Motor asincron: dispozitiv, principiu de funcționare, scop

Un motor asincron este simplu și fiabil și, prin urmare, este foarte des folosit în producție și în aparatele de uz casnic, de la antrenarea supapelor până la rotația tamburului în mașina de spălat. În acest articol, vom vorbi în cuvinte simple despre ce fel de motoare electrice asincrone sunt, ce sunt acestea și cum funcționează acest tip de mașini electrice.

Vizualizări

Motoarele asincrone (IM) sunt împărțite în două grupe principale:

• cu rotor cu colivie (SC);
• cu un rotor de fază.

Dacă omitem nuanțele, atunci diferența constă în faptul că un motor cu veveriță nu are perii și înfășurări pronunțate, este mai puțin solicitant la întreținere. În timp ce în motoarele de inducție cu rotor de fază există trei înfășurări conectate la inele colectoare, curentul din care este îndepărtat cu perii. Spre deosebire de precedentul, este mai bine adaptat la reglarea cuplului pe arbore și este mai ușor să implementați o pornire ușoară pentru a reduce curenții de aprindere.

Restul motoarelor sunt clasificate:

• după numărul de faze de alimentare - monofazat și bifazat (utilizat în viața de zi cu zi când este alimentat de la o rețea de 220 V) și trifazat (cel mai răspândit în producție și în ateliere).
• prin metoda de prindere – cu flanșă sau pe picioare.
• în funcție de modul de funcționare - pentru modul pe termen lung, pe termen scurt sau intermitent.

Și o serie de alți factori care influențează alegerea unui anumit produs pentru utilizare într-un anumit mediu.

Se pot spune multe despre motoarele electrice monofazate: unele dintre ele sunt pornite printr-un condensator, iar altele necesită atât o capacitate de pornire, cât și o capacitate de lucru. Există, de asemenea, opțiuni cu o buclă scurtcircuitată, care funcționează fără un condensator și sunt utilizate, de exemplu, în hote. Dacă ești interesat, scrie în comentarii și vom scrie un articol despre asta.

Dispozitiv

Prin definiție, „asincron” este un motor AC, în care rotorul se rotește mai lent decât câmpul magnetic al statorului, adică asincron. Dar această definiție nu este foarte informativă. Pentru a înțelege, trebuie să înțelegeți cum funcționează acest motor.

Un motor cu inducție, ca oricare altul, este format din două părți principale - rotorul și statorul. Să descifrăm „Pentru manechine” în electricitate:

• Un stator este partea staționară a oricărui generator sau motor electric.
• Rotorul este partea rotativă a motorului, care antrenează mecanismele.

Statorul este format dintr-o carcasă, ale cărei capete sunt închise de scuturi de capăt, în care sunt instalați rulmenți. Lagărele simple sau rulante sunt utilizate în funcție de scopul și puterea motorului. Un miez este situat în corp, o înfășurare este instalată pe el. Se numește înfășurare a statorului.

Deoarece curentul este alternativ, pentru a reduce pierderile datorate curenților vagabonzi (Curenții Foucault) miezul statorului este asamblat din plăci subțiri de oțel, izolate între ele prin scară și fixate cu lac. O tensiune de alimentare este aplicată înfășurărilor statorului, curentul care curge în ele se numește curent stator.

Numărul de înfășurări depinde de numărul de faze de alimentare și de proiectarea motorului. Deci, un motor trifazat are cel puțin trei înfășurări conectate în stea sau triunghi. Numărul lor poate fi mai mare și afectează viteza de rotație a arborelui, dar despre asta vom vorbi mai târziu.

Dar cu rotorul, lucrurile sunt mai interesante, după cum am menționat deja, poate fi fie scurtcircuitat, fie fază.

Un rotor cu colivie este un set de tije metalice (de obicei din aluminiu sau cupru), în figura de mai sus sunt indicate cu numărul 2, lipite sau turnate în miezul (1) închis de inele (3). Acest design seamănă cu o roată în care aleargă rozătoarele domesticite, motiv pentru care este adesea numită „cușcă de veverițe” sau „roată de veveriță” și acest nume nu este jargon, ci destul de literar. Pentru a reduce armonicile superioare ale EMF și pulsațiile câmpului magnetic, tijele sunt așezate nu de-a lungul arborelui, ci la un anumit unghi față de axa de rotație.

Rotorul de fază diferă de cel anterior prin faptul că are deja trei înfășurări, ca pe stator. Începuturile înfășurărilor sunt legate de inele, de obicei din cupru, sunt presate pe arborele motorului. Mai târziu vom explica pe scurt de ce sunt necesare.

În ambele cazuri, unul dintre capetele arborelui este conectat la mecanismul antrenat, este făcut conic sau formă cilindrică cu sau fără caneluri, pentru montarea flanșei, scripetelor și a altor mecanisme de antrenare Detalii.

Pe partea „spate” a arborelui, este fixat un rotor, care este necesar pentru suflare și răcire, o carcasă este pusă pe carcasă peste rotor. Astfel, aerul rece este direcționat de-a lungul marginilor motorului cu inducție, dacă acest rotor din anumite motive nu se rotește, se va supraîncălzi.

Designul primului motor cu inducție a fost dezvoltat de M.O. Dolivo-Dobrovolsky și l-a brevetat în 1889. A supraviețuit până în prezent fără modificări semnificative.

Principiul de funcționare

Mașinile electrice asincrone sunt adesea numite mașini cu inducție datorită principiului lor de funcționare. Orice motor electric este pus în rotație ca urmare a interacțiunii câmpurilor magnetice ale rotorului și statorului, precum și datorită forței Ampere. Câmpul magnetic, la rândul său, poate exista fie în jurul unui magnet permanent, fie în jurul unui conductor prin care trece curentul. Dar cum funcționează exact o mașină asincronă?

Într-un motor cu inducție, spre deosebire de altele, nu există nicio înfășurare de excitație ca atare, atunci cum obține un câmp magnetic? Răspunsul este simplu: un motor cu inducție este un transformator.

Să luăm în considerare principiul funcționării sale folosind exemplul unei mașini trifazate, deoarece acestea sunt cele care se găsesc mai des decât altele.

În figura de mai jos, puteți vedea locația înfășurărilor pe miezul statorului al unui motor asincron trifazat.

Ca urmare a fluxului de curent trifazat în înfășurările statorului, apare un câmp magnetic rotativ. Din cauza defazajului, curentul trece printr-una sau alta înfășurare, în conformitate cu aceasta, apare un câmp magnetic, ai cărui poli sunt direcționați conform regulii mâinii drepte. Și în conformitate cu schimbarea curentului într-o anumită înfășurare, polii sunt direcționați în direcția corespunzătoare. Pe care o ilustrează următoarea animație:

În cel mai simplu caz (cu doi poli), înfășurările sunt așezate astfel încât fiecare dintre ele să fie decalată cu 120 de grade față de cea precedentă, la fel ca unghiul de fază al tensiunii în rețeaua de curent alternativ.

Viteza de rotație a câmpului magnetic al statorului este de obicei numită sincronă. Aflați mai multe despre cum se rotește și de ce veți afla în următorul videoclip. Rețineți că în motoarele electrice cu două faze (condensator) și monofazate, acesta nu este rotitor, ci eliptic sau pulsatoriu, iar înfășurările nu sunt 3, ci 2.

Dacă luăm în considerare un motor electric asincron cu un rotor cu cușcă de veveriță, atunci câmpul magnetic al statorului induce un EMF în tijele sale, deoarece acestea sunt închise, atunci începe să curgă un curent. Acest lucru creează și un câmp magnetic.

Ca urmare a interacţiunii a două câmpuri şi Forța amperuluiacționând asupra rotorului, acesta începe să se rotească în urma câmpului magnetic rotativ al statorului, dar în același timp este întotdeauna ușor în urmă cu viteza de rotație a statorului MF, acest decalaj se numește alunecare.

Dacă viteza de rotație a câmpului magnetic se numește sincronă, atunci viteza de rotație a rotorului este deja asincronă, de la care și-a luat numele.

Pentru un AD cu un rotor de fază, lucrurile sunt similare, cu excepția faptului că se conectează la inelele sale reostat, care, după ce motorul intră în modul de funcționare, este scos din circuit și înfășurările sunt închise pe scurt. Acest lucru este prezentat în diagrama de mai jos, dar în loc de reostat, sunt folosite rezistențe constante, conectate sau derivate de contactoarele KM3, KM2, KM1.

Această abordare permite o pornire lină și reduce curenții de pornire prin creșterea rezistenței electrice active a rotorului.

Să rezumăm:

1. Curentul din înfășurările statorului generează un câmp magnetic.
2. Câmpul magnetic generează un curent în rotor.
3. Curentul din rotor creează un câmp în jurul acestuia.
4. Deoarece câmpul statorului se rotește, din cauza câmpului său, rotorul începe să se rotească în spatele lui.

Viteza de alunecare și rotație

Viteza câmpului magnetic al statorului (n1) este mai mare decât viteza rotorului (n2). Diferența dintre ele se numește alunecare și este notă cu litera latină S și se calculează prin formula:

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

Alunecarea nu este un dezavantaj al acestui motor electric, deoarece dacă arborele lui se rotește la aceeași frecvență, ca câmp magnetic al statorului (sincron), atunci nici un curent nu ar fi indus în tijele sale și pur și simplu nu ar deveni roti.

Acum despre un concept mai important - viteza rotorului unui motor cu inducție. Depinde de 3 cantitati:

• frecvența tensiunii de alimentare (f);
• numărul de perechi de poli magnetici (p);
• alunecare (S).

Numărul de perechi de poli magnetici determină viteza de rotație sincronă a câmpului și depinde de numărul de înfășurări ale statorului. Alunecarea depinde de sarcina și de designul unui anumit motor electric și se află în intervalul 3-10%, adică viteza asincronă este destul de mai mică decât cea sincronă. Ei bine, frecvența curentului alternativ este fixă ​​la noi și este egală cu 50 Hz.

Prin urmare, frecvența de rotație a arborelui unui motor asincron este dificil de reglat, puteți influența doar frecvența rețelei de alimentare, adică prin setarea un convertor de frecvență. Este posibil să scadă tensiunea statorului, dar apoi puterea pe arbore scade, cu toate acestea, o astfel de tehnică utilizat la pornirea IM cu comutarea înfășurărilor de la stea la triunghi pentru a reduce pornirea curenti.

Frecvența de rotație a câmpului statorului (viteza sincronă) este determinată de formula:

n = 60 * f / p

Deci, într-un motor cu o pereche de poli magnetici (doi poli), viteza sincronă este:

60 * 50/1 = 3000 rpm

Cele mai comune opțiuni pentru motoarele electrice cu:

• o pereche de poli (3000 rpm);
• două (1500 rpm);
• trei (1000 rpm);
• patru (750 rpm).

Viteza reală a rotorului va fi puțin mai mică, pe un motor asincron real este indicat pe plăcuța de identificare, de exemplu, aici - 2730 rpm. În ciuda acestui fapt, oamenii vor numi un astfel de motor asincron în funcție de viteza sincronă sau pur și simplu „trei miimi”.

Atunci alunecarea sa este egală cu:

3000-2730*100%/3000=9%

Scopul aplicatiei

Motorul electric asincron și-a găsit aplicație în toate domeniile activității umane. Cele care sunt alimentate dintr-o fază (de la 220V) pot fi găsite în actuatoarele de putere redusă sau în aparatele și uneltele de uz casnic, de exemplu:

• într-o mașină de spălat tip „bebe” și alte modele sovietice vechi;
• într-o betoniera;
• în ventilator;
• in cartier;
• și chiar și la mașinile de tuns iarba de ultimă generație.

În producție în rețele trifazate:

• zăvoare automate;
• mecanisme de ridicare (macarale și trolii);
• ventilare;
• compresoare;
• pompe;
• mașini pentru prelucrarea lemnului și a metalelor și multe altele.

De asemenea, AD este folosit în transportul electric, iar recent un motor cu inducție a fost promovat activ pe Internet. cu o înfășurare de tip Slavyanka și așa-numitul motor al roții Duyunov, pe care îl puteți afla din videoclip dezvoltator.

Domeniul de aplicare al motoarelor cu inducție este atât de extins încât numai lista va fi mai lungă. decât acest articol, așa că fiecare electrician ar trebui să știe cum funcționează, pentru ce este și unde se aplică. Să rezumăm și să enumeram avantajele și dezavantajele acestor dispozitive.

Pro:

1. Construcție simplă.
2. Cost scăzut.
3. Aproape fără întreținere.

Principalul dezavantaj este complexitatea controlului vitezei, în comparație cu aceleași motoare de curent continuu sau mașini colectoare universale. În consecință, este dificil să organizați o pornire lină a mașinilor mari și, mai des, acest lucru se face cu ajutorul unui convertor de frecvență scump.

Aici încheiem revizuirea motoarelor electrice asincrone și a domeniilor lor de aplicare. Sperăm că, după ce ați citit articolul, v-a devenit clar ce este și cum funcționează această mașină electrică!

Materiale conexe:

• Cum să alegi un convertor de frecvență pentru putere și curent
• Diferența dintre curent alternativ și curent continuu
• Tensiunea de fază și linie