Asynkron motor: enhed, funktionsprincip, formål

En asynkronmotor er enkel og pålidelig og bruges derfor meget ofte i produktionen og i husholdningsapparater, fra ventilernes drev til rotationen af ​​tromlen i vaskemaskinen. I denne artikel vil vi med enkle ord tale om, hvilken slags asynkrone elektriske motorer er, hvad de er, og hvordan denne type elektriske maskiner fungerer.

Visninger

Asynkronmotorer (IM) er opdelt i to hovedgrupper:

• med en egern-burrotor (SC);
• med en faserotor.

Hvis vi udelader nuancerne, så ligger forskellen i det faktum, at en egern-burmotor ikke har nogen børster og udtalte viklinger, den er mindre krævende i vedligeholdelse. Mens der i induktionsmotorer med en faserotor er tre viklinger forbundet til slæberinge, hvorfra strømmen fjernes med børster. I modsætning til den foregående er den bedre modtagelig for reguleringen af ​​drejningsmomentet på akslen, og det er lettere at implementere en blød start for at reducere startstrømmene.

Resten af ​​motorerne er klassificeret:

• efter antallet af forsyningsfaser - enfaset og tofaset (bruges i hverdagen, når det drives fra et 220V-netværk), og trefaset (mest udbredt i produktion og på værksteder).
• ved fastgørelsesmetoden - flanget eller på benene.
• efter driftsform - for langsigtet, kortvarig eller intermitterende tilstand.

Og en række andre faktorer, der påvirker valget af et bestemt produkt til brug i et bestemt miljø.

Der kan siges meget om enfasede elektriske motorer: nogle af dem startes gennem en kondensator, og nogle kræver både start- og arbejdskapacitet. Der er også muligheder med en kortsluttet sløjfe, som fungerer uden kondensator og bruges for eksempel i emhætter. Hvis du er interesseret, så skriv i kommentarerne, så skriver vi en artikel om det.

Enhed

Per definition er "asynkron" en AC-motor, hvor rotoren roterer langsommere end statormagnetfeltet, det vil sige asynkront. Men denne definition er ikke særlig informativ. For at forstå det, skal du forstå, hvordan denne motor fungerer.

En induktionsmotor består som enhver anden af ​​to hoveddele - rotor og stator. Lad os dechifrere "For dummies" i elektrisk:

• En stator er den stationære del af enhver generator eller elektrisk motor.
• Rotoren er den roterende del af motoren, som driver mekanismerne.

Statoren består af et hus, hvis ender er lukket af endeskjolde, hvori lejer er installeret. Der bruges glidelejer eller rullelejer afhængigt af motorens formål og effekt. En kerne er placeret i kroppen, en vikling er installeret på den. Det kaldes statorviklingen.

Da strømmen er vekslende, for at reducere tab på grund af vildfarne strømme (Foucault-strømme) statorkernen er rekrutteret fra tynde stålplader, isoleret fra hinanden efter skala og fastgjort med lak. En forsyningsspænding påføres statorviklingerne, strømmen, der flyder i dem, kaldes statorstrømmen.

Antallet af viklinger afhænger af antallet af forsyningsfaser og motorens design. Så en trefaset motor har mindst tre viklinger forbundet i et stjerne- eller deltamønster. Deres antal kan være større, og det påvirker akslens rotationshastighed, men vi vil tale om dette senere.

Men med rotoren er tingene mere interessante, som allerede nævnt kan det enten være kortsluttet eller fase.

En egern-burrotor er et sæt metalstænger (normalt aluminium eller kobber), i figuren ovenfor er de angivet med tallet 2, loddet eller støbt ind i kernen (1) lukket af ringe (3). Dette design ligner et hjul, hvori tamme gnavere løber, hvorfor det ofte kaldes et "egernbur" eller "egernhjul", og dette navn er ikke jargon, men ganske litterært. For at reducere de højere harmoniske af EMF og pulseringer af magnetfeltet, lægges stængerne ikke langs akslen, men i en vis vinkel i forhold til rotationsaksen.

Faserotoren adskiller sig fra den foregående ved, at den allerede har tre viklinger, som på statoren. Begyndelsen af ​​viklingerne er forbundet med ringe, normalt kobber, de presses på motorakslen. Senere vil vi kort forklare, hvorfor de er nødvendige.

I begge tilfælde er en af ​​enderne af akslen forbundet med den drevne mekanisme, den er lavet konisk eller cylindrisk form med eller uden riller, til montering af flange, remskive og andet mekanisk drev detaljer.

På den "bagerste" del af akslen er der fastgjort et pumpehjul, som er nødvendigt for at blæse og afkøle, et hus sættes på huset over pumpehjulet. Således ledes kold luft langs induktionsmotorens kanter, hvis dette pumpehjul af en eller anden grund ikke roterer, vil det overophedes.

Designet af den første induktionsmotor blev udviklet af M.O. Dolivo-Dobrovolsky og han patenterede det i 1889. Den har overlevet til i dag uden væsentlige ændringer.

Funktionsprincip

Asynkrone elektriske maskiner kaldes ofte induktionsmaskiner på grund af deres funktionsprincip. Enhver elektrisk motor sættes i rotation som følge af samspillet mellem rotorens og statorens magnetfelter samt på grund af Ampere-kraften. Magnetfeltet kan til gengæld eksistere enten omkring en permanent magnet eller omkring en leder, hvorigennem strømmen løber. Men hvordan fungerer en asynkron maskine helt præcist?

I en induktionsmotor, i modsætning til andre, er der ingen excitationsvikling som sådan, hvordan får den så et magnetfelt? Svaret er enkelt: en induktionsmotor er en transformer.

Lad os overveje princippet om dets drift ved at bruge eksemplet på en trefaset maskine, da det er dem, der findes oftere end andre.

På figuren nedenfor kan du se placeringen af ​​viklingerne på statorkernen af ​​en trefaset asynkronmotor.

Som et resultat af strømmen af ​​trefaset strøm i statorviklingerne fremkommer et roterende magnetfelt. På grund af faseforskydningen løber strømmen gennem den ene eller den anden vikling, i overensstemmelse hermed opstår et magnetfelt, hvis poler er rettet i henhold til højre hånds regel. Og i overensstemmelse med ændringen i strøm i en bestemt vikling er polerne rettet i den tilsvarende retning. Hvilket følgende animation illustrerer:

I det enkleste (to-polede) tilfælde er viklingerne lagt på en sådan måde, at hver af dem er forskudt med 120 grader i forhold til den foregående, ligesom fasevinklen for spændingen i AC-netværket.

Rotationshastigheden af ​​statormagnetfeltet kaldes normalt synkron. Lær mere om, hvordan den roterer, og hvorfor du vil finde ud af det i den følgende video. Bemærk, at i tofasede (kondensator) og enfasede elektriske motorer er den ikke roterende, men elliptisk eller pulserende, og viklingerne er ikke 3, men 2.

Hvis vi betragter en asynkron elektrisk motor med en egern-burrotor, inducerer statorens magnetfelt en EMF i dens stænger, da de er lukkede, begynder en strøm at strømme. Dette skaber også et magnetfelt.

Som et resultat af samspillet mellem to felter og Ampere kraftvirker på rotoren, begynder den at rotere efter statorens roterende magnetfelt, men samtidig halter den altid lidt efter statorens MF rotationshastighed, denne forsinkelse kaldes slip.

Hvis magnetfeltets rotationshastighed kaldes synkron, så er rotorens rotationshastighed allerede asynkron, hvorfra den har fået sit navn.

For en AD med en faserotor er tingene ens, bortset fra at de forbinder til dens ringe reostat, som, efter at motoren går ind i driftstilstand, fjernes fra kredsløbet, og viklingerne lukkes om lidt. Dette er vist i diagrammet nedenfor, men i stedet for en rheostat bruges konstante modstande, forbundet eller shuntet af KM3, KM2, KM1 kontaktorerne.

Denne tilgang giver mulighed for en jævn start og reducerer startstrømme ved at øge rotorens aktive elektriske modstand.

Lad os opsummere:

1. Strømmen i statorviklingerne genererer et magnetfelt.
2. Magnetfeltet genererer en strøm i rotoren.
3. Strømmen i rotoren skaber et felt omkring den.
4. Da statorfeltet roterer, på grund af dets felt, begynder rotoren at rotere bagved det.

Glide- og rotationshastighed

Statorens magnetfelthastighed (n1) er større end rotorhastigheden (n2). Forskellen mellem dem kaldes slip, og er angivet med det latinske bogstav S og beregnes med formlen:

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

At glide er ikke en ulempe ved denne elektriske motor, da hvis dens aksel roterede med samme frekvens, som statorens magnetfelt (synkront), så ville der ikke blive induceret nogen strøm i dens stænger, og det ville simpelthen ikke blive rotere.

Nu om et vigtigere koncept - rotorhastigheden af ​​en induktionsmotor. Det afhænger af 3 mængder:

• forsyningsspændingsfrekvens (f);
• antal par magnetiske poler (p);
• glide (S).

Antallet af par magnetiske poler bestemmer feltets synkrone rotationshastighed og afhænger af antallet af statorviklinger. Slipningen afhænger af belastningen og designet af en bestemt elektrisk motor og ligger i området 3-10%, det vil sige, at den asynkrone hastighed er en del mindre end den synkrone. Nå, frekvensen af ​​vekselstrømmen er fastsat til os og er lig med 50 Hz.

Derfor er rotationsfrekvensen af ​​akslen på en asynkronmotor svær at regulere, du kan kun påvirke frekvensen af ​​forsyningsnetværket, det vil sige ved at indstille en frekvensomformer. Det er muligt at sænke statorspændingen, men så falder effekten på akslen, ikke desto mindre, en sådan teknik bruges ved opstart af IM med at skifte viklingerne fra stjerne til delta for at reducere start strømme.

Statorfeltets rotationsfrekvens (synkron hastighed) bestemmes af formlen:

n = 60 * f/p

Så i en motor med et par magnetiske poler (to poler), er den synkrone hastighed:

60 * 50/1 = 3000 rpm

De mest almindelige muligheder for elektriske motorer med:

• et par stænger (3000 rpm);
• to (1500 rpm);
• tre (1000 rpm);
• fire (750 rpm).

Den reelle rotorhastighed vil være lidt lavere, på en rigtig asynkronmotor er det angivet på typeskiltet, for eksempel her - 2730 rpm. På trods af dette vil folk kalde en sådan asynkron motor i henhold til den synkrone hastighed eller blot "tre tusindedel".

Så er dens slip lig med:

3000-2730*100%/3000=9%

Anvendelsesområde

Den asynkrone elektriske motor har fundet anvendelse inden for alle områder af menneskelig aktivitet. Dem, der får strøm fra én fase (fra 220V), kan findes i laveffektaktuatorer eller i husholdningsapparater og -værktøjer, for eksempel:

• i en "baby" type vaskemaskine og andre gamle sovjetiske modeller;
• i en betonblander;
• i ventilatoren;
• i emhætten;
• og endda i avancerede plæneklippere.

I produktion i trefasede netværk:

• automatiske låse;
• hejsemekanismer (kraner og spil);
• ventilation;
• kompressorer;
• pumper;
• træ- og metalbearbejdningsmaskiner med mere.

AD bruges også i elektrisk transport, og for nylig er en induktionsmotor blevet aktivt annonceret på internettet. med en vikling af Slavyanka-typen og den såkaldte Duyunov-hjulmotor, som du kan lære af videoen Udvikler.

Anvendelsesområdet for induktionsmotorer er så omfattende, at listen alene bliver længere. end denne artikel, så enhver elektriker bør vide, hvordan det fungerer, hvad det er til og hvor gælder. Lad os opsummere og liste fordele og ulemper ved disse enheder.

Fordele:

1. Enkel konstruktion.
2. Lavpris.
3. Næsten vedligeholdelsesfri.

Den største ulempe er kompleksiteten af ​​hastighedsstyring sammenlignet med de samme DC-motorer eller universelle samlemaskiner. Derfor er det vanskeligt at organisere en jævn start af store maskiner, og oftere gøres dette ved hjælp af en dyr frekvensomformer.

Her slutter vi gennemgangen af ​​asynkrone elmotorer og deres anvendelsesområder. Vi håber, at efter at have læst artiklen, blev det klart for dig, hvad det er, og hvordan denne elektriske maskine fungerer!

Relaterede materialer:

• Sådan vælger du en frekvensomformer til strøm og strøm
• Forskellen mellem vekselstrøm og jævnstrøm
• Fase og linjespænding