariga.
Effektivitet: Särskilt trefasmotorer fungerar effektivt under olika belastningar.
Kostnadseffektiva: De är relativt billiga att tillverka och underhålla.
Bred användning: Från små apparater till tunga industrimaskiner täcker AC -motorer ett stort utbud av applikationer.
Enkel kontroll: Modern elektronik tillåter exakt hastighet och vridmomentkontroll genom variabla frekvensenheter (VFD).

Gemensamma applikationer
Hemmapparater som tvättmaskiner, kylskåp, luftkonditioneringsapparater
Industriella maskiner som transportörer, pumpar, kompressorer
HVAC -system för fläktar och blåsare
Elfordon och transportsystem
Robotik och automatisering