AC mootorid ja DC mootorid (1)

**AC Mootorid ehk vahelduvvoolu mootorid.**

AC tähistab vahelduvvoolu ja on meetod energia ülekandmiseks akust elektrimootorile ja tema komponentidele (vahelduvvooluks nimetatakse voolu, mille suund ja tugevus ajas perioodiliselt muutub). Vahelduvvoolu mootor on seade, mis muudab vahelduvvoolu energia mehaaniliseks pöörlevaks energiaks. Masinaosade koostöö ja energia muundamine toimub magnetvälja kaudu,mis toimub koostöötavate osade vahelises ruumis, enamasti õhupilus. Energia muundamine elektrimasinas on paratamatult seotud kadudega.
Kaod tekivad:

Vasesekadu (voolu kulgemisel läbi mähise juhtme, kus tekib mittesoovitav soojus )

Teraseskadu (magnetsüdamikus ajaliselt muutuva magnetvälja toimel hüstereesist ja pöörisvooludest tekkiva soojusena)

Ventilatsioonikadu (masinaosade ja õhu vahelisest hõõrdest)

Hõõrdekadu (hõõrdest laagrites)
Vahelduvvoolu mootorid jagunevad tööpõhimõtte järgi:

Sünkroonmootorid

Asünkroonmootorid (ühe-, kahe-, kolmefaasilised ning lühis-, faasirootoriga mootorid)

**Sünkroonmootorid**

Sünkroonmootor on vaheduvvoolumootor, mille pöörlemissagedus on sünkroonis voolu sagedusega. Erinevalt asünkroonmootorist tekitatakse aga sünkroonmootori rootoris elektromagnet- või püsimagnetergutusega veel teine magnetvoog (ergutusvoog), mis magnetahela kaudu aheldub staatorimähise magnetvooga. Selle tulemusena haarab staatori pöörlev magnetväli rootori endaga kaasa (s.t. staatorivälja N poolused tõmbuvad rootori S poolustega ja vastupidi) ning rootor hakkab pöörlema staatorivälja sünkroonkiirusel. Rootori ergutamiseks elektromagnetite abil tuleb ergutusvool juhtida pöörlevasse rootorisse läbi rootoril asuvate kontaktrõngaste. Püsimagnetite kasutamisel sellist vajadust pole.
Sünkroonmootori tööpõhimõte:
Sünkroonmootori käivitamise eesmärgil on poolusekingades käivitusmähis, mis võimaldab nn.asünkroonset käivitust.

**Asünkroonmootorid**

Asünkroonmootorid on enamkasutatav jõuallikas maailmas, eelkõige mootorina, kus elektrienergia muundatakse mehaaniliseks energiaks pöördemomendi näol. Konkreetsetel tingimustel võib asünkroonmasin töötada ka generaatorina, muundades mehaanilise energia elektrienergiaks või pidurina, mil mehaaniline ja elektrienergia muunduvad soojuseks masinas. Asünkroonmootor koosneb staatorist, mis on terasplekkidest koostatud õõnessilinder ja mille sisepind on uurestatud. Uuretes paikneb kolmefaasiline staatorimähis pöördmagnetvälja tekitamiseks. Teiseks põhi komponendiks on pöörlev rootor, mis asub võllil, on terasplekkidest silinder , mis on samuti varustatud uuretega. Uurdes asub rootormähis, staatori ja rootori vahel on väike õhupilu. Asünkroonmootor töö põhineb pöördmagnetvälja ja rootori voolu vastasikusel toimel. Pöördmagnetvälji, mille tekitab kolmefaasiline vool staatorimähistes, läbib õhupilu ja aheldub rootorimähisega. Rootorivoolu põhjuseks on pöördmagnetvälja poolt rootorimähises indutseeritud elektromootorjõud, mis on võrdeline rootori suhtelise kiirusega pöördmagnetvälja suhtes. Asünkroonmootoris pöörleb rootor alati samas suunas, kuid aeglasemalt sünkroonselt pöörlevast staatori magnetväljast.
Asünkroonmootori tööpõhimõte:
Asünkroonmootorite käivitamine:

Käivitamine otse võrku lülitamisega

Käivitus reaktoriga

Käivitus autotrafoga

Käivitus staatorimähise ümberlülitamisega tähtühendusest kolmnurkühendusse

Faasirootoriga asünkroonmootorite käivitus

**Ühefaasiline asünkroonmootor**

Erineb kolmefaasilisest eelkõige selle poolest, et tal puudub loomulik käivitusmoment. Ühefaasilise mootori staatori ühefaasiline vooltekitab pulseeruvvälja,mida võib kaht ühesuguse amplituudiga välja. Kui rootor on mingis suunas pöörlema pandud, saavutab ta lõpuks püsikiiruse.
Asünkroonmootori lihtsustatud ühefaasiline aseskeem:

**Kahefaasiline asünkroonmootor**

Mähised on ruumis nihutatud ning pöördemoment tekib nagu ühefaasilises käivitusmaähisega masinas.
Üks mähis-ergutusmähis E-töötab konstantsel pingel U. Teine-tüürmähis T-töötab pingel Ut, mille suurust või faasi juhtsignaaliga muudetakse.

**Lühisrootoriga asünkroonmootorid**

Kui mootori rootormähis on valmistatud lühismähisena, mis koosneb varrastest eerdeis ja neid elektriliselt ühendavaist lühisrõngastest, siis sellist mootorit nim. lühisrootoriga asünkroonmootoriks.

**Faasirootoriga asünkroonmootorid**

Kui rootori uurdeis on kolmefaasiline mähis, mis koosneb sektsioonidest ning on isoleeritud rootorist, siis on tegemist faasirootoriga asünkroonmootorid. Rootori faasimähised on tavaliselt tähtühenduses, kusjuures mähiste algused on ühendatud võllil asuvate isoleeritud kontaktrõngastega.

Kasutusalad

Sünkroonmasinaid kasutatakse generaatorina ja mootorina. Kolmefaasiline sünkroongeneraator on põhiliseks vahendiks elektrienergia tootmisel soojus- ja hüdroelektrijaamades. Mootoreid kasutatakse seal, kus on vajalik konstantne pöörlemiskiirus ja suhteliselt väike käivitussagedus. Ventilaatorites, pumpades, kodumsinates kasutatakse ühefaasilisi asünkroonmootoreid. Automaatjuhtimissüsteemides on täiturmootorina kasutusel ka kahefaasilised asünkroonmootorid. Üldse on enamkasutavamaks jõuallikaks maailmas asünkroonmootorid.

Plussid ja miinused

Plussid: Vahelduvvoolu mootoriga saab väga hästi hoida konstantset mootori kiirust. Lihtne mootori ehitus, madal hind ning suur varieeruvus erinevate ülesannete täitmiseks teeb asünkroonmootori enim levinud elektrienergiast mehaanilise energia saamise masinaks. Miinused: Suur mootori ehitus ja küllaltki suur sõltuvus vahelduvvooluvõrgust muudavad vahelduvvoolumootori suhteliselt paikseks. Samuti on vahelduvvoolumootorit halb kiirendada ja aeglustada. Rootorit läbib suur vool, mis kuumendab masina osi.
Kasutatud kirjandus:

• Elektrotehnika .R.Võrk,V.Mägi
  
• Elektrotehnika 2, vahelduvvool ,R.Lahtmets.
  

Kasutatud lingid:
http://www.agrovaru.ee/index.php?id=118
http://www.robotiklubi.ee/_media/projektid/robot_igayhele/mootorid.pdf?id=projektid%3Arobot_igayhele&cache=cachehttp
http://deepthought.ttu.ee/eta/loeng_0712.html
http://www.ene.ttu.ee/elektriajamid/oppeinfo/materjal/AAV0030/2Elektromehaaniline_muundamine.pdf
Koostas õpilane: Aivo Aas
— Aivo Aas 04/01/2008 16:49
Asünkroonmootorid Peamise vahelduvvoolumootorina on kasutusel asünkroonmootorid, mis on suhteliselt lihtsa ehitusega. Nimetus tuleneb sellest, et ta pöörleb elektrivoolu sageduse ja poolusepaaride arvu alusel arvutatavast kiirusest veidi väiksema kiirusega ehk mitte sünkroonselt. Koormuse suurenedes asünkronmootori kiirus väheneb ja ta võtab automaatselt, ilma mingi regulaatori abita , võrgust tugevamat voolu, et taastada normaalne pöörlemissagedus. Üldlevinud on lühisrootoriga asünkroonmootorid, mille rootori mähised on omavahel ühendatud - lühises. Toodetakse ka faasirootoriga asünkroonmootoreid, mille rootorimähis on kontaktrõngaste ja harjade abil ühendatud vooluvõrku. Mootori paigalseisev osa ehk staator koosneb valatud kerest, mähiseuuretega staatorisüdamikust, mähistest ja otsakaantest koos laagripesadega. Kere on kaetud jahutusribidega, allosas on tald mootori kinnitamiseks, vastavalt vajadusele võib talla asemel olla otsakaane küljes kinnitusäärik. Staatorisüdamik on koostatud elektrotehnilise terase lehtedest, vähendamaks pöörisvoolusid. Südamiku uuretesse on paigutatud kolm staatorimähist. Mähised on pööratud üksteise suhtes 120°, et tekkiks pöördmagnetväli. Rootori südamik on samuti valmistatud elektrotehnilisest terasest lehtedest, mis on paigutatud võllile. Südamiku uurded on täidetud alumiiniumi valuga, millega koos on valatud otsarõngad ja mis kokku moodustutavad rootorimähise. Rootorivõlli ühele otsakaanest välja ulatuvale otsale kinnitub jahutustiivik, mida ümbritseb terasplekist või plastist kate. Sõltuvalt vooluvõrgu tüübist ja mootori nimipingest, ünendatakse mootor vooluvõrku kas täht- või kolmnurklülituses. Vooluvõrku ühendamiseks on mootoril klemmikarp, milles paikneb kuus klemmi . Mähised kolmnurklülituses
Mähised tähtlülituses Kahefaasiline asünkroonmootor
Automaatjuhtimissüsteemides on täiturmootorina (servomootorina) kasutusel ka kahefaasilised asünkroonmootorid. Mähised on ruumis nihutatud ning pöördemoment tekib nagu ühefaasilises käivitusmähisega masinas. Üks mähis – ergutusmähis E – töötab konstantsel pingel U1. Teine – tüürmähis T – töötab pingel UT, mille suurust või faasi juhtsignaaliga muudetakse. Täiturmootorile esitatakse järgmisi nõudeid: • vabakäigu puudumine, s.t. toitepinge kadumisel peab mootor isepidurduma ja seiskuma • stabiilne töö mistahes kiirusel • pöörlemiskiiruse muutumine tüürpinge suuruse või faasi muutudes • suur käivitusmoment • väike tüürvõimsus • suur toimekiirus • töökindlus • väike mass ja mõõtmed
Õõsrootoriga mootor
Mittemagnetilise õõsrootoriga mootoril on õhukeseseinaline (0,2…1 mm) alumiiniumrootor. Rootoril on väike inerts ja suur takistus. Erinevana teistest mootoritest pöörleb õõsrootor kahe staatori vahel. Need on välisstaator ja sisestaator. Sisestaator on uureteta, mähis on välisstaatoril.
Sünkroon- ja samm- masinad .
Sünkroonmootori staatorimähis tekitab samuti nagu asünkroonmasina puhul pöörleva magnetvälja (joonis 2.6). Erinevalt asünkroonmootorist tekitatakse aga sünkroonmootori rootoris elektromagnet- või püsimagnetergutusega veel teine magnetvoog (ergutusvoog), mis magnetahela kaudu aheldub staatorimähise magnetvooga. Selle tulemusena haarab staatori pöörlev magnetväli rootori endaga kaasa (s.t. staatorivälja N poolused tõmbuvad rootori S poolustega ja vastupidi) ning rootor hakkab pöörlema staatorivälja sünkroonkiirusel. Rootori ergutamiseks elektromagnetite abil tuleb ergutusvool juhtida pöörlevasse rootorisse läbi rootoril asuvate kontaktrõngaste. Püsimagnetite kasutamisel sellist vajadust pole. Sõltuvalt sünkroonmasina rootori kujust ja pooluste asetusest eristatakse väljepoolustega (salient pole) ja peitpoolustega masinaid. Esimesel juhul on rootori poolused selgesti eristatavad ning õhupilu on minimaalne pooluse kohal. Teisel juhul on rootori pind sile ning õhupilu on ühtlane kogu ulatuses. Väljepoolustega masin töötab ka ilma ergutusväljata, s.t ilma ergutuseks kasutatavate püsi- või elektromagnetiteta. Sel juhul on tegemist nn reaktiivse sünkroonmootoriga ehk reluktantsmootoriga (reluctance motor ), mille töö põhineb õhupilu magnetilise takistuse (e. reluktantsi) muutumisel sõltuvalt rootori asendist. Sünkroonmootor arendab momenti ainult sünkroontalitluses. Seepärast on omaette probleemiks sünkroonmootori käivitamine otsevõrkulülituse puhul, milleks kasutatakse asünkroonkäivitusmähist. Sünkroonmasina kiiruse reguleerimine toimub samuti nagu asünkroonmasina puhul toitepinge sageduse reguleerimisega.