ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ ΕΝΑΛΛΑΣΣΟΜΕΝΟΥ ΡΕΥΜΑΤΟΣ

Οι κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος χρησιμοποιούνται ευρέως σήμερα στις βιομηχανίες, αφού παρέχουν κατα το μεγαλύτερο μέρος, την ενέργεια που καταναλώνεται σε αυτές και επομένως η συντήρηση και η σωστή λειτουργία των κινητήρων είναι από τα σημαντικότερα πεδία στις βιομηχανίες αφού συμβάλλει στην εξοικονόμηση ενέργειας, οπότε στη μείωση του κόστους παραγωγής και άρα στη μεγαλύτερη ανταγωνιστικότητα. Οι κινητήρες αυτού του τύπου μετατρέπουν την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική, όπως για παράδειγμα η μετακίνηση ενός ιμάντα μεταφοράς.

Για την ηλεκτρική ενέργεια μπορούμε να πούμε τα εξής:

  • Είναι πολύ εύκολο να μεταφερθεί στην τοποθεσία όπου θέλουμε να την μετατρέψουμε σε μηχανική ενέργεια.
  • Είναι καθαρή και μπορούμε να πάρουμε μια σταθερή απόδοση κατα την μετατροπή της.
  • Επίσης, μπορούμε να την ελέγχουμε και να την χρησιμοποιούμε με ηλεκτρικές ή ηλεκτρονικές εντολές.
  • Σαν μειονέκτημα μπορούμε να πούμε την αδυναμία αποθήκευσης της ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες ποσότητες.

Ο ηλεκτρικός κινητήρας παρέχει πάντα τη μηχανική του ενέργεια με τη μορφή ενός άξονα που περιστρέφεται με μία συγκεκριμένη ταχύτητα η οποία λέγεται γωνιακή ταχύτητα, αφού ο άξονας περιστρέφεται γύρω από τον εαυτό του χωρίς να εκτελεί κάποια γραμμική μετατόπιση. Η ταχύτητα αυτή μετριέται σε στροφές ανά λεπτό (r.p.m), ή σε γύρους που κάνει ο άξονας του κινητήρα σε ένα λεπτό.

Επίσης, η γωνιακή ταχύτητα μπορεί να μετρηθεί και σε άλλες μονάδες μέτρησης, όπως ακτίνια (rad) ανά δευτερόλεπτο. Το ακτίνιο είναι μία μονάδα μέτρησης που αναπαριστά γωνίες αντίστοιχα με τις μοίρες που αντιστοιχούν σε μία περιφέρεια. Αυτό σημαίνει ότι:

2 π ακτίνια = 1 περιφέρεια = 360 μοίρες = 1 κύκλος.

Οπότε ένα ακτίνιο θα είναι ίσο με: 360/2π = 360/2 x 3,1416 = 57,29 μοίρες.

Επισής, για να αναπαριστήσουμε ή να μετρήσουμε τη δύναμη που παρέχει ο κινητήρας χρησιμοποιούμε την ροπή. Έτσι αν ξέρουμε ότι ο άξονας ενός κινητήρα έχει μία ροπή 2 Nm (newtons x μέτρο), αυτό σημαίνει ότι για να ξεπεράσουμε αυτήν τη δύναμη πρέπει να ασκήσουμε 2 newtons δύναμης σε μία απόσταση ενός μέτρου.

ΑΡΧΗ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ.

Η αρχή λειτουργίας των κινητήρων βασίζεται σε ορισμένες βασικές έννοιες:

  • Ένα μαγνήτης παράγει ένα μαγνητικό πεδίο, τέτοιο ώστε οι δυναμικές γραμμές που παράγονται εξέρχονται από το ένα άκρο του μαγνήτη και εισέρχονται στο άλλο. Αυτές οι άκρες ονομάζονται πόλοι.

  • Ένα ηλεκτρικό φορτίο που ρέει σε έναν αγωγό ο οποίος βρίσκεται μέσα σε ένα μαγνητικό πεδίο, δέχεται μία δύναμη που παράγεται από την αλληλεπίδραση αυτού του πεδίου με το φορτίο.

  • Αν το ρεύμα εισέρχεται και εξέρχεται από μία σπείρα που βρίσκεται μέσα σ’ ένα μαγνητικό πεδίο, όπως φαίνεται παρακάτω, τότε δημιουργούνται δύο δυνάμεις με αντίθετη φορά οι οποίες θα αποτελούν ένα ζεύγος δυνάμεων που θα θέτει σε περιστροφή την σπείρα. Έτσι έχουμε τον κινητήρα μας.

ΤΥΠΟΙ ΚΙΝΗΤΗΡΩΝ.

Οι κινητήρες εναλλασσόμενου ρεύματος διακρίνονται στους παρακάτω τύπους:

  • Σύγχρονοι:

Οι σύγχρονοι κινητήρες βασίζονται στην αρχή λειτουργίας της πυξίδας, δηλαδή ο κινητήρας ακολουθεί τα μαγνητικά πεδία με τον ίδιο ρυθμό που αυτά περιστρέφονται, οπότε η ταχύτητα του κινητήρα είναι σύγχρονη.

  • Ασύγχρονοι:

Η λειτουργία τους βασίζεται στο ηλεκτροδυναμικό έργο που ασκείται από τη στρεφόμενη ροή που εμφανίζεται στο κύριο ηλεκτρικό κύκλωμα του κινητήρα, δηλαδή στην παραγωγή ενός στρεφόμενου μαγνητικού πεδίου.

  • Εναλλασσόμενου μονοφασικού ρεύματος:

Τροφοδοτούνται με εναλλασσόμενο μονοφασικό ρεύμα, ανάμεσα σε μία από τις φάσεις και τον ουδέτερο.

  • Εναλλασσόμενου τριφασικού ρεύματος:

Τροφοδοντούνται με τρία διαφορετικά εναλλασσόμενα σήματα, τα οποία έχουν μεταξύ τους διαφορά φάσης 120 μοίρες.

Τα γράμματα με τα οποία συμβολίζουμε το τριφασικό ρεύμα είναι τα L1, L2, L3 ή U, V και W.

ΣΥΓΧΡΟΝΟΙ ΚΙΝΗΤΗΡΕΣ.

Οι σύγχρονοι κινητήρες στηρίζονται στην αντιστρεψιμότητα ενός εναλλάκτη, δηλαδή αυτός ο τύπος των κινητήρων είναι γεννήτριες με αντίστροφη λειτουργία, ο κινητήρας απορροφά ηλεκτρική ενέργεια και παρέχει κίνηση στον άξονα, ενώ η γεννήτρια απορροφά την κίνηση του άξονα και παράγει ηλεκτρικό ρεύμα στους ακροδέκτες της.

Για να κατανοήσουμε την λειτουργία ενός σύγχρονου κινητήρα μπορούμε να πούμε τα εξής:

Αν έχουμε ένα στάτη και τον τροφοδοτήσουμε με τριφασικό ρεύμα, δημιουργείται ένα στρεφόμενο μαγνητικό πεδίο με διαφορά φάσης 120 μοίρες μεταξύ των φάσεων και με περιοδικότητα των 50 εναλλαγών το δευτερόλεπτο. Όπως γνωρίζουμε η συχνότητα για την Ελλάδα είναι 50 Hz, δηλαδή 50 φορές σε 1 δευτερόλεπτο αλλάζει η πολικότητα N-S των μαγνητικών πόλων.

Αν στον ίδιο χρόνο εφαρμόσουμε ένα συνεχές ρεύμα στα τυλίγματα του δρομέα, τότε δημιουργείται ένα μαγνητικό πεδίο έτσι ώστε ο δρομέας να περιστρέφεται μέχρι να συγχρονιστεί με την ταχύτητα του στρεφόμενου πεδίου του στάτη. Στους σύγχρονους κινητήρες η ταχύτητα περιστροφής δεν γίνεται να είναι μεγαλύτερη από την ταχύτητα συγχρονισμού, οπότε οι κινητήρες αυτοί είναι σταθερής ταχύτητας.

Ο οπλισμός βρίσκεται στο δρομέα, ο οποίος έχει σταθερή πολικότητα (μόνιμος μαγνήτης ή τυλίγματα), ενώ η διέγερση βρίσκεται στο στάτη και αποτελείται από τρία τυλίγματα με διαφορά φάσης 120 μοιρών και τροφοδοτείται με τριφασικό ρεύμα.

Η ταχύτητα του πεδίου του στάτη και του δρομέα εξαρτάται από τον αριθμό των ζευγών των μαγνητικών πόλων που έχει η μηχανή και την ταχύτητα του σήματος του δικτύου, δηλαδή τη συχνότητα του ηλεκτρικού ρεύματος.

ΤΕΡΜΑΤΙΚΗ ΔΙΑΤΑΞΗ.

Η τερματική διάταξη είναι το κιβώτιο συνδέσεων, στο οποίο συνδέονται η αρχή και το τέλος του καθενός από τα τρία τυλίγματα.

Απάντηση