Sissejuhatus

Elektriajamiks nimetatakse elektrienergia kasutamisel põhinevat seadet või süsteemi kehade, ainete, mehhanismide, masinate vms liikumapanekuks. Selleks otstarbeks võidakse elektriajameis kasutada:

• elektrimootoreid;
• elektromagneteid;
• muid sihipärase elektromagnetvälja tekitamisel põhinevaid vahendeid.

Elektriajam tekkis peaaegu koos elektrimootoriga. Elektriajami ajaloo alguseks võib põhimõtteliselt lugeda Benjamin Franklini katseid elektristaatilise mootoriga aastal 1748.

Kuigi Franklin arvas, et selliseid mootoreid võiks kasutada näiteks praevarda- või tornikellaajamites, ei suudetud neid liiga väikese võimsuse tõttu tegelikkuses realiseerida.

Originaalmootori klaasist vardad on paigaldatud horisontaalselt isoleermaterjalist rattale mis on jäigalt kinnitatud vertikaalteljega. Iga klaasvarda otsas on paigaldatud sõrmkübar - vt. joonisel 2. Iga sõrmkübar saab elektrilaengu kahest vastastikku laenatud Leydeni purkidest mis tagab rootori pöörlemist . Elektristaatilise mootori käivitamiseks oli vajalik välisjõu rakendamist.

Reaalsetes mehhanismides vajaliku võimsusega elektriajamid said võimalikuks alles pärast elektromagnetismi avastamist ja esimeseks elektromagnetiliseks elektriajamiks tuleb pidada Michael Faraday katseseadet, mille ta valmistas 3. septembril 1821 ja milles voolust läbitud varras pöörles ümber seisva magneti (joonis 4)

Faraday esimest elektriajamit võib nimetada elektromagnetiliseks segistiks, sest pöörlev varras paneb anumas oleva vedeliku (elavhõbeda) keeriseliselt liikuma. Kuna aga vool kulgeb ka elavhõbedas, tekivad selles vedelmetallis endas samuti liikumapanevad magnetohüdrodünaamilised jõud.

Seega sisaldab Faraday katseseade endas ka esimese magnetohüdrodünaamilise ajami tunnuseid.
1820ndatel ja 1830ndatel aastatel esitati mitmesuguseid elektrimasinate ja -ajamite ehitusviise, mis põhinesid vahelduvasuunalisel kulgliikumisel, matkides kolb aurumasinaid.
Rakendusliku elektriajamitegelikuks sünniks (Moritz Hermann Jacobi) tuleb aga lugeda maailma
esimese pöörleva elektrimootori kasutamist maailma esimesel elektriajamiga sõidukil – merepaadil, mis võis peale võtta kuni 12 inimest ja arendada kiirust 2…3 versta tunnis.

Jakobi mootor koosnes kahest elektromagnetite gruppidest. Pöörlevate elektromagnetite polaarsuse muutmine toimus spetsiaalse kommutaatori abil. Mootori võimsus oli vaid 15 Watti, aga rootori pöörlemissagedus 80 kuni 120 pööret minutis.

Sellise paadi esimene katsetamine toimus Peterburis Neeva jõel 25. septembril 1838 nii päri- kui ka vastuvoolu sõites. Meeskonna liikmete vahel olid füüsikud Moritz Hermann Jacobi ja Emil Lentz

ning 1770 aastal Hagudi mõisas sündinud vene esimene ümbermaailmareisi eestvedaja admiral Adam Johann von Krusenstern.

1880-ndail aastail toimus elektriajamite arengule tähtis sündmus – kolmefaasilise vahelduvvoolu süsteemi väljatöötamine ning 1889. aastal kolmefaasilise mootori ehitamine (M. Dolivo-Dobrovolski).

M. Dolivo-Dobrovolski asünkroonmootoril oli „oravaratta“ kujuline lühismähis, mille vasest vardad on omavahel elektriliselt ühendatud (lühistatud) lauposade osas.

Olenemata saja aasta möödumisega on kolmefaasiline asünkroonmootor (väikeste muutumistega) jäänud tööstuses põhiliseks jõuallikaks tänapäevani.

Elektrimootorite ja -ajamite laiem kasutamine algas 1870ndail aastail, pärast generaatorite endaergutuse leiutamist, mis tõi endaga kaasa elektrijaamade ehitamise ja neist saadava elektrienergia märgatava odavnemise.

Ajal millal tööstusel oli kasutusel aurumasinad tööstusmehhanismid ühendati rühmadesse selleks, et käitati need ühe transmissiooniga.

Elektriajamite kasutusevõtmise algperioodil transmissioon jäi ning töömasinatel oli ühine mehhaanilise energia allikas - kolmefaasiline asünkroonmootor.

Mootor asendas aurumasinat (hüdroenergiat) aga transmissioon rihmülekande kujul on jäänud muutumata.

See olukord on võimaldas jääda vana sisseseade juurde. Samal ajal rihmaajam ei võimaldanud ära kasutada tegelikku elektriajami eelised.

Kahekümnenda sajandi 20 aastatel toimus massiline üleminek individuaalajamile mis tõi kaasa:

• töömasinate konstruktsiooni lihtsustust;
• tootmisseadmete paigalduse vabadust;
• kraanade kasutuselevõttu tsehhides;
• tööpinkide elektriajami paindlikkust (erineva liigi ning võimsusega mootorid).

See tagas eeldused tootmisprotsesside automatiseerimiseks.

Viimase aja olulisim arengusamm seisneb türistor- ja transistorajamite kasutuselevõtus 1990ndail aastail koos mikroprotsessor-automaatjuhtimise rakendamisega.

Käesoleval ajal moodustavad elektriajamid maailma energeetikas suurima elektritarvitite rühma, tarbides ligikaudu 2/3 kogu toodetavast elektrienergiast.

Nüüdisaegse sujuvalt ning kõrge kasuteguriga reguleeritava ja mikroprotsessorsüsteemi abil automaatselt juhitava elektriajami põhimõtteskeem on esitatud alltoodud joonisel.

 

Kui elektriajam peab täitma keerukaid programme, kuulub selle juurde vastava tarkvaraga elektronarvuti.
Elektriajami koosseisus võib olla veel elektromagnetilisi sidureid, hoorattaid, abivooluallikaid jm.
Mõnikord, kui töömasin ei nõua kiiruse sujuvat reguleerimist ega keerukat automatiseerimist (mittereguleeritav ning käsitsi sisse- ja väljalülitatav elektriajam) võib elektriajami struktuur olla lihtsam kui esitatu.

Elektriajamis liikumisfunktsiooni täidab üks või mitu mootorit ja teised seadmed. Üldjuhul nad moodustavad süsteemse täiturseadme. Täiturseadme mootoreid käitatakse energiaga, mida saadakse ajamite muundurist. Elektriajami kui automaatjuhtimisobjekti väljunditeks on signaalid, mis saadakse elektriajami komponentides (kõikides või osaliselt) paigutatud anduritelt, ning signaalid, mis saadakse elektriajamiga koos töötavatelt seadmetelt. Signaale kasutatakse tagasisideks -tavaliselt on tegemist liikumisparameetritega: asend, kiirus, kiirendus … Elektriajami olekut iseloomustab teisaldatavate või töödeldavate esemete asukoht ning tööriista liikumisteel esinevad takistused.