Mótair Ionduchtúcháin Leictreamaighnéadacha & Mótair AC: Mar a Oibríonn siad

Tá mótair leictreacha i measc na n-aireagán is iarmhartach i stair na hinnealtóireachta, agus bunaíodh an prionsabal a fhágann go n-oibríonn an chuid is mó díobh - ionduchtú leictreamaighnéadach - beagnach dhá chéad bliain ó shin. Sa lá atá inniu ann, cumhachtaí an prionsabal céanna gach rud ó chomhbhrúiteoirí tionsclaíocha go rothair leictreacha. Le tuiscint a fháil ar mhótair AC, conas a thiomáineann ionduchtú leictreamaighnéadach iad, agus conas a d'athraigh an teicneolaíocht isteach sna mótair gan scuab a úsáidtear i soghluaisteacht leictreach nua-aimseartha, tugtar pictiúr iomlán de cheann de na smaointe is marthanaí agus is inoiriúnaithe san innealtóireacht.

Cad is Mótar AC ann?

Is mótar leictreach é mótar AC a thiontaíonn fuinneamh leictreach sruth ailtéarnach (AC) go fuinneamh meicniúil rothlach. Murab ionann agus mótair srutha dhírigh (DC), a fheidhmíonn ar shruth a shreabhann i dtreo amháin, ritheann mótair AC ar shruth a aisiompaíonn treo go tréimhsiúil - de ghnáth ag 50 nó 60 uair in aghaidh an tsoicind ag brath ar mhinicíocht eangaí cumhachta an réigiúin.

Tá dhá phríomh-chomhpháirt mheicniúla i ngach mótar AC. Tá an statóir Is é an cóimeáil seachtrach seasta, déanta as fáinne de cornaí leictreamaighnéad a fhoirceannadh isteach i gcroílár cruach lannaithe. Nuair a shreabhann cumhacht AC trí na foirceannadh stator, táirgeann siad réimse maighnéadach. Tá an rótar an tionól rothlach istigh, suite taobh istigh de chuas sorcóireach an statóra. Is é an t-idirghníomhú idir réimse maighnéadach an statóra agus an rotor - a bhaintear amach trí ionduchtú leictreamaighnéadach, maighnéid bhuan, nó excitation seachtrach ag brath ar an gcineál mótair - a ghineann an chasmhóimint a thiomáineann an seafta aschuir.

Roinneann mótair AC ina dhá chatagóir oibriúcháin bhunúsacha: mótair ionduchtúcháin (asincrónach) agus mótair shioncrónacha. Is iad mótair ionduchtúcháin na cineálacha is coitianta i bhfad ar fud feidhmeanna tionsclaíocha agus tráchtála, arb ionann iad agus tromlach mór na mótar a úsáidtear ar fud an domhain.

Prionsabal an Ionduchtúcháin Leictreamaighnéadacha

Tá ionduchtú leictreamaighnéadach mar bhunús leis an mbealach a ghineann mótair ionduchtúcháin chasmhóiminte gan aon nasc leictreach leis an rotor. Luaitear sa phrionsabal, a bhunaigh Michael Faraday sa bhliain 1831, go n-aslonnaítear sruth leictreach sa seoltóir sin de bharr réimse maighnéadach athraitheach a théann trí sheoltóir. Táirgeann an sruth spreagtha seo, ar a sheal, a réimse maighnéadach féin.

I mótar ionduchtaithe, cruthaíonn foirceannadh AC an statóra réimse maighnéadach a rothlaíonn go leanúnach timpeall an tollta stator. Téann an réimse rothlach seo trí na seoltóirí rótar, rud a spreagann sruth iontu de réir dlí Faraday. Gineann an sruth spreagtha sin réimse maighnéadach tánaisteach sa rótar. De réir dlí Lenz, cuireann an réimse tánaisteach seo i gcoinne an athraithe a chruthaigh é - rud a chiallaíonn go ndéanann sé iarracht deireadh a chur leis an tairiscint choibhneasta idir an réimse rothlaithe statóra agus an rótar seasta trí rothlú an rótar sa treo céanna leis an réimse stator.

An toradh: casadh an rotor, tar éis an réimse maighnéadach rothlach, gan aon nasc fisiciúil leictreach idir stator agus rotor. Gan scuaba, gan aon fháinní duillín ar thaobh an rótair, gan cómhalartán - tarlaíonn an t-aistriú fuinnimh go hiomlán tríd an réimse maighnéadach athraitheach trasna an bhearna aeir. Sin é an fáth go bhfuil mótair ionduchtaithe chomh meicniúil simplí, láidir, agus saol fada i gcomparáid le mótair chineál scuab: níl aon comhpháirteanna teagmhála ar an rotor a chaitheamh amach.

Conas Réimse Maighnéadach Rothlach a Chruthú

Is é an réimse maighnéadach rothlach an príomh-mheicníocht a thiomáineann ionduchtú leictreamaighnéadach i mótar AC - agus is airí éiritheach é de chumhacht AC trí phas. I gcóras trí phas, soláthraítear trí voltas AC ar leith ag an am céanna do thrí thacar de thochras stator, agus déantar gach péire foirceannadh a fhritháireamh go fisiciúil ó na cinn eile faoi 120 céim timpeall an tollta stator. Déantar na trí voltas a fhritháireamh go leictreach freisin faoi 120 céim - rud a chiallaíonn go sroicheann siad a mbuaicluachanna ag tráthanna éagsúla i ngach timthriall.

De réir mar a shroicheann gach céim a buaic, éiríonn na leictreamaighnéid a fhuinneamhann an chéim sin níos láidre, ag tarraingt réimse maighnéadach éifeachtach an statóra i dtreo an tsraith cuaillí sin. De réir mar a théann an timthriall ar aghaidh agus an chéad chéim eile ag buaicphointe, aistríonn an réimse go dtí an chéad sraith cuaillí eile - 120 céim timpeall an statóra. Is é an éifeacht ghlan de thrí shraith leictreamaighnéid buaic in ord, spásáilte go cothrom timpeall an imlíne, réimse maighnéadach gur dealraitheach go rothlú go réidh timpeall an statóra ag luas arna chinneadh ag minicíocht an tsoláthair agus líon na gcuaillí maighnéadacha sa stator foirceannadh.

Seo a leanas an luas sioncrónach seo i réabhlóidí in aghaidh an nóiméid: Ns = (120 × f) / P , áit arb é f an mhinicíocht soláthair in Hz agus is é P líon na gcuaillí. Rothlaíonn mótar dhá chuaille ar sholáthar 50 Hz ar luas sioncrónach 3,000 RPM; rothlaíonn mótar ceithre cuaille ar an soláthar céanna ag 1,500 RPM. Is féidir le mótair aon phas réimse rothlach a tháirgeadh freisin, ach éilíonn siad foirceannadh cúnta tosaigh nó toilleoirí toisc go dtáirgeann soláthar aon phas amháin réimse bíogach seachas rothlach.

An Rotar Cage Iora agus Duillín

Is é an rótar cage iora an tógáil rótair is coitianta i mótair ionduchtaithe AC - ainmnithe mar gheall ar a chosúlacht leis an roth aclaíochta a úsáideann ainmhithe beaga. Tá sé comhdhéanta de shraith barraí seoltaí alúmanaim nó copair atá leabaithe i sliotáin i gcroí iarainn lannaithe, agus gearrchiorcad na barraí ag an dá cheann trí fháinní deiridh a sheoladh. Níl aon foirceannadh, aon insliú, agus aon naisc leictreacha seachtracha - tá an rotor simplí go meicniúil a mhonarú agus beagnach doscriosta faoi ghnáthchoinníollacha oibriúcháin.

Nuair a scuabann an réimse maighnéadach rothlach ón statóir trasna na mbarraí seoltóra seo, ionduchtaíonn sé sruthanna a shreabhann trí na barraí agus timpeall na bhfáinní deiridh. Táirgeann na sruthanna imshruthaithe seo réimse maighnéadach an rótair, a idirghníomhaíonn leis an réimse statóra chun an chasmhóimint a ghiniúint. Braitheann an sruth spreagtha — agus mar sin an chasmhóimint — ar an ráta a ghearrann an réimse statóra trasna barraí an rótair. Dá mba rud é go sroichfeadh an rotor go díreach an luas céanna le réimse an stator rothlach (luas sioncrónach), ní bheadh ​​aon tairiscint choibhneasta ann, gan aon ghearradh réimse, gan aon sruth ionduchtach, agus ní bheadh ​​aon chasmhóimint ann. Mar sin ritheann an rótar i gcónaí beagán níos moille ná an luas sioncrónach.

Tugtar an difríocht luais seo duillín , arna shloinneadh mar chéatadán den luas sioncrónach. Gan aon ualach, tá an duillín an-bheag - de ghnáth 0.5% go 1%. Faoi ualach rátáil iomlán, méaduithe duillín go dtí thart ar 3% go 8% ag brath ar dhearadh mótair. Ní easnamh é duillín; is é an mheicníocht riachtanach é trína ngineann mótar ionduchtaithe chasmhóiminte. Gan duillín, níl aon ionduchtú leictreamaighnéadach ann, agus gan ionduchtú leictreamaighnéadach, níl aon chasmhóimint ann.

Mótair Ionduchtúcháin vs Mótair Shioncrónacha

Is ionann mótair shioncrónacha agus an príomh-bhrainse eile de dhearadh mótair AC. I gcás ina bhfuil rótar mótair ionduchtaithe tiomáinte go hiomlán ag sruthanna leictreamaighnéadacha ionduchtaithe, tá rótar mótair shioncrónaigh feistithe le maighnéid bhuana nó leictreamaighnéid sceite leithleacha a ghlasann an rótar go díreach luas an réimse rothlaithe statóra — le sciorradh nialasach.

Úsáidtear mótair shioncrónacha nuair is gá luas beacht, tairiseach a dhéanamh beag beann ar athrú ualaigh — i gcloig, gineadóirí comhartha, agus tiomántáin suite ardchruinneas. Is iad mótair ionduchtúcháin is mó a bhíonn i bhfeidhm i bhfoirmíochtaí ginearálta tionsclaíochta agus tráchtála mar gheall ar a gcostas níos ísle, a stóinseacht níos airde, agus a gcumas féintosaithe i bhfoirmíochtaí trí phas.

Mótair Ionduchtúcháin Aon-Chéim vs Trí Chéim

Tá mótair ionduchtaithe trí phas féin-tosaithe: táirgeann an soláthar trí phas go nádúrtha réimse maighnéadach rothlach, a thosaíonn láithreach ar chasmhóiminte ionduchtaithe sa rotor cage iora a luaithe a chuirtear an chumhacht i bhfeidhm. Tá siad níos éifeachtaí, táirgeann siad fachtóir cumhachta níos airde, agus úsáidtear iad i mbeagnach gach feidhmchlár tionsclaíoch ó chaidéil bheaga go thiomáineann il-megawatt.

Is dúshlán bunúsach é mótair ionduchtaithe aon phas: táirgeann soláthar AC aon phas réimse maighnéadach bíogach, ní réimse rothlach. Is féidir le réimse bíogach rothlú a choinneáil ach ní féidir é a thosú — níl aon treo uainíochta tosaíochta ag an mótar agus níl aon chasmhóimint tosaithe glan nialasach aige agus é ina stad. Tugann go leor straitéisí dearaidh aghaidh air seo, agus cruthaíonn gach ceann díobh malairt mhótair ar leith.

Ó Ionduchtú AC go DC Brushless: An Éabhlóid Nua-Aimseartha

Ní mótar ionduchtaithe AC sa chiall thraidisiúnta é an mótar DC gan scuab (BLDC) - anois an cineál mótair is mó i rothair leictreacha, r-scooters, drones, agus tiomántáin chúnta feithiclí leictreacha - sa chiall thraidisiúnta. Seachas a bheith ag brath ar shruthanna rótair a tharchuirtear go leictreamaighnéadach, úsáideann mótar BLDC maighnéid buana ar an rotor agus lascadh reatha rialaithe go leictreonach sa statóir chun rothlú a tháirgeadh. I dtaca leis seo tá sé cosúil le mótar sioncrónach níos dlúithe ná mótar ionduchtaithe.

Tá an nasc le prionsabail mhótair AC sa statóir: táirgeann statóir mótair BLDC réimse maighnéadach rothlach trí shruth DC a lascadh go beacht trína chuid foirceannadh - éifeacht atá comhionann go feidhmiúil leis an méid a bhaineann AC trí phas amach trí athrú sinusoidal srutha. Déanann an rialtóir mótair an cómhalartán leictreonach a thagann in ionad scuaba mótair DC traidisiúnta, ag baint úsáide as aiseolas ar shuíomh an rotor (ó braiteoirí éifeacht Halla nó braiteadh cúl-EMF) chun na foirceannadh stator ceart a fhuinneamh ag gach nóiméad sa timthriall uainíochta.

Is é an toradh ná mótar a chomhcheanglaíonn oibríocht shioncrónach agus ardéifeachtúlacht mótair sioncrónach maighnéad buan leis an inrialaitheacht agus an dlúthmhacht a éilíonn feidhmchláir faoi thiomáint ceallraí. Cuireann mótair BLDC deireadh le caitheamh scuab a chuireann srian le saol seirbhíse na mótar DC traidisiúnta, oibríonn siad go héifeachtach thar raon luas leathan, agus táirgeann siad dlús ard-chasmhóiminte i bpacáiste dlúth - rud a fhágann go bhfuil siad mar bhunús innealtóireachta do shoghluaisteacht leictreach nua-aimseartha.

Feidhmchláir i Soghluaisteacht Leictreach Nua-Aimseartha

Tá prionsabail an ionduchtaithe leictreamaighnéadacha agus na réimsí maighnéadacha rothlacha, a forbraíodh sa naoú haois déag, cuimsithe go díreach sna mótair a chumhachtaíonn rothair leictreacha agus feithiclí leictreacha éadroma an lae inniu - cé go bhfuil siad ina bhfoirm buan-mhaighnéad nua-aimseartha gan scuab. Tá dhá chumraíocht mhótair ar leith i gceannas ar an margadh seo, agus tá tréithe feidhmíochta difriúla ag gach ceann acu a oireann do stíleanna agus riachtanais marcaíochta éagsúla.

Mótair mol an mótar a chomhtháthú go díreach isteach sa mhol rotha - tosaigh nó ar chúl - agus an statóir ceangailte leis an acastóir agus foirmíonn an rótar an sceall seachtrach a thiomáineann an roth. Déanann an t-idirghníomhú leictreamaighnéadach idir na foirceannadh statóra seasta agus an rotor maighnéad buan rothlach an roth a iompú go díreach, gan aon slabhra tarchurtha cumhachta meicniúil idir mótair agus roth. Mar gheall ar an simplíocht seo tá mótair mhoil cairdiúil don chothabháil agus do chiúin. Mótair mol for electric bicycles and light electric vehicles oireann d'fheidhmchláir chomaitéireachta, lasta agus fóillíochta nuair is tosaíochtaí iad suiteáil dhíreach agus cothabháil íseal.

Mótair lár-tiomáint cuir an mótar ag lúibín bun an rothair, ag tiomáint an chromáin agus an slabhra seachas an roth go díreach. Ligeann an socrú seo don rothaí úsáid a bhaint as córas giair reatha an rothair chun an chasmhóimint mhótair a iolrú, rud a fhágann go mbeidh córais lár-tiomáinte i bhfad níos éifeachtaí ar an tír-raon cnocach agus go mbeidh siad in oiriúint níos fearr do choinníollacha ualaigh inathraithe. Mótair lár-tiomáint for high-performance electric bikes an chasmhóimint agus an solúbthacht tír-raoin a theastaíonn ó r-rothair sléibhe, rothair lastais, agus feidhmchláir comaitéireachta feidhmíochta a sheachadadh.

Sa dá chumraíocht, ní féidir leis an mótar oibriú go héifeachtach gan rialtóir mótair comhoiriúnaithe. Déanann an rialtóir an cómhalartán leictreonach a thagann in ionad scuaba meicniúla, a bhainistíonn seachadadh reatha chuig na foirceannadh statóra bunaithe ar aiseolas ar shuíomh an rótair, agus aistrítear ionchur marcaigh (leibhéal cúnaimh throttle, pedal) ina aschur cruinn chasmhóiminte. Rialaitheoirí mótair DC gan scuab le haghaidh córais moil agus lár-tiomáinte a innealtóireacht chun cumraíochtaí sonracha foirceannadh mótair, raonta voltais, agus prótacail chumarsáide a mheaitseáil. Le haghaidh innealtóirí agus lánpháirtithe a thógann córais tiomána iomlána, beidh an rialtóir agus treoir péireála mótair soláthraíonn sé an creat meaitseála sonraíochta is gá chun teaglaim rialaitheoirí agus mótair chomhoiriúnacha a roghnú le haghaidh ardán feithicle ar leith agus sprioc feidhmíochta.