Motor asinkron: perangkat, prinsip operasi, tujuan

Motor asinkron sederhana dan andal dan oleh karena itu sangat sering digunakan dalam produksi dan peralatan rumah tangga, mulai dari penggerak katup hingga putaran drum di mesin cuci. Pada artikel ini, kita akan berbicara dengan kata-kata sederhana tentang jenis motor listrik asinkron, apa itu dan bagaimana jenis mesin listrik ini bekerja.

Tampilan

Motor asinkron (IM) dibagi menjadi dua kelompok utama:

• dengan rotor sangkar-tupai (SC);
• dengan rotor fase.

Jika kita menghilangkan nuansa, maka perbedaannya terletak pada kenyataan bahwa motor sangkar-tupai tidak memiliki sikat dan belitan yang diucapkan, kurang menuntut dalam perawatan. Sedangkan pada motor induksi dengan rotor fasa ada tiga belitan yang dihubungkan ke cincin slip, yang arusnya dihilangkan dengan sikat. Berbeda dengan yang sebelumnya, lebih baik menerima pengaturan torsi pada poros dan lebih mudah untuk menerapkan soft start untuk mengurangi arus masuk.

Sisa mesin diklasifikasikan:

• dengan jumlah fase pasokan - fase tunggal dan dua fase (digunakan dalam kehidupan sehari-hari ketika ditenagai dari jaringan 220V), dan tiga fase (paling luas dalam produksi dan di bengkel).
• dengan metode pengikatan - bergelang atau di kaki.
• berdasarkan mode operasi - untuk mode jangka panjang, jangka pendek atau intermiten.

Dan sejumlah faktor lain yang mempengaruhi pilihan produk tertentu untuk digunakan dalam lingkungan tertentu.

Banyak yang dapat dikatakan tentang motor listrik fase tunggal: beberapa di antaranya dimulai melalui kapasitor, dan beberapa membutuhkan kapasitansi awal dan kapasitansi kerja. Ada juga opsi dengan loop hubung singkat, yang bekerja tanpa kapasitor dan digunakan, misalnya, di tudung. Jika Anda tertarik, tulis di komentar dan kami akan menulis artikel tentang itu.

Perangkat

Menurut definisi, "asinkron" adalah motor AC, di mana rotor berputar lebih lambat dari medan magnet stator, yaitu asinkron. Tetapi definisi ini tidak terlalu informatif. Untuk memahaminya, Anda perlu memahami cara kerja mesin ini.

Motor induksi, seperti yang lainnya, terdiri dari dua bagian utama - rotor dan stator. Mari kita menguraikan "Untuk boneka" dalam listrik:

• Stator adalah bagian stasioner dari setiap generator atau motor listrik.
• Rotor adalah bagian mesin yang berputar, yang menggerakkan mekanisme.

Stator terdiri dari rumahan, yang ujungnya ditutup oleh pelindung ujung, di mana bantalan dipasang. Bantalan biasa atau bantalan gelinding digunakan tergantung pada tujuan dan kekuatan mesin. Inti terletak di tubuh, belitan dipasang di atasnya. Ini disebut belitan stator.

Karena arus bolak-balik, untuk mengurangi kerugian akibat arus nyasar (Arus Foucault) inti stator direkrut dari pelat baja tipis, diisolasi satu sama lain dengan skala dan diikat dengan pernis. Tegangan suplai diterapkan ke belitan stator, arus yang mengalir di dalamnya disebut arus stator.

Jumlah belitan tergantung pada jumlah fase suplai dan desain motor. Jadi motor tiga fase memiliki setidaknya tiga belitan yang terhubung dalam pola bintang atau delta. Jumlahnya mungkin lebih besar, dan itu mempengaruhi kecepatan rotasi poros, tetapi kita akan membicarakannya nanti.

Tetapi dengan rotor, hal-hal yang lebih menarik, seperti yang telah disebutkan, dapat berupa hubungan pendek atau fase.

Rotor sangkar tupai adalah seperangkat batang logam (biasanya aluminium atau tembaga), pada gambar di atas ditunjukkan oleh nomor 2, disolder atau dilemparkan ke inti (1) ditutup oleh cincin (3). Desain ini menyerupai roda tempat tikus peliharaan berlari, itulah sebabnya sering disebut "kandang tupai" atau "roda tupai" dan nama ini bukan jargon, tetapi cukup sastra. Untuk mengurangi harmonik EMF yang lebih tinggi dan denyut medan magnet, batang diletakkan tidak di sepanjang poros, tetapi pada sudut tertentu relatif terhadap sumbu rotasi.

Rotor fase berbeda dari yang sebelumnya karena sudah memiliki tiga belitan, seperti pada stator. Awal belitan dihubungkan ke cincin, biasanya tembaga, mereka ditekan ke poros motor. Nanti kami akan menjelaskan secara singkat mengapa mereka dibutuhkan.

Dalam kedua kasus, salah satu ujung poros terhubung ke mekanisme yang digerakkan, dibuat berbentuk kerucut atau berbentuk silinder dengan atau tanpa alur, untuk memasang flens, katrol dan penggerak mekanis lainnya rincian.

Pada bagian "belakang" poros, impeler dipasang, yang diperlukan untuk meniup dan mendinginkan, selubung diletakkan pada selubung di atas impeller. Dengan demikian, udara dingin diarahkan di sepanjang tepi motor induksi, jika impeller ini karena alasan tertentu tidak berputar, itu akan menjadi terlalu panas.

Desain motor induksi pertama dikembangkan oleh M.O. Dolivo-Dobrovolsky dan dia mematenkannya pada tahun 1889. Itu bertahan hingga hari ini tanpa perubahan signifikan.

Prinsip operasi

Mesin listrik asinkron sering disebut mesin induksi karena prinsip operasinya. Setiap motor listrik diatur dalam rotasi sebagai akibat interaksi medan magnet rotor dan stator, serta karena gaya Ampere. Medan magnet, pada gilirannya, dapat berada di sekitar magnet permanen atau di sekitar konduktor yang melaluinya arus mengalir. Tetapi bagaimana sebenarnya cara kerja mesin asinkron?

Pada motor induksi, tidak seperti yang lain, tidak ada belitan eksitasi seperti itu, lalu bagaimana cara mendapatkan medan magnet? Jawabannya sederhana: motor induksi adalah transformator.

Mari kita pertimbangkan prinsip operasinya menggunakan contoh mesin tiga fase, karena mereka lebih sering ditemukan daripada yang lain.

Pada gambar di bawah ini dapat dilihat letak lilitan pada inti stator motor induksi tiga fasa.

Sebagai hasil dari aliran arus tiga fase pada belitan stator, muncul medan magnet yang berputar. Karena pergeseran fasa, arus mengalir melalui satu atau belitan lain, sesuai dengan ini, medan magnet muncul, kutubnya diarahkan sesuai dengan aturan tangan kanan. Dan sesuai dengan perubahan arus pada belitan tertentu, kutub diarahkan ke arah yang sesuai. Yang diilustrasikan oleh animasi berikut:

Dalam kasus (dua kutub) yang paling sederhana, belitan diletakkan sedemikian rupa sehingga masing-masingnya diimbangi oleh 120 derajat relatif terhadap yang sebelumnya, seperti sudut fase tegangan dalam jaringan AC.

Kecepatan putaran medan magnet stator biasanya disebut sinkron. Pelajari lebih lanjut tentang bagaimana ia berputar dan mengapa di video berikutnya. Perhatikan bahwa pada motor listrik dua fase (kapasitor) dan satu fase, itu tidak berputar, tetapi elips atau berdenyut, dan belitannya bukan 3, tetapi 2.

Jika kita mempertimbangkan motor listrik asinkron dengan rotor sangkar tupai, maka medan magnet stator menginduksi EMF pada batangnya, karena batangnya tertutup, maka arus mulai mengalir. Ini juga menciptakan medan magnet.

Sebagai hasil dari interaksi dua bidang dan Kekuatan amperebekerja pada rotor, ia mulai berputar mengikuti medan magnet stator yang berputar, tetapi pada saat yang sama selalu sedikit tertinggal di belakang kecepatan rotasi stator MF, kelambatan ini disebut slip.

Jika kecepatan rotasi medan magnet disebut sinkron, maka kecepatan rotasi rotor sudah asinkron, dari mana ia mendapatkan namanya.

Untuk AD dengan rotor fase, semuanya serupa, kecuali mereka terhubung ke cincinnya rheostat, yang, setelah mesin memasuki mode operasi, dikeluarkan dari sirkuit dan belitan ditutup segera. Ini ditunjukkan pada diagram di bawah, tetapi alih-alih rheostat, resistor konstan digunakan, dihubungkan atau didorong oleh kontaktor KM3, KM2, KM1.

Pendekatan ini memungkinkan start yang mulus dan mengurangi arus start dengan meningkatkan hambatan listrik aktif dari rotor.

Mari kita rangkum:

1. Arus pada belitan stator menghasilkan medan magnet.
2. Medan magnet menghasilkan arus di rotor.
3. Arus di rotor menciptakan medan di sekitarnya.
4. Karena medan stator berputar, karena medannya, rotor mulai berputar di belakangnya.

Meluncur dan kecepatan rotasi

Kecepatan medan magnet stator (n1) lebih besar dari kecepatan rotor (n2). Perbedaan di antara mereka disebut slip, dan dilambangkan dengan huruf Latin S dan dihitung dengan rumus:

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

Tergelincir bukanlah kerugian dari motor listrik ini, karena jika porosnya diputar pada frekuensi yang sama, sebagai medan magnet stator (sinkron), maka tidak ada arus yang akan diinduksi pada batangnya, dan itu tidak akan menjadi memutar.

Sekarang tentang konsep yang lebih penting - kecepatan rotor motor induksi. Itu tergantung pada 3 kuantitas:

• frekuensi tegangan suplai (f);
• jumlah pasang kutub magnet (p);
• tergelincir (S).

Jumlah pasang kutub magnet menentukan kecepatan putaran sinkron medan dan tergantung pada jumlah belitan stator. Slip tergantung pada beban dan desain motor listrik tertentu dan terletak pada kisaran 3-10%, yaitu kecepatan asinkron sedikit lebih rendah daripada kecepatan sinkron. Nah, frekuensi arus bolak-balik tetap pada kami dan sama dengan 50 Hz.

Oleh karena itu, frekuensi putaran poros motor asinkron sulit diatur, Anda hanya dapat mempengaruhi frekuensi jaringan suplai, yaitu dengan mengatur konverter frekuensi. Dimungkinkan untuk menurunkan tegangan stator, tetapi kemudian daya pada poros berkurang, bagaimanapun, teknik seperti itu digunakan saat memulai IM dengan mengalihkan belitan dari bintang ke delta untuk mengurangi mulai arus.

Frekuensi rotasi medan stator (kecepatan sinkron) ditentukan oleh rumus:

n = 60 * f / p

Jadi pada motor dengan sepasang kutub magnet (dua kutub), kecepatan sinkronnya adalah:

60 * 50/1 = 3000 rpm

Opsi paling umum untuk motor listrik dengan:

• satu pasang kutub (3000 rpm);
• dua (1500 rpm);
• tiga (1000 rpm);
• empat (750 rpm).

Kecepatan rotor nyata akan sedikit lebih rendah, pada motor asinkron nyata ditunjukkan pada papan nama, misalnya, di sini - 2730 rpm. Meskipun demikian, orang-orang akan menyebut motor asinkron seperti itu sesuai dengan kecepatan sinkron atau hanya "tiga ribu".

Maka slipnya sama dengan:

3000-2730*100%/3000=9%

Lingkup aplikasi

Motor listrik asinkron telah menemukan aplikasi di semua bidang aktivitas manusia. Mereka yang ditenagai dari satu fase (dari 220V) dapat ditemukan di aktuator berdaya rendah atau di peralatan dan peralatan rumah tangga, misalnya:

• dalam mesin cuci tipe "bayi" dan model Soviet lama lainnya;
• dalam mixer beton;
• di kipas angin;
• di kap mesin;
• dan bahkan di mesin pemotong rumput kelas atas.

Dalam produksi di jaringan tiga fase:

• kait otomatis;
• mekanisme pengangkat (derek dan derek);
• ventilasi;
• kompresor;
• pompa;
• kayu dan mesin pengerjaan logam dan banyak lagi.

Juga, AD digunakan dalam transportasi listrik, dan baru-baru ini motor induksi telah secara aktif diiklankan di Internet. dengan belitan tipe Slavyanka dan yang disebut motor roda Duyunov, yang dapat Anda pelajari dari video pengembang.

Bidang penerapan motor induksi sangat luas sehingga daftarnya saja akan lebih panjang. dari artikel ini, jadi setiap tukang listrik harus tahu cara kerjanya, untuk apa dan di mana berlaku. Mari kita rangkum dan buat daftar pro dan kontra dari perangkat ini.

Kelebihan:

1. Konstruksi sederhana.
2. Biaya rendah.
3. Hampir bebas perawatan.

Kerugian utama adalah kompleksitas kontrol kecepatan, dibandingkan dengan motor DC yang sama atau mesin pengumpul universal. Oleh karena itu, sulit untuk mengatur permulaan yang mulus dari mesin besar, dan lebih sering ini dilakukan dengan bantuan konverter frekuensi yang mahal.

Di sinilah kami mengakhiri ulasan tentang motor listrik asinkron dan area aplikasinya. Kami berharap setelah membaca artikel itu, menjadi jelas bagi Anda apa itu dan bagaimana mesin listrik ini bekerja!

Bahan terkait:

• Bagaimana memilih konverter frekuensi untuk daya dan arus
• Perbedaan antara arus bolak-balik dan arus searah
• Fase dan tegangan saluran