Co je to indukční motor a jak to funguje

Indukční motor je jednoduchý a spolehlivý, a proto se velmi často používá ve výrobě a v domácích spotřebičích, od pohonu ventilu po otáčení bubnu v pračce. V tomto článku vám stručně řekneme, co jsou asynchronní elektromotory, co to je a jak tento typ elektrických strojů funguje.

Zobrazení

Indukční motory (AM) jsou rozděleny do dvou hlavních skupin:

• rotor veverkové klece
• s fázovým rotorem.

Pokud vynecháme nuance, rozdíl je v tom, že motor rotoru veverky nemá kartáče a výrazná vinutí, je méně náročná na údržbu. Zatímco u asynchronních motorů s fázovým rotorem jsou tři vinutí spojena s kluznými kroužky, z nichž je proud odstraňován kartáči. Na rozdíl od předchozího je lepší kontrolovat točivý moment na hřídeli a je snazší realizovat hladký start ke snížení spínacích proudů.

Ostatní motory se dělí na:

• podle počtu napájecích fází - jednofázové a dvoufázové (používané v každodenním životě při napájení ze sítě 220 V) a třífázové (nejčastěji používané ve výrobě a v dílnách).
• upevněním - přírubou nebo tlapkami.
• podle provozního režimu - pro dlouhodobý, krátkodobý nebo opakovaně krátkodobý režim.

A řada dalších faktorů, které ovlivňují výběr konkrétního produktu pro použití ve specifických podmínkách.

O jednofázových elektrických motorech lze říci mnoho: některé z nich jsou spouštěny pomocí kondenzátoru a některé vyžadují spouštěcí a pracovní kapacitu. Existují také možnosti se zkratem, které fungují bez kondenzátoru a používají se například v kapotách. Máte-li zájem, napište nám komentáře a my o nich napíšeme článek.

přístroj

Podle definice se „asynchronní“ týká střídavého motoru, ve kterém se rotor otáčí pomaleji než magnetické pole statoru, tj. Asynchronně. Tato definice však není příliš poučná. Abyste to pochopili, musíte zjistit, jak je tento motor navržen.

Indukční motor, stejně jako kterýkoli jiný, sestává ze dvou hlavních částí - rotor a stator. „Pro figuríny“ v elektrice dešifrujeme:

• Stator se nazývá pevná část jakéhokoli generátoru nebo elektrického motoru.
• Rotor se nazývá rotující část motoru, která pohání mechanismy.

Stator se skládá z pouzdra, jehož konce jsou uzavřeny ložiskovými štíty, ve kterých jsou ložiska instalována. V závislosti na účelu a výkonu motoru se používají kluzná nebo valivá ložiska. Jádro je umístěno v pouzdře, je na něm instalováno vinutí. Říká se tomu vinutí statoru.

Protože proud se střídá, aby se snížily ztráty způsobené bludnými proudy (Foucaultské proudy) jádro statoru je kresleno z tenkých ocelových desek, které byly od sebe izolovány měřítkem a spojeny lakem.Do vinutí statoru se přivádí napájecí napětí, proud v nich proudící se nazývá proud statoru.

Počet vinutí závisí na počtu fází napájení a konstrukci motoru. Třífázový motor má tedy alespoň tři vinutí spojená obvodem hvězdy nebo trojúhelníku. Jejich počet může být větší a ovlivňuje to rychlost otáčení hřídele, o tom však budeme mluvit později.

Ale s rotorem jsou věci zajímavější, jak již bylo zmíněno, může to být zkratováno nebo fázováno.

Rotor veverkové klece je sada kovových tyčí (obvykle hliníku nebo mědi), na obrázku výše jsou označeny číslem 2, pájeny nebo plněny do jádra (1), uzavřené kroužky (3). Tento design se podobá kolu, ve kterém běží domestikované hlodavce, proto se často nazývá „veverková klec“ nebo „veverková kolo“ a toto jméno není slangové, nýbrž literární. Pro snížení vyšších harmonických EMF a pulzace magnetického pole se tyče neukládají podél hřídele, ale v určitém úhlu vzhledem k ose otáčení.

Fázový rotor se liší od předchozího v tom, že již má tři vinutí, jako na statoru. Začátek vinutí je spojen s kroužky, obvykle měděnými, jsou přitlačovány na hřídel motoru. Později vysvětlíme, proč jsou potřebné.

V obou případech je jeden z konců hřídele spojen s mechanismem poháněným pohybem, je to kuželovitý nebo válcový tvar s drážkami nebo bez nich pro instalaci příruby, řemenice a dalších částí mechanického pohonu.

Oběžné kolo, které je nezbytné pro foukání a chlazení, je upevněno na „zadní“ části hřídele, na oběžném kole je umístěn plášť. Studený vzduch je tedy směrován podél okrajů indukčního motoru, pokud se toto oběžné kolo z nějakého důvodu neotáčí, přehřeje se.

Konstrukce prvního indukčního motoru byla vyvinuta M.O. Dolivo-Dobrovolsky a on jej patentoval v roce 1889. Bez jakýchkoli změn přežil dodnes.

Princip fungování

Asynchronní elektrické stroje se často nazývají indukční, což je způsobeno jejich principem činnosti. Jakýkoli elektrický motor je poháněn do rotace v důsledku interakce magnetických polí rotoru a statoru, jakož i v důsledku síly Ampér. Magnetické pole zase může existovat buď kolem permanentního magnetu, nebo kolem vodiče, kterým prochází proud. Ale jak přesně asynchronní stroj funguje?

V indukčním motoru, na rozdíl od jiných, neexistuje samo o sobě budicí vinutí, zatímco má magnetické pole? Odpověď je jednoduchá: indukční motor je transformátor.

Zvažte princip jeho fungování na příkladu třífázového stroje, protože právě oni jsou běžnější než ostatní.

Na obrázku níže vidíte umístění vinutí na jádru statoru třífázového asynchronního motoru.

V důsledku toku třífázového proudu se ve vinutí statoru objeví rotující magnetické pole. V důsledku fázového posunu protéká proud buď jedno nebo druhé vinutí, v souladu s tím je magnetické pole, jehož póly jsou směrovány podle pravidla pravé ruky. A v souladu se změnou proudu v jednom nebo druhém vinutí jsou póly posílány v odpovídajícím směru. Jak ukazuje následující animace:

V nejjednodušším (dvoupólovém) případě jsou vinutí stohována tak, že každé z nich je vyrovnáno o 120 stupňů vzhledem k předchozímu, stejně jako fázový úhel napětí v AC síti.

Rychlost rotace statorového magnetického pole se nazývá synchronní. Další informace o tom, jak se točí a proč se dozvíte z dalšího videa. Všimněte si, že ve dvoufázových (kondenzátorových) a jednofázových motorech - neotáčí se, ale elipticky nebo pulzují a vinutí nejsou 3, ale 2.

Pokud vezmeme v úvahu asynchronní motor s rotorem veverkové klece, magnetické pole statoru indukuje EMF v jeho tyčích, protože jsou uzavřené, pak proud teče.Z tohoto důvodu dochází také k magnetickému poli.

V důsledku vzájemného působení dvou polí a Ampérová sílapůsobící na rotor se začne otáčet po rotujícím magnetickém poli statoru, ale současně se vždy mírně zaostává za rotační rychlostí statoru MP, toto zpoždění se nazývá skluzu.

Pokud se rychlost otáčení magnetického pole nazývá synchronní, pak je rychlost otáčení rotoru již asynchronní, od které obdržel toto jméno.

U AD s fázovým rotorem jsou věci podobné, až na to, že k jejím prstencům je připojen reostat, který se po vstupu motoru do provozního režimu odstraní z okruhu a vinutí se zkratuje. To je znázorněno na obrázku níže, ale místo reostatu se používají konstantní rezistory, které jsou připojeny nebo posunovány stykači KM3, KM2, KM1.

Tento přístup umožňuje hladký start a snižuje zapínací proudy zvýšením aktivního elektrického odporu rotoru.

Shrnout:

1. Proud ve vinutí statoru vytváří magnetické pole.
2. Magnetické pole vede k proudu v rotoru.
3. Proud v rotoru vede ke vzniku pole kolem něj.
4. Protože se pole statoru otáčí, rotor se za ním začíná otáčet.

Rychlost skluzu a rotace

Frekvence rotace statorového magnetického pole (n1) je větší než frekvence rotace rotoru (n2). Rozdíl mezi nimi se nazývá skluzu a je označen latinským písmenem S a vypočítán podle vzorce:

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

Klouzání není nevýhodou tohoto elektromotoru, protože kdyby se jeho hřídel otáčel stejnou frekvencí jako statorové magnetické pole (synchronně), pak by v jeho tyčích nebyl indukován žádný proud a jednoduše by se neotáčel.

Nyní o důležitějším pojetí - rotační rychlost rotoru indukčního motoru. Záleží na 3 hodnotách:

• frekvence napájecího napětí (f);
• počet párů magnetických pólů (p);
• skluzu (S).

Počet dvojic magnetických pólů určuje synchronní rychlost rotace pole a závisí na počtu vinutí statoru. Klouzání závisí na zatížení a konstrukci konkrétního elektromotoru a leží v rozmezí 3-10%, to znamená, že asynchronní rychlost je o něco menší než synchronní. Frekvence střídavého proudu je pevně nastavena na 50 Hz.

Proto je obtížné regulovat rychlost otáčení hřídele indukčního motoru, můžete ovlivnit pouze frekvenci sítě, tj. Nastavením měnič kmitočtu. Je možné snížit statorové napětí, ale poté se sníží výkon na hřídeli, nicméně taková technika se používá při spouštění AM s přepínáním vinutí z hvězdy na deltu, aby se snížily startovací proudy.

Frekvence rotace statorového pole (synchronní rychlost) je určena vzorcem:

n = 60 * f / p

Takže v motoru s jedním párem magnetických pólů (dva póly) je synchronní rychlost:

60 x 50/1 = 3 000 ot / min

Nejběžnější možnosti pro elektrické motory s:

• jeden pár pólů (3000 ot / min);
• dva (1500 ot / min);
• tři (1 000 ot / min);
• čtyři (750 ot / min).

Skutečná rychlost rotoru bude o něco nižší, na skutečném indukčním motoru je například uvedena na typovém štítku - zde - 2730 ot / min. Přesto budou lidé nazývat takový asynchronní motor podle synchronní rychlosti nebo jednoduše „tři tisíce metrů“.

Pak se její skluz rovná:

3000-2730*100%/3000=9%

Oblast působnosti

Asynchronní elektrický motor našel uplatnění ve všech oblastech lidské činnosti. Ty, které jsou napájeny z jedné fáze (od 220 V), lze nalézt v akčních členech s nízkým výkonem nebo v domácích spotřebičích a nástrojích, například:

• v pračce typu „baby“ a dalších starých sovětských modelů;
• v míchačce betonu;
• ve ventilátoru;
• v kapuci;
• a dokonce i sekačky na trávu v horním cenovém segmentu.

Ve výrobě v třífázových sítích:

• automatické uzavírací ventily;
• zdvihací mechanismy (jeřáby a navijáky);
• větrání
• kompresory;
• Čerpadla
• dřevo a kovoobráběcí stroje a další.

AD se také používá v elektrických vozidlech a nedávno je na internetu aktivně inzerován asynchronní motor s vinutím typu Slavyanka a tzv. Duyunovské motorové kolo, které můžete zjistit z videa vývojáře.

Rozsah asynchronních motorů je tak rozsáhlý, že samotný seznam bude delší než tento článek, takže každý elektrikář by měl vědět, jak funguje, k čemu slouží a kde je použit. Shrnout a vypsat výhody a nevýhody těchto zařízení.

Klady:

1. Jednoduchá konstrukce.
2. Nízké náklady.
3. Téměř žádná údržba.

Hlavní nevýhodou je obtížnost nastavení rychlosti ve srovnání se stejnými stejnosměrnými motory nebo univerzálními kolektorovými stroji. V souladu s tím je obtížné organizovat plynulé spouštění velkých strojů, a častěji se to provádí pomocí drahého frekvenčního měniče.

To je místo, kde končíme s uvažováním indukčních motorů a jejich rozsahu. Doufáme, že po přečtení článku pochopíte, co to je a jak tento elektrický stroj funguje!

Související materiály:

• Jak zvolit měnič kmitočtu pro napájení a proud
• Rozdíl mezi AC a DC
• Fázové a síťové napětí