Prinsip kerja motor aruhan

Motor aruhan adalah mesin elektrik AC yang menukar tenaga elektrik menjadi tenaga mekanikal. Motor induksi digunakan secara meluas dalam pelbagai aplikasi dari perkakas domestik asas hingga industri berat. Mesin ini mempunyai begitu banyak aplikasi yang sukar dikira dan anda dapat membayangkan skala dengan mengetahui bahawa hampir 30% kuasa elektrik yang dihasilkan di seluruh dunia habis digunakan oleh motor aruhan itu sendiri. Mesin yang menakjubkan ini dicipta oleh saintis hebat Nikola Tesla dan penemuan ini telah mengubah arah peradaban manusia secara kekal.

Berikut adalah beberapa aplikasi motor induksi fasa tunggal dan tiga fasa yang dapat kita temui dalam kehidupan seharian.

Aplikasi motor Induksi Fasa Tunggal:

• Kipas elektrik di rumah
• Mesin penggerudian
• Pam
• Pengisar
• Mainan
• Penyedut habuk
• Peminat ekzos
• Pemampat dan pencukur elektrik

Aplikasi motor Induksi Tiga Fasa:

• Industri berskala kecil, sederhana dan besar.
• Lif
• Kren
• Memandu mesin pelarik
• Pengilangan minyak
• Lengan robotik
• Sistem tali pinggang penghantar
• Penghancur berat

The Motor aruhan datang dalam pelbagai saiz & bentuk mempunyai ciri-ciri relatif dan penilaian elektrik. Ukurannya bervariasi dari beberapa sentimeter hingga beberapa meter dan mempunyai nilai daya dari 0,5 Hp hingga 10000 Hp. Pengguna dapat memilih yang paling sesuai dari lautan model untuk memenuhi permintaannya.

Kami telah membincangkan Fundamentals of Motors dan cara kerjanya dalam artikel sebelumnya. Di sini kita akan membincangkan pembinaan Induksi Motor dan bekerja secara terperinci.

Prinsip Kerja Motor Induksi

Untuk memahami prinsip kerja motor induksi, mari kita pertimbangkan penyediaan mudah terlebih dahulu seperti yang ditunjukkan pada gambar.

Di sini,

• Dua teras besi atau ferit dengan ukuran yang sama diambil dan digantung di udara pada jarak yang jauh.
• Kawat tembaga enamel dililitkan pada inti atas diikuti oleh bahagian bawah satu dan dua hujung dibawa ke satu sisi seperti yang ditunjukkan dalam gambar.
• Inti di sini bertindak sebagai media untuk membawa dan menumpukan fluks magnet yang dihasilkan oleh gegelung semasa operasi.

Sekarang, jika kita menghubungkan sumber voltan bergantian di kedua hujung tembaga, kita akan mempunyai sesuatu seperti di bawah.

Semasa kitaran positif AC:

Di sini semasa separuh kitaran pertama, voltan positif pada titik 'A' secara beransur-ansur akan berubah dari sifar ke maksimum dan kemudian kembali ke sifar. Dalam tempoh ini, arus arus dalam belitan dapat ditunjukkan sebagai.

Di sini,

• Semasa kitaran positif sumber kuasa AC, arus di kedua belitan meningkat secara beransur-ansur dari sifar ke maksimum dan kemudian secara beransur-ansur kembali dari maksimum ke sifar. Ini kerana menurut undang-undang Ohms, arus dalam konduktor berkadar langsung dengan voltan terminal, dan kami membincangkannya berkali-kali dalam artikel sebelumnya.
• Gulungan dililit dengan cara yang arus di kedua belitan mengalir ke arah yang sama, dan kita dapat melihat yang sama ditunjukkan dalam rajah.

Sekarang mari kita ingat undang-undang yang disebut undang-undang Lenz yang kita pelajari sebelumnya sebelum maju. Menurut undang-undang Lenz, ' Konduktor yang membawa arus akan menghasilkan magnet yang dipenuhi di sekitar permukaannya',

dan jika kita menerapkan undang-undang ini dalam contoh di atas, maka medan magnet akan dihasilkan oleh setiap gelung di kedua gegelung. Sekiranya kita menambahkan fluks magnet yang dihasilkan oleh keseluruhan gegelung, maka ia akan mendapat nilai yang cukup besar. Seluruh fluks ini akan muncul pada inti besi ketika gegelung dililit pada badan inti.

Untuk kemudahan, jika kita melukis garis fluks magnet yang tertumpu pada teras besi di kedua hujungnya, maka kita akan mempunyai sesuatu seperti di bawah.

Di sini anda dapat melihat garis-garis magnet semakin tertumpu pada teras besi dan pergerakannya melalui celah udara.

Intensiti fluks ini berkadar langsung dengan arus yang mengalir pada gegelung yang luka pada kedua badan besi. Jadi semasa kitaran separuh positif, fluks bergerak dari Zero ke Maximum dan kemudian menurun dari Maximum ke Zero. Setelah kitaran positif selesai, intensiti medan pada jurang udara juga mencapai sifar dan selepas ini, kita akan mengalami kitaran negatif.

Semasa kitaran negatif AC:

Semasa pusingan negatif voltan sinusoidal ini, voltan positif pada titik 'B' secara beransur-ansur naik dari sifar hingga maksimum dan kemudian kembali ke sifar. Seperti biasa, kerana voltan ini, akan ada aliran arus dan kita dapat melihat arah aliran arus ini dalam belitan pada gambar di bawah.

Oleh kerana arus berkadar linear dengan voltan, magnitud di kedua belitan meningkat secara beransur-ansur dari sifar hingga maksimum dan kemudian turun dari maksimum ke sifar.

Sekiranya kita mempertimbangkan hukum Lenz, maka medan magnet akan muncul di sekitar gegelung kerana aliran arus serupa dengan kes yang dikaji dalam kitaran positif. Medan ini akan tertumpu di tengah-tengah teras ferit seperti yang ditunjukkan dalam gambar. Oleh kerana intensiti fluks berkadar langsung dengan arus yang mengalir dalam gegelung yang dililit pada kedua badan besi, fluks ini juga akan bergerak dari Zero ke Maximum dan kemudian dikurangkan dari Maximum ke Zero berikutan besarnya arus. Walaupun ini serupa dengan kitaran positif, ada perbezaan dan itulah arah garis medan magnet. Anda dapat melihat perbezaan arah fluks pada gambar rajah.

Selepas kitaran negatifnya muncul kitaran positif diikuti dengan kitaran negatif yang lain dan ia berterusan seperti itu sehingga voltan sinusoidal AC dikeluarkan. Dan kerana kitaran voltan yang saling bertukar ini, medan magnet di pusat teras besi terus berubah dalam magnitud dan arah.

Sebagai kesimpulan dengan menggunakan persediaan ini,

• Kami telah mengembangkan kawasan tertumpu medan magnet di tengah-tengah teras besi.
• Keamatan medan magnet pada jurang udara terus berubah dalam magnitud dan arah.
• Medan mengikuti bentuk gelombang voltan sinusoidal AC.

Undang-undang Aruhan Elektromagnetik Pada Masa Kini

Penyediaan ini yang telah kita bincangkan hingga sekarang sangat sesuai untuk merealisasikan undang-undang aruhan elektromagnetik pada zaman sekarang. Ini kerana medan magnet yang sentiasa berubah adalah keperluan paling asas dan penting untuk aruhan elektromagnetik.

Kami mengkaji undang-undang ini di sini kerana Induksi motor berfungsi berdasarkan prinsip undang-undang aruhan elektromagnetik Faraday.

Sekarang untuk mengkaji fenomena aruhan elektromagnetik, mari kita pertimbangkan penyediaan di bawah.

• Suatu konduktor diambil dan dibentuknya menjadi sebuah segi empat sama dengan kedua-dua hujungnya pendek.
• Batang logam terpaku di tengah-tengah alun-alun konduktor yang bertindak sebagai paksi pemasangan.
• Sekarang alur konduktor boleh berputar dengan bebas di sepanjang paksi dan dipanggil pemutar.
• Rotor diletakkan di tengah jurang udara sehingga gelung konduktor dapat mengalami medan maksimum yang dihasilkan oleh gegelung pemutar.

Kita tahu menurut undang-undang induksi elektromagnetik Faraday, ' apabila medan magnet yang berbeza-beza memotong konduktor logam, maka EMF atau voltan akan terpengaruh dalam konduktor' .

Sekarang, marilah kita menerapkan undang-undang ini untuk memahami cara kerja motor Induksi:

• Menurut undang-undang aruhan elektromagnetik ini, EMF harus terpengaruh dalam konduktor pemutar yang diletakkan di tengah kerana medan magnet yang berubah yang dialami olehnya.
• Oleh kerana EMF dan konduktor ini disebabkan arus pendek, arus akan mengalir di seluruh gelung seperti yang ditunjukkan dalam gambar.
• Di sinilah kunci kerja motor Induksi, Kita tahu menurut undang-undang Lenz konduktor yang membawa arus menghasilkan medan magnet di sekelilingnya yang intensitasnya sebanding dengan besarnya arus.
• Oleh kerana undang-undang itu universal maka gelung konduktor rotor juga mesti menghasilkan medan magnet kerana arus mengalir melaluinya kerana aruhan elektromagnetik.
• Sekiranya kita memanggil medan magnet yang dihasilkan oleh belitan stator dan penyediaan teras besi sebagai fluks Utama atau fluks Stator. Kemudian kita boleh memanggil medan magnet yang dihasilkan oleh gelung konduktor rotor sebagai fluks Rotor.
• Oleh kerana interaksi antara Main fluks dan Rotor flux, daya akan dialami oleh rotor. Daya ini cuba menentang induksi EMF ke dalam rotor dengan menyesuaikan kedudukan rotor. Oleh itu kita akan mengalami pergerakan pada kedudukan poros pada masa ini.
• Kini medan magnet terus berubah kerana voltan bolak daya juga terus menyesuaikan kedudukan pemutar secara berterusan tanpa berhenti.
• Oleh itu, rotor terus berputar kerana voltan bergantian dan dengan itu kita mempunyai output mekanikal pada poros atau paksi pemutar.

Dengan itu, kita telah melihat bagaimana kerana aruhan elektromagnetik ke dalam rotor, kita mempunyai output mekanikal pada poros. Jadi nama yang diberikan untuk persediaan ini disebut Induction Motor.

Sehingga kini apa yang telah kita bincangkan adalah prinsip kerja motor aruhan tetapi ingat bahawa teori dan praktikal berbeza. Dan untuk kerja motor induksi diperlukan persediaan tambahan yang akan kita bincangkan di bawah.

Motor Induksi Fasa Tunggal

Motor Induksi yang berfungsi pada kuasa AC fasa tunggal dipanggil Motor Induksi Fasa Tunggal.

Talian kuasa yang tersedia untuk kita di rumah ialah talian elektrik fasa tunggal 240V / 50Hz AC dan motor Induksi yang kita gunakan dalam kehidupan seharian di rumah kita dipanggil Motor Fasa Tunggal.

Untuk lebih memahami prinsip kerja motor induksi fasa tunggal, mari kita perhatikan pembinaan Motor Induksi Fasa Tunggal.

Di sini,

• Kami akan mengambil beberapa konduktor dan memasangnya pada batang berputar bebas seperti yang ditunjukkan dalam gambar.
• Juga, kita akan memendekkan hujung semua konduktor dengan gelang logam sehingga menghasilkan beberapa gelung konduktor yang telah kita pelajari sebelumnya.
• Penyediaan rotor ini kelihatan seperti sangkar tupai pada pandangan yang lebih dekat dan oleh itu ia dipanggil Motor Induksi sangkar tupai. Di sini mari kita lihat struktur 3D rotor sangkar tupai.

• Stator yang dianggap sebagai kepingan besi lengkap sebenarnya adalah sekumpulan kepingan besi nipis yang disusun bersama. Mereka ditekan rapat sehingga tidak akan ada udara di antara mereka. Kami menggunakan timbunan kepingan besi dan bukannya sekeping besi tunggal kerana alasan yang sama kami menggunakan kepingan besi bergulung dalam hal pengubah daya untuk mengurangkan kehilangan besi. Dengan menggunakan kaedah susun, kita akan mengurangkan kehilangan kuasa dengan tetap dan prestasi tetap sama.

Cara kerja pemasangan ini serupa dengan persediaan yang digunakan dalam menjelaskan prinsip kerja motor aruhan.

• Pertama, kami akan memberikan voltan AC dan kerana voltan ini, arus mengalir melalui luka penggulungan stator di kedua-dua bahagian atas dan bawah.
• Kerana arus, medan magnet dihasilkan pada belitan atas dan bawah.
• Sebilangan besar kepingan besi bertindak sebagai medium teras untuk membawa medan magnet yang dihasilkan oleh gegelung.
• Medan magnet bergantian ini yang dibawa oleh teras besi akan tertumpu pada jurang udara pusat kerana reka bentuk struktur yang disengajakan.
• Oleh kerana rotor diletakkan di celah udara ini, konduktor terpendek yang terpaku pada rotor juga mengalami medan seli ini.
• Kerana medan, arus akan disebabkan oleh konduktor pemutar.
• Oleh kerana arus melalui konduktor rotor medan magnet juga akan dihasilkan di sekitar pemutar.
• Setelah interaksi antara medan magnet rotor yang dihasilkan dan medan magnet stator, daya akan dialami oleh pemutar.
• Daya ini menggerakkan pemutar sepanjang paksi dan dengan itu kita akan mempunyai gerakan putaran.
• Oleh kerana voltan terus berubah voltan sinusoidal, rotor juga terus berputar berterusan di sepanjang paksinya. Dengan itu kita akan mempunyai output mekanikal berterusan untuk voltan input fasa tunggal yang diberikan.

Walaupun kami menganggap rotor akan berputar secara automatik setelah kuasa diberikan kepada motor fasa tunggal yang tidak berlaku. Oleh kerana medan yang dihasilkan oleh motor aruhan fasa tunggal adalah medan magnet bergantian dan bukan medan magnet berputar. Jadi pada permulaan motor, rotor terkunci pada kedudukannya kerana daya yang dialaminya kerana gegelung bawah dan gegelung atas akan sama besar dan berlawanan arah. Jadi pada permulaan, daya bersih yang dialami oleh rotor adalah sifar. Untuk mengelakkan ini, kami akan menggunakan penggulungan tambahan untuk motor aruhan untuk menjadikannya motor permulaan sendiri. Penggulungan tambahan ini akan menyediakan medan yang diperlukan untuk membuat pemutar bergerak pada permulaan. Contoh untuk kes ini ialah kipas elektrik yang kita lihat dalam kehidupan seharian kita,yang merupakan permulaan kapasitor dan menjalankan motor aruhan dengan penggulungan tambahan yang dihubungkan secara bersiri dengan kapasitor.

Motor Aruhan Tiga Fasa

Motor Induksi yang berfungsi pada kuasa elektrik AC tiga fasa dipanggil Motor Induksi Tiga Fasa. Biasanya, Motor Fasa Tiga Fasa digunakan dalam industri dan tidak sesuai untuk aplikasi rumah.

Talian kuasa yang tersedia untuk industri ialah 400V / 50Hz Tiga fasa empat talian AC kuasa dan motor Induksi yang bekerja pada bekalan ini di industri disebut Tiga Fasa Induksi Motor.

Untuk lebih memahami prinsip kerja motor induksi tiga fasa mari kita melihat pembinaan Motor Induksi Tiga Fasa.

Di sini,

• Penggulungan Fasa A bermula dari segmen atas diikuti oleh segmen bawah seperti yang ditunjukkan pada gambar.
• Bagi kedua-dua hujung Fasa, satu belitan dihubungkan ke talian kuasa Fasa A dari tiga fasa bekalan kuasa sementara hujung yang satu lagi dihubungkan ke neutral dari tiga fasa yang sama bekalan kuasa empat baris. Ini mungkin berlaku kerana dalam bekalan kuasa empat baris tiga fasa kita mempunyai tiga baris pertama yang membawa voltan tiga baris sementara garis keempat adalah neutral.
• Lilitan dua fasa yang lain mengikuti corak yang sama dengan Fasa A. Di dua hujung penggulungan Fasa B satu disambungkan ke talian kuasa Fasa B dari bekalan kuasa tiga fasa sementara hujung yang lain disambungkan ke neutral dari tiga fasa yang sama bekalan kuasa empat talian.
• Struktur rotor mirip dengan sangkar tupai dan jenis rotor yang sama yang digunakan dalam motor aruhan fasa tunggal.

Sekarang jika kita memberikan kuasa elektrik ke belitan tiga fasa stator maka arus mula mengalir di ketiga-tiga belitan. Kerana arus ini, medan magnet akan dihasilkan oleh gegelung dan medan ini akan mengalir melalui jalur daya tahan magnetik yang kurang disediakan oleh teras berlapis. Di sini struktur motor dirancang sedemikian rupa sehingga medan magnet yang dibawa oleh teras tertumpu pada jurang udara di pusat tempat pemutar diletakkan. Jadi medan magnet yang dipusatkan oleh teras di celah tengah mempengaruhi konduktor dalam pemutar sehingga menyebabkan arus di dalamnya.

Dengan adanya arus konduktor, rotor juga menghasilkan medan magnet yang berinteraksi dengan medan stator pada waktu tertentu. Oleh kerana interaksi ini, rotor mengalami daya yang menyebabkan putaran motor.

Di sini medan magnet yang dihasilkan oleh stator adalah jenis berputar kerana kuasa tiga fasa, tidak seperti jenis gantian yang kita bincangkan dalam motor fasa tunggal. Oleh kerana medan magnet berputar ini, rotor mula berputar dengan sendirinya walaupun tidak ada tolakan awal. Ini menjadikan motor Tiga Fasa sebagai jenis permulaan kendiri dan kita tidak memerlukan penggulungan tambahan untuk motor jenis ini.