Elektrodzinējs

Vikipēdijas raksts
Pārlēkt uz: navigācija, meklēt
Dažādu lielumu elektromotori

Elektrodzinējs jeb elektromotors - dzinējs, kuru darbina elektrība. Tā ir ierīce, kas pārveido elektroenerģiju mehāniskajā enerģijā. Absolūti lielākā daļa elektromotoru darbojas ar elektromagnētiskajiem spēkiem (elektromagnētu iedarbība ar magnētiem), taču ir sastopami arī pjezoelektriskie motori, kur kustību izraisa pjezoelektrisko materiālu izplešanās un saraušanās. Šādi ir mazizplatīti un tos dažreiz lieto dažu dārgā gala fotoaparātu fokusēšanas motoriem.

Pamatā visplašāk lieto divu tipu elektrodzinējus — līdzstrāvas un maiņstrāvas. Elektrodzinēja galvenās sastāvdaļas ir stators un rotors. Vismaz vienā no tiem ir tinumi, kas veido vienu vai vairākus elektromagnētus.

Rotors ir ievietots statorā, un rotoram griežoties ap savu asi, tiek radīta griezes kustība, kuru ar ass palīdzību novada uz vajadzīgo darba vietu. Lai arī parasti rotors atrodas statora iekšpusē, tomēr ir sastopami arī motori, kam kustīgā daļa atrodas ārpusē. Elektromagnētiskajiem motoriem izšķir divas daļas:

  • enkurs (armature) - līdzstrāvas motoriem parasti atrodas rotorā - rada mainīgu magnētisko lauku, kas izraisa motora griešanos
  • stators (field) - līdzstrāvas motoriem parasti atrodas statorā - veido pastāvīgu magnētisko lauku, uz kuru iedarboties enkura magnētiskajam laukam. Tā, kā šim nav jābūt mainīgam, te var lietot pastāvīgos magnētus.

Lielākā daļa elektromotoru rada rotācijas kustību, taču ir sastopami arī lineārie motori, kas rada taisnvirziena kustību. Elektromagnētiskie lineārie motori parasti ir vai nu maiņstrāvas motori (sinhronie vai asinhronie), vai arī soļa motori.

Līdzstrāvas elektrodzinējs[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Līdzstrāvas elektrodzinējā elektrība tiek pievadīta rotoram ar suku (oglīšu) un kolektora palīdzību, radot elektromagnētisko lauku starp statoru un rotoru, un šīs magnētiskās mijiedarbības rezultātā, tas sāk kustību (griezties). Enkurā plūstošā strāva ir maiņstrāva, kolektors ir ierīce, kas līdzstrāvu pārveido maiņstrāvā. Pēc statora magnētiem līdzstrāvas motorus iedala:

  • Ar pastāvīgo magnētu - statorā ir pastāvīgais magnēts un ierosmes strāva nav nepieciešama. Šādus lieto vismazākajiem motoriem, jo tie ir vienkāršāki. Te ir ierobežota maksimālā jauda.
  • Virknes ierosme - statora ierosmes tinums elektriski saslēgts virknē ar rotoru. Ierosmes strāva virknes ierosmes līdzstrāvas motoros ir vienād ar enkura strāvu. Vislielākais starta griezes moments. Ja pazūd slodze, var paātrināties līdz sabrukumam. Lieto elektrotransportā.
  • Paralēlā ierosme - statora ierosmes tinums elektriski saslēgts paralēli ar rotoru. Parasti ierosmes strāva paralēlās ierosmes līdzstrāvas motoros ir ~5% no enkura strāvas.
  • Neatkarīgā ierosme - statora ierosmes tinumu baro no cita (neatkarīga) barošanas avota, kā rotora tinumu. Plašākas jaudas regulēšanas iespējas.
  • Kombinētā ierosme - divu vai vairāku ierosmes sistēmu kombinācija, motoram ir vairāki ierosmes tinumi.
  • Bezsuku (bezkolektora)(brushless). Šie ir principiāli atšķirīgi. Te suku un kolektora vietā ir mikroshēma (maziem motoriem) vai mikroshēma un jaudas pastiprinātājs (lielākiem motoriem), kas no līdzstrāvas ražo maiņstrāvu ar frekvenci, kas proporcionāla motora rotācijas frekvencei (analogi kā kolektors). Tam nepieciešams īpašs rotora pozīcijas devējs. Mazākajiem motoriem bieži vien tā vietā vienkārši uz brīdi izslēdz barošanu un mēra tinumos ģenerēto spriegumu, kas kautkādā mērā ir atkarīgs no ātruma un pozīcijas. Šajiem motoriem parasti rotors atrodas ārpusē un sastāv no pastāvīgā magnēta. Šādus motorus plaši lieto datoru ventilatoros un datoru diskierīcēs. Šie motori ir relatīvi dārgi (jo vajag mikroshēmu), bet tie rada ļoti maz traucējumu (parastie līdzstrāvas motori ir vieni no spēcīgākajiem traucējumu avotiem, jo kolektors regulāri (parasti simtiem reižu sekundē) pārtrauc relatīvi lielas strāvas ķēdi un mēdz dzirksteļot.)

Līdzstrāvas motorus bieži vien ir iespējams lietot arī kā līdzstrāvas ģeneratorus. Līdzstrāvas elektrodzinēji tiek izmantoti ļoti plaši dažāda veida sadzīves ierīcēs (piem. ventilatoros).

Maiņstrāvas elektrodzinējs[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Maiņstrāvas elektromotori ir elektromotori, kas darbojas no maiņstrāvas. Parasti maiņstrāvas motori darbojas no 3 fāzu maiņstrāvas, jo tā ir viegli iegūt rotējošu magnētisko lauku. Vienfāzes motoriem ir pulsējošs magnētiskais lauks. Lai vienfāzes motors varētu sākt griezties, tam nepieciešams atsevišķā tinumā radīt fāzu nobīdi. To panāk ar dažādām metodēm, taču lielākoties vienfāzes motoriem ir mazāks lietderības koeficients, kā trīsfāzu motoriem. Vēl maiņstrāvas elektrodzinējus iedala:

  • Sinhronie motori - rotē ar frekvenci, kas ir tieši proporcionāla maiņstrāvas frekvencei
  • Asinhronie motori - rotē ar frekvenci, kas nedaudz atpaliek (par slīdi) no frekvences, kas ir tieši proporcionāla maiņstrāvas frekvencei. Asinhronos motorus sīkāk var iedalīt:
    • motori ar fāzu rotoru (rotorā ir tinumi)
    • motori ar īsslēgtu rotoru (rotora "tinumi" ir izlieti no monolīta alumīnija)

Maiņstrāvas motoru rotācijas ātrums ir atkarīgs no maiņstrāvas frekvences un polu skaita. 4 polu motoram ir 2 reizes mazāks ātrums kā 2 polu motoram pie tās pašas maiņstrāvas frekvences. Maiņstrāvas motoru sinhrono ātrumu var aprēķināt:

\mbox{ }n_s = \frac{60\ [\mbox{sek/min}]f}{p}\quad[\mbox{apgr/min}]

kur:

  • ns - sinhronais ātrums (apgr/min);
  • f - maiņstrāvas frekvence (Hz);
  • p - polu pāru skaits.

Sinhronie motori ar sinhrono ātrumu, asinhronie motori griežas lēnāk. 2 polu motoram pie 50Hz sinhronais ātrums ir 3000 apgr/min, 4 polu motoram - 1500 apgr/min. Kamēr nebija izgudroti frekvences pārveidotāji, maiņstrāvas motoru ātruma regulēšanas iespējas bija ļoti ierobežotas

Pietiekoši zemām frekvencēm no maiņstrāvas var darbināt arī līdzstrāvas motorus. Tādus parasti lieto, ja nepieciešami lielāki apgriezieni, jo to ātrums nav atkarīgs no maiņstrāvas frekvences.

Asinhronais motors[izmainīt šo sadaļu | labot pirmkodu]

Asinhronie (indukcijas) motori ir maiņstrāvas motori, kas rotē ar ātrumu, kas ir nedaudz mazāks par sinhrono ātrumu (tāpēc asinhronie) un kuriem rotorā tiek inducēta strāva (lai radītu magnētisko lauku)(tāpēc indukcijas).

Asinhronais motors sastāv no statora, kurā ir tinumi, un rotora, kurā parasti ir īsslēgti monolīta vara vai alumīnija "tinumi", bet var būt arī īsti tinumi, kurus pieslēdz ar kontaktgredzeniem (fāzu rotors). Fāzu rotors ir sarežģītāks, dārgāks un satur detaļas, kas nolietojas (kontaktgredzeni), taču tam ir iespējams samazināt starta strāvu, ieslēgšanas laikā virknē ar rotoru ieslēdzot rezistorus. Asinhrono motoru var uzskatīt par transformatoru ar vienu rotējošu tinumu (rotors). Rotorā inducētā strāva ir atkarīga no rotācijas ātruma. Ja tas ir vienāds ar sinhrono ātrumu, rotorā strāva neinducējas un stators strāvu nepatērē, taču motors neattīsta nekādu griezes momentu. Ja rotors negriežas (ieslēgšanas laikā), tad tajā inducējas maksimālā iespējamā strāva un statora patērētā jauda ir līdz 10 reizēm lielāka pat motora nominālo jaudu. Motoriem ar fāžu rotoru šī iemesla dēļ, ieslēgšanas laikā, virknē ar rotora tinumiem ieslēdz rezistorus (lai samazinātu šo strāvu). Lietojot frekvences pārveidotāju, parastam asinhronajam motoram, ieslēgšanas laikā var padot pazeminātas frekvences (un sprieguma) strāvu, kas arī samazina ieslēgšanas strāvu.

Ja asinhrono motoru (kas ir pieslēgts pie strāvas) griež ar ātrumu, kas ir lielāks par sinhrono ātrumu, tas var darboties kā ģenerators. Šādus asinhronos ģeneratorus lieto mazās elektrostacijās, jo to frekvence nav atkarīga no rotācijas ātruma. Asinhronie ģeneratori nevar darboties bez sākotnējā tīkla sprieguma, tie patērē reaktīvo jaudu.