موتور چگونه کار می کند؟

یک درام ماشین لباسشویی در حالی که چندین کیلوگرم لباس خیس را حمل می کند تا 1400 دور در دقیقه شتاب می گیرد، یک فن هود برای سال ها در برابر جریان هوای چرب کار می کند، و یک دمنده در یک خنک کننده تجاری در تمام تابستان ها بدون مکث می چرخد. هر سه موتور الکتریکی هستند که انرژی الکتریکی را به چرخش تبدیل می کنند و هر سه از یک قانون فیزیکی پیروی می کنند. پاسخ کوتاه به نحوه کار یک موتور: جریان الکتریکی که از طریق یک هادی در داخل یک میدان مغناطیسی می گذرد، نیرویی بر روی آن هادی ایجاد می کند و موتور به گونه ای تنظیم می شود که این نیرو به طور پیوسته یک قسمت در حال چرخش را به دور یک شفت فشار می دهد. هادی ها در سیم پیچ ها پیچیده می شوند، سیم پیچ ها در شکاف های یک هسته آهنی قرار می گیرند، میدان مغناطیسی از آهنرباهای دائمی یا سیم پیچ های اضافی ناشی می شود، و یک مکانیسم زمان بندی - مکانیکی یا الکترونیکی - فشار را همیشه در جهت چرخش نگه می دارد. هنگامی که این زنجیره مشخص شد، هر نوع موتور به تغییری در یک موضوع تبدیل می‌شود و مقایسه برگه‌های داده یا تامین‌کنندگان بسیار آسان‌تر می‌شود.

اصل اصلی: مغناطیس به علاوه فعلی برابر با نیرو است

در ساده ترین شکل آن، نیروی وارد بر سیم حامل جریان در میدان مغناطیسی F = B × I × L است، جایی که B چگالی شار مغناطیسی، I جریان و L طول هادی داخل میدان است. یک سیم واحد نیرویی از کسری از یک نیوتن تولید می کند - به خودی خود بی فایده است. موتورها این را به سه طریق افزایش می دهند: صدها پیچ را به یک سیم پیچ می پیچند، میدان را با هسته های فولادی چند لایه متمرکز می کنند و این هادی ها را در شکاف هوای باریک بین دو ساختار مغناطیسی، جایی که میدان قوی ترین است، قرار می دهند.

این دو ساختار دارای نام های استاندارد هستند. استاتور ثابت است و میدان مغناطیسی اصلی را ایجاد می کند. روتور داخل آن روی یاتاقان ها قرار می گیرد و هادی هایی را که نیرو را تجربه می کنند حمل می کند. از آنجایی که نیرو به صورت جانبی بر روی هادی‌های روتور وارد می‌شود، گشتاور ایجاد می‌کند - تلاشی پیچشی در اطراف شفت - و روتور می‌چرخد.

یک جزئیات تعیین می کند که آیا شما یک موتور کار می کنید یا یک انقباض بی فایده. اگر چیزی تغییر نمی کرد، روتور به سادگی می چرخید تا زمانی که قطب های مغناطیسی آن با استاتور در یک ردیف قرار گیرند و در آنجا متوقف شوند. بنابراین، هر موتور در حال کار دارای مکانیزم زمان بندی است که به طور مداوم تغییر می کند که سیم پیچی که انرژی می گیرد، بنابراین فشار مغناطیسی همیشه کمی جلوتر از روتور هدایت می شود. در موتورهای DC برس دار این کار به صورت مکانیکی توسط یک کموتاتور انجام می شود. در موتورهای القایی و بدون جاروبک با جریان متناوب یا با کنترل الکترونیکی انجام می شود.

داخل موتور: قطعاتی که کار را انجام می دهند

استاتور: میدان ساز ثابت

استاتور سیم پیچ ها یا آهنرباهای دائمی را حمل می کند که میدان اصلی را ایجاد می کند. هسته آهنی آن از ورقه های فولادی سیلیکونی نازک و عایق - معمولاً 0.35 تا 0.5 میلی متر ضخامت - ساخته شده است. فولاد جامد جریان های گردابی را به گردش در می آورد و انرژی را به عنوان گرما هدر می دهد. لمینیت ها این ضرر را به طور چشمگیری کاهش می دهند.

روتور: قسمتی که می چرخد

روتور مجموعه دوار است. در رایج ترین طراحی خانگی، روتور القایی قفس سنجابی، استوانه ای از فولاد چند لایه با میله های آلومینیومی یا مسی است که در هر دو انتها به هم متصل شده اند. طرح های آهنربایی دائمی و برس خورده به جای آن آهنربا یا سیم پیچی دارند. روتور گشتاور را از طریق یک شفت فولادی منتقل می کند.

شکاف هوا، شفت و یاتاقان

شکاف هوا بین استاتور و روتور قرار دارد که اغلب در موتورهای لوازم کوچک فقط 0.3 تا 1 میلی متر است. نیرو در سراسر این شکاف منتقل می شود و با فاصله به سرعت ضعیف می شود، بنابراین شکاف بزرگتر به معنای گشتاور و کارایی کمتر است، در حالی که شکاف کوچکتر مستلزم تلرانس ماشینکاری دقیق تری است و حاشیه کمتری برای سایش یاتاقان ایجاد می کند. بلبرینگ های توپ یا آستین محور را در مرکز نگه می دارند و کیفیت آنها تا حد زیادی صدا، ارتعاش و عمر مفید را تعیین می کند.

موتور القایی AC چگونه کار می کند

جریان متناوب را به سیم پیچ های استاتور وارد کنید و میدان مغناطیسی به سادگی پالس نمی کند - در اطراف شکاف هوا می چرخد. با منبع تغذیه سه فاز، سه سیم پیچ با فاصله 120 درجه از یکدیگر، یک میدان چرخشی به خودی خود ایجاد می کنند. اکثر خانه ها فقط دارای برق تک فاز هستند، بنابراین موتورهای دستگاه یک سیم پیچ کمکی را اضافه می کنند که از طریق یک خازن تغذیه می شود. تغییر فاز بین دو سیم پیچ، میدان چرخشی لازم برای شروع را ایجاد می کند.

روتور هیچ جریانی دریافت نمی کند. همانطور که میدان استاتور از کنار میله‌های روتور عبور می‌کند، جریان‌هایی را در آنها القا می‌کند و آن جریان‌ها میدان خود را تولید می‌کنند که روتور را به اطراف پس از میدان استاتور می‌کشاند. به همین دلیل است که این طرح موتور القایی نامیده می‌شود و چرا روتور هرگز نمی‌تواند کاملاً عقب بیفتد: کمی کندتر از میدان کار می‌کند، تفاوتی که لغزش نامیده می‌شود، معمولاً 2 تا 5 درصد در بار کامل. یک موتور چهار قطبی روی منبع تغذیه 50 هرتز دارای سرعت سنکرون 1500 دور در دقیقه است و در حدود 1425 تا 1470 دور در دقیقه تحت بار کار می کند.

دو پیامد عملی به دنبال دارد. اول، سرعت به طور عمده توسط فرکانس عرضه و تعداد قطب ها، تقریباً دور در دقیقه = 120 × f / قطب تنظیم می شود، به همین دلیل است که موتوری که برای 50 هرتز ساخته شده است، حدود 20 درصد سریعتر در 60 هرتز کار می کند. دوم اینکه موتورهای تک فاز به خازن راه اندازی بستگی دارند و خرابی خازن رایج ترین دلیلی است که موتور زمزمه می کند اما نمی چرخد. این خانواده بر دستگاه های تهویه مطبوع خانگی، فن ها، پمپ ها و کمپرسورها غالب است، جایی که سادگی و هزینه بیشتر از کنترل دقیق سرعت اهمیت دارد.

موتور کولرگازی 1P-1.5P کم مصرف YYK-60 یک موتور AC تک فاز برای سیستم های تهویه مطبوع دیواری و کابینتی کوچک 1-1.5P با سوراخ های نصب 127x127 میلی متر. پس از بحث موتورهای تک فاز و خازن های راه اندازی، برای کاربردهای AC، فن و کمپرسور خانگی که هزینه و سادگی اهمیت دارد، مناسب است. مشاهده محصول →

چگونه یک موتور DC کار می کند: برس دار و بدون برس

یک موتور DC برس خورده رویکرد مخالف دارد: آهنرباهای دائمی روی استاتور میدان ثابتی را فراهم می‌کنند و جریان از طریق برس‌های کربنی که روی یک کموتاتور قطعه‌بندی شده فشار می‌دهند، به آرمیچر چرخان می‌رسد. هر نیم چرخش کموتاتور جریان در سیم پیچ های آرمیچر را معکوس می کند، بنابراین گشتاور هرگز تغییر جهت نمی دهد. ساخت و ساز ساده و ارزان است و سرعت تقریباً خطی به ولتاژ پاسخ می دهد که مناسب فن های کوچک، اسباب بازی ها و ابزارهای کم هزینه است. ضعف مکانیکی است: برس‌ها فرسوده می‌شوند، جرقه می‌زنند و صدای الکتریکی تولید می‌کنند که عمر مفید را کاهش می‌دهد.

یک آرمیچر چرخان نیز ولتاژ خود را تولید می کند که مخالف منبع تغذیه است. این EMF عقب به صورت خطی با سرعت بالا می رود و به عنوان یک گاورنر طبیعی عمل می کند: وقتی بار روتور را کند می کند، EMF عقب می افتد، جریان بیشتری جریان می یابد و گشتاور به طور خودکار بازیابی می شود.

پاسخ مدرن به سایش برس، موتور DC بدون جاروبک (BLDC) است: آهنرباها به سمت روتور حرکت می کنند، سیم پیچ ها روی استاتور می مانند و یک کنترل کننده الکترونیکی جایگزین کموتاتور می شود و جریان را بین سیم پیچ های فاز بر اساس سنسورهای هال یا خود EMF پشتی سوئیچ می کند. بدون کنتاکت کشویی، کارایی و طول عمر بالا می‌رود، نویز کاهش می‌یابد و کنترل دقیق سرعت تقریباً رایگان است. ماشین‌های لباسشویی مستقیم درایو واضح‌ترین مثال هستند - موتور مستقیماً روی محور درام نصب می‌شود و یک موتور BLDC با کنترل اینورتر گشتاور بالایی را در سرعت کم برای بارهای سنگین و نامتعادل ارائه می‌کند. اگر از طرح‌های براش‌دار به طرح‌های بدون برس می‌روید، جزئیات رانندگی و حفاظت به اندازه‌ای متفاوت است که مستحق توجه دقیق باشد، همانطور که در یادداشت‌های خود درباره مواردی که هنگام استفاده از موتور بدون برس DC باید مراقب باشیم، توضیح می‌دهیم.

موتور ماشین لباسشویی اینورتر دایرکت درایو یک موتور اینورتر بدون جاروبک که مستقیماً روی شفت درام نصب می شود و تسمه را از بین می برد. همانطور که مقاله توضیح می‌دهد، طراحی‌های درایو مستقیم BLDC گشتاور بالایی را در سرعت کم برای لباس‌های سنگین و نامتعادل ارائه می‌کنند در حالی که آرام‌تر کار می‌کنند و دوام بیشتری دارند. مشاهده محصول →

گشتاور، سرعت و کارایی: خواندن اعداد

گشتاور نیروی پیچشی است که شفت ایجاد می کند که بر حسب نیوتن متر اندازه گیری می شود. گشتاور راه اندازی برای کمپرسورها و بارهای مخلوط کن مهم است، در حالی که گشتاور نامی تعیین می کند که موتور می تواند به طور مداوم بدون گرم شدن بیش از حد ارائه دهد. قدرت مکانیکی برابر است با گشتاور ضربدر سرعت چرخش، بنابراین همان وات را می توان به عنوان سرعت بالا با گشتاور کم یا معکوس بسته بندی کرد - مطابقت این رابطه با بار شما هسته اصلی انتخاب موتور است. توجه داشته باشید که وات روی یک پلاک، ورودی الکتریکی است. خروجی مکانیکی کوچکتر است و تفاوت در راندمان است.

راندمان بین خانواده موتورها بیشتر از آنچه بسیاری از خریداران انتظار دارند متفاوت است.

مقادیر بالا نقاط میانی برای موتورهای کلاس لوازم کوچک هستند. ارقام واقعی به اندازه و کیفیت طراحی بستگی دارد. شکاف بین خانواده ها پول واقعی و گرمای واقعی در طول هزاران ساعت کار است، بنابراین هنگام مقایسه قیمت ها، این موارد را در برگه داده بررسی کنید:

1. ولتاژ و فرکانس نامی - تأیید کنید که با بازار مقصد مطابقت دارند، مانند 220-240 V/50 Hz یا 110-120 V/60 Hz.
2. توان نامی و چرخه کار - درجه بندی پیوسته S1 اساساً با کار کوتاه مدت متفاوت است و درجه بندی کمتر باعث گرم شدن بیش از حد می شود.
3. سرعت و گشتاور در بار نامی، نه فقط رقم بدون بار.
4. کلاس عایق - سیم پیچ های کلاس B 130 درجه سانتی گراد، کلاس F 155 درجه سانتی گراد را تحمل می کنند.
5. سطح نویز در dB(A) که برای فن ها، هودهای برد و واحدهای داخلی بسیار مهم است.
6. نوع بلبرینگ - بلبرینگ برای طول عمر بیشتر و بارهای سنگین تر، یاتاقان های آستینی برای نصب کم هزینه و نصب افقی بی صدا.

در جایی که جریان هوا باید در تجهیزات تهویه، خنک کننده یا خشک کردن متفاوت باشد، یک طراحی فرکانس متغیر به یک موتور اجازه می دهد تا محدوده ای از نقاط عملیاتی را به جای یک سرعت ثابت واحد پوشش دهد.

موتور دمنده کوچک با فرکانس متغیر YYK-60 یک موتور دمنده با فرکانس متغیر فشرده که تقریباً 30٪ - 100٪ تنظیم سرعت بدون پله را برای تجهیزات تهویه و خنک کننده ارائه می دهد. مطابق با این مقاله است که طرح‌های فرکانس متغیر به یک موتور اجازه می‌دهند به جای یک سرعت ثابت، محدوده‌ای از نقاط عملیاتی را پوشش دهد. مشاهده محصول →

انرژی کجا می رود: تلفات، گرما و طول عمر

هر موتور مقداری توان ورودی را هدر می دهد و دانستن اینکه کجا می رود بیشتر تفاوت های کیفی بین تامین کنندگان را توضیح می دهد. تلفات مس از مقاومت در سیم‌پیچ‌ها و مقیاس با مجذور جریان حاصل می‌شود، بنابراین سیم نازک یا پیچ‌های خیلی کم فورا صدمه می‌زند. تلفات آهن در هسته فولادی از مغناطیس متناوب و جریان های گردابی ایجاد می شود، به همین دلیل است که ضخامت لایه لایه و درجه فولاد اهمیت دارد. تلفات اصطکاک و باد ناشی از یاتاقان ها و کشش هوا است. در یک موتور دستگاه کوچک نماینده با بار نامی، تقریباً 75 درصد انرژی ورودی در واقع به شفت می رسد.

گرما دشمن طول عمر است. عایق سیم پیچ بر اساس تحمل دما درجه بندی می شود - کلاس B 130 درجه سانتیگراد و کلاس F 155 درجه سانتیگراد را تحمل می کند - و به عنوان یک قانون کلی، هر 10 درجه سانتیگراد بیش از حد مداوم طول عمر عایق را به نصف کاهش می دهد. بلبرینگ ها جزء محدود کننده دیگر هستند: گریس آلوده یا نامشخص ابتدا به صورت صدا ظاهر می شود و بعداً تشنج می شود. هنگام ممیزی یک تامین کننده بالقوه، گزارش های تست افزایش دما را بخواهید و تأیید کنید که کدام درجه یاتاقان واقعاً نصب شده است و نه صرفاً در لیست.

انتخاب خانواده موتور مناسب

هنگامی که فیزیک مشخص شد، انتخاب به تمرینی مطابق بین بار، عرضه موجود و انتظارات طول عمر تبدیل می شود. سه خانواده که بیشترین ارتباط را با خریداران لوازم خانگی و تجهیزات سبک دارند به شرح زیر است.

سوالات متداول

چرا یک موتور به جای توقف در یک موقعیت به طور مداوم می چرخد؟

زیرا جهت فشار مغناطیسی مدام تغییر می کند. یک کموتاتور یا کنترل‌کننده الکترونیکی سیم‌پیچ‌ها را به ترتیب دوباره انرژی می‌دهد، و در یک موتور القایی، خود میدان استاتور می‌چرخد، بنابراین روتور همیشه به‌جای تراز کردن با یک میدان استاتیک، به دنبال یک میدان پیشرو است.

EMF برگشتی دقیقا چیست؟

این ولتاژی است که یک موتور در حال چرخش در سیم‌پیچ‌های خود ایجاد می‌کند و مخالف منبع تغذیه است. با سرعت بالا می رود، جریان را به طور طبیعی محدود می کند، و در سیستم های بدون جاروبک به عنوان یک سنسور سرعت آزاد برای کنترل بدون سنسور دو برابر می شود.

چرا موتور تک فاز زمزمه می کند اما از راه اندازی امتناع می کند؟

سیم پیچ اصلی به تنهایی نمی تواند میدان چرخشی ایجاد کند، بنابراین روتور در حالی که میدان پالس می کند، در جای خود باقی می ماند. علل معمول عبارتند از:

• یک خازن شروع یا کار شکست خورده
• بلبرینگ ضبط شده یا فرسوده
• یک مدار باز در سیم پیچ کمکی

آزمایش خازن ابتدا اکثر موارد را حل می کند.

آیا می توانم یک موتور 50 هرتز را روی منبع 60 هرتز راه اندازی کنم؟

فقط با دقت. سرعت با فرکانس حدود 20 درصد افزایش می یابد، گشتاور کمی تغییر می کند و شرایط خنک کننده نیز تغییر می کند. مگر اینکه موتور صریحاً دارای رتبه دو فرکانس باشد یا از درایو فرکانس متغیر استفاده شده باشد، قبل از ارسال محصول به بازار دیگری، تغییر را با سازنده تأیید کنید.

موتور دستگاه چقدر باید دوام بیاورد؟

موتورهای القایی خوش ساخت معمولاً ده سال یا بیشتر در کارهای خانگی کار می کنند و طراحی های بدون برس اغلب از خود دستگاه بیشتر است. موتورهای برس شده استثنا هستند، با عمر برس معمولاً بین 1000 تا 5000 ساعت کارکرد.

موتور، در پایان، ایده ای است که به روش های مختلف بیان می شود: جریان، میدان مغناطیسی و روش زمان بندی که نیرو را در حال چرخش نگه می دارد. درک اینکه کدام خانواده برای بار شما مناسب است و کدام اعداد موجود در دیتاشیت واقعاً عملکرد را پیش‌بینی می‌کنند، از اکثر اشتباهات منبع‌یابی جلوگیری می‌کند. تیم مهندسی ما به‌عنوان سازنده موتورها و پمپ‌های تهویه مطبوع، کولرهای هوا، ماشین‌های لباسشویی، دمنده‌ها و سایر تجهیزات خانگی، مرتباً به خریداران کمک می‌کند تا گشتاور، سر و صدا و بازده مورد نیاز را با کاربردهای خاص مطابقت دهند - اگر موتوری را برای محصول جدید مشخص می‌کنید، برای بحث در مورد جزئیات با ما تماس بگیرید.