Čo je to indukčný motor a ako to funguje

Indukčný motor je jednoduchý a spoľahlivý, a preto sa veľmi často používa vo výrobe a v domácich spotrebičoch, od pohonu ventilu po otáčanie bubna v práčke. V tomto článku vám povieme jednoduchými slovami, čo sú asynchrónne elektromotory, čo to je a ako tento typ elektrických strojov funguje.

typy

Indukčné motory (AM) sú rozdelené do dvoch hlavných skupín:

• rotor s klietkou veveričky
• s fázovým rotorom.

Ak vynecháme nuancie, rozdiel je v tom, že motor rotora veveričkovej klietky nemá kefy a výrazné vinutia, je to menej náročné na údržbu. Zatiaľ čo v asynchrónnych motoroch s fázovým rotorom sú k vťahovacím krúžkom spojené tri vinutia, ktorých prúd sa odstraňuje kefami. Na rozdiel od predchádzajúceho je lepšie regulovať krútiaci moment na hriadeli a ľahšie je uskutočniť plynulý štart na zníženie nábehových prúdov.

Ostatné motory klasifikujú:

• podľa počtu dodávateľských fáz - jednofázové a dvojfázové (používané v každodennom živote, keď sú napájané sieťou 220 V) a trojfázové (najčastejšie používané vo výrobe a v dielňach).
• upevnením - prírubou alebo na labkách.
• podľa prevádzkového režimu - na dlhodobý, krátkodobý alebo opakovane krátkodobý režim.

A množstvo ďalších faktorov, ktoré ovplyvňujú výber konkrétneho výrobku na použitie v konkrétnych podmienkach.

O jednofázových elektrických motoroch sa dá veľa povedať: niektoré z nich sa spúšťajú pomocou kondenzátora a niektoré vyžadujú štartovaciu a pracovnú kapacitu. Existujú tiež možnosti so skratom v zákrute, ktoré fungujú bez kondenzátora a používajú sa napríklad v kapucniach. Ak máte záujem, napíšte pripomienky a my o nich napíšeme článok.

zariadenie

Pod pojmom „asynchrónny“ sa rozumie striedavý motor, v ktorom sa rotor otáča pomalšie ako magnetické pole statora, to znamená asynchrónne. Táto definícia však nie je príliš informatívna. Aby ste tomu porozumeli, musíte zistiť, ako je tento motor navrhnutý.

Asynchrónny motor sa rovnako ako všetky ostatné skladá z dvoch hlavných častí - rotor a stator, „Pre figuríny“ v elektrike dešifrujeme:

• Stator sa nazýva pevná časť akéhokoľvek generátora alebo elektrického motora.
• Rotor sa nazýva rotujúca časť motora, ktorá poháňa mechanizmy.

Stator pozostáva z puzdra, ktorého konce sú uzavreté ložiskovými štítmi, v ktorých sú ložiská namontované. V závislosti od účelu a výkonu motora sa používajú klzné alebo valivé ložiská. Jadro je umiestnené v puzdre, je na ňom nainštalované vinutie. Nazýva sa to vinutie statora.

Keďže sa prúd strieda, aby sa znížili straty spôsobené bludnými prúdmi (Foucaultské prúdy) jadro statora je vytiahnuté z tenkých oceľových dosiek, ktoré boli od seba izolované mierkou a spojené lakom.Napájacie napätie sa dodáva do vinutí statora, prúd, ktorý v nich prúdi, sa nazýva prúd statora.

Počet vinutí závisí od počtu fáz napájania a od konštrukcie motora. Trojfázový motor má teda najmenej tri vinutia spojené obvodom hviezdy alebo trojuholníka. Ich počet môže byť väčší a ovplyvňuje to rýchlosť otáčania hriadeľa, o čom však budeme hovoriť neskôr.

Ale s rotorom sú veci zaujímavejšie, ako už bolo uvedené, môže to byť skratované alebo fázové.

Rotor veveričkovej klietky je sada kovových tyčí (obvykle hliníka alebo medi), na vyššie uvedenom obrázku sú označené číslom 2, spájkované alebo plnené do jadra (1), uzavreté krúžkami (3). Tento dizajn pripomína koleso, v ktorom beží domestikovaný hlodavec, a preto sa často nazýva „veveričková klietka“ alebo „veveričkové koleso“ a toto meno nie je slangové, ale úplne literárne. Aby sa znížili vyššie harmonické hodnoty EMF a pulzácia magnetického poľa, tyče sa kladú nie pozdĺž osi, ale pod určitým uhlom vzhľadom na os otáčania.

Fázový rotor sa líši od predchádzajúceho tým, že už má tri vinutia ako na statore. Začiatok vinutia je spojený s krúžkami, zvyčajne medenými, pritlačené na hriadeľ motora. Neskôr stručne vysvetlíme, prečo sú potrebné.

V obidvoch prípadoch je jeden z koncov hriadeľa spojený s mechanizmom poháňaným pohybom, má kužeľový alebo valcový tvar s drážkami alebo bez drážok na namontovanie príruby, remenice a iných častí mechanického pohonu.

Obežné koleso je pripevnené k „zadnej“ časti hriadeľa, ktorá je nevyhnutná na fúkanie a chladenie, na puzdro sa nad obežné koleso umiestni puzdro. Studený vzduch je teda nasmerovaný pozdĺž okrajov indukčného motora, ak sa z tohto dôvodu toto obežné koleso neotáča, prehrieva sa.

Konštrukcia prvého indukčného motora bola vyvinutá M.O. Dolivo-Dobrovolsky a on ho patentoval v roku 1889. Bez akýchkoľvek zmien prežil dodnes.

Pracovný princíp

Asynchrónne elektrické stroje sa často nazývajú indukčné, je to kvôli ich princípu činnosti. Akýkoľvek elektrický motor je poháňaný do rotácie v dôsledku interakcie magnetických polí rotora a statora a tiež vďaka ampérovej sile. Magnetické pole môže ďalej existovať buď okolo permanentného magnetu, alebo okolo vodiča, ktorým prúdi prúd. Ako presne však funguje asynchrónny stroj?

V indukčnom motore, na rozdiel od ostatných, neexistuje žiadne vinutie budenia samo o sebe, zatiaľ čo má magnetické pole? Odpoveď je jednoduchá: indukčný motor je transformátor.

Zoberme si zásadu jeho fungovania na príklade trojfázového stroja, pretože práve oni sú bežnejší ako ostatní.

Na obrázku nižšie vidíte umiestnenie vinutí na statorovom jadre trojfázového asynchrónneho motora.

V dôsledku toku trojfázového prúdu sa vo vinutí statora objaví rotujúce magnetické pole. V dôsledku fázového posunu prúd tečie buď jedným alebo druhým vinutím, v súlade s tým je magnetické pole, ktorého póly sú nasmerované podľa pravidla pravej ruky. A podľa zmeny prúdu v jednom alebo druhom vinutí sú póly vysielané v zodpovedajúcom smere. Ako ukazuje nasledujúca animácia:

V najjednoduchšom (dvojpólovom) prípade sú vinutia stohované takým spôsobom, že každé z nich je oproti predchádzajúcemu posunuté o 120 stupňov, ako je fázový uhol napätia v sieti striedavého prúdu.

Rýchlosť rotácie statorového magnetického poľa sa nazýva synchrónna. Získajte ďalšie informácie o tom, ako sa točí a prečo sa dozviete z nasledujúceho videa. Všimnite si, že v dvojfázových (kondenzátorových) a jednofázových motoroch - nie je točivý, ale eliptický alebo pulzujúci a vinutia nie sú 3, ale 2.

Ak vezmeme do úvahy asynchrónny motor s rotorom veveričkovej klietky, magnetické pole statora indukuje EMF v jeho tyčiach, pretože sú uzavreté, potom prúdi prúd.Z tohto dôvodu sa vyskytuje aj magnetické pole.

V dôsledku interakcie dvoch polí a Ampérová silapôsobí na rotor a začína sa otáčať po rotujúcom magnetickom poli statora, ale súčasne sa vždy mierne zaostáva za rýchlosťou otáčania statora MP, toto oneskorenie sa nazýva sklz.

Ak sa rýchlosť otáčania magnetického poľa nazýva synchrónna, potom je rýchlosť otáčania rotora už asynchrónna, od ktorej dostal toto meno.

V prípade AD s fázovým rotorom sú veci podobné, až na to, že k jeho krúžkom je pripojený reostat, ktorý sa po vstupe motora do prevádzkového režimu odstráni z okruhu a vinutia sú skratované. Toto je znázornené na obrázku nižšie, ale namiesto reostatu sa používajú, pripájajú alebo posunujú stýkače KM3, KM2, KM1, konštantné rezistory.

Tento prístup umožňuje hladký štart a znižuje zapínací prúd zvýšením aktívneho elektrického odporu rotora.

Zhrnutie:

1. Prúd vinutia statora generuje magnetické pole.
2. Magnetické pole vedie k prúdu v rotore.
3. Prúd v rotore spôsobuje, že okolo neho sa objaví pole.
4. Pretože sa statorové pole otáča, rotor sa za ním začína rotovať.

Rýchlosť kĺzania a rotácie

Frekvencia rotácie statorového magnetického poľa (n1) je vyššia ako frekvencia rotácie rotora (n2). Rozdiel medzi nimi sa nazýva sklz a označuje sa latinským písmenom S a vypočíta sa pomocou vzorca:

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

Posuv nie je nevýhodou tohto elektromotora, pretože ak by sa jeho hriadeľ otáčal rovnakou frekvenciou ako statorové magnetické pole (synchrónne), potom by v jeho tyčiach nebol indukovaný žiadny prúd a jednoducho by sa neotáčal.

Teraz o dôležitejšej koncepcii - rotačná rýchlosť rotora indukčného motora. Závisí to od 3 hodnôt:

• frekvencia napájacieho napätia (f);
• počet párov magnetických pólov (p);
• sklz (S).

Počet párov magnetických pólov určuje synchrónnu rýchlosť rotácie poľa a závisí od počtu vinutí statora. Kĺzanie závisí od zaťaženia a konštrukcie konkrétneho elektromotora a leží v rozsahu 3 až 10%, to znamená, že asynchrónna rýchlosť je o niečo nižšia ako synchrónna. Frekvencia striedavého prúdu je pevne stanovená na 50 Hz.

Preto je ťažké regulovať rýchlosť otáčania hriadeľa asynchrónneho motora, môžete ovplyvniť iba frekvenciu siete, to znamená nastavením frekvenčný menič, Je možné znížiť statorové napätie, ale potom sa zníži výkon na hriadeli, táto technika sa však používa pri rozbehu AM pri prepínaní vinutí z hviezdy na deltu, aby sa znížili počiatočné prúdy.

Frekvencia rotácie statorového poľa (synchrónna rýchlosť) je určená vzorcom:

n = 60 * f / p

Takže v motore s jedným párom magnetických pólov (dva póly) je synchrónna rýchlosť:

60 x 50/1 = 3 000 ot / min

Najbežnejšie možnosti pre elektrické motory s:

• jeden pár pólov (3 000 ot / min);
• dva (1500 ot./min);
• tri (1 000 ot./min);
• štyri (750 ot./min).

Skutočná rýchlosť rotora bude o niečo nižšia, na skutočnom indukčnom motore je uvedená napríklad na typovom štítku - 2730 ot / min. Napriek tomu budú ľudia nazývať taký asynchrónny motor podľa synchrónnej rýchlosti alebo jednoducho „tri tisíce metrov“.

Potom sa jeho sklz rovná:

3000-2730*100%/3000=9%

Rozsah pôsobnosti

Asynchrónny elektrický motor našiel uplatnenie vo všetkých oblastiach ľudskej činnosti. Tie, ktoré sú napájané z jednej fázy (od 220 V), sa nachádzajú v pohonoch nízkej spotreby alebo v domácich spotrebičoch a náradí, napríklad:

• v práčke typu „baby“ a iných starých sovietskych modelov;
• v miešačke betónu;
• vo ventilátore;
• v kapote;
• a dokonca aj v kosačkách na trávu v hornom cenovom segmente.

Vo výrobe v trojfázových sieťach:

• automatické uzatváracie ventily;
• zdvíhacie mechanizmy (žeriavy a navijaky);
• ventilácia;
• kompresory;
• čerpadlá;
• drevoobrábacie stroje a iné.

AD sa používa aj v elektrických vozidlách a nedávno sa na internete aktívne inzeruje asynchrónny motor s vinutím typu Slavyanka a tzv. Duyunovské motorové koleso, ktoré môžete zistiť z videa vývojára.

Rozsah asynchrónnych motorov je taký rozsiahly, že samotný zoznam bude dlhší ako tento článok, takže každý elektrikár by mal vedieť, ako funguje, na čo slúži a kde sa používa. Zhrnutie a zoznam výhod a nevýhod týchto zariadení.

klady:

1. Jednoduchá konštrukcia.
2. Nízke náklady
3. Takmer žiadna údržba.

Hlavnou nevýhodou je obtiažnosť nastavenia rýchlosti v porovnaní s rovnakými jednosmernými motormi alebo univerzálnymi kolektorovými strojmi. Preto je ťažké zorganizovať plynulé rozbehnutie veľkých strojov a častejšie sa to robí pomocou drahého frekvenčného meniča.

Tu končíme úvahou o indukčných motoroch a ich rozsahu. Dúfame, že po prečítaní článku pochopíte, čo to je a ako tento elektrický stroj funguje!

Súvisiace materiály:

• Ako zvoliť frekvenčný menič pre napájanie a prúd
• Rozdiel medzi AC a DC
• Fázové a sieťové napätie