Što je indukcijski motor i kako radi

Indukcijski motor je jednostavan i pouzdan i zato se vrlo često koristi u proizvodnji i kućanskim aparatima, od pogona ventila do rotacije bubnja u perilici. U ovom ćemo članku, jednostavnim riječima, govoriti o tome što su asinkroni elektromotorni, što je to i kako funkcionira ova vrsta električnog stroja.

vrste

Indukcijski motori (AM) podijeljeni su u dvije glavne skupine:

• kavez rotora vjeverice
• s faznim rotorom.

Ako izostavimo nijanse, razlika je u tome što motor rotora s kavezom nema četke i izražene namotaje, manje je zahtjevan u održavanju. Dok kod asinhronih motora s faznim rotorom postoje tri namotaja povezana s kliznim prstenima, struja iz koje se uklanjaju četkice. Za razliku od prethodnog, bolje je kontrolirati zakretni moment na vratilu i lakše je ostvariti lagani start kako bi se smanjile struje napada.

Ostali motori klasificiraju:

• prema broju opskrbnih faza - jednofazna i dvofazna (koristi se u svakodnevnom životu kada se napaja mrežom od 220 V) i trofazna (najčešće se koristi u proizvodnji i u radionicama).
• na način pričvršćivanja - prirubnica ili na šape.
• prema načinu rada - za dugoročni, kratkotrajni ili višekratno kratkoročni način rada.

I niz drugih čimbenika koji utječu na izbor određenog proizvoda za uporabu u specifičnim uvjetima.

O jednofaznim elektromotorima može se reći puno: neki se pokreću preko kondenzatora, a neki zahtijevaju startni i radni kapacitet. Postoje i opcije s kratkim spojem okretaja, koje rade bez kondenzatora i koriste se, na primjer, u haubama. Ako ste zainteresirani, pišite u komentare i mi ćemo napisati članak o tome.

uređaj

Po definiciji, "asinhroni" odnosi se na izmjenični motor u kojem se rotor okreće sporije od magnetskog polja statora, to jest asinkrono. Ali ta definicija nije previše informativna. Da biste ga razumjeli, morate shvatiti kako je ovaj motor dizajniran.

Indukcijski motor, kao i svaki drugi, sastoji se od dva glavna dijela - rotor i stator, "Za lutke" u električnoj energiji dešifriramo:

• Stator je stacionarni dio bilo kojeg generatora ili elektromotora.
• Rotorom se naziva okretni dio motora, koji pokreće mehanizme.

Stator se sastoji od kućišta, čiji su krajevi zatvoreni štitnicima ležaja u koji su ugrađeni ležajevi. Ovisno o namjeni i snazi ​​motora, koriste se klizni ili kotrljajući ležajevi. Jezgra je smještena u kućištu, na njoj je instalirano navijanje. Zove se navijanje statora.

Budući da se struja naizmjenično smanjuje za gubitke usljed nestabilnih struja (Foucaultove struje) jezgra statora izvučena je iz tankih čeličnih ploča izoliranih jedna od druge u skali i spojena lakom.Namotima statora dovodi se napon napajanja, struja koja teče u njima naziva se struja statora.

Broj namotaja ovisi o broju faza napajanja i dizajnu motora. Dakle, trofazni motor ima najmanje tri namotaja povezana zvijezdama ili trokutnim krugom. Njihov broj može biti i veći, što utječe na brzinu rotacije osovine, ali o tome ćemo govoriti kasnije.

Ali s rotorom su stvari zanimljivije, kao što je već spomenuto, mogu biti ili kratki spojevi ili fazni.

Rotor s kavezom vjeverica je skup metalnih šipki (obično aluminijskih ili bakra), na slici iznad označene su brojem 2, lemljene ili ispunjene u jezgru (1), zatvorene prstenovima (3). Ovaj dizajn nalikuje kolu na kojem trče pripitomljeni glodavci, zbog čega ga često nazivaju „kavez vjeverice“ ili „kotač vjeverice“ i ovaj naziv nije sleng, već je prilično književan. Da bi se smanjila veća harmonika EMF-a i pulsiranje magnetskog polja, šipke se postavljaju ne duž osovine, već pod određenim kutom u odnosu na os rotacije.

Fazni rotor razlikuje se od prethodnog po tome što već ima tri namotaja, kao na statoru. Početak namotaja spojen je s prstenima, obično bakrenim, pritisnuti su na osovinu motora. Kasnije ćemo ukratko objasniti zašto su potrebni.

U oba slučaja jedan je kraj osovine spojen na mehanizam koji se pokreće, koničnog je ili cilindričnog oblika s utorima ili bez njih za ugradnju prirubnice, remenice i drugih mehaničkih pogonskih dijelova.

Rotor, koji je potreban za puhanje i hlađenje, učvršćen je na "stražnjem" dijelu osovine, a na kućište iznad propelera postavljeno je kućište. Tako se hladni zrak usmjerava duž rubova indukcijskog motora, ukoliko se iz nekog razloga ovo rotor ne okreće, pregrijat će se.

Dizajn prvog indukcijskog motora razvio je M.O. Dolivo-Dobrovolsky i patentirao ga je 1889. Bez ikakvih promjena preživio je do danas.

Princip rada

Asinkrone električne strojeve često nazivamo indukcijom, to je zbog njihovog principa rada. Bilo koji elektromotor pokreće se u rotaciji kao rezultat interakcije magnetskih polja rotora i statora, kao i zbog sile Ampera. Magnetsko polje zauzvrat može postojati bilo oko trajnog magneta, bilo oko vodiča kroz koji teče struja. Ali kako točno funkcionira asinhroni stroj?

U indukcijskom motoru, za razliku od drugih, sam po sebi nema namotaja pobude, dok on ima magnetsko polje? Odgovor je jednostavan: indukcijski motor je transformator.

Razmotrite princip njegova rada na primjeru trofaznog stroja, jer su oni češći od ostalih.

Na donjoj slici vidite mjesto namotaja na jezgri statora trofaznog asinhronog motora.

Kao rezultat struje trofazne struje, u namotima statora pojavljuje se rotirajuće magnetsko polje. Zbog faznog pomaka, struja teče jedno ili drugo navijanje, u skladu s tim postoji magnetsko polje, čiji su polovi usmjereni prema pravilu desne ruke. I u skladu s promjenom struje u jednom ili drugom namotu, motke se šalju u odgovarajućem smjeru. Kao što slijedi sljedeća animacija:

U najjednostavnijem (dvopolnom) slučaju namota su složeni na takav način da se svaki od njih pomakne za 120 stupnjeva u odnosu na prethodni, koliko je i fazni kut napona u izmjeničnoj mreži.

Brzina rotacije magnetskog polja statora naziva se sinkronom. Saznajte više o tome kako se okreće i zašto ćete naučiti iz sljedećeg videa. Imajte na umu da kod dvofaznih (kondenzatorskih) i jednofaznih motora - nije rotirajući, već eliptični ili pulsirajući, a namotaji nisu 3, već 2.

Ako uzmemo u obzir asinhroni motor s rotorom-kaveznim rotorom, magnetsko polje statora inducira EMF u svojim šipkama, budući da su zatvoreni, tada teče struja.Zbog toga nastaje i magnetsko polje.

Kao rezultat interakcije dvaju polja i Amperska siladjelujući na rotor, počinje se okretati nakon rotirajućeg magnetskog polja statora, ali uvijek je malo iza brzine rotacije statora MP, ovo zaostajanje naziva se proklizavanje.

Ako se brzina rotacije magnetskog polja naziva sinkronom, tada je brzina rotacije rotora već asinhrona, odakle je i dobio to ime.

Kod AD s faznim rotorom stvari su slične, osim što je reostat spojen na njegove prstenove, koji se, nakon što motor uđe u režim rada, uklanja iz kruga, a namoti su kratki. To je prikazano na donjem dijagramu, ali umjesto reostata koriste se konstantni otpornici, spojeni ili aktivirani od strane kontaktora KM3, KM2, KM1.

Ovakav pristup omogućuje gladak start i smanjenje struje pritiska, povećanjem aktivnog električnog otpora rotora.

Da sumiram:

1. Struja u namotima statora stvara magnetsko polje.
2. Magnetsko polje vodi struju u rotoru.
3. Struja u rotoru dovodi do pojave polja oko njega.
4. Budući da se polje statora rotira, zbog njegovog polja rotor se počinje okretati iza njega.

Klizanje i brzina vrtnje

Učestalost rotacije magnetskog polja statora (n1) veća je od frekvencije rotacije rotora (n2). Razlika između njih naziva se proklizavanje, a označava se latiničnim slovom S i izračunava se formulom:

S = (n1-n2) * 100% / n1

Klizanje nije nedostatak ovog elektromotora, jer ako bi se njegova osovina rotirala istom frekvencijom kao magnetsko polje statora (sinkrono), tada u njegovim šipkama ne bi bila inducirana struja i jednostavno se ne bi rotirala.

Sad o još važnijem konceptu - brzini vrtnje rotora indukcijskog motora. Ovisi o 3 vrijednosti:

• frekvencija napona napajanja (f);
• broj parova magnetskih polova (p);
• klizanje (S).

Broj parova magnetskih polova određuje sinkronu brzinu rotacije polja i ovisi o broju namota statora. Klizanje ovisi o opterećenju i dizajnu određenog elektromotora i nalazi se u rasponu od 3-10%, to jest, asinhrona brzina je vrlo malo manja od sinkrone. Pa, frekvencija izmjenične struje je fiksirana na 50 Hz.

Stoga je brzinu rotacije osovine indukcijskog motora teško regulirati, samo na frekvenciju mreže možete utjecati, odnosno postavljanjem pretvarač frekvencije, Moguće je spustiti napon statora, ali tada se snaga na osovini smanjuje, međutim, takva se tehnika koristi kod pokretanja AM s prebacivanjem namotaja od zvijezde u deltu kako bi se smanjile početne struje.

Učestalost rotacije polja statora (sinkrona brzina) određena je formulom:

n = 60 * f / p

U motoru s jednim parom magnetskih stupova (dva pola), sinkrona brzina je:

60 * 50/1 = 3000 o / min

Najčešće opcije elektromotora sa:

• jedan par polova (3000 o / min);
• dva (1500 okr / min);
• tri (1000 okr / min);
• četiri (750 o / min).

Stvarna brzina rotora bit će malo niža, na stvarnom indukcijskom motoru naznačeno je, na primjer, na tipskoj pločici - 2730 o / min. Unatoč tome, narod će nazvati takav asinhroni motor prema sinkronoj brzini ili jednostavno "tri tisuće metara".

Tada je njegovo proklizavanje jednako:

3000-2730*100%/3000=9%

Obim primjene

Asinkroni elektromotor pronašao je primjenu na svim područjima ljudske aktivnosti. Oni koji se napajaju iz jedne faze (od 220V) mogu se naći u pokretačima male snage ili u kućanskim aparatima i alatima, na primjer:

• u perilici rublja tipa "baby" i drugim starim sovjetskim modelima;
• u miješalici za beton;
• u ventilatoru;
• u haubici;
• pa čak i u kosilicama gornjeg cjenovnog segmenta.

U proizvodnji u trofaznim mrežama:

• automatski ventili vrata;
• podizni mehanizmi (dizalice i vitla);
• ventilacija;
• kompresori;
• pumpe;
• strojevi za obradu drva i metala i drugo.

AD se koristi i u električnim vozilima, a odnedavno se na internetu aktivno oglašavaju asinhroni motor s navijanjem tipa Slavyanka i takozvani Duyunov motorni kotač, što možete saznati iz videozapisa programera.

Opseg asinkronih motora je toliko širok da će sam popis biti dulji od ovog članka, pa bi svaki električar trebao znati kako to radi, za što se koristi i gdje se koristi. Da biste saželi i nabrojali prednosti i nedostatke ovih uređaja.

Pros:

1. Jednostavna konstrukcija.
2. Niski troškovi
3. Gotovo da nema održavanja.

Glavni nedostatak je poteškoća u prilagođavanju brzine u usporedbi s istim istosmjernim motorima ili univerzalnim uređajima za sakupljanje. U skladu s tim, teško je organizirati nesmetano pokretanje velikih strojeva, a češće se to događa pomoću skupog pretvarača frekvencije.

Ovdje završavamo razmatranjem indukcijskih motora i njihovog dosega. Nadamo se da ćete nakon čitanja članka shvatiti što je to i kako radi ovaj električni stroj!

Srodni materijali:

• Kako odabrati pretvarač frekvencije za struju i struju
• Razlika između izmjeničnog i istosmjernog napona
• Fazni i linijski napon