Asinchroninis variklis: įrenginys, veikimo principas, paskirtis

Asinchroninis variklis yra paprastas ir patikimas, todėl labai dažnai naudojamas gamyboje ir buitiniuose prietaisuose – nuo ​​vožtuvų pavaros iki būgno sukimosi skalbimo mašinoje. Šiame straipsnyje paprastais žodžiais pakalbėsime apie tai, kas yra asinchroniniai elektros varikliai, kas jie yra ir kaip veikia tokio tipo elektros mašinos.

Peržiūrėjo

Asinchroniniai varikliai (IM) skirstomi į dvi pagrindines grupes:

• su voverės narvelio rotoriumi (SC);
• su faziniu rotoriumi.

Jei praleisime niuansus, skirtumas slypi tame, kad voverės narvelio variklis neturi šepečių ir ryškių apvijų, jis mažiau reikalauja priežiūros. Tuo tarpu indukciniuose varikliuose su faziniu rotoriumi yra trys apvijos, sujungtos su slydimo žiedais, iš kurių srovė pašalinama šepečiais. Skirtingai nuo ankstesnio, jis geriau prisitaiko prie veleno sukimo momento reguliavimo ir yra lengviau įdiegti minkštą paleidimą, kad būtų sumažintos įsijungimo srovės.

Likę varikliai klasifikuojami:

• pagal maitinimo fazių skaičių - vienfazis ir dvifazis (naudojamas kasdieniame gyvenime, kai maitinamas iš 220 V tinklo), ir trifazis (labiausiai paplitęs gamyboje ir dirbtuvėse).
• tvirtinimo būdu - flanšinis arba ant kojų.
• pagal veikimo režimą – ilgalaikiam, trumpalaikiam ar su pertraukomis režimu.

Ir daugybė kitų veiksnių, turinčių įtakos tam tikro produkto pasirinkimui naudoti tam tikroje aplinkoje.

Daug ką galima pasakyti apie vienfazius elektros variklius: kai kurie iš jų paleidžiami per kondensatorių, o kai kuriems reikia ir paleidimo, ir darbinės talpos. Taip pat yra parinkčių su trumpojo jungimo kilpa, kurios veikia be kondensatoriaus ir yra naudojamos, pavyzdžiui, gaubtuose. Jei susidomėjote, rašykite komentaruose ir mes apie tai parašysime straipsnį.

Įrenginys

Pagal apibrėžimą „asinchroninis“ yra kintamosios srovės variklis, kurio rotorius sukasi lėčiau nei statoriaus magnetinis laukas, tai yra asinchroniškai. Tačiau šis apibrėžimas nėra labai informatyvus. Norėdami tai suprasti, turite suprasti, kaip veikia šis variklis.

Indukcinis variklis, kaip ir bet kuris kitas, susideda iš dviejų pagrindinių dalių - rotorius ir statorius. Iššifruokime „Manekenams“ elektra:

• Statorius yra stacionari bet kurio generatoriaus ar elektros variklio dalis.
• Rotorius yra besisukanti variklio dalis, kuri varo mechanizmus.

Statorius susideda iš korpuso, kurio galai yra uždaryti galiniais skydais, kuriuose sumontuoti guoliai. Priklausomai nuo variklio paskirties ir galios, naudojami paprastieji arba riedėjimo guoliai. Korpuse yra šerdis, ant jos sumontuota apvija. Jis vadinamas statoriaus apvija.

Kadangi srovė yra kintamoji, siekiant sumažinti nuostolius dėl klaidžiojančių srovių (Foucault srovės) statoriaus šerdis yra surinkta iš plonų plieninių plokščių, izoliuotų viena nuo kitos skalėje ir pritvirtinta laku. Statoriaus apvijose tiekiama maitinimo įtampa, jose tekanti srovė vadinama statoriaus srove.

Apvijų skaičius priklauso nuo tiekimo fazių skaičiaus ir variklio konstrukcijos. Taigi trifazis variklis turi bent tris apvijas, sujungtas žvaigždute arba trikampiu. Jų skaičius gali būti didesnis ir tai turi įtakos veleno sukimosi greičiui, tačiau apie tai kalbėsime vėliau.

Bet su rotoriumi viskas įdomiau, kaip jau minėta, jis gali būti trumpasis jungimas arba fazinis.

Voverės narvelio rotorius yra metalinių strypų (dažniausiai aliuminio arba vario) rinkinys, aukščiau esančiame paveikslėlyje jie pažymėti skaičiumi 2, lituojami arba įlieti į šerdį (1), uždarytą žiedais (3). Šis dizainas primena ratą, kuriame bėgioja prijaukinti graužikai, todėl jis dažnai vadinamas „voverės narvu“ arba „voverės ratu“ ir šis pavadinimas yra ne žargonas, o gana literatūrinis. Siekiant sumažinti didesnes EML harmonikas ir magnetinio lauko pulsacijas, strypai klojami ne išilgai veleno, o tam tikru kampu sukimosi ašies atžvilgiu.

Fazinis rotorius nuo ankstesnio skiriasi tuo, kad jame jau yra trys apvijos, kaip ir statoriuje. Apvijų pradžia sujungta su žiedais, dažniausiai variniais, jie prispaudžiami ant variklio veleno. Vėliau trumpai paaiškinsime, kam jie reikalingi.

Abiem atvejais vienas iš veleno galų yra sujungtas su varomuoju mechanizmu, jis yra kūginis arba cilindro formos su grioveliais arba be jų, flanšui, skriemuliui ir kitai mechaninei pavarai montuoti detales.

Ant "galinės" veleno dalies pritvirtintas sparnuotė, kuri reikalinga pūtimui ir aušinimui, ant korpuso virš sparnuotės uždedamas korpusas. Taigi šaltas oras nukreipiamas palei asinchroninio variklio kraštus, jei šis sparnuotė dėl kokių nors priežasčių nesisuka, jis perkais.

Pirmojo indukcinio variklio dizainą sukūrė M.O. Dolivo-Dobrovolsky ir jis užpatentavo jį 1889 m. Iki šių dienų išliko be jokių reikšmingų pokyčių.

Veikimo principas

Asinchroninės elektros mašinos dėl savo veikimo principo dažnai vadinamos indukcinėmis. Bet koks elektros variklis sukasi dėl rotoriaus ir statoriaus magnetinių laukų sąveikos, taip pat dėl ​​ampero jėgos. Magnetinis laukas savo ruožtu gali egzistuoti arba aplink nuolatinį magnetą, arba aplink laidininką, kuriuo teka srovė. Bet kaip tiksliai veikia asinchroninė mašina?

Indukciniame variklyje, skirtingai nei kituose, nėra sužadinimo apvijos, kaip tada jis gauna magnetinį lauką? Atsakymas paprastas: indukcinis variklis yra transformatorius.

Panagrinėkime jo veikimo principą trifazės mašinos pavyzdžiu, nes būtent jie randami dažniau nei kiti.

Žemiau esančiame paveikslėlyje galite pamatyti apvijų vietą trifazio asinchroninio variklio statoriaus šerdyje.

Dėl trifazės srovės srauto statoriaus apvijose atsiranda besisukantis magnetinis laukas. Dėl fazės poslinkio srovė teka per vieną ar kitą apviją, pagal tai atsiranda magnetinis laukas, kurio poliai nukreipti pagal dešinės rankos taisyklę. Ir atsižvelgiant į srovės pasikeitimą tam tikroje apvijoje, poliai nukreipiami atitinkama kryptimi. Tai iliustruoja ši animacija:

Paprasčiausiu (dviejų polių) atveju apvijos klojamos taip, kad kiekviena iš jų būtų paslinkta 120 laipsnių, palyginti su ankstesne, kaip ir fazinis įtampos kampas kintamosios srovės tinkle.

Statoriaus magnetinio lauko sukimosi greitis paprastai vadinamas sinchroniniu. Sužinokite daugiau apie tai, kaip jis sukasi ir kodėl, sužinosite šiame vaizdo įraše. Atkreipkite dėmesį, kad dvifaziuose (kondensatoriuose) ir vienfaziuose elektros varikliuose jis yra ne besisukantis, o elipsinis arba pulsuojantis, o apvijos yra ne 3, o 2.

Jei svarstysime asinchroninį elektros variklį su voverės narvelio rotoriumi, tada statoriaus magnetinis laukas jo strypuose sukelia EML, nes jie yra uždaryti, tada pradeda tekėti srovė. Tai taip pat sukuria magnetinį lauką.

Dėl dviejų laukų sąveikos ir Ampero jėgaveikdamas rotorių, jis pradeda suktis pagal besisukantį statoriaus magnetinį lauką, tačiau tuo pačiu visada šiek tiek atsilieka nuo statoriaus sukimosi greičio MF, šis atsilikimas vadinamas slydimu.

Jei magnetinio lauko sukimosi greitis vadinamas sinchroniniu, tai rotoriaus sukimosi greitis jau yra asinchroninis, nuo kurio jis gavo savo pavadinimą.

AD su faziniu rotoriumi viskas yra panašiai, išskyrus tai, kad jie jungiasi prie jo žiedų reostatas, kuris, varikliui įjungus darbo režimą, pašalinamas iš grandinės ir uždaromos apvijos netrukus. Tai parodyta žemiau esančioje diagramoje, tačiau vietoj reostato naudojami pastovūs rezistoriai, jungiami arba šuntuojami KM3, KM2, KM1 kontaktoriais.

Šis metodas leidžia sklandžiai pradėti ir sumažinti paleidimo sroves padidinant aktyviąją rotoriaus elektrinę varžą.

Apibendrinkime:

1. Srovė statoriaus apvijose sukuria magnetinį lauką.
2. Magnetinis laukas sukuria srovę rotoriuje.
3. Rotoriuje esanti srovė sukuria aplink jį lauką.
4. Kadangi statoriaus laukas sukasi, dėl jo lauko rotorius pradeda suktis už jo.

Slydimo ir sukimosi greitis

Statoriaus magnetinio lauko greitis (n1) yra didesnis nei rotoriaus greitis (n2). Skirtumas tarp jų vadinamas slydimu ir žymimas lotyniška raide S ir apskaičiuojamas pagal formulę:

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

Slydimas nėra šio elektros variklio trūkumas, nes jei jo velenas sukasi tuo pačiu dažniu, kaip statoriaus magnetinis laukas (sinchroniškai), tada jo strypuose nebūtų indukuojama srovė ir jis tiesiog netaptų pasukti.

Dabar apie svarbesnę sąvoką - indukcinio variklio rotoriaus greitį. Tai priklauso nuo 3 kiekių:

• maitinimo įtampos dažnis (f);
• magnetinių polių porų skaičius (p);
• slydimas (S).

Magnetinių polių porų skaičius lemia sinchroninį lauko sukimosi greitį ir priklauso nuo statoriaus apvijų skaičiaus. Slydimas priklauso nuo apkrovos ir konkretaus elektros variklio konstrukcijos ir yra 3-10% diapazone, tai yra, asinchroninis greitis yra šiek tiek mažesnis nei sinchroninio. Na, o kintamosios srovės dažnis yra fiksuotas pas mus ir lygus 50 Hz.

Todėl asinchroninio variklio veleno sukimosi dažnį sunku reguliuoti, galite paveikti tik tiekimo tinklo dažnį, ty nustatydami dažnio keitiklis. Galima sumažinti statoriaus įtampą, tačiau tada veleno galia sumažėja, tačiau tokia technika naudojamas paleidžiant IM perjungiant apvijas iš žvaigždės į trikampį, kad būtų sumažintas paleidimas srovės.

Statoriaus lauko sukimosi dažnis (sinchroninis greitis) nustatomas pagal formulę:

n = 60 * f / p

Taigi variklyje su viena magnetinių polių pora (dviejų polių) sinchroninis greitis yra:

60 * 50/1 = 3000 aps./min

Dažniausiai pasitaikantys elektros variklių variantai su:

• viena pora stulpų (3000 aps./min.);
• du (1500 aps./min.);
• trys (1000 aps./min.);
• keturi (750 aps./min.).

Tikrasis rotoriaus greitis bus šiek tiek mažesnis, ant tikro asinchroninio variklio jis nurodytas vardinėje plokštelėje, pavyzdžiui, čia - 2730 aps./min. Nepaisant to, liaudis tokį asinchroninį variklį vadins pagal sinchroninį greitį arba tiesiog „trimis tūkstantosiomis“.

Tada jo slydimas yra lygus:

3000-2730*100%/3000=9%

Taikymo sritis

Asinchroninis elektros variklis buvo pritaikytas visose žmogaus veiklos srityse. Tie, kurie maitinami iš vienos fazės (nuo 220 V), gali būti mažos galios pavarose arba buitiniuose prietaisuose ir įrankiuose, pavyzdžiui:

• "baby" tipo skalbykloje ir kituose senuose sovietiniuose modeliuose;
• betono maišyklėje;
• ventiliatoriuje;
• gaubte;
• ir net aukščiausios klasės vejapjovėse.

Gaminant trifaziuose tinkluose:

• automatiniai skląsčiai;
• kėlimo mechanizmai (kranai ir gervės);
• vėdinimas;
• kompresoriai;
• siurbliai;
• medžio ir metalo apdirbimo staklės ir kt.

Taip pat AD naudojamas elektriniame transporte, o pastaruoju metu internete aktyviai reklamuojamas indukcinis variklis. su „Slavyanka“ tipo apvija ir vadinamuoju Dujunovo rato varikliu, kurį galite sužinoti iš vaizdo įrašo programuotojas.

Indukcinių variklių taikymo sritis yra tokia plati, kad vien sąrašas bus ilgesnis. nei šiame straipsnyje, todėl kiekvienas elektrikas turėtų žinoti, kaip jis veikia, kam jis skirtas ir kur taikoma. Apibendrinkime ir išvardinkime šių įrenginių privalumus ir trūkumus.

Privalumai:

1. Paprasta konstrukcija.
2. Žema kaina.
3. Beveik nereikalaujantis priežiūros.

Pagrindinis trūkumas yra greičio reguliavimo sudėtingumas, palyginti su tais pačiais nuolatinės srovės varikliais ar universaliomis kolektoriaus mašinomis. Atitinkamai sunku organizuoti sklandų didelių mašinų paleidimą, o dažniau tai daroma naudojant brangų dažnio keitiklį.

Čia baigiame asinchroninių elektros variklių ir jų taikymo sričių apžvalgą. Tikimės, kad perskaitę straipsnį jums tapo aišku, kas tai yra ir kaip veikia ši elektrinė mašina!

Susijusios medžiagos:

• Kaip pasirinkti dažnio keitiklį galiai ir srovei
• Skirtumas tarp kintamosios ir nuolatinės srovės
• Fazės ir linijos įtampa