Asynchronní motor - princip činnosti a zařízení

  • Počítače

8. března 1889 vynalezl největší ruský vědec a inženýr Michail Osipovič Dolivo-Dobrovolsky třífázový asynchronní motor se zkratovaným rotorem.

Moderní třífázové asynchronní motory jsou konvertory elektrické energie na mechanickou energii. Díky své jednoduchosti, nízké ceně a vysoké spolehlivosti jsou široce používány indukční motory. Jsou přítomny všude, jedná se o nejběžnější typ motoru, vyrábí se 90% z celkového počtu motorů na světě. Asynchronní motor skutečně provedl technickou revoluci v celém globálním průmyslu.

Obrovská popularita asynchronních motorů je spojena s jednoduchostí jejich provozu, nízkou cenou a spolehlivostí.

Asynchronní motor je asynchronní stroj určený k přeměně elektrické energie střídavého proudu na mechanickou energii. Samotné slovo asynchronní neznamená simultánní. V tomto případě se rozumí, že u asynchronních motorů je frekvence otáčení magnetického pole statoru vždy větší než frekvence otáčení rotoru. Asynchronní motory pracují, jak je jasné z definice, ze sítě AC.

Zařízení

Na obrázku: 1 - hřídel, 2,6 - ložiska, 3,8 - ložiskové štíty, 4 - nožičky, 5 - ventilátorové skříně, 7 - ventilátorové kolo, 9 - rotor s veverkovými klecemi, 10 - stator, 11 - svorkovnice.

Hlavní části indukčního motoru jsou stator (10) a rotor (9).

Stator má válcovitý tvar a je sestaven z ocelových plechů. Ve štěrbinách statorového jádra jsou statorové vinutí, které jsou vyrobeny z navíjecího drátu. Osa vinutí jsou vzájemně posunuty v úhlu 120 °. V závislosti na dodávaném napětí jsou konce vinutí spojeny trojúhelníkem nebo hvězdou.

Rotory indukčního motoru jsou dva typy: zkratovaný a fázový rotor.

Krátký rotor je jádro z ocelových plechů. Roztavený hliník se nalije do drážky tohoto jádra, což vede k vytvoření tyčí, které jsou zkratovány koncovými kroužky. Tento design se nazývá "klecí veverka". U motorů s vysokým výkonem se místo hliníku používá měď. Vězeňská klec je zkratovaným rotorovým vinutím, a tudíž i samotné jméno.

Fázový rotor má třífázové vinutí, které se prakticky neliší od vinutí statoru. Ve většině případů jsou konce vinutí fázového rotoru spojeny do hvězdy a volné konce jsou přiváděny do kroužků. Pomocí štětců, které jsou připojeny k kroužkům, lze do okruhu vinutí rotoru zasunout další odpor. To je nezbytné, aby bylo možné změnit odpor v okruhu rotoru, protože pomáhá snižovat velké nárazové proudy. Více informací o fázovém rotoru naleznete v článku - asynchronní motor s fázovým rotorem.

Princip činnosti

Když je napětí na vinutí statoru vytvářeno, vytváří se v každé fázi magnetický tok, který se mění s frekvencí aplikovaného napětí. Tyto magnetické toky jsou navzájem posunuty o 120 °, a to jak v čase, tak v prostoru. Výsledný magnetický tok se tak rotuje.

Výsledný magnetický tok statoru se otáčí a tím vytváří elektromotorickou sílu v rotorových vodičích. Vzhledem k tomu, že vinutí rotoru má uzavřený elektrický obvod, v něm vznikající proud, který v opačném smyslu interaguje s magnetickým tokem statoru, vytváří počáteční točivý moment motoru, který má tendenci otáčet rotor ve směru otáčení magnetického pole statoru. Jakmile dosáhne hodnoty brzdného momentu rotoru a poté jej překročí, rotor se začne otáčet. Když k tomu dojde, tzv. Skluzu.

Slip s je množství, které udává, jak synchronní frekvence n1 magnetické pole statoru je větší než rychlost rotoru n2, v procentech.

Slip je velmi důležité množství. Počáteční čas se rovná jednotě, ale pokud jde o frekvenci otáčení n2 relativní rozdíl frekvence rotoru n1-n2 čímž se sníží EMF a proud v rotorových vodičích, což vede ke snížení točivého momentu. V klidovém režimu, když motor běží bez zatížení na hřídeli, je skluz minimální, ale s nárůstem statického momentu se zvyšuje na scr - kritický skluz. Pokud motor překročí tuto hodnotu, může dojít k tzv. Sklápění motoru a jeho nestabilní provoz. Hodnoty skluzu se pohybují od 0 do 1, u asynchronních motorů pro všeobecné použití je v nominálním režimu - 1 - 8%.

Jakmile nastane rovnováha mezi elektromagnetickým momentem a rotací rotoru a brzdným momentem vytvořeným zatížením hřídele motoru, proces změny hodnot se zastaví.

Ukazuje se, že princip fungování asynchronního motoru spočívá ve vzájemném působení rotačního magnetického pole statoru a proudů indukovaných tímto magnetickým polem v rotoru. Kromě toho může krouticí moment nastávat pouze v případě, že existuje rozdíl ve frekvenci otáčení magnetických polí.

AC MOTOR

Snadné přeměny střídavého napětí způsobilo, že se nejčastěji používá v napájení. V oblasti návrhu elektromotorů byla objevena další výhoda střídavého proudu: možnost vytvoření rotačního magnetického pole bez dalších transformací nebo s jejich minimálním počtem.

Proto i přes určité ztráty způsobené reaktivní (induktivní) odolností vinutí, jednoduchost vytváření střídavých elektromotorů přispěla k vítězství nad stejnosměrným napájením na počátku 20. století.

V zásadě mohou být střídavé motory rozděleny do dvou skupin:

V nich se rotace rotoru liší od otáčení magnetického pole tak, aby mohly pracovat při různých rychlostech. Tento typ střídavých motorů je v našich dnech nejběžnější. Synchronní

Tyto motory mají tuhé spojení mezi rychlostí rotoru a rychlostí otáčení magnetického pole. Jsou obtížněji vyráběny a méně flexibilní při použití (změna rychlosti na pevnou frekvenci síťového napájení je možná pouze změnou počtu statorových pólů).

Používají se pouze při vysokých výkonech několika stovek kilowattů, kde jejich vyšší účinnost ve srovnání s asynchronními elektromotory významně snižuje tepelné ztráty.

AC MOTOR ASYNCHRONOUS

Nejčastějším typem asynchronního motoru je rotor s kočkovitými klecí veverkovým klecím, kde je na koncích spojených kroužky uložena sada vodivých tyčí ve skloněných rotorových štěrbinách.

Historie tohoto typu elektromotoru se datuje více než sto let, když bylo zjištěno, že vodivý předmět umístěný v jádrové štěrbině elektromagnetu střídavého proudu má tendenci vystupovat z něj kvůli vzhledu emf indukce s protilehlým směrem v něm.

Asynchronní motor s rotorem veverky nemá tedy žádné mechanické dotykové jednotky, s výjimkou nosných ložisek rotoru, který poskytuje motory tohoto typu nejen s nízkou cenou, ale také s nejvyšší trvanlivostí. Díky tomu se elektromotory tohoto typu staly nejobvyklejšími v moderním průmyslu.

Mají však také určité nevýhody, které je třeba vzít v úvahu při navrhování asynchronních elektromotorů tohoto typu:

Vysoký startovací proud - protože v okamžiku zapnutí asynchronního střídavého motoru do sítě není odpor vinutí statoru ovlivněn magnetickým polem vytvořeným rotorem, existuje silný nárazový proud, který několikrát překračuje jmenovitý odběr proudu.

Tato funkce provozu motorů tohoto typu musí být instalována ve všech napájených zdrojích, aby se zabránilo přetížení, zejména při připojování indukčních motorů k mobilním generátorům s omezeným výkonem.

Nižší počáteční točivý moment - elektrické motory s zkratovaným vinutím mají výraznou závislost točivého momentu na otáčkách, a proto je jejich zařazení pod zatížení mimořádně nežádoucí: čas do dosažení jmenovitého režimu a počáteční proudy výrazně vzrůstají, vřeteno statoru je přetížené.

Například při zapnutí hlubokých čerpadel - v elektrických obvodech jejich výkonu je třeba vzít v úvahu pět až sedmnásobek současného rozpětí.

Neschopnost přímého spuštění v jednofázových obvodech - aby mohl rotor začít otáčet, potřebujete počáteční impulz nebo zavedení dalších fázových vinutí, které jsou mimo fázi vůči sobě.

Pro spuštění asynchronního střídavého motoru v jednofázové síti je použito ručně spínané počáteční vinutí, které je odpojeno po spřádání rotoru, nebo druhé vinutí je připojeno prostřednictvím prvku otáčení fáze (nejčastěji kondenzátoru s požadovanou kapacitou).

Neschopnost dosáhnout vysoké rychlosti otáčení - i když rotace rotoru není synchronizována s frekvencí otáčení magnetického pole statoru, ale nemůže být dopředu, proto v síti 50 Hz maximální rychlost asynchronního elektromotoru s zkratovaným rotorem není větší než 3000 ot / min.

Zvýšení otáček indukčního motoru vyžaduje použití frekvenčního měniče (střídače), který činí tento systém dražší než kolektorový motor. Navíc se stále častěji zvyšují reaktivní ztráty.

Obtížnost reverzní organizace - to vyžaduje úplné zastavení motoru a fázové přepínání v jednofázové verzi - fázový posun v počátečním nebo druhém fázovém vinutí.

Ve skutečnosti lze jako příklad přenosu elektrického proudu považovat obvod sestávající z třífázového generátoru a elektromotoru: pohon generátoru vytváří v něm rotační magnetické pole přeměněné na kmity elektrického proudu, což zase vzbuzuje rotaci magnetického pole v elektromotoru.

Kromě toho je pro trojfázové poháněné motory mají nejvyšší účinnost, protože jednofázové magnetické pole generované statorem lze v zásadě rozdělit na dva opačnou fází, což zvyšuje přesycení zbytečné ztráty jádra. Proto se výkonné jednofázové elektromotory obvykle provádějí podle schématu kolektorů.

AC ELECTRIC MOTOR COLLECTOR

U elektromotorů tohoto typu je magnetické pole rotoru vytvořeno fázovými vinutími spojenými s kolektorem. Ve skutečnosti se střídavý motor střídavého proudu liší od stejnosměrného motoru pouze tím, že jeho výpočet je založen na reaktanci vinutí.

Výhody tohoto typu motoru jsou zřejmé:

Schopnost pracovat s vysokou rychlostí umožňuje vytvářet kolektorové elektromotory s rychlostí otáčení až několika desítek tisíc otáček za minutu, které jsou všem známé z elektrických vrtaček.

Není třeba dodatečné startovací zařízení na rozdíl od motorů s rotorem veverky.

Vysoký počáteční točivý moment, který urychluje výstup do provozního režimu včetně zatížení. Kromě toho je točivý moment kolektorového elektromotoru nepřímo úměrný otáčkám a při nárůstu zatížení umožňuje zabránit snížení rychlosti otáčení.

Snadná regulace rychlosti - protože závisí na napájecím napětí, pro nastavení rychlosti otáčení v nejširších mezích, stačí mít jednoduchý triakový regulátor napětí. Pokud dojde k selhání regulátoru, může být kolektorový motor přímo připojen k síti.

Menší setrvačnost rotoru - může být mnohem kompaktnější než u zkratovaného obvodu, díky čemuž se samotný kolektorový motor zřetelně zmenšuje.

Z těchto důvodů se kolektorové motory jsou široce distribuovány do všech jednofázových spotřebitele, v nichž bylo flexibilní regulace otáček vyžaduje ruční elektrické nářadí, vysavače, kuchyňské spotřebiče a tak dále. Nicméně řada konstrukčních prvků určuje specifika provozu kolektorového motoru:

Nevyhnutelné jiskření mezi komutátorem a kartáčů (příčinou všeho známého zápach ozonu během provozu komutátoru motoru) nejen dále snižuje zdroje, ale také vyžaduje zvýšené bezpečnostní opatření kvůli nebezpečí vznícení hořlavých plynů nebo prachu.

© 2012 - 2012. Všechna práva vyhrazena.

Všechny materiály uvedené na této stránce jsou pouze pro informační účely a nemohou být použity jako směrnice nebo regulační dokumenty.

Střídavé motory

Elektromotory mají dlouhou a pevnou pozici mezi výkonovými jednotkami různých typů zařízení. Mohou se nalézt v autě a ve vysavači, na nejkomplexnějších strojích a v běžných dětských hračkách. Jsou téměř všude, i když se liší podle typu, struktury a výkonových charakteristik.

Elektromotory jsou pohonné jednotky schopné přeměnit elektrickou energii na mechanickou energii. Existují dva hlavní typy: střídavé a stejnosměrné motory. Rozdíl mezi nimi, jak naznačuje název, je v typu napájecího proudu. V tomto článku budeme diskutovat o první formě - AC motoru

Zařízení a princip činnosti

Hlavním hnacím motorem každého elektromotoru je elektromagnetická indukce. Elektromagnetická indukce, která je popsána stručně, je vzhled proudu ve vodiči umístěném ve střídavém magnetickém poli. Zdrojem střídavého magnetického pole je stacionární skříň motoru s navijáky umístěnými na něm - stator připojený ke zdroji střídavého proudu. Jedná se o pohyblivý prvek - rotor, ve kterém je proud. Podle Ampereho zákona začíná působit elektromotorická síla na nabitém vodiči umístěném v magnetickém poli - EMF, který otáčí hřídel rotoru. Elektrická energie dodávaná do statoru se tak přemění na mechanickou energii rotoru. Různé mechanismy, které provádějí užitečnou práci, lze připojit k rotujícímu hřídeli.

Motory střídavého proudu jsou rozděleny na synchronní a asynchronní. Rozdíl mezi nimi je, že v prvním rotoru a magnetickém poli statoru se otáčí stejnou rychlostí a za druhé rotor se otáčí pomaleji než magnetické pole. Jsou odlišné v zařízení a principu fungování.

Asynchronní motor

Asynchronní motorové zařízení

Na statoru asynchronního motoru jsou vinutí fixní, čímž vznikne střídavé rotační magnetické pole, jehož konce jsou vyvedeny na svorkovnici. Protože se motor během provozu zahřívá, je na jeho hřídeli instalován chladicí ventilátor.

Rotor asynchronního motoru je vyroben s hřídelí jako jedna jednotka. Jedná se o kovové tyče uzavřené od sebe na obou stranách, díky nimž se takovýto rotor také nazývá zkratovaný. Jeho vzhled připomíná klec, takže se často nazývá "veverka". Pomalejší rotace rotoru ve srovnání s rotací magnetického pole je důsledkem ztráty výkonu během tření ložisek. Mimochodem, pokud by nebyl tento rozdíl v rychlosti, emf by nedošlo, a bez něj by nebyl žádný proud v rotoru a samotné otáčení.

Magnetické pole se otáčí v důsledku konstantní změny pólů. V tomto případě se změní směr proudění ve vinutí. Otáčky indukčního motoru závisí na počtu pólů magnetického pole.

Synchronní motor

Synchronní motorové zařízení

Synchronní motorové zařízení se mírně liší. Jak naznačuje název, v tomto motoru rotor otáčí stejnou rychlostí s magnetickým polem. Skládá se z tělesa s vinutími, které jsou k němu připojeny a rotoru nebo kotvy vybavené stejnými vinutími. Konce vinutí jsou vyvedeny a upevněny na kolektoru. Kolektor nebo kolektorový kroužek je napájen pomocí grafitových kartáčů. V tomto případě jsou konce vinutí uspořádány tak, že současně může být použito pouze jedno dvojice napětí.

Na rozdíl od asynchronních rotorů synchrónních motorů je napětí přiváděno štětcemi, nabíjí se vinutími a není indukováno střídavým magnetickým polem. Směr proudění v vinutí rotoru se mění paralelně se změnou ve směru magnetického pole, takže výstupní hřídel se vždy otáčí v jednom směru. Synchronní elektromotory umožňují nastavit rychlost otáčení hřídele změnou hodnoty napětí. V praxi se běžně používají reostaty.

Stručná historie stvoření

Poprvé v roce 1821 britský vědec M.Faraday objevil možnost přeměny elektřiny na mechanickou energii. Jeho zkušenost s drátem, umístěným ve vaně s rtuti, vybavená magnetem, ukázala, že když je drát připojen ke zdroji elektřiny, začne se otáčet. Tento jednoduchý zážitek si jistě pamatuje mnoho lidí kolem školy, nicméně rtuť je nahrazena bezpečnou solankou. Dalším krokem při studiu tohoto jevu bylo vytvoření jednopólového motoru - Barlowova kola. Nikdy nenalezl žádnou užitečnou aplikaci, ale jasně ukázal chování nabitého vodiče v magnetickém poli.

Na počátku historie elektrických motorů se vědci pokusili vytvořit model s jádrem pohybujícím se v magnetickém poli, které není v kruhu, ale je vratné. Tato možnost byla navržena jako alternativa k pístovým motorům. Elektrický motor v obvyklé formě byl poprvé vytvořen v roce 1834 ruským vědcem B.S. Jacobi Byl to ten, kdo navrhl myšlenku použít kotvu rotující v magnetickém poli a dokonce vytvořil první pracovní vzorek.

První asynchronní motor, založený na rotujícím magnetickém poli, se objevil v roce 1870. Autory rotačního magnetického pole působily nezávisle na sobě dva vědci: G. Ferraris a N. Tesla. Ten také patří k myšlence vytvoření elektromotoru bez křidélek. Podle jeho výkresů bylo postaveno několik elektráren s použitím dvoufázových střídavých motorů. Další úspěšnější vývoj se ukázal být třífázovým motorem navrhovaným M.O. Dolivo-Dobrovolsky. Jeho první operační model byl uveden do provozu v roce 1888, následovaný řadou pokročilejších motorů. Tento ruský vědec nejen popsal princip fungování třífázového elektromotoru, ale také studoval různé typy fázových zapojení (delta a hvězda), možnost použití různých napěťových proudů. Právě ten, kdo vynalezl počáteční odpory, třífázové transformátory, vyvinul schéma zapojení motorů a generátorů.

Vlastnosti motoru střídavého proudu, jeho výhody a nevýhody

Dnes jsou elektromotory jedním z nejběžnějších typů elektráren a existuje mnoho důvodů. Mají vysokou účinnost asi 90% a někdy vyšší, poměrně nízkou cenu a jednoduchou konstrukci, nevykazují během provozu provoz škodlivých látek, umožňují plynulou změnu rychlosti během provozu bez použití dalších mechanismů, jako jsou převodovky, jsou spolehlivé a trvanlivé.

Mezi nedostatky všech typů elektromotorů patří nedostatek vysokokapacitní elektrické baterie pro autonomní provoz.

Hlavní rozdíl mezi motorem střídavého proudu a jeho nejbližším příbuzným - stejnosměrným motorem - spočívá v tom, že první motor je poháněn střídavým proudem. Když porovnáme jejich funkčnost, první je méně výkonný, je obtížné řídit rychlost v širokém rozsahu, má nižší účinnost.

Pokud srovnáváme asynchronní a synchronní motory střídavého proudu, první má jednodušší konstrukci a postrádá grafitové kartáče s "slabým spojem". Obvykle jsou první, kteří selhávají při selhání synchronního motoru. Zároveň je pro něj obtížné získat a regulovat konstantní rychlost, která závisí na zatížení. Synchronní motory umožňují nastavit rychlost otáčení pomocí reostatů.

Rozsah aplikace

Motory střídavého proudu jsou široce používány téměř ve všech oblastech. Jsou vybaveny elektrárnami, používají se v automobilovém a strojírenském průmyslu, jsou v domácích spotřebičích. Jednoduchost jejich designu, spolehlivosti, trvanlivosti a vysoké účinnosti je činí téměř univerzálními.

Asynchronní motory nalezly uplatnění v pohonných systémech různých strojů, strojů, odstředivek, ventilátorů, kompresorů a domácích spotřebičů. Třífázové asynchronní motory jsou nejobvyklejší a nejoblíbenější. Synchronní motory se používají nejen jako pohonné jednotky, ale i pro generátory, jakož i pro řízení velkých zařízení, kde je důležité řídit rychlost.

Schéma zapojení motoru

Střídavé motory jsou třífázové a jednofázové.
Asynchronní jednofázové motory mají 2 výstupy na skříni a lze je snadno připojit k síti. Od té doby celá domácí elektrická síť je většinou jednofázová 220V a má 2 vodiče - fázi a nulu. Synchronní, vše je mnohem zajímavější, lze je také připojit pomocí dvou vodičů, stačí připojit vinutí rotoru a statoru. Ale musí být spojeny tak, že vinutí unipolární magnetizace rotoru a statoru jsou umístěna proti sobě.
Potíže jsou motory pro 3fázovou síť. No, za prvé, takovéto motory mají většinou 6 svorek ve svorkovnici a to znamená, že vinutí motoru je třeba propojit samostatně a za druhé, jejich vinutí může být spojena různými způsoby - typem "hvězdy" a "trojúhelníku". Níže uvedený obrázek znázorňuje připojení svorek ve svorkovnici v závislosti na typu připojení vinutí.

Připojení stejného elektrického motoru jiným způsobem k téže elektrické síti bude mít za následek spotřebu různých zdrojů. Pokud toto není správné připojení elektromotoru, může to vést k tavení vinutí statoru.

Asynchronní motory jsou typicky navrženy tak, aby byly připojeny k třífázové síti se dvěma různými napětími, které se liší v časech. Například je motor navržen tak, aby byl připojen k síti při napětí 380/660 V. Je-li síťové napětí v síti 660 V, mělo by být vinutí statoru připojeno hvězdou a 380 V, pak trojúhelníkem. V obou případech bude napětí na vinutí každé fáze 380 V. Výstupy fázového vinutí jsou umístěny na panelu takovým způsobem, že spojení fázových vinutí může být pohodlně provedeno pomocí propojky, aniž by se křížily. V některých motorech s nízkým výkonem je ve svorkovnici pouze tři svorky. V takovém případě může být motor připojen k síti na jedno napětí (vinutí statoru takového motoru je spojeno s hvězdou nebo trojúhelníkem uvnitř motoru).

Schéma zapojení indukčního motoru s fázovým rotorem do třífázové sítě je znázorněno na obrázku. Otáčení rotoru tohoto motoru je připojeno k počátečnímu odporu YAR a vytváří přídavný odpor R v okruhu rotorupřidat.

Typy asynchronních motorů, typy, jaké jsou motory

Střídavé motory, které pro svou práci používají rotační magnetické pole statoru, jsou dnes velmi běžné elektrické stroje. Ty, jejichž rychlost rotoru se liší od frekvence otáčení magnetického pole statoru, se nazývají asynchronní motory.

Vzhledem k velké kapacitě energetických systémů a velké délce elektrických sítí je vždy napájeno střídavým proudem. Proto je přirozené usilovat o maximální využití střídavých elektromotorů. Zdálo by se, že zmírňuje potřebu více konverze energie.

Bohužel střídavé motory ve svých vlastnostech a především v ovladatelnosti jsou výrazně nižší než jednosměrné motory, a proto se používají hlavně v instalacích, kde není vyžadována regulace rychlosti.

Poměrně nedávno se aktivně používaly nastavitelné systémy střídavého proudu s připojením střídavých proudových elektromotorů přes frekvenční měniče.

Asynchronní motory jsou široce používány v různých odvětvích ekonomiky a výroby kvůli jednoduchosti jejich výroby a vysoké spolehlivosti. Mezitím existují čtyři hlavní typy asynchronních motorů:

jednofázový asynchronní motor s rotorem veverkové klece;

dvoufázový asynchronní motor s rotorem veverkové klece;

třífázový asynchronní motor s rotorem veverkové klece;

třífázový asynchronní motor s fázovým rotorem.

Jednofázový asynchronní motor obsahuje na statoru pouze jedno pracovní vinutí, ke kterému je při provozu motoru dodáván střídavý proud. Ovšem k nastartování motoru na jeho statoru je dodatečné vinutí, které se krátce připojí k síti prostřednictvím kondenzátoru nebo indukčnosti nebo je zkratováno. To je nezbytné pro vytvoření počátečního posunu fáze tak, aby se rotor začal otáčet, jinak by pulzující magnetické pole statoru nevyrazilo rotor.

Rotor takového motoru, stejně jako jakýkoli jiný asynchronní motor s rotorem veverka, je válcové jádro s hliníkovými výřezy s současně odlévanými větracími lopatkami. Takový rotor, jako například "klec veverka", se nazývá zkratovaný rotor. Jednofázové motory se používají v nízkoenergetických zařízeních, jako jsou ventilátory v místnosti nebo malé čerpadla.

Dvafázové asynchronní motory jsou nejúčinnější při provozu z jednofázového střídavého proudu. Obsahují dva pracující na vinutí statoru uspořádány kolmo, přičemž jeden z vinutí je připojen ke zdroji střídavého napětí přímo, a druhý - přes kondenzátor pro posun fáze, tak, aby bylo na točivé magnetické pole a rotor bez kondenzátoru by samo o sobě nemůže pohybovat.

Tyto motory mají také zkratovaný rotor a jejich použití je mnohem širší než u jednofázových. Již existují pračky a různé stroje. Dvojfázové motory pro napájení z jednofázových sítí se nazývají kondenzátorové motory, protože fázový posuvný kondenzátor je často nedílnou součástí těchto motorů.

Trojfázový asynchronní motor obsahuje na statoru tři pracovní vinutí, které se vůči sobě navzájem posunují tak, že při zapnutí v třífázové síti se jejich magnetické pole získají navzájem posunutými o 120 stupňů. Když je trojfázový motor připojen k třífázové síti střídavého proudu, vznikne rotační magnetické pole, čímž se aktivuje zkratovaný rotor.

Statorové vinutí třífázového motoru lze připojit podle hvězdicové nebo delta schéma a hvězdné napětí vyžaduje vyšší napětí pro napájení motoru než delta a motor, proto jsou uvedeny dvě napětí, například: 127 / 220 nebo 220/380. Trojfázové motory jsou nezbytné pro řízení různých strojů, navijáků, kotoučových pily, jeřábů apod.

Trojfázový asynchronní motor s vinutým rotorem má stator podobné typy motorů popsané výše, - se třemi magnetickými plechy naskládaných ve svých drážkami vinutí, ale není naplněn fáze rotoru hliníkové tyče položeny a má plný fázového vinutí, ve spojení „hvězdy“. Konce hvězdicových vinutí fázového rotoru jsou vedeny na tři kontaktní kroužky namontované na rotorovém hřídeli a elektricky izolované od nich.

1 - s plným pláštěm, 2 - kartáče 3 - kartáč deska s držákem kartáče, 4 - upevňovací prst kartáč procházet 5 - závěry z kartáčů 6 - blok 7 - izolační pouzdro 8 - sběrací kroužky 9 - vnější ložiskové víčko, 10 - kolík připevnění krabice a víka ložiska 11 - zadní štít ložiska 12 - vinutí rotoru 13 - obmotkoderzhatel 14 - jádro rotoru 15 - vinutí rotoru 16 - čelní štít ložiska, 7 - vnější ložiskové víko, 18 - větrací otvory, 19 - lůžko, 20 - statorové jádro, 21 - čepy vnitřního ložiskového víka, 22 - bandáž, 23 - vnitřní ložisko, 21 - ložisko, 25 - hřídel, 26 - kontaktní kroužky, 27 - vinutí vinutí rotoru

Pomocí křovin se na kroužky přivádí také třífázové střídavé napětí a připojení se může provádět přímo i přes reostaty. Samozřejmě, motory s fázovým rotorem jsou dražší, ale jejich počáteční točivý moment pod zatížením je výrazně vyšší než u typů motorů s rotorem veverkového klece. Právě díky vyššímu výkonu a velkému počátečnímu kroutícímu momentu se tento typ motorů našel ve výtahových pohonech a jeřábech, tedy v místech, kde se zařízení spouští pod zatížením, a ne na volnoběh.

Přečtěte si více o tomto typu motorů: Asynchronní motory s fázovým rotorem

Jednofázový střídavý motor

Princip provozu a připojení jednofázového elektrického motoru 220V

Jednofázový motor pracuje na úkor střídavého elektrického proudu a je napojen na jednofázové sítě. Síť musí mít napětí 220 voltů a frekvenci 50 Hz.

Elektromotory tohoto typu se používají především v zařízeních s nízkým výkonem:

Vyrábí se modely s výkonem od 5 W do 10 kW.

Hodnoty účinnosti, výkonu a počátečního kroutícího momentu u jednofázových motorů jsou výrazně nižší než u třífázových zařízení stejné velikosti. Funkce přetížení je také vyšší u třífázových motorů. Takže síla jednofázového mechanismu nepřesahuje 70% výkonu trojfázové jednotky o stejné velikosti.

  1. Ve skutečnosti má 2 fáze. ale jen jedna z nich dělá práci, takže motor se nazývá jednofázový.
  2. Stejně jako všechny elektrické stroje. Jednofázový motor se skládá ze dvou částí: pevné (stator) a pohyblivé (rotor).
  3. Jedná se o asynchronní elektromotor. na jehož pevné součásti je jedno pracovní vinutí připojeno k jednofázovému zdroji střídavého proudu.

Silné stránky tohoto typu motoru zahrnují jednoduchost konstrukce, což je rotor s zkratovaným vinutím. Nevýhody jsou nízké počáteční točivý moment a účinnost.

Hlavní nevýhodou jednofázového proudu je nemožnost generovat magnetické pole, které rotuje. Jedenfázový elektromotor se proto po připojení k síti nezačne sám o sobě.

V teorii elektrických automobilů platí pravidlo: pro magnetické pole, které má rotor rotat, musí na statoru být alespoň 2 vinutí (fází). Vyžaduje také posunutí jednoho vinutí z nějakého úhlu vzhledem k jinému.

Během provozu dochází k vinutí střídavých elektrických polí kolem vinutí:

  1. V souladu s tím. Na stacionární části jednofázového motoru je tzv. Startovací vinutí. Je posunut o 90 stupňů vzhledem k pracovnímu vinutí.
  2. Aktuální posun lze dosáhnout začleněním fázově posunutého spojení do obvodu. K tomu mohou být použity aktivní odpory, induktory a kondenzátory.
  3. Jako základ pro stator a rotor se používá elektrická ocel 2212.

Nesprávné je volání jednofázových elektromotorů, které mají ve své struktuře 2 a 3 fáze, ale jsou propojeny s jednofázovým zdrojem energie pomocí odpovídajících obvodů (kondenzátorové elektromotory). Obě fáze takových zařízení pracují a obsahují po celou dobu.

Princip fungování a spouštěcí schéma

  1. Elektrický proud generuje pulsující magnetické pole na statoru motoru. Toto pole lze považovat za 2 různá pole, která se otáčejí různými směry a mají stejné amplitudy a frekvence.
  2. Pokud je rotor nehybný. tato pole vedou k tomu, že se objevují stejné velikosti, ale vícenásobné momenty.
  3. Pokud motor nemá žádné spouštěče. pak na začátku bude výsledný moment nula, což znamená, že motor nebude otáčet.
  4. Pokud se rotor otáčí v určitém směru. pak začne převzít odpovídající moment, což znamená, že hřídel motoru bude pokračovat v otáčení v daném směru.
  1. Start je proveden magnetickým polem. který otáčí pohyblivou část motoru. Je vytvořen 2 vinutími: hlavní a další. Ten má menší velikost a je spouštěčem. Připojuje se k hlavní elektrické síti prostřednictvím kondenzátoru nebo indukčnosti. Připojení se provádí pouze na začátku. U motorů s nízkým výkonem je spouštěcí fáze zkratována.
  2. Motor je spuštěn stisknutím startovacího tlačítka na několik sekund, čímž rotor zrychluje.
  3. Během uvolnění tlačítka start. elektromotor z dvoufázového režimu přechází do jedné fáze a jeho provoz je podporován odpovídající komponentou střídavého magnetického pole.
  4. Počáteční fáze je určena pro krátkodobý provoz - zpravidla až 3 sekundy. Delší doba strávená při zatížení může způsobit přehřátí, zapálení izolace a poškození mechanismu. Proto je důležité včas uvolnit tlačítko Start.
  5. Pro zvýšení spolehlivosti je v případě jednofázových motorů zabudován odstředivý spínač a tepelné relé.
  6. Funkce odstředivého spínače je odpojit počáteční fázi, když rotor zvedne jmenovité otáčky. To se děje automaticky - bez zásahu uživatele.
  7. Tepelné relé vypne oba fáze vinutí, pokud se zahřejí nad přípustnou hodnotu.

Připojení

Pro provoz přístroje je zapotřebí 1 fáze s napětím 220 voltů. To znamená, že jej můžete připojit do domácí zásuvky. To je důvod pro popularitu motoru mezi obyvatelstvem. Všechny domácí spotřebiče, od odšťavňovače po brusky, jsou vybaveny mechanismy tohoto typu.

apodlyuchenie se spouštěcími a pracujícími kondenzátory

Existují dva typy elektromotorů: se spouštěcím vinutím as pracovním kondenzátorem:

  1. V prvním typu zařízení. Startovací vinutí pracuje pouze pomocí kondenzátoru během startu. Jakmile stroj dosáhne normální rychlosti, vypne se a pracuje s jedním vinutím.
  2. Ve druhém případě. u motorů s pracovním kondenzátorem je přídavné vinutí připojeno kondenzátorem trvale.

Elektrický motor může být odebrán z jednoho zařízení a připojen k jinému. Například provozovatelný jednofázový motor z pračky nebo vysavače může být použit k provozování sekačky, zpracovatelského stroje atd.

K zapnutí jednoho fázového motoru patří 3 schémata:

  1. V 1 schématu. provoz spouštěcího vinutí se provádí pomocí kondenzátoru a pouze po dobu startu.
  2. 2, obvod také zajišťuje krátkodobé spojení, ale dochází prostřednictvím odporu a nikoliv přes kondenzátor.
  3. 3 je nejběžnější. V tomto schématu je kondenzátor trvale připojen ke zdroji elektrické energie, a to nejen během startu.

Elektrické připojení s odporem při startu:

  1. Pomocné vinutí těchto zařízení má zvýšený odpor.
  2. Pro spuštění tohoto typu elektrického stroje lze použít spouštěcí odpor. Měl by být zapojen v sérii do startovacího vinutí. Tímto způsobem je možné dosáhnout fázového posunu 30 ° mezi vinutí proudů, což bude dostačující pro spuštění mechanismu.
  3. Navíc. Fázový posun může být dosažen použitím počáteční fáze s velkou hodnotou odporu a nižší indukčností. Takové vinutí má méně otáček a tenčí drát.

Připojení motoru s kondenzátorem:

  1. V těchto elektrických strojích obsahuje startovací obvod kondenzátor a je zapnut pouze pro počáteční dobu.
  2. Pro dosažení maximálního počátečního točivého momentu je vyžadováno kruhové magnetické pole, které rotuje. K tomu dochází k tomu, že proudy navíjení musí být otočeny o 90 ° vůči sobě. Fázově posunuté prvky, jako je odpor a tlumivka, neposkytují potřebný fázový posun. Pouze zahrnutí kondenzátoru do obvodu umožňuje získat fázový posun o 90 °, pokud zvolíte správnou kapacitu.
  3. Vypočítat. Jaké dráty se týkají vinutí, je možné pomocí měření odporu. V pracovním vinutí je jeho hodnota vždy menší (asi 12 ohmů) než počáteční vinutí (obvykle kolem 30 ohmů). Průřez pracovního vinutí je tedy větší než průřez výchozího drátu.
  4. Kondenzátor je vybrán na proudu spotřebovaném motorem. Například pokud je proud 1,4 A, pak je potřebný kondenzátor 6 μF.

Kontrola stavu

Jak zkontrolovat výkon motoru vizuální prohlídkou?

Následují závady, které indikují možné problémy s motorem, jejich příčinou může být nesprávný provoz nebo přetížení:

  1. Rozbité podpěry nebo montážní otvory.
  2. Uprostřed barvy motoru ztmavla (signalizuje přehřátí).
  3. Prostřednictvím trhliny v pouzdru uvnitř zařízení byly odebrány látky.

Chcete-li zkontrolovat výkon motoru, musíte jej nejprve zapnout po dobu 1 minuty a nechat ho běžet asi 15 minut.

Pokud je pak horký motor, pak:

  1. Je možné. ložiska jsou znečištěná, upnutá nebo jednoduše opotřebená.
  2. Důvodem může být, že kondenzátor je příliš vysoký.

Vypněte kondenzátor a ručně spusťte motor: pokud přestane topit, je nutné snížit kapacitní kapacitu.

Přehled modelů

Jedním z nejoblíbenějších elektrických motorů řady AIR. Tam jsou modely vyrobené na labkách 1081, a modely kombinovaného výkonu - tlapky + příruba 2081.

Elektromotory v provedení nůžek + příruba bude stát o 5% dražší než podobné u nohou.

Zpravidla poskytují výrobci záruku 12 měsíců.

U elektromotorů o výšce rotace 56-80 mm je design lůžka hliníkový. Motory s rotační výškou větší než 90 mm jsou v provedení z litiny.

Modely se liší v výkonu, rychlosti, výšce osy otáčení, účinnosti.

Čím silnější je motor, tím vyšší jeho cena:

  1. Motor s výkonem 0,18 kW lze zakoupit za 3 tis. Rublů (elektrický motor AIRE 56 B2).
  2. Model s kapacitou 3 kW bude stát asi 10 tisíc rublů (АИРЕ 90 LB2).

Pokud jde o rychlost otáčení, nejběžnější modely s frekvencemi 1500 a 3000 otáček za minutu, i když existují motory s jinými hodnotami frekvencí. Při stejném výkonu je cena motoru rychlostí 1500 ot / min o něco vyšší než cena frekvence 3000 ot / min.

Výška osy otáčení pro motory s 1 fází se pohybuje od 56 mm do 90 mm a je přímo závislá na výkonu: čím silnější je motor, tím vyšší je výška osy otáčení a tím i cena.

Různé modely mají rozdílnou efektivitu, obvykle mezi 67% a 75%. Vyšší efektivita odpovídá modelu s vyššími náklady.

Pozornost by měla být věnována také motorům vyráběným italskou společností AASO, která byla založena v roce 1982:

  1. Proto je elektrický motor řady AASO 53 konstruován speciálně pro použití v plynových hořácích. Tyto motory lze také použít v mycích zařízeních, generátorech teplého vzduchu, centralizovaných vytápěcích systémech.
  2. Elektromotory řady 60, 63, 71 jsou určeny pro použití ve vodovodních instalacích. Společnost nabízí také univerzální motory kompaktních řad 110 a 110, které se vyznačují různorodou oblastí použití: hořáky, ventilátory, čerpadla, zdvihací zařízení a další zařízení.

Je možné zakoupit motory vyrobené společností AASO za cenu 4 600 rublů.

Určení a připojení spouštěcích kondenzátorů pro elektromotory

Zařízení a princip činnosti asynchronních motorů s fázovým rotorem

Zařízení a princip činnosti motoru s permanentními magnety

Jednofázový asynchronní motor: jak to funguje

Samotný název tohoto elektrického zařízení označuje, že dodávaná elektrická energie je přeměněna na rotační pohyb rotoru. Navíc adjektivum "asynchronní" charakterizuje nesoulad, zpoždění otáček kotvy z magnetického pole statoru.

Slovo "jednofázové" způsobuje dvojznačnou definici. To je způsobeno skutečností, že termín "fáze" v elektrodě definuje několik jevů:

posun, rozdíl úhlů mezi hodnotami vektoru;

potenciální vodič dvou-, tří- nebo čtyřvodičového elektrického obvodu střídavého proudu;

jedno ze statorových nebo rotorových vinutí třífázového motoru nebo generátoru.

Proto bychom měli okamžitě objasnit, že je přijatelné nazývat jednofázový elektromotor, který pracuje z dvouvodičové sítě střídavého proudu představované fázovým a nulovým potenciálem. Počet těchto vinutí namontovaných v různých statorových konstrukcích není touto definicí ovlivněn.

Podle svého technického zařízení se asynchronní motor skládá z:

1. stator - statická, pevná část, vyrobená skříní s různými elektrotechnickými prvky umístěnými na ní;

2. rotor otáčející se elektromagnetickým polem statoru.

Mechanické spojení těchto dvou částí se provádí otočnými ložisky, jejichž vnitřní kroužky jsou uloženy na namontovaných štěrbinách hřídele rotoru a vnější jsou uloženy v ochranných bočních krytech upevněných na statoru.

Jeho zařízení pro tyto modely je stejné jako u všech asynchronních motorů: magnetické jádro laminovaných desek založených na měkkých slitinách železa je namontováno na ocelovém hřídeli. Na svém vnějším povrchu jsou drážky, ve kterých jsou namontovány tyče z hliníkových nebo měděných vinutí, zkrácené na koncích k uzavíracím kroužkům.

Elektrický proud indukovaný magnetickým polem statoru proudí ve vinutí rotoru a magnetický obvod slouží k dobrému průchodu tu vytvořeného magnetického toku.

Samostatné konstrukce rotorů pro jednofázové motory mohou být vyrobeny z nemagnetických nebo feromagnetických materiálů ve formě válce.

Návrh statoru je také prezentován:

Jeho hlavním účelem je vytvářet stacionární nebo rotační elektromagnetické pole.

Statorové vinutí obvykle sestává ze dvou obvodů:

V nejjednodušších provedeních určených k ruční propagaci kotvy lze vyrobit pouze jedno vinutí.

Princip fungování asynchronního jednofázového elektromotoru

Abychom zjednodušili prezentaci materiálu, představme si, že statorové vinutí je vyrobeno pouze jednou otočením smyčky. Jeho vodiče uvnitř statoru jsou rozloženy v kružnici o 180 úhlových stupních. Střídavý sinusový proud s pozitivními a negativními polovičními vlnami prochází. Nevytvoří rotující, ale pulzující magnetické pole.

Jak vzniknou pulzace magnetického pole?

Analyzujme tento proces příkladem toku pozitivního polovodivého proudu v časech t1, t2, t3.

Prochází horní částí vodiče směrem k nám a podél dolní části - od nás. V kolmé rovině představované magnetickým obvodem vznikají magnetické toky kolem vodiče F.

Proudy měnící se v amplitudě v uvažovaných časových bodech vytvářejí elektromagnetické pole F1, F2, F3 různých velikostí. Vzhledem k tomu, že proud v horní a dolní polovině je stejný, ale cívka je zakřivená, magnetické toky každé části jsou směrovány v opačném směru a vzájemně zničí činnost. To může být určeno pravidlem gimlet nebo pravé ruky.

Jak vidíte, nedochází k pozitivní poloviční vlně otáčení magnetického pole a v horní a dolní části drátu je pouze zvlnění, které je v magnetickém jádru vzájemně vyváženo. Stejný proces nastane, když záporná část sinusoidu, když proudy změní směr na opak.

Vzhledem k tomu, že rotující magnetické pole neobsahuje rotor, zůstane rotor nehybný, protože na něj nepůsobí žádné síly, které by mohly začít otáčet.

Jak je rotace rotoru vytvořena v pulzujícím poli

Pokud nyní rotor rotuje, přinejmenším s jeho rukou, bude pokračovat v tomto pohybu.

Abychom vysvětlili tento jev, ukážeme, že celkový magnetický tok se mění frekvencí sinusového proudu od nuly do maximální hodnoty v každé polovině období (s opačným směrem) a sestává ze dvou částí vytvořených v horní a dolní větvi, jak je znázorněno na obrázku.

Magnetické pulzující pole statoru se skládá ze dvou kruhů s amplitudou Fmax / 2 a pohybuje se opačnými směry jednou frekvencí.

V tomto vzorci jsou uvedeny:

npr a nbr frekvence otáčení magnetického pole statoru v dopředném a zpětném směru;

n1 je rychlost otáčejícího se magnetického toku (ot / min);

p je počet dvojic pólů;

f - proudová frekvence ve vinutí statoru.

Nyní s naší rukou uděláme otáčení motoru v jednom směru a okamžitě zvedne pohyb v důsledku výskytu rotačního momentu způsobeného posuvem rotoru vzhledem k různým magnetickým tokům vpřed a vzad.

Předpokládejme, že magnetický tok dopředného směru se shoduje s rotací rotoru a zpětný směr bude opačný. Označíme-li n2 otáčky kotvy v ot / min, pak můžeme napsat výraz n2

Asynchronní střídavý motor - vlastnosti tohoto typu elektromotorů

Elektromotory zaujímají čestné místo v životě člověka a používají se v zařízeních s různými kapacitami a rozměry. Můžete je setkat všude, od elektrických zubních kartáčků, mikrovlnných praček až po běžecké pásy, průmyslové vybavení nebo velké automobily.

Důvod popularity je velmi jasný i pro ne-odborníka - jednoduchost zařízení, snadnost údržby, ziskovost výroby a mnoho dalšího včetně rozsáhlé elektrifikace. Výjimkou mohou být automobily, neboť je nemožné poslat proudu přes dráty, jestliže to není trolejbus, ale v tomto směru se dnes rozvíjí mnoho vývoje.

Dnes budeme mluvit o tom, co je asynchronní střídavý motor. Učíme se, jak to funguje, a na úkor toho, jaké zásady funguje. Pojďme!

Co je asynchronní motor

Trojfázový asynchronní motor se v podstatě neliší od jeho protějšku a skládá se ze dvou hlavních částí - rotujících a stacionárních, nebo jinými slovy rotoru a statoru. Jsou umístěny jedna v druhé, zatímco se navzájem nedotýkají. Mezi díly existuje malá vzduchová mezera od 0,5 do 2 milimetrů, v závislosti na konstrukci motoru.

Schématická struktura

To však nejsou všechny detaily. Podívejme se na strukturu podrobněji.

  • Stator je vlastně hlavní pracovní část, která je silným elektromagnem. Skládá se z jejich jádra vyrobeného z tenké plechy z technické oceli o tloušťce pouze 0,5 milimetru, která je pokryta běžně izolačním lakem a vinutí z měděného drátu, které je také izolováno a umístěno v podélných drážkách jádra

Struktura statoru může být zřetelně vidět ve výše uvedeném schématu, kde je ukázáno, že jádro je sestaveno z různých desek vzájemně vyrovnaných.

  • Rotor - tento prvek také sestává z jádra, jehož vinutí je zkratováno (i když existuje další konstrukce), který je umístěn na hřídeli. Jádro tohoto prvku je rovněž znázorněno jako vrstvená součást, ale ocel není potažena lakem, protože proud tekoucí uvnitř bude velmi slabý a přírodní oxidový film bude dostatečně omezit vířivé proudy.
  • Hřídel motoru je středová osa, kolem níž probíhá otáčení elektromotoru. Z různých konců se na tomto prvku nachází valivá ložiska, díky níž dochází k rychlému a snadnému otáčení. Samotná ložiska jsou zatlačena do bočních krytek, u kterých jsou pro ně sedadla.

Tip! Ložiska musí sedět velmi pevně, zatímco musí být vystředěna, mazána, snadno otáčet, to znamená, že je v dobrém stavu, jinak při vysokých otáčkách motor velmi rychle selže.

  • Na konci hřídele oproti pohonu je malé oběžné kolo, které při chodu motoru provádí funkci chlazení. Mimochodem, tento prvek může také způsobit vzplanutí vibrací v motoru, pokud se jeho čepele odlomí, což negativně ovlivňuje životnost jednotky. Příklad zlomeného ventilátoru naleznete na fotografii výše.
  • Jdeme po řetězu. Boční kryty pouzdra jsou připevněny k rámu, který drží všechny výše uvedené dohromady.

Také každý motor má startovací zařízení a napájecí obvody, o kterých budeme podrobněji diskutovat později.

Princip rotace elektromagnetického pole

Hlavním rysem každého elektromotoru je, že je schopen přeměnit elektrickou energii na kinetickou, tj. Mechanickou. Současně po rozložení struktury zjistíte, že nemá přímou nebo přenosovou jednotku. Jaká je tedy rotace motoru?

Celý bod spočívá v tom, že vinutí statoru je schopno vytvářet silné rotační magnetické pole, které nese rotor samo o sobě, když je motor zapnutý v elektrické síti. Toto magnetické pole má určitou frekvenci otáčení, která je přímo úměrná frekvenci střídavého proudu a nepřímo úměrná počtu párů vinutí.

To znamená, že tato frekvence lze vypočítat pomocí vzorce: n1 = f1 * 60 / p, kde: n1 je frekvence otáčení magnetického pole; f1 je frekvence střídavého proudu v Hertze; p je počet dvojic pólů.

Není ještě jasné?

Nic, pojďme to přijít.

  • Abychom vizualizovali princip rotace magnetického pole, uvažujme primitivní třífázové vinutí s pouze třemi otáčkami.
  • Cívky jsou vodiče, podél kterých proudí elektrický proud, když jsou zapojeny do sítě. Během tohoto procesu vzniká kolem vodiče elektromagnetické pole.
  • Víme, že indikátory střídavého proudu se mění s časem - nejdříve se zvyšuje, pak klesá na nulu, pak proudí v opačném směru podél stejného principu a tak dále až do nekonečna. To je důvod, proč je střídavý proud zobrazen jako sinusoid.
  • Zatímco se mění současné indexy, mění se i parametry magnetického pole, které jsou způsobeny.
  • Zvláštností třífázových motorů a generátorů je to, že v jednom okamžiku prochází proud ve vinutí statoru ve fázích s posunem o 120 stupňů, což je třetina času jednoho hodinového cyklu.
  • Pulz je 1 Hertz, tedy průchod střídavého proudu jednoho plného cyklu oscilace sinusoidu. Schematicky to vypadá takto.
  • Výsledkem je, že ve statoru motoru se současně generuje několik magnetických polí, které v interakci produkují výsledné pole.
  • Když dojde ke změně parametrů proudů tekoucích ve fázích, výsledné magnetické pole se také začne měnit. To je vyjádřeno změnou orientace, přestože amplituda zůstává stejná.
  • Výsledkem je, že se magnetické pole otáčí kolem určité centrální osy.

A co se stane, pokud je vodič umístěn uvnitř daného magnetického pole?

Podle zákona o elektromagnetické indukci, který jsme detailně popsali v článku o generátorech přímého a střídavého proudu, vzniká elektromotorická síla ve vodiči, zkráceně jako EMF. Je-li tento vodič zkratován k externímu obvodu nebo k němu, do něj proudí proud.

Podle Ampereho zákona začíná působit síla na vodiči s proudem umístěným v magnetickém poli a obvod se začne otáčet. Podle tohoto principu jsou asynchronní motory střídavého proudu, ale namísto rámu v magnetickém poli je zkratovaný rotor, který svým vzhledem vypadá jako veverka.

  • Jak je patrné z výše uvedeného schématu, takovýto rotor sestává z paralelně uspořádaných tyčí, které jsou na koncích uzavřeny dvěma kroužky.
  • Když je stator připojen k elektrické síti, začne vytvářet rotační magnetické pole, které indukuje EMF ve všech rotorových tyčích, čímž se rotor začne otáčet.
  • Zároveň proudový proudový směr a jeho hodnota se budou lišit v různých tyčích, v závislosti na poloze, ve které se nacházejí vzhledem k pólu magnetického pole. Opět platí, že pokud to není jasné, znovu vás budeme odkazovat na zákon o elektromagnetické indukci.

Zajímá vás to! Tyče na rotoru se skládají vzhledem k ose otáčení. To je zajištěno, aby zvlnění momentu a vyšší harmonické EMF, které snižovaly účinnost motoru, byly menší.

Asynchronní funkce motoru

Takže pojďme se zabývat tím, jaké AC motory jsou nazývány asynchronní.

Posuv rotoru

Hlavním rysem těchto jednotek je to, že rychlost rotoru se liší od stejného indikátoru v magnetickém poli. Označme tyto hodnoty n2 a n1.

To lze vysvětlit tím, že emf může být vyvolán pouze touto nerovností - n2 musí být menší než n1. Rozdíl v kmitočtech těchto otáček se nazývá skluzová frekvence a účinek rotorového zpoždění se nazývá skluz, který je označen jako "s". Tento parametr lze vypočítat podle následujícího vzorce: s = (n1-n2) / n1.

  • Představme si situaci, ve které budou frekvence n1 a n2 stejné. V tomto případě je poloha rotoru jader vzhledem k magnetickému poli bude beze změny, a proto nedochází k pohybu vodičů vzhledem k magnetickému poli, tj. Žádný emf je indukována a neteče žádný proud. Z toho vyplývá, že síly pohánějící rotor nedojde.
  • Za předpokladu, že zpočátku motor byl v pohybu, to je nyní rotor začne zpomalovat, padající z magnetického pole, a proto jsou tyče posunut vzhledem k magnetickému poli a začne znovu růst EMF a hnací síla, to znamená, že otáčení se opět obnoví.
  • Uvedený popis je poněkud hrubý. Ve skutečnosti rotor asynchronního motoru nikdy nedosáhne rychlosti otáčení magnetického pole, a proto se rotuje rovnoměrně.
  • Úroveň skluzu je také variabilní a může se pohybovat od 0 do 1 nebo jinými slovy od 0 do 100 procent. Pokud se klouzání blíží k hodnotě 0, což odpovídá klidovému režimu motoru, to znamená, že rotor neprojeví protiproud. Pokud je hodnota tohoto parametru blízká 1 (zkratový režim), bude rotor fixován.
  • Z toho můžeme usoudit, že skluz bude přímo záviset na mechanickém zatížení hřídele motoru a čím větší je, tím vyšší je koeficient.
  • Pro asynchronní motory střední a nízké spotřeby je přípustný koeficient skluzu v rozmezí od 2 do 8%.

Již jsme napsali, že takový motor převádí elektrickou energii z vinutí statoru na kinetickou, ale mělo by být zřejmé, že tyto síly nejsou navzájem stejné. Při převodu dochází vždy ke ztrátě hystereze, ohřevu, tření a vířivých proudů.

Tato část energie se rozptýlí ve formě tepla, takže motor je vybaven ventilátorem pro chlazení.

Výkon motoru

Podívejme se nyní na to, jak je připojen asynchronní střídavý motor.

  • Již jsme stručně popsali, jak proud proudí v třífázové síti, ale není zcela jasné, jaký přínos má tato síla před jednofázovými nebo dvoufázovými analogy.
  • Za prvé, můžeme zaznamenat efektivitu systému s takovým spojením.
  • To je také charakterizováno vysokou účinností.

Fáze jsou připojeny k vinutí statoru podle určitých schémat nazývaných hvězda a trojúhelník, z nichž každá má své vlastní charakteristiky. Tato spojení mohou být provedena jak uvnitř motoru, tak i venku ve spojovací skříni. V prvním případě se ze skříně objeví tři dráty a šest v druhé.

Abychom lépe porozuměli principům pracovních schémat, pojďme představit některé pojmy:

  1. Fázové napětí - napětí v jedné fázi, tj. Rozdíl potenciálů mezi svými konci.
  2. Napětí sítě je rozdíl v potenciálech různých fází.

Tyto hodnoty jsou velmi důležité, protože umožňují vypočítat spotřebu elektromotoru.

Zde jsou vzorce určené pro toto:

Tyto vzorce pro výpočet výkonu motoru platí pro připojení jak hvězdy, tak trojúhelníku. Mělo by se však vždy pamatovat na to, že propojení stejného motoru různými způsoby ovlivní jeho spotřebu energie.

A pokud spotřeba energie neodpovídá parametrům motoru, může se vinutí statoru roztavit a zařízení okamžitě selže.

Abychom to pochopili lépe, pojďme analyzovat jeden ilustrativní příklad:

  • Představte si motor připojený k hvězdám, který je připojen k síti střídavého proudu. Napětí sítě bude 380V a fáze 220V. Spotřebuje současně 1A.
  • Vypočítáme výkon: 1.73 * 380 * 1 = 658 W - 1.73 je kořenem 3.
  • Pokud změníte schéma zapojení na trojúhelník, získáte následující informace. Napětí sítě zůstane nezměněno a bude 380V, ale napětí fáze (vypočítané podle prvního vzorce) se zvýší a stane se stejným 380V.
  • Zvýšení fázového napětí na kořeny třikrát způsobí zvýšení fázového proudu stejným počtem případů. To znamená, že Il nebude rovno 1, ale 1,73 * 1,73, což je přibližně rovno 3
  • Opakujeme výpočet výkonu: 1,73 * 380 * 3 = 1975 W.

Jak je vidět z příkladu, spotřeba energie se stala mnohem víc a pokud motor není navržen tak, aby fungoval v tomto režimu, bude to nevyhnutelně vyhoření.

Připojení třífázového asynchronního motoru k jednofázové síti

Po přezkoumání principu fungování třífázového asynchronního střídavého motoru je zřejmé, že přímá propojení s veřejnými sítěmi, v nichž jedna fáze "vládne", není tak jednoduchá. Takové spojení je možné provést použitím prvků fázového posunu.

Tímto připojením může motor pracovat ve dvou režimech:

  1. První se neliší od práce jednofázových motorů (viz obrázky a, b a d, kde je použito startovací vinutí). Při tomto režimu provozu je motor schopen vyrábět pouze 40-50% jmenovitého výkonu.
  2. Druhá (v, d, e) je režim chladiče, ve kterém je jednotka schopna dodat až 80% výkonu (v obvodu je obsažen konstantní pracovní kondenzátor).

Tip! Kapacita kondenzátoru se vypočítá pomocí zvláštních vzorců podle zvoleného schématu.

Jak řídit motor

Řízení asynchronního střídavého motoru může být provedeno třemi způsoby:

  • Přímé připojení k síti - k tomuto účelu se používají magnetické spouštěče, pomocí kterých lze provádět nevratné a reverzibilní režimy motoru. Rozdíl, myslíme si, že je zřejmé - v druhém případě se točnost motoru otáčí jiným směrem. Nevýhodou tohoto spojení je, že v okruhu jsou velké spouštěcí proudy, což není pro samotnou jednotku příliš dobré. Cena takového zařízení bude nejnižší
  • Hladký start motoru - takové ovládací prvky se používají, když potřebujete schopnost nastavit rychlost otáčení hřídele při spuštění motoru. Zobrazené zařízení snižuje náběhové proudy, čímž chrání motor před vysokými náběhovými proudy. Poskytuje hladký start a zastavení hřídele.
  • Nejdražším a nejtěžším zapojením elektromotoru je použití frekvenčního měniče. Toto řešení se používá, když je nutné nastavit rychlost otáčení hřídele motoru, a to nejen při startu a brzdění. Toto zařízení je schopno měnit frekvenci a napětí proudu dodávaného do motoru.
  • Jeho aplikace má následující výhody: za prvé, spotřeba energie motoru je snížena; za druhé, stejně jako zařízení pro měkký start, je motor chráněn před zbytečným přetížením, což má příznivý vliv na jeho stav a životnost.

Frekvenční měniče mohou implementovat následující řídicí metody:

  1. Ovládání skalárního typu. Nejjednodušší a nejlevnější implementace s pomalou odezvou na změny zatížení sítě a malý rozsah úprav v podobě nedostatků. Z tohoto důvodu je tato kontrola použitelná pouze tam, kde dochází ke změně zatížení podle určitého zákona, například režimů spínání ve vysoušeči vlasů.
  2. Typ kancelářského vektoru. Tato schéma je použita tam, kde je nutné zajistit nezávislé řízení otáčení elektromotoru, například ve výtahu. Umožňuje zachovat stejnou rychlost i při změnách parametrů zatížení.

Asynchronní motor s fázovým rotorem

Až do chvíle, kdy se rozšířily frekvenční měniče, byly asynchronní motory s vysokým a středním výkonem vyrobeny s fázovým rotorem. Tento návrh dává motoru nejlepší vlastnosti pro hladký start a nastavení rychlosti, avšak tyto jednotky jsou z hlediska struktury mnohem obtížnější.

  • Stator takového motoru se nijak neliší od toho, co je instalováno u motorů s rotorem veverka, ale samotný rotor je jiný.
  • Stejně jako stator, má třífázové vinutí, které je spojeno "hvězdou" a klouzá kroužky. Navíjení zapadá do drážek ocelového jádra, ze kterého je izolováno.
  • Kontaktní kroužky jsou připojeny pomocí grafitových kartáčů s třífázovým spouštěcím nebo nastavovacím odporem, se kterým je rotor spuštěn.
  • Rheostaty jsou kovové a kapalné. První (nazývá se také drát) jsou stupňovány, které jsou řízeny mechanickým spínáním rukojetí řídicí jednotky nebo pomocí automatického ovládání pomocí ovladače s elektrickým pohonem. Posledně jmenované jsou některé nádoby s elektrolytem, ​​ve kterém jsou elektrody spuštěny. Změna odporu takového reostatu je způsobena hloubkou jejich ponoření.

Zajímá vás to! Některé modely ADFR, aby se zvýšila účinnost a životnost kartáčů, po spuštění rotoru, zdvihněte kartáče a uzavřete kroužky pomocí zkratovaného mechanismu.

Doposud se zařízení s fázovými rotory prakticky nepoužívají, protože jsou účinně nahrazena indukčními motory s klecí veverkami, vybavenými frekvenčním měničem.

Na tomto shrnutí. Naučili jsme se strukturu asynchronního třífázového motoru a principu jeho fungování. Materiál pro většinu čtenářů bude teoretický, ale domníváme se, že to bude stále zajímavé. Pokud se chcete dozvědět, jak opravit asynchronní střídavý motor, přečtěte si předchozí článek na našich webových stránkách. Bude vám poskytnuta instrukce o analýze a řeknete se, že můžete diagnostikovat a opravit sami, aniž byste se obrátili na dílnu. Také doporučujeme sledovat video, které jsme zvedli.