Asynchronní motor: princip činnosti a zařízení

Z celého spektra současně vyráběných elektromotorů je nejběžnější třífázový asynchronní motor. Těchto strojů používá téměř polovina elektrické energie vyrobené ve světě. Jsou široce používány v kovoobrábění a dřevozpracující průmysl. Asynchronní motor je v továrnách a vo výrobních závodech nepostradatelný čerpacích stanic. Bez takových strojů se to nedá dělat v domácnosti, kde se používají v jiných domácích spotřebičích, a ruční elektrické nářadí.

Rozsah těchto elektrických strojů se každým dnem rozšiřuje, protože jak samotné modely, tak i materiály použité k jejich výrobě se zlepšují.

Jaké jsou hlavní části tohoto vozu

Po zkoumání třífázového asynchronního motoru lze pozorovat dva hlavní prvky.

1. Stator.

2. Rotor.

Jednou z nejdůležitějších částí je stator . Na výše uvedené fotografii se tato část motoru nachází vlevo. Skládá se z těchto hlavních prvků:

1. Bydlení . Je nutné připojit všechny části stroje. Je-li motor malý, těleso je pevné. Použitým materiálem je litina. Používají se také ocelové nebo hliníkové slitiny. Někdy případ malých motorů kombinuje funkce jádra. Pokud je motor veliký a výkonný, je těleso svařeno ze samostatných částí.

2. Core . Tento prvek motoru je přitlačován do skříně. Slouží ke zlepšení kvality magnetické indukce. Jádro je vyrobeno z elektrických ocelových plechů. Aby se snížily ztráty, které jsou nevyhnutelné při výskytu vířivých proudů, je každá deska pokryta vrstvou speciálního laku.

3. Navíjení . Je umístěn v drážkách jádra. Skládá se z cívek měděného drátu, které jsou shromažďovány v řezu. Připojené v určité sekvenci tvoří tři cívky, které společně tvoří statorové vinutí. Připojí se přímo do sítě, takže se nazývá primární.

Rotor je pohyblivou částí motoru. Na fotografii je to vpravo. Slouží k přeměně síly magnetických polí mechanická energie. Rotor asynchronního motoru se skládá z následujících částí:

1. Val . Ložiska jsou upevněna na svých ramenách. Jsou zatlačeny do štítů přišroubovaných k čelním stěnám statorové skříně.

2. Jádro, které je namontováno na hřídeli . Skládá se z plechů speciální oceli s takovou hodnotnou vlastností jako nízká odolnost vůči magnetickým polím. Jádro, které má tvar válce, je základem pro pokládání vinutí kotvy. Rotor nebo, jak se také nazývá, sekundární vinutí přijímá energii díky magnetickému poli, které se objevilo kolem statorových cívek při procházení elektrického proudu.

Motory podle typu výroby pohyblivé části

Rozlišujte motory:

1. Má zkratované vinutí rotoru. Jedna z variant tohoto detailu je znázorněna na obrázku.

Asynchronní motor s veverkovými klecemi má vinutí z hliníkových tyčí, které se nacházejí v drážkách jádra. V závěrové části jsou zkratovány kroužky.

2. Elektromotory s rotorem vyrobeným s kroužky.

Oba typy asynchronních motorů mají stejný vzhled statoru. Odlišují se pouze při provádění kotvy.

Jaký je princip práce

Kotva trojfázového asynchronního motoru, prováděného podobným způsobem, se otáčí v důsledku působení střídavého magnetického pole ve statorových cívkách. Abyste pochopili, jak k tomu dojde, musíte si vzpomenout na fyzický zákon sebepoškozování. Říká, že kolem dirigenta, kterým prochází proud nabitých částic, vzniká magnetické pole. Jeho velikost bude přímo úměrná indukčnosti drátu a intenzitě toku nabitých částic, které v něm proudí. Toto magnetické pole navíc vytváří sílu se specifickou směrovostí. Je to ona, která nás zajímá, stejně jako příčina rotace rotoru. Pro efektivní provoz motoru je nutné mít silný magnetický tok. Vytváří se díky speciální metodě montáže primárního vinutí.

Je známo, že zdroj energie má střídavé napětí. V důsledku toho má magnetické pole kolem statoru stejnou charakteristiku, která přímo závisí na změně proudu v napájecí síti. Je pozoruhodné, že každá fáze je posunuta jedna vůči druhé o 120 °.

Co se děje ve vinutí statoru

Každá fáze síťového napájení je připojena k odpovídající statorové cívce, takže magnetické pole vznikající kolem nich bude posunuto o 120 °. Napájecí zdroj má střídavé napětí, proto střídavé magnetické pole vznikne kolem statorových cívek, které indukční motor disponuje. Obvod asynchronního motoru je sestaven tak, že magnetické pole vznikající kolem statorových cívek postupně mění a postupně prochází z jednoho vinutí do druhého. To vytváří efekt rotujícího magnetického pole. Můžete vypočítat jeho rychlost. Měří se v otáčkách za minutu. Je určen podle vzorce: n = 60f / p, kde f je frekvence střídavého proudu v připojené síti (Hz), p - odpovídá počtu dvojic pólů namontovaných na statoru.

Jak funguje rotor

Nyní je třeba zvážit, jaké procesy se vyskytují v sekundárním vinutí. Asynchronní motor ve skřípotvorných klecích má strukturální charakteristiku. Faktem je, že na jeho kotevní vinutí není aplikováno žádné napětí. Vzniká v důsledku magnetické indukční vazby s primárním vinutím. Proto dochází k procesu, který je inverzní k tomu, co bylo pozorováno ve statoru, v souladu se zákonem, který říká, že při průchodu vodičem a v našem případě zkratovaným vinutím rotoru vzniká v něm elektrický proud magnetickým tokem. Odkud pochází magnetické pole? Vznikl kolem primární cívky, když je připojen třífázový zdroj napájení.

Připojte stator a rotor. Co se stane?

Máme tedy asynchronní zkratovaný motor s rotorem, jehož vinutí prochází elektrický proud. Bude příčinou magnetického pole kolem kotevního vinutí. Polarita tohoto proudu se však liší od polarity statoru. Síla, kterou vytvoří, se tedy dostane do opozice s tou, kterou způsobí magnetické pole primárního vinutí. To nastaví rotor v pohybu, protože je na něm namontován sekundární cívka a hřídele hřídele kotvy jsou upevněny v ložisku motoru.

Zvažte situaci interakcí sil vyplývajících z magnetických polí statoru a rotoru v průběhu času. Víme, že magnetické pole primárního vinutí se otáčí a má určitou frekvenci. Síla, kterou vytvořil, se bude pohybovat podobnou rychlostí. To způsobí, že indukční motor pracuje. A jeho rotor se bude volně otáčet kolem osy.

Slip efekt

Situace, kdy proudění rotoru, jakoby odpuzováno z rotačního magnetického pole statoru, bylo nazýváno sklouznutím. Mělo by být poznamenáno, že frekvence asynchronního motoru (n1) je vždy menší než frekvence, se kterou se pohybuje magnetické pole statoru. Můžete to vysvětlit tímto způsobem. K tomu, aby se v rotorovém vinutí objevoval proud, musí být překročen magnetickým tokem s určitým úhlová rychlost. A proto je pravda, že rychlost otáčení hřídele je větší nebo rovna nule, ale menší než intenzita pohybu magnetického pole statoru. Rotor má rychlost otáčení, která závisí na třecí síle v ložiskách, stejně jako na množství výkonu odebíraného z hřídele rotoru. Proto, jako by zaostával za magnetickým polem statoru. Z tohoto důvodu se frekvence nazývá asynchronní.

Tak byla přeměněna elektrická energie zdroje napájení kinetické energie otáčející se hřídel. Jeho rychlost otáčení je přímo úměrná frekvenci napájecího proudu a počtu dvojic statorových tyčí. Chcete-li zvýšit frekvenci otáčení kotvy, můžete použít frekvenční měniče. Ovšem fungování těchto zařízení musí odpovídat počtu párů pólů.

Jak připojit motor k napájení

Pro spuštění asynchronního motoru musí být připojen k třífázové proudové síti. Schéma asynchronního motoru je sestaveno dvěma způsoby. Obrázek ukazuje schéma zapojení motorových vodičů, ve kterých jsou statorové vinutí sestaveny pomocí metody hvězdy.

Tento obrázek znázorňuje další způsob připojení nazývaný "trojúhelník". Obvody jsou sestaveny ve svorkovnici, připevněné k pouzdru.

Měli byste vědět, že začátek každé ze tří cívek, které jsou také nazývány fázovými vinutími, se nazývají C1, C2, C3. Podobně jsou podepsány konce, které mají jména C4, C5, C6. Pokud v konektorové skříni není žádné označení pinů, musí být počátky a konce určeny nezávisle.

Jak udělat zvrátit

Pokud je zapotřebí spustit indukční motor, změnou směru otáčení kotvy, stačí přepnout dva vodiče připojeného třífázového zdroje napětí.

Jednofázové asynchronní motory

V každodenním životě je problematické používat třífázové motory v důsledku nepřítomnosti požadovaného zdroje napětí. Proto existuje jednofázový asynchronní motor. Má také stator, ale s výrazným strukturálním rozdílem. Skládá se z množství a způsobu uspořádání vinutí. To určuje schéma spuštění stroje.

Pokud má jednofázový asynchronní motor stator s dvěma vinutími, budou umístěny kolem kruhu pod úhlem 90 °. Cívky se nazývají spouštění a práce. Jsou spojeny paralelně, ale pro vytvoření podmínek pro vzhled rotujícího magnetického pole se dodatečně zavádí aktivní odpor nebo kondenzátor. Tím dochází k fázovému posunu vinujících proudů téměř o 90 °, což vytváří podmínku pro vytváření rotačního magnetického pole.

Pokud má stator pouze jednu cívku, napájecí zdroj, který je k ní připojen, způsobí pulzující magnetické pole. Ve zkratovaném vinutí rotoru se objeví střídavý proud. On způsobí jeho magnetický tok. Výsledek těchto dvou generovaných sil bude nulový. Proto k tomu, aby byl motor takový konstrukcí spuštěn, je nutný dodatečný tlak. Můžete jej vytvořit připojením spouštěcího obvodu kondenzátoru.

Připojte motor k jednofázovému obvodu

Elektromotor vyrobený pro provoz z třífázového napájecího zdroje může také pracovat z jednofázové domácí sítě, ale jeho charakteristiky, jako je efektivita a účiník, se výrazně sníží. Navíc snížený výkon a výkon při startu.

Není-li možné provést bez připojení, je nutné sestavit okruh ze tří statorových vinutí, kde budou jen dva. Jeden pracuje a druhý začíná. Existují například tři cívky se začátky C1, C2, C3 a konce C4, C5, C6. Chcete-li vytvořit první (pracovní) vinutí motoru, připojte konce C5 a C6 a připojte jejich počátky C3 a C2 k jednomufázovému zdroji proudu, například 220voltové domácnosti. Úloha druhého spouštěcího vinutí bude prováděna zbývající nepoužívanou startovací cívkou. Připojuje se k napájecímu zdroji prostřednictvím kondenzátoru, který je s ním sériově zapojen.

Asynchronní parametry motoru

Při výběru takových strojů a jejich dalšího provozu je třeba vzít v úvahu vlastnosti asynchronního motoru. Jsou to energie - to je účinnost, výkonový faktor. Je důležité zvážit mechanické parametry. Hlavním z nich je vztah mezi rychlostí otáčení hřídele a pracovní silou, která se na ni aplikuje. Existuje více výchozích charakteristik. Určují počáteční, minimální a maximální momenty a jejich poměr. Dále je důležité vědět, jaký je počáteční proud indukčního motoru. Pro co nejefektivnější používání motoru je třeba zvážit všechny tyto parametry.

Nemůžete ignorovat otázku úspory energie. Nedávno se to považuje nejen z hlediska snížení provozních nákladů. Účinnost elektromotorů snižuje úroveň environmentálních problémů spojených s výrobou elektřiny.

Výrobci jsou neustále pověřeni vývojem a výrobou energeticky úsporných motorů, zvyšováním jejich životnosti a snižováním úrovně hluku.

Ukazatele úspory energie lze zlepšit snížením ztrát během provozu. A jsou přímo závislé na provozní teplotě stroje. Kromě toho zlepšení této charakteristiky nevyhnutelně povede ke zvýšení životnosti motoru.

Chcete-li snížit teplotu vinutí pomocí externího ventilátoru ventilátoru namontovaného na stopce hřídele rotoru. To však vede k nevyhnutelnému zvýšení hluku způsobeného motorem během provozu. Tento indikátor je zvláště patrný při vysokých otáčkách rotoru.

Je tedy zřejmé, že asynchronní motor má jednu hlavní nevýhodu. Není schopen udržovat konstantní frekvenci otáčení hřídele s rostoucím zatížením. Tento motor však má mnoho výhod ve srovnání se vzorkami elektrických motorů jiných konstrukcí.

Za prvé, má robustní design. Provoz asynchronního motoru nevyvolává žádné potíže při jeho používání.

Za druhé, asynchronní motor je úsporný ve výrobě a provozu.

Za třetí, toto auto je univerzální. Je zde možnost použití v jakýchkoliv zařízeních, která nevyžadují přesnou údržbu frekvence otáčení hřídele kotvy.

Začtvrté, motor s asynchronním principem provozu je také vyžadován v každodenním životě, který přijímá energii pouze z jedné fáze.