Što je električni AC motor i kako djeluje?

Što je električni AC motor?
An Električni izmjenični motor je stroj koji pretvara električnu energiju iz izvora napajanja naizmjenične struje (AC) u mehaničku energiju, obično u obliku rotacijskog gibanja. Ta se rotacijska energija tada može koristiti za pokretanje raznih mehaničkih opterećenja poput ventilatora, pumpi, kompresora, transportnih traka i mnogih drugih uređaja.
AC motori se široko koriste jer je izmjenična snaga najčešći oblik električne energije koje isporučuju komunalne mreže širom svijeta, što ove motore čini idealnim za kućanske, komercijalne i industrijske primjene.

Temeljni princip rada
Osnovni princip rada izmjeničnog motora je elektromagnetska indukcija. Kad izmjenična struja teče kroz namote statora, ona stvara rotirajuće magnetsko polje. Ovo rotirajuće magnetsko polje inducira struju u rotoru, što zauzvrat stvara vlastito magnetsko polje. Interakcija između ova dva magnetska polja stvara okretni moment koji uzrokuje vrtnju rotora.

Komponente detaljno
Stator
Stator je fiksni vanjski dio motora. Sadrži više zavojnica izolirane žice raspoređene u kružnom uzorku. Kada se energiziraju s izmjeničnom snagom, ove zavojnice stvaraju rotirajuće magnetsko polje. Magnetsko polje statora je ono što pokreće rotor.

Rotor
Rotor je rotirajući unutarnji dio smješten unutar statora. To može biti tip vjeverice (s vodljivim šipkama) ili vrsta rana s zavojnicama. Rotor reagira na magnetsko polje statora i okreće se, stvarajući mehaničko kretanje.

Vratilo
Spojen na rotor, osovina prenosi mehaničku snagu od motora na uređaj koji vozi.

Ležajevi
Ležajevi podržavaju osovinu i smanjuju trenje dok se rotor vrti.

Kućište i hlađenje
Motorno kućište štiti unutarnje dijelove i često uključuje ventilacijsko ili hlađenje sustava kako bi se spriječilo pregrijavanje.

Kako to radi korak po korak?
AC napajanje statoru
Kada se izmjenični napon primijeni na namotavanje statora, struja se povremeno mijenja smjer i magnituda (prema frekvenciji izmjenične struje, npr., 50 ili 60 Hz).

Stvaranje rotirajućeg magnetskog polja
Budući da su zavojnice raspoređene prostorno i energizirane s AC, generirano magnetsko polje ne samo oscilira na mjestu, već se okreće oko unutarnjeg opsega statora.

Indukcija struje u rotoru
U indukcijskom motoru (najčešći tip) rotirajuće magnetsko polje prelazi preko vodljivih traka rotora. Prema Faradayjevom zakonu, to izaziva električnu struju u rotoru.

Magnetsko polje rotora
Inducirana struja u rotoru proizvodi vlastito magnetsko polje. Magnetsko polje rotora pokušava se uskladiti s rotirajućim magnetskim poljem statora.

Proizvodnja i rotacija zakretnog momenta
Zbog interakcije između magnetskih polja statora i rotora, na rotoru se vrši sila (okretni moment), zbog čega se vrti u istom smjeru kao i rotirajuće statorsko polje.

Mehanički izlaz
Osovina rotora isporučuje mehaničku snagu na priloženo opterećenje, poput noža ventilatora ili rotora pumpe.

Vrste izmjeničnih motora
Sinkroni motori
Rotor se vrti točno brzinom rotirajućeg magnetskog polja (sinkrona brzina). Ovi motori često koriste magnete ili istosmjerno uzbuđenje na rotoru.

Asinhroni (indukcijski) motori
Rotor se vrti brzinom nešto manjom od sinkrone brzine, stvarajući relativno gibanje koje inducira struju. Ta se razlika u brzini naziva Slip.

Jednofazni motori
Obično manji i koristi se u kućanskim aparatima. Potrebni su dodatni pokretački mehanizmi jer jednofazno opskrba ne proizvodi rotirajuće magnetsko polje.

Trofazni motori
Uobičajeno u industrijskim primjenama. Trofazna snaga stvara prirodno rotirajuće magnetsko polje, što ove motore čini učinkovitijim i snažnijim.

Zašto su AC motori važni?
Pouzdanost: Imaju jednostavnu i hrapavu konstrukciju, što ih čini izdržljivim i dugotrajnim.
Učinkovitost: Posebno trofazni motori djeluju učinkovito pod različitim opterećenjima.
Isplativi: oni su relativno jeftini za proizvodnju i održavanje.
Široka upotreba: Od malih uređaja do teških industrijskih strojeva, izmjenični motori pokrivaju ogroman raspon primjena.
Jednostavna kontrola: Moderna elektronika omogućuje preciznu kontrolu brzine i momenta kroz varijabilne frekvencijske pogone (VFDS).

Uobičajene primjene
Kućni uređaji poput perilica rublja, hladnjaka, klima uređaja
Industrijski strojevi poput transportera, crpki, kompresora
HVAC sustavi za obožavatelje i puhanje
Električna vozila i transportni sustavi
Robotika i automatizacija