Uređaj i načelo rada indukcijskog motora. Asinkroni motor: princip rada, opis i funkcija

Kao i većina električnih motora, AC indukcijski motor (AC) ima fiksni vanjski dio, koji se naziva statorom, i rotor koji se okreće unutra. Između njih nalazi se pažljivo izračunati zračni jaz.

Kako to radi?

Dizajn i rad asinkronih motora, kao i svi ostali, temelje se na činjenici da se rotacija magnetskog polja koristi za vožnju rotorom. Trofazni AD jedina je vrsta motora u kojoj je prirodno stvoren zbog prirode hrane. U istosmjerni strujni motori Za to se koriste mehanička ili elektronska komutacija, te u jednofaznim AD - dodatnim električnim elementima.

Za rad motora, potrebno je imati dva seta elektromagneta. Operativni princip asinkronog motora je da jedan set je izrađen u statoru u njegovu namota spojenog AC izvora. Prema Lenz zakonu, on potiče na rotoru elektromagnetske sile (EMF) na isti način kao i napona induciranog u sekundarni namot transformatora, stvarajući još jedan set elektromagneta. Dakle drugi naziv za BP - indukcijski motor. Aparat i rad asinkronih motora temelji se na načelu da je interakcija između magnetskog polja ovih elektromagneti generira torzijske sile. Kao rezultat toga, rotor okreće u smjeru što rezultira momenta.

statora

Stator se sastoji od nekoliko tankih ploča od aluminija ili od lijevanog željeza. One su pritisnute zajedno kako bi oblikovale šuplje cilindre sa žljebovima. U njima su položene izolirane žice. Svaka grupa namota zajedno s jezgrom koja ih okružuje, nakon primjene izmjenične struje do njega, tvori elektromagnet. Broj polova AD-a ovisi o unutarnjem povezivanju namota statora. Izrađen je na takav način da kada je priključen izvor napajanja, formira se rotirajuće magnetsko polje.

rotor

Rotor se sastoji od nekoliko tankih čeličnih ploča s ravnomjerno raspoređenim aluminijskim i bakrenim šipkama. U najpopularnijem tipu - vjeverica ili "vjeverica" ​​- štapovi na krajevima su mehanički i električki povezani pomoću prstena. Gotovo 90% BP koristi ovaj dizajn, jer je jednostavno i pouzdano. Rotor se sastoji od cilindrične pločaste jezgre s aksijalno postavljenim paralelnim utorima za ugradnju vodiča. U svakom utoru postavlja se šipka od bakra, aluminija ili legure. Oni su kratko spojeni s obje strane pomoću krajnjih prstenova. Ovaj dizajn nalikuje vježbenom kavezu, zbog čega je dobio odgovarajuće ime.

Utori rotora nisu potpuno paralelni s vratilom. Izrađene su s laganim zaobljenjem zbog dva glavna razloga. Prvi je da se osigura glatka rad krvnog tlaka smanjenjem magnetskog šuma i harmonika. Drugi je da se smanji vjerojatnost zaključavanja rotora: zubi se zahvaćaju iza utora statora zbog izravne magnetske privlačnosti između njih. To se događa kada je njihov broj isti. Rotor je postavljen na osovinu pomoću ležajeva na svakom kraju. Jedan dio obično izlazi više nego drugi da bi vozio opterećenje. U nekim motorima, na ne-radnom kraju osovine, senzora brzine ili položaju.

Postoji zračni raspor između statora i rotora. Energija se prenosi kroz nju. Generirani moment okreće rotor i opterećenje se okreće. Bez obzira na vrstu rotora koji se koristi, uređaj i načelo rada indukcijskog motora ostaju nepromijenjeni. Tipično, krvni tlak klasificira se prema broju namota statora. Postoje jednofazni i trofazni elektromotori.

Dizajn i rad indukcijskog motora jednofazni

Krvni tlak jedne faze čini najveći dio elektromotora. Dovoljno je logično da se najčešće koristi najjeftiniji i nepretenciozni servisni motor. Kao što njegov naziv implicira, svrha, načelo rada indukcijskog motora ovog tipa temelji se na prisutnosti samo jednog namota statora i rada s jednim faznim izvorom napajanja. Svi rotorovi ove vrste imaju rotor koji je kratko spojen.

Jednofazni motori se ne pokreću. Kada je motor priključen na izvor napajanja, izmjenična struja počinje teći uz glavni namot. Generira pulsirajuće magnetsko polje. Zbog indukcije, rotor se napaja. Kako se glavno magnetsko polje pulsira, okretni moment koji je potreban za rotaciju motora nije generiran. Rotor počinje vibrirati, a ne rotirati. Stoga je za jednofazni krvni tlak potreban mehanizam za pokretanje. Može pružiti početni guranje, prisiljavajući osovinu da se pomakne.

Pokretni mehanizam jednogfaznog AD-a sastoji se uglavnom od dodatnog navijanja statora. Može ga pratiti serijski kondenzator ili centrifugalna sklopka. Kada se napajanje napaja, struja u glavnom namotaja zaostaje za naponom zbog otpornosti. Istodobno, električna energija u startnom nameru zaostaje ili nadmašuje napon napajanja, ovisno o impedanciji okidača. Interakcija između magnetskih polja generiranih glavnim namotajem i krugom pokretanja stvara nastalo magnetsko polje. Rotira se u jednom smjeru. Rotor počinje vrtjeti u smjeru nastalog magnetskog polja.

Nakon što brzina motora dosegne oko 75% nazivne vrijednosti, centrifugalni prekidač isključuje početni namot. Nadalje, motor može održavati dovoljno okretnog momenta za samostalan rad. S izuzetkom motora s posebnim startnim kondenzatorom, sve jednofazni elektromotori, U pravilu, koriste se za stvaranje snage koja ne prelazi 500 W. Ovisno o različitim početnim metodama, jednofazni AD se dalje klasificira kako je opisano u sljedećim odjeljcima.

AD s podijeljenom fazom

Svrha, uređaj i načelo rada asinkronog motora s podijeljenom fazom temelje se na upotrebi dvaju namota: start i glavni. Pokretanje je napravljeno od žice manjeg promjera i manje okreta u odnosu na glavnu, kako bi se stvorio veći otpor. To vam omogućuje usmjeravanje magnetskog polja pod kutom. Razlikuje se od smjera glavnog magnetskog polja, što dovodi do rotacije rotora. Radni namot, koji je izrađen od žice većeg promjera, osigurava rad motora u ostatku vremena.

Polazni moment je nizak, obično od 100 do 175% nazivnog momenta. Motor troši visoku početnu struju. To je 7-10 puta veći od nominalnog. Maksimalni okretni moment također je 2,5-3,5 puta veći. Ova vrsta motora koristi se u malim brusilicama, ventilatorima i puhaljkama, kao i drugim uređajima koji zahtijevaju nizak zakretni moment s snagom od 40 do 250 vata. Potrebno je izbjegavati upotrebu takvih motora kod čestih ciklusa uključivanja ili je potreban visok okretni moment.

AD s početkom kondenzatora

tipa kondenzator indukcijski motor i njegov princip rada temelji se na činjenici da je početkom zavojnica svojoj splitskoj fazi kapacitet spojene u seriju, pružajući start „puls”. Kao iu prethodnim inačicama motora, tu je i centrifugalni prekidač. To onemogućuje početni krug, kada je brzina motora dosegne 75% nominalne. Budući da je kondenzator spojen u seriju, to stvara veću početnu moment, dosegnuvši 4,2 puta od operativnog. Polazni struja obično nominalnih 4,5-5,75 vremena, što je znatno niža nego u slučaju podijeljenog faze zbog većih žica u početni namota.

Izmijenjenu inačicu početka karakterizira motor s aktivnim otporom. U ovoj vrsti motora, kapacitet se zamjenjuje otpornikom. Otpor se koristi u onim slučajevima kada je potreban manji početni moment nego s kondenzatorom. Osim nižih troškova, to ne daje prednost u odnosu na kapacitivni početak. Ovi motori koriste se u pogonima s remenom: malim transporterima, velikim ventilatorima i pumpama, kao iu mnogim izravnim pogonom ili reduktorima.

AD s radnim kondenzatorom faznog pomaka

Uređaj i načelo rada asinkronog motora ovog tipa temelje se na stalnoj vezi kondenzatora koji je spojen serija s pokretnim namotajem. Nakon što motor dosegne nazivnu brzinu, početni krug postaje pomoćni. Budući da spremnik mora biti konstruiran za neprekidnu upotrebu, ne može osigurati inicijalni impuls početnog kondenzatora. Pokretni moment ovog motora je nizak. To je 30 do 150% nominalnog. Početna struja je manja - manje od 200% nazivne struje, što električni motori ovog tipa čine idealnim tamo gdje postoji potreba za čestim uključivanjem i isključivanjem.

Takav dizajn ima nekoliko prednosti. Krug se lako mijenja za uporabu s regulatorima brzine. Električni motori mogu se podešavati radi optimalne učinkovitosti i visokog faktora snage. Smatraju se najpouzdanijim jednofaznim motorima uglavnom zbog toga što ne koriste prekidač centrifugalne starta. Koriste se u ventilatorima, puhaljkama i često uključenim uređajima. Na primjer, u mehanizmima za podešavanje, sustave otvaranja vrata i garažnih vrata.

AD s startnim i radnim kondenzatorom

Uređaj i načelo rada asinkronog motora ove vrste temelje se na serijskom spoju startnog kondenzatora na početni namot. To omogućuje stvaranje većeg zakretnog momenta. Osim toga, ima stalni kondenzator koji je serijski povezan s pomoćnim namotom nakon što je starter isključen. Ovaj krug omogućuje velike preopterećenja zakretnog momenta.

Ovaj tip motora je dizajniran za niže struje pune punjenja, što osigurava veću učinkovitost. Ovaj dizajn je najisplativiji zbog pokretanja, radnih kondenzatora i centrifugalne sklopke. Koristi se u strojevima za obradu drveta, kompresorima zraka, visokotlačnim pumpama za vodu, vakuum pumpi i gdje je potreban visok okretni moment. Snaga - od 0,75 do 7,5 kW.

AD s zaštićenim polovima

Uređaj i načelo rada asinkronog motora ovog tipa sastoje se u činjenici da ima samo jedan glavni namot i nema namota za pokretanje motora. Početak je zbog činjenice da oko svakog malog dijela svakog statornog stupa postoji oklopni bakreni prsten, zbog čega magnetsko polje u ovoj regiji zaostaje iza polja u neoklopljenom dijelu. Interakcija dvaju polja dovodi do rotacije osovine.

Budući da nema pokretanja svitaka, nema prekidača ili kondenzatora, motor je električki jednostavan i jeftin. Osim toga, brzina se može regulirati mijenjanjem napona ili pomoću namotaja s više navoja. Dizajn motora s oklopljenim stubama omogućuje njegovu masovnu proizvodnju. Obično se smatra "jednokratnim", jer je mnogo jeftinije zamijeniti nego popraviti. Pored pozitivnih kvaliteta, ovaj dizajn ima niz nedostataka:

• niski početni moment, jednak 25-75% nazivnog;
• visoka klizač (7-10%);
• niska učinkovitost (manje od 20%).

Niska početna cijena omogućuje korištenje ove vrste krvnog tlaka u niskim ili rijetko korištenih uređaja. Radi se o obožavateljima više brzina kućanstva. No, low-end momenta, niska učinkovitost i niske mehanička svojstva ne dopuštaju njihove komercijalne ili industrijsku primjenu.

Trofazni krvni tlak

Ovi električni motori su pronašli široku primjenu u industriji. Uređaj i načelo rada trofaznog asinkronog motora određeni su njegovim projektom - s kavezom za vjeverice ili faznim rotorom. Za pokretanje, nema kondenzatora, startera, centrifugalne sklopke ili drugog uređaja. Početni je trenutak srednje i visok, kao i snaga i učinkovitost. Koristi se u brušenju, okretanju, strojevima za bušenje, pumpi, kompresori, transporteri, poljoprivredni strojevi itd.

AD s zatvorenim rotorom

Ovo je trofazna asinkrona motor, načelo rada i uređaj je opisan gore. Ona čini gotovo 90% svih trofaznih elektromotora. Dostupno na snazi ​​od 250 W do nekoliko stotina kW. U usporedbi s jednosmjernim motorima od 750 W, oni su jeftiniji i izdržavaju veća opterećenja.

AD s faznim rotorom

Projektiranje i upravljanje trofaznim asinkronim motorom s slip-ring motora razlikuju od krvnog tlaka „kaveza”, da rotor ima niz namotaja, krajevi koji nisu kratko spojeni. Odvezeni su do kontaktnih prstenova. To vam omogućuje povezivanje vanjskih otpornika i kontaktora. Maksimalni okretni moment izravno je proporcionalan otpornosti rotora. Stoga se pri malim brzinama može povećati dodatnim otporom. Visoki otpor omogućuje dobivanje visokog momenta s malom strujom pokretanja.

Kako se rotor ubrzava, otpor se smanjuje kako bi se mijenjali rezultati motora kako bi se zadovoljili zahtjevi opterećenja. Nakon što motor dosegne brzinu baze, vanjski otpornici su odspojeni. Električni motor radi poput normalnog krvnog tlaka. Ova vrsta je idealna za velike inercije opterećenja, što zahtijeva primjenu zakretnog momenta pri brzini blizu nule. Ubrzanje se postiže maksimalno u minimalnom vremenu uz minimalnu potrošnju struje.

Nedostatak takvih motora je da kontaktni prstenovi i četke trebaju redovito održavanje, što nije potrebno za motor s rotorom kaveza. Ako je namotan rotor zatvoren i pokušaj pokretanja (tj. Uređaj postaje standardni BP), u njoj će se strujati vrlo visoka struja. To je 14 puta veće od nominalnog kod vrlo niskog momenta, što je 60% osnovnog zakretnog momenta. U većini slučajeva aplikacija ga ne nalazi.

Promjenom ovisnosti brzine vrtnje na okretnom momentu podešavanjem otpornosti rotora moguće je mijenjati brzinu pri određenom opterećenju. To ih može učinkovito smanjiti za oko 50% ako opterećenje zahtijeva promjenjivi zakretni moment i brzinu, što se često nalazi u strojevima za tiskanje, kompresorima, transporterima, dizalom i dizalom. Smanjenje brzine ispod 50% rezultira vrlo niskom učinkovitošću zbog veće rasipne snage otpornosti rotora.