Asinkroni motor: uređaj, princip rada, namjena

Asinkroni motor je jednostavan i pouzdan i stoga se vrlo često koristi u proizvodnji iu kućanskim aparatima, od pogona ventila do rotacije bubnja u perilici rublja. U ovom članku ćemo jednostavnim riječima govoriti o tome kakvi su asinkroni elektromotori, što su i kako funkcionira ova vrsta električnih strojeva.

Pogledi

Asinkroni motori (IM) podijeljeni su u dvije glavne skupine:

• s kaveznim rotorom (SC);
• s faznim rotorom.

Ako izostavimo nijanse, razlika je u tome što kavezni motor nema četke i izražene namote, manje je zahtjevan u održavanju. Dok u asinkronim motorima s faznim rotorom postoje tri namota spojena na klizne prstenove, struja iz kojih se uklanja četkama. Za razliku od prethodnog, bolje je podložan regulaciji zakretnog momenta na osovini i lakše je provesti meki start kako bi se smanjile početne struje.

Ostali motori su klasificirani:

• po broju faza napajanja - jednofazne i dvofazne (koriste se u svakodnevnom životu kada se napajaju iz mreže od 220 V), te trofazne (najviše rasprostranjene u proizvodnji i radionicama).
• metodom pričvršćivanja - s prirubnicom ili na nogama.
• po načinu rada - za dugotrajni, kratkotrajni ili povremeni način rada.

I niz drugih čimbenika koji utječu na izbor određenog proizvoda za uporabu u određenom okruženju.

O monofaznim elektromotorima može se puno reći: neki od njih se pokreću preko kondenzatora, a neki zahtijevaju i startni i radni kapacitet. Postoje i opcije s kratkospojnom petljom, koje rade bez kondenzatora i koriste se, na primjer, u napama. Ako ste zainteresirani - napišite u komentarima i mi ćemo napisati članak o tome.

Uređaj

Po definiciji, "asinkroni" je AC motor, u kojem se rotor rotira sporije od magnetskog polja statora, odnosno asinkrono. Ali ova definicija nije baš informativna. Da biste to razumjeli, morate razumjeti kako ovaj motor radi.

Indukcijski motor, kao i svaki drugi, sastoji se od dva glavna dijela - rotor i stator. Dešifrirajmo "Za lutke" u elektrici:

• Stator je stacionarni dio bilo kojeg generatora ili elektromotora.
• Rotor je rotirajući dio motora, koji pokreće mehanizme.

Stator se sastoji od kućišta čiji su krajevi zatvoreni krajnjim štitovima u koje su ugrađeni ležajevi. Koriste se obični ili kotrljajući ležajevi ovisno o namjeni i snazi ​​motora. Jezgra se nalazi u tijelu, na nju je ugrađen namot. Zove se statorski namot.

Budući da je struja izmjenična, kako bi se smanjili gubici zbog lutajućih struja (Foucaultove struje) jezgra statora sastavljena je od tankih čeličnih ploča, izoliranih jedna od druge skalom i pričvršćena lakom. Na namote statora se primjenjuje napon napajanja, struja koja teče u njima naziva se struja statora.

Broj namota ovisi o broju faza napajanja i izvedbi motora. Dakle, trofazni motor ima najmanje tri namota spojena u zvjezdasti ili trokutni uzorak. Njihov broj može biti veći, a to utječe na brzinu rotacije osovine, ali o tome ćemo kasnije.

Ali s rotorom su stvari zanimljivije, kao što je već spomenuto, može biti kratko spojen ili fazni.

Kavezni rotor je skup metalnih šipki (obično aluminijskih ili bakrenih), na gornjoj slici označene su brojem 2, zalemljene ili izlivene u jezgru (1) zatvorene prstenovima (3). Ovakav dizajn podsjeća na kotač u kojem trče udomaćeni glodavci, zbog čega se često naziva "kavez za vjeverice" ili "kotač vjeverica", a ovaj naziv nije žargonski, već prilično književni. Kako bi se smanjili viši harmonici EMF-a i pulsiranja magnetskog polja, šipke se ne polažu duž osovine, već pod određenim kutom u odnosu na os rotacije.

Fazni rotor se razlikuje od prethodnog po tome što već ima tri namota, kao na statoru. Početak namota spojen je na prstenove, obično bakrene, utisnute su na osovinu motora. Kasnije ćemo ukratko objasniti zašto su oni potrebni.

U oba slučaja, jedan od krajeva osovine spojen je na pogonski mehanizam, napravljen je konusno ili cilindrični oblik sa ili bez utora, za montažu prirubnice, remenice i drugih mehaničkih pogona detaljima.

Na "stražnjem" dijelu osovine pričvršćen je impeler koji je neophodan za puhanje i hlađenje, na kućište se preko propelera stavlja kućište. Dakle, hladni zrak je usmjeren uz rubove indukcijskog motora, ako se ovaj impeler iz nekog razloga ne okreće, pregrijat će se.

Dizajn prvog asinkronog motora razvio je M.O. Dolivo-Dobrovolsky i on ga je patentirao 1889. godine. Preživjela je do danas bez značajnijih promjena.

Princip rada

Asinkroni električni strojevi se često nazivaju indukcijskim strojevima zbog njihovog principa rada. Bilo koji elektromotor se postavlja u rotaciju kao rezultat interakcije magnetskih polja rotora i statora, kao i zbog sile Ampera. Magnetno polje, pak, može postojati ili oko stalnog magneta ili oko vodiča kroz koji teče struja. Ali kako točno radi asinkroni stroj?

U asinkronom motoru, za razliku od drugih, nema uzbudnog namota kao takvog, kako onda dobiva magnetsko polje? Odgovor je jednostavan: asinkroni motor je transformator.

Razmotrimo princip njegovog rada na primjeru trofaznog stroja, jer se oni nalaze češće od drugih.

Na donjoj slici možete vidjeti mjesto namota na jezgri statora trofaznog asinkronog motora.

Kao rezultat protoka trofazne struje u namotima statora, pojavljuje se rotirajuće magnetsko polje. Zbog faznog pomaka struja teče kroz jedan ili drugi namot, u skladu s tim nastaje magnetsko polje čiji su polovi usmjereni prema pravilu desne ruke. I u skladu s promjenom struje u određenom namotu, polovi su usmjereni u odgovarajućem smjeru. Što ilustrira sljedeća animacija:

U najjednostavnijem (dvopolnom) slučaju, namoti su položeni na način da je svaki od njih pomaknut za 120 stupnjeva u odnosu na prethodni, kao što je i fazni kut napona u AC mreži.

Brzina rotacije magnetskog polja statora obično se naziva sinkronom. Više o tome kako se okreće i zašto saznat ćete u sljedećem videu. Imajte na umu da u dvofaznim (kondenzatorskim) i jednofaznim elektromotorima nije rotirajući, već eliptični ili pulsirajući, a namoti nisu 3, već 2.

Ako uzmemo u obzir asinkroni elektromotor s kaveznim rotorom, tada magnetsko polje statora inducira EMF u njegovim šipkama, budući da su one zatvorene, tada počinje teći struja. To također stvara magnetsko polje.

Kao rezultat interakcije dvaju polja i Amperska siladjelujući na rotor, počinje se okretati prateći rotacijsko magnetsko polje statora, ali u isto vrijeme uvijek malo zaostaje za brzinom rotacije statora MF, to zaostajanje se naziva klizanje.

Ako se brzina rotacije magnetskog polja naziva sinkronom, tada je brzina rotacije rotora već asinkrona, po čemu je i dobio ime.

Za AD s faznim rotorom stvari su slične, osim što se spajaju na njegove prstenove reostat, koji se, nakon što motor uđe u način rada, uklanja iz kruga i namoti se zatvaraju ukratko. To je prikazano na donjem dijagramu, ali umjesto reostata, koriste se konstantni otpornici, spojeni ili šantovani preko KM3, KM2, KM1 kontaktora.

Ovaj pristup omogućuje glatko pokretanje i smanjenje početne struje povećanjem aktivnog električnog otpora rotora.

Sumirajmo:

1. Struja u namotima statora stvara magnetsko polje.
2. Magnetno polje stvara struju u rotoru.
3. Struja u rotoru stvara polje oko njega.
4. Budući da se polje statora okreće, zbog njegovog polja rotor se počinje okretati iza njega.

Brzina klizanja i rotacije

Brzina magnetskog polja statora (n1) veća je od brzine rotora (n2). Razlika između njih naziva se slip, a označava se latiničnim slovom S i izračunava se formulom:

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

Proklizavanje nije nedostatak ovog elektromotora, jer ako se njegova osovina okreće istom frekvencijom, kao magnetsko polje statora (sinkrono), tada se u njegovim štapovima ne bi inducirala struja i jednostavno ne bi postala rotirati.

Sada o važnijem konceptu - brzini rotora asinkronog motora. Ovisi o 3 količine:

• frekvencija napona napajanja (f);
• broj parova magnetskih polova (p);
• skliznuti (S).

Broj parova magnetskih polova određuje sinkronu brzinu vrtnje polja i ovisi o broju namota statora. Klizanje ovisi o opterećenju i izvedbi pojedinog elektromotora i kreće se u rasponu od 3-10%, odnosno asinkrona brzina je dosta manja od sinkrone. Pa, frekvencija izmjenične struje nam je fiksna i iznosi 50 Hz.

Stoga je frekvenciju vrtnje osovine asinkronog motora teško regulirati, možete utjecati samo na frekvenciju opskrbne mreže, odnosno postavljanjem pretvarač frekvencije. Moguće je sniziti napon statora, ali tada se snaga na osovini smanjuje, ali takva tehnika koristi se pri pokretanju IM-a s prebacivanjem namota sa zvijezde na trokut radi smanjenja pokretanja struje.

Frekvencija rotacije polja statora (sinkrona brzina) određena je formulom:

n = 60 * f / str

Dakle, u motoru s jednim parom magnetskih polova (dva pola), sinkrona brzina je:

60 * 50/1 = 3000 o/min

Najčešće opcije za elektromotore sa:

• jedan par stupova (3000 o/min);
• dva (1500 o/min);
• tri (1000 o/min);
• četiri (750 o/min).

Stvarna brzina rotora bit će nešto niža, na stvarnom asinkronom motoru navedena je na natpisnoj pločici, na primjer, ovdje - 2730 o/min. Unatoč tome, narod će takav asinkroni motor nazvati prema sinkronoj brzini ili jednostavno "tritisućinka".

Tada je njegovo klizanje jednako:

3000-2730*100%/3000=9%

Opseg primjene

Asinkroni elektromotor pronašao je primjenu u svim područjima ljudske djelatnosti. Oni koji se napajaju iz jedne faze (od 220V) mogu se naći u aktuatorima male snage ili u kućanskim aparatima i alatima, na primjer:

• u perilici rublja tipa "beba" i drugim starim sovjetskim modelima;
• u mješalici za beton;
• u ventilatoru;
• u susjedstvu;
• pa čak i u vrhunskim kosilicama.

U proizvodnji u trofaznim mrežama:

• automatski zasuni;
• mehanizmi za podizanje (dizalice i vitla);
• ventilacija;
• kompresori;
• pumpe;
• strojevi za obradu drva i metala i drugo.

Također, AD se koristi u električnom transportu, a odnedavno se na internetu aktivno reklamira indukcijski motor. s namotom tipa Slavyanka i takozvanim Duyunov motorom, što možete naučiti iz videa programer.

Područje primjene asinkronih motora toliko je opsežno da će sam popis biti duži. nego ovaj članak, pa bi svaki električar trebao znati kako radi, čemu služi i gdje primjenjuje. Sumirajmo i nabrojimo prednosti i nedostatke ovih uređaja.

Prednosti:

1. Jednostavna konstrukcija.
2. Niska cijena.
3. Gotovo bez održavanja.

Glavni nedostatak je složenost kontrole brzine u usporedbi s istim istosmjernim motorima ili univerzalnim kolektorskim strojevima. U skladu s tim, teško je organizirati nesmetan početak velikih strojeva, a češće se to radi uz pomoć skupog frekventnog pretvarača.

Ovdje završavamo pregled asinkronih elektromotora i područja njihove primjene. Nadamo se da vam je nakon čitanja članka postalo jasno što je to i kako ovaj električni stroj radi!

Povezani materijali:

• Kako odabrati frekventni pretvarač za snagu i struju
• Razlika između izmjenične i istosmjerne struje
• Fazni i linijski napon