A váltóáramú motorok működésének megértéséhez fontos megvizsgálni a forgó mágneses mezők kialakulását. Ezek a mágneses mezők az elektromágnesesség alapjait követve forgatják a váltakozó áramú motor tengelyét.
Nézzük meg közelebbről az elektromos motor állórészét. Ne feledjük, hogy a váltakozó áramú motorok állórészének felépítése egy szigetelt huzalból készült tekercsekkel töltött üreges henger.
ASZTAZOR TEKERCSEK BEÁLLÍTÁSA
Az alábbi ábrán az állórész tekercsei közötti kölcsönhatást láthatjuk. Ebben a példában 6 tekercs van (3 fázisonként 2 tekercs). Ezek a “motortekercsek” néven ismert tekercsek párban működnek, és az állórészt alkotó vasmag köré vannak tekerve.
A motortekercsek mindegyike különálló elektromágnessé válik. A tekercspárok ellentétes polaritásúak (egy északi és egy déli pólus), ami a tekercselésüknek köszönhető. Az ábrán tegyük fel, hogy az A1 tekercs északi pólusú, az A2 tekercspárja pedig déli pólusú. Amikor az elektromos áram iránya megváltozik, a pólusok polaritása változik.
TÁMOGATÁS
A következő ábrán a motor állórészét egy háromfázisú váltakozó áramú tápegységhez csatlakoztatják. A motor A1 és A2 tekercselései a tápegység A fázisához vannak csatlakoztatva. Képzeljük el azt is, hogy a B és C tekercsek a tápegység B és C fázisához vannak csatlakoztatva.
A motor tekercseit általában 120º-kal választják el egymástól. A motortekercselés megjelenésének száma határozza meg a pólusok számát. Ez a példa a 3 fázisú tekercsek második készletét mutatja. Minden tekercs 2 alkalommal jelenik meg, így ez egy 2 pólusú állórész. Ha azonban minden tekercs négyszer jelenne meg, akkor ez egy négypólusú állórész lenne.
A tekercseken áram folyik keresztül, amikor váltakozó feszültséget kapcsolunk az állórészre. A motor tekercselésén átfolyó áram iránya határozza meg a mágneses mező kialakulását. Használja az alábbi táblázatot referenciaként a következő ábrákhoz. Ezek megmutatják, hogyan alakul ki a forgó mágneses mező. A diagram szerint tegyük fel, hogy az A1, B1 és C1 motortekercsekben pozitív elektromos áram folyik, ami északi pólust hoz létre.
KEZDŐ ÁRAMFOLYAM
A mágneses mező szemléltetésének megkönnyítése érdekében az alábbi diagram egy olyan indítási időt mutat, amikor az egyik tekercsen nem folyik áram. Figyeljük meg a kezdővonalat:
- A fázis A-ban nem folyik áram
- A fázis B-ben negatív irányú (-) áram folyik
- A fázis C-ben pozitív irányú (+) áram folyik
A fenti diagram szerint B2 és C1 az északi pólusok, míg B1 és C2 a déli pólusok. A mágneses áramvonalak a B2 északi pólustól indulnak, és a C2-hez, a legközelebbi déli pólushoz érkeznek. A C1 északi pólusról is indulnak áramlási vonalak, és a B1-hez, a hozzá legközelebbi déli pólushoz érkeznek. Ennek eredményeként mágneses mező jön létre (ahogy a nyíl mutatja).
TIME 1
A kiindulási pontból 60º-os szakaszokban figyeljük a mágneses mezőt. Amikor a mező az 1. időpontban 60º-ot forog:
- A C fázisban nincs áramáram
- Az A fázisban pozitív irányú (+) áramáram
- A B fázisban negatív irányú (-) áramáram
Most az A1 és B2 tekercsek északi pólusok, az A2 és B1 tekercsek pedig déli pólusok.
IDŐPONT 2
A 2. időpontban a mágneses mező újabb 60º-ot forog:
- A B fázisban most nincs áramáram
- Az A fázisban továbbra is pozitív irányú (+) áramáram folyik (bár csökken)
- A C fázisban most negatív irányú (-) áram folyik
Mert az áramáram iránya megváltozott a C fázis tekercseiben (pozitív irányban indult, de a 2. időpontban negatív irányba váltott), a mágneses pólusok polaritása megfordult (a C1 északi és C2 déli pólusból C1 déli és C2 északi pólus lett).
360º-os forgás
Hat 60º-os időszegmens után a mágneses mező egy teljes 360º-os fordulatot fog megtenni. Egy 60 Hz-es tápegységet használva ez a folyamat másodpercenként 60-szor ismétlődik.
SZÍNHATÓSÁG
A sebesség fontos a váltóáramú motor forgó mágneses mezeje számára. Ez az úgynevezett “szinkronsebesség”. Ezt a sebességet úgy számítják ki, hogy a frekvencia (F) 120-szorosát elosztják a pólusok számával (P). Példaként egy 60 Hz-en működő 2 pólusú motor szinkronsebessége 3600 fordulat/perc.
Amint nő a pólusok száma, úgy csökken a szinkronsebesség. Az alábbi diagram szemlélteti, hogy a növekvő pólusszám 60 Hz-en csökkenő szinkronsebességnek felel meg.
TÖBBET TUDNI A VÁLTOZÓMŰVŰ MOTOROKRÓL
Reméljük, hogy ez a forgó mágneses mezőkről szóló útmutató segített jobban megérteni a váltóáramú motorok működését. Hangolódjon rá a következő hónapban, hogy megtudja, hogyan hozza létre ez a mágneses mező valójában a nyomatékot és forgatja a terhelést.