Vad är en induktionsmotor och hur fungerar den

Induktionsmotorn är enkel och pålitlig och det är därför den ofta används i produktion och i hushållsapparater, från ventildrivningen till trumman i tvättmaskinen. I den här artikeln kommer vi att berätta med enkla ord om vad som är asynkrona elektriska motorer, vad är det och hur fungerar den här typen av elektriska maskiner.

Visningar

Induktionsmotorer (AM) är indelade i två huvudgrupper:

• ekorreburrotor
• med en fasrotor.

Om vi ​​utelämnar nyanserna är skillnaden att ekor-burrotorn inte har borstar och uttalade lindningar, det är mindre krävande för underhåll. Medan i asynkronmotorer med en fasrotor finns det tre lindningar anslutna till sliringar, vars ström tas bort från borstar. Till skillnad från den tidigare är det bättre att styra vridmomentet på axeln och det är lättare att förverkliga en smidig start för att minska rusströmmarna.

Resten av motorerna klassificerar:

• med antalet leveransfaser - enfas- och tvåfas (används i vardagen när det drivs av ett 220V-nät) och trefas (mest använt i produktion och i verkstäder).
• genom fästning - fläns eller på tassar.
• med driftläge - för ett långt, kortvarigt eller upprepat kortläge.

Och ett antal andra faktorer som påverkar valet av en viss produkt för användning under specifika förhållanden.

Mycket kan sägas om enfasiga elmotorer: en del av dem lanseras genom en kondensator, och andra kräver start- och arbetskapacitet. Det finns också alternativ med en kortslutning, som fungerar utan kondensator och används till exempel i huvor. Om du är intresserad, skriv kommentarerna så skriver vi en artikel om det.

Enhet

Per definition avser "asynkron" en växelströmsmotor där rotorn roterar långsammare än statorns magnetfält, det vill säga asynkront. Men denna definition är inte alltför informativ. För att förstå det måste du ta reda på hur denna motor är konstruerad.

En induktionsmotor, som alla andra, består av två huvuddelar - rotor och stator. "För Dummies" inom elektricitet dechiffrerar vi:

• Statorn kallas den fasta delen av valfri generator eller elmotor.
• Rotorn kallas den roterande delen av motorn, som driver mekanismerna.

Statorn består av ett hus, vars ändar är stängda med lagersköldar i vilka lagren är installerade. Beroende på motorns syfte och kraft används glidlager eller rullager. Kärnan är placerad i fallet, en lindning är installerad på den. Det kallas en statorlindning.

Eftersom strömmen växlar om för att minska förluster på grund av strömmar (Foucault strömmar) statorkärnan dras från tunna stålplattor isolerade från varandra genom skala och bundna med lack.En matningsspänning tillförs statorlindningarna, strömmen som strömmar i dem kallas statorströmmen.

Antalet lindningar beror på antalet försörjningsfaser och konstruktionen av motorn. Så en trefasig motor har minst tre lindningar anslutna med en stjärna- eller triangelkrets. Deras antal kan vara större och det påverkar axelns rotationshastighet, men vi kommer att prata om det senare.

Men med rotorn är saker mer intressanta, som redan nämnts kan det antingen vara kortslutet eller fas.

En ekorr-burrotor är en uppsättning metallstänger (vanligtvis aluminium eller koppar), i figuren ovan indikeras de med siffran 2, lödda eller inbäddade i kärnan (1), stängda av ringar (3). Denna design liknar ett hjul där tömda gnagare kör, varför det ofta kallas "ekorrebur" eller "ekorrehjul" och detta namn är inte slang, utan ganska litterärt. För att minska EMF: s högre överensstämmelse och magnetfältets pulsering läggs stavarna inte längs axeln, utan i en viss vinkel relativt rotationsaxeln.

Fasrotorn skiljer sig från den föregående genom att den redan har tre lindningar, som på en stator. Lindningens början är anslutna till ringarna, vanligtvis koppar, de pressas på motoraxeln. Senare kommer vi kort att förklara varför de behövs.

I båda fallen är en av axlarnas ändar ansluten till en mekanism som drivs av rörelse, den är konisk eller cylindrisk i form med eller utan spår för att installera en fläns, en remskiva och andra mekaniska drivdelar.

Ett pumphjul, som är nödvändigt för blåsning och kylning, fixeras på den "bakre" delen av axeln, ett hölje placeras på höljet över pumphjulet. Således riktas kall luft längs kanterna på induktionsmotorn, om detta impeller inte roterar av någon anledning kommer det att överhettas.

Konstruktionen av den första induktionsmotorn utvecklades av M.O. Dolivo-Dobrovolsky och han patenterade den 1889. Utan några förändringar har den överlevt till nutid.

Funktionsprincip

Asynkrona elektriska maskiner kallas ofta induktion, det beror på deras princip. Varje elektrisk motor drivs i rotation till följd av interaktionen mellan rotorns och statorns magnetfält samt på grund av Ampere-kraften. Ett magnetfält kan i sin tur existera antingen runt en permanent magnet eller runt en ledare genom vilken ström flyter. Men hur exakt fungerar en asynkron maskin?

I en induktionsmotor, till skillnad från andra, finns det ingen excitationslindning i sig, medan har den ett magnetfält? Svaret är enkelt: en induktionsmotor är en transformator.

Tänk på principen för dess användning på exemplet med en trefasmaskin, eftersom det är de som hittas oftare än andra.

I figuren nedan ser du placeringen av lindningarna på statorkärnan i en trefas asynkronmotor.

Som ett resultat av flödet av en trefasström visas ett roterande magnetfält i statorns lindningar. På grund av fasförskjutningen flyter strömmen antingen den ena eller den andra lindningen, i enlighet med detta finns det ett magnetfält, vars poler är riktade enligt högerregeln. Och i enlighet med strömförändringen i en eller annan lindning skickas polerna i motsvarande riktning. Som följande animering illustrerar:

I det enklaste fallet (tvåpoligt) staplas lindningarna på ett sådant sätt att var och en av dem kompenseras med 120 grader relativt det föregående, liksom fasvinkeln för spänningen i växelströmsnätet.

Statormagnetfältets rotationshastighet kallas synkron. Läs mer om hur den roterar och varför du kommer att lära dig från nästa video. Observera att i tvåfasmotorer (kondensator) och enfasmotorer - den roterar inte, utan elliptisk eller pulserande, och lindningarna är inte 3 utan 2.

Om vi ​​betraktar en asynkronmotor med en ekorr-burrotor, inducerar statorns magnetfält en EMF i sina stavar, eftersom de är stängda, flyter strömmen.På grund av detta inträffar också ett magnetfält.

Som ett resultat av interaktion mellan två fält och Ampere kraftverkar på rotorn, det börjar rotera efter det roterande statorns magnetfält, men samtidigt alltid liggande något bakom stator MP: s rotationshastighet, kallas detta fördröjning.

Om magnetfältets rotationshastighet kallas synkron, är rotorns rotationshastighet redan asynkron, från vilken han fick detta namn.

I AD med en fasrotor är saker likadana, förutom att en reostat är ansluten till dess ringar, som, efter att motorn har gått i driftläge, tas bort från kretsen och lindningarna är kortslutna. Detta visas i diagrammet nedan, men istället för en reostat används, anslutas eller växlas konstanta motstånd av kontaktorer KM3, KM2, KM1.

Detta tillvägagångssätt möjliggör en smidig start och reducerar rusningsströmmarna genom att öka rotorns aktiva elektriska motstånd.

För att sammanfatta:

1. Strömmen i statorlindningarna genererar ett magnetfält.
2. Magnetfältet leder till ström i rotorn.
3. Strömmen i rotorn leder till utseendet på ett fält runt det.
4. Eftersom statorfältet roterar på grund av sitt fält, börjar rotorn att rotera bakom det.

Slip och rotationshastighet

Statormagnetfältets (n1) rotationsfrekvens är större än rotorns (n2) rotationsfrekvens. Skillnaden mellan dem kallas slip och betecknas med den latinska bokstaven S och beräknas med formeln:

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

Glidning är inte en nackdel med denna elektriska motor, eftersom om dess axel roterade med samma frekvens som statorns magnetfält (synkront), skulle ingen ström induceras i dess stavar, och den skulle helt enkelt inte rotera.

Nu om ett viktigare koncept - rotorns rotationshastighet för en asynkron elektrisk motor. Det beror på tre värden:

• matningsspänningsfrekvens (f);
• antalet par magnetpoler (p);
• glid (S).

Antalet magnetpolpar bestämmer fältets synkrona rotationshastighet och beror på antalet statorlindningar. Glidning beror på belastningen och utformningen av en viss elmotor och ligger i intervallet 3-10%, det vill säga, asynkron hastighet är mycket lite mindre än synkron. Tja, frekvensen för växelströmmen är fast till 50 Hz.

Därför är rotationshastigheten på en induktionsmotors axel svår att reglera, du kan bara påverka frekvensen för nätet, det vill säga genom att ställa in en frekvensomvandlare. Det är möjligt att sänka statorspänningen, men då minskar kraften på axeln ändå, en sådan teknik används när man startar AM med att byta lindningarna från stjärna till delta för att minska startströmmarna.

Statorfältets rotationsfrekvens (synkron hastighet) bestäms av formeln:

n = 60 * f / p

Så i en motor med ett par magnetpoler (två poler) är den synkrona hastigheten:

60 * 50/1 = 3000 rpm

De vanligaste alternativen för elmotorer med:

• ett par poler (3000 rpm);
• två (1500 rpm);
• tre (1000 rpm);
• fyra (750 rpm).

Den verkliga rotorhastigheten blir något lägre, på en riktig induktionsmotor visas den på typskylten, till exempel här - 2730 rpm. Trots detta kommer folket att kalla en sådan asynkron motor enligt synkronhastighet eller helt enkelt "tre tusen meter".

Då är dess glidning lika:

3000-2730*100%/3000=9%

Tillämpningsområde

Asynkron elektrisk motor har hittat tillämpning inom alla områden av mänsklig aktivitet. De som drivs från en fas (från 220V) finns i ställdon med låg effekt eller i hushållsapparater och verktyg, till exempel:

• i en tvättmaskin av typen "baby" och andra gamla sovjetiska modeller;
• i en betongblandare;
• i fläkten;
• i förorten;
• och även i gräsklippare i det övre prissegmentet.

Vid produktion i trefasnät:

• automatiska grindventiler;
• hissmekanismer (kranar och vinschar);
• ventilation;
• kompressorer;
• Pumps
• trä- och metallbearbetningsmaskiner och mer.

AD används också i elfordon, och nyligen annonseras aktivt den asynkrona motoren med en Slavyanka-lindning och det så kallade Duyunov-motorhjulet på internet, vilket du kan ta reda på i utvecklarens video.

Omfattningen av induktionsmotorer är så stor att listan enbart kommer att vara längre än den här artikeln, så varje elektriker bör veta hur den är ordnad, vad den är till för och var den används. För att sammanfatta och lista fördelar och nackdelar med dessa enheter.

fördelar:

1. Enkel konstruktion.
2. Låg kostnad.
3. Nästan behöver inte underhåll.

Den största nackdelen är svårigheten att justera hastigheten jämfört med samma likströmsmotorer eller universaluppsamlingsmaskiner. Följaktligen är det svårt att organisera smidig uppstart av stora maskiner, och oftare görs detta med en dyr frekvensomvandlare.

Det är här vi slutar med hänsyn till induktionsmotorer och deras omfattning. Vi hoppas att efter att ha läst artikeln kommer du att förstå vad den är och hur den här elektriska maskinen fungerar!

Relaterade material:

• Hur man väljer en frekvensomvandlare för effekt och ström
• Skillnaden mellan AC och DC
• Fas- och linjespänning