Kas yra indukcinis variklis ir kaip jis veikia

Indukcinis variklis yra paprastas ir patikimas, todėl jis labai dažnai naudojamas gamyboje ir buitiniuose prietaisuose - nuo vožtuvo pavaros iki būgno sukimosi skalbimo mašinoje. Šiame straipsnyje paprastais žodžiais kalbėsime apie tai, kas yra asinchroniniai elektros varikliai, kas tai yra ir kaip veikia šio tipo elektrinės mašinos.

Rūšys

Indukciniai varikliai (AM) yra suskirstyti į dvi pagrindines grupes:

• voverės narvo rotorius
• su faziniu rotoriu.

Jei praleisime niuansus, skirtumas yra tas, kad voverės narvelio rotoriaus variklyje nėra šepečių ir ryškių apvijų, jis mažiau reikalauja priežiūros. Tuo tarpu asinchroniniuose varikliuose su faziniu rotoriu yra trys apvijos, sujungtos su slydimo žiedais, iš kurių srovė pašalinama šepetėliais. Skirtingai nuo ankstesnio, geriau valdyti sukimo momentą ant veleno ir lengviau realizuoti sklandžią pradžią, kad būtų sumažintos įsibrovimo srovės.

Likę varikliai klasifikuojami taip:

• pagal tiekimo fazių skaičių - vienfazis ir dvifazis (naudojami kasdieniame gyvenime, kai maitinamas 220 V tinklu) ir trifaziai (plačiausiai naudojami gamyboje ir dirbtuvėse).
• tvirtinimo būdu - flanšas arba ant letenų.
• pagal veikimo režimą - ilgalaikiam, trumpalaikiam ar pakartotinai trumpalaikiam režimui.

Ir daugybė kitų veiksnių, turinčių įtakos tam tikro produkto pasirinkimui naudoti konkrečiomis sąlygomis.

Daug galima pasakyti apie vienfazius elektros variklius: kai kurie iš jų paleidžiami per kondensatorių, o kai kuriems reikalingas užvedimo ir darbinis pajėgumas. Taip pat yra variantų su trumpuoju jungimu, kurie veikia be kondensatoriaus ir yra naudojami, pavyzdžiui, gaubtuose. Jei jus domina, rašykite komentaruose ir mes parašysime straipsnį apie tai.

Įrenginys

Pagal apibrėžimą „asinchroninis“ reiškia kintamosios srovės variklį, kuriame rotorius sukasi lėčiau nei statoriaus magnetinis laukas, tai yra asinchroniškai. Tačiau šis apibrėžimas nėra per daug informatyvus. Norėdami tai suprasti, turite išsiaiškinti, kaip suprojektuotas šis variklis.

Indukcinį variklį, kaip ir bet kurį kitą, sudaro dvi pagrindinės dalys - rotorius ir statorius. Elektros „manekenams“ iššifruojame:

• Statorius vadinamas bet kurio generatoriaus ar elektros variklio fiksuota dalimi.
• Rotoriu vadinama besisukanti variklio dalis, kuria varomi mechanizmai.

Statorių sudaro korpusas, kurio galai uždaromi guolių skydais, kuriuose sumontuoti guoliai. Priklausomai nuo variklio paskirties ir galios, naudojami slankiojantys arba riedėjimo guoliai. Šerdis yra korpuse, ant jo sumontuota apvija. Jis vadinamas statoriaus apvija.

Kadangi kintama srovė, kad sumažėtų nuostoliai dėl pasklidųjų srovių (Foucault srovės) statoriaus šerdis ištraukiama iš plonų plieninių plokščių, atskirtų viena nuo kitos pagal mastelį ir surištos laku.Į statoriaus apvijas tiekiama maitinimo įtampa, jose tekanti srovė vadinama statoriaus srove.

Apvijų skaičius priklauso nuo tiekimo fazių skaičiaus ir variklio konstrukcijos. Taigi trifazis variklis turi mažiausiai tris apvijas, sujungtas žvaigždės ar trikampio grandine. Jų skaičius gali būti didesnis ir tai turi įtakos veleno sukimosi greičiui, tačiau apie tai kalbėsime vėliau.

Tačiau su rotoriu viskas yra įdomiau, kaip jau minėta, jis gali būti tiek trumpasis, tiek fazinis.

Voverės narvelio rotorius yra metalinių strypų (dažniausiai aliuminio ar vario) rinkinys, aukščiau esančiame paveikslėlyje jie žymimi skaičiumi 2, lituoti arba užpildyti į šerdį (1), uždaryti žiedais (3). Šis dizainas primena ratą, kuriame bėga prijaukinti graužikai, todėl jis dažnai vadinamas „voverės narvu“ arba „voverės ratu“ ir šis pavadinimas nėra slengas, o gana literatūrinis. Norint sumažinti aukštesnę EMF harmoniką ir magnetinio lauko pulsaciją, strypai klojami ne išilgai veleno, o tam tikru kampu sukimosi ašies atžvilgiu.

Fazinis rotorius skiriasi nuo ankstesnio tuo, kad jis jau turi tris apvijas, kaip ir statoriuje. Apvijų pradžia yra sujungta su žiedais, dažniausiai variniais, jie yra prispaudžiami prie variklio veleno. Vėliau trumpai paaiškinsime, kodėl jie reikalingi.

Abiem atvejais vienas iš veleno galų yra sujungtas su mechanizmu, varomu judesiu, jis yra kūgio ar cilindro formos su grioveliais arba be jų, kad būtų galima sumontuoti flanšą, skriemulį ir kitas mechanines pavaros dalis.

Darbinis sparnas, būtinas pūtimui ir aušinimui, yra pritvirtintas ant galinės veleno dalies, o ant korpuso virš sparnuotės uždedamas apvalkalas. Taigi šaltas oras nukreipiamas išilgai indukcijos variklio kraštų, jei šis sparnuotė nesisuktų dėl kokių nors priežasčių, jis perkais.

Pirmojo indukcinio variklio dizainą sukūrė M.O. Dolivo-Dobrovolsky ir jį užpatentavo 1889 m. Be jokių pakeitimų, jis išliko iki šių dienų.

Darbo principas

Asinchroninės elektrinės mašinos dažnai vadinamos indukcijomis, tai lemia jų veikimo principas. Bet kuris elektros variklis sukasi sukdamasis dėl rotoriaus ir statoriaus magnetinių laukų sąveikos, taip pat dėl ​​Ampere jėgos. Savo ruožtu magnetinis laukas gali egzistuoti aplink nuolatinį magnetą arba aplink laidininką, per kurį teka srovė. Bet kaip tiksliai veikia asinchroninė mašina?

Indukciniame variklyje, skirtingai nei kiti, per se nėra sužadinimo apvijos, tuo tarpu ar jis turi magnetinį lauką? Atsakymas paprastas: indukcinis variklis yra transformatorius.

Apsvarstykite jo veikimo principą trifazės mašinos pavyzdyje, nes būtent jie randami dažniau nei kiti.

Žemiau esančiame paveikslėlyje matote apvijų vietą ant trifazio asinchroninio variklio statoriaus šerdies.

Dėl trifazės srovės tekėjimo statoriaus apvijose atsiranda besisukantis magnetinis laukas. Dėl fazės poslinkio srovė teka arba viena, arba kita apvija, pagal tai yra magnetinis laukas, kurio poliai nukreipti pagal dešinės rankos taisyklę. Ir atsižvelgiant į srovės pokyčius vienoje ar kitoje apvijoje, poliai siunčiami atitinkama kryptimi. Kaip iliustruoja ši animacija:

Paprasčiausiu (dviejų polių) atveju apvijos sukraunamos taip, kad kiekviena iš jų būtų atskirtos 120 laipsnių, palyginti su ankstesne, kaip ir įtampos fazinis kampas kintamajame tinkle.

Statoriaus magnetinio lauko sukimosi greitis vadinamas sinchroniniu. Sužinokite daugiau apie tai, kaip jis sukasi ir kodėl sužinosite iš kito vaizdo įrašo. Atkreipkite dėmesį, kad dvifaziuose (kondensatoriniuose) ir vienfaziuose varikliuose - jis nėra besisukantis, o elipsinis ar pulsuojantis, o apvijos yra ne 3, o 2.

Jei laikysime asinchroninį variklį su voverės narvelio rotoriu, statoriaus magnetinis laukas indukuos EMF jo strypuose, nes jie yra uždaryti, tada teka srovė.Dėl šios priežasties atsiranda ir magnetinis laukas.

Dėl dviejų laukų ir Ampere jėgaveikdamas rotorių, jis pradeda suktis po besisukančio statoriaus magnetinio lauko, tačiau jis visada šiek tiek atsilieka nuo statoriaus MP sukimosi greičio, šis atsilikimas vadinamas slydimu.

Jei magnetinio lauko sukimosi greitis vadinamas sinchroniniu, tada rotoriaus sukimosi greitis jau yra asinchroninis, iš kurio jis gavo šį pavadinimą.

AD su faziniu rotoriu viskas yra panaši, išskyrus tai, kad prie jo žiedų yra prijungtas reostatas, kuris, varikliui pradėjus veikti, pašalinamas iš grandinės, o apvijos yra trumpai sujungtos. Tai parodyta žemiau esančioje diagramoje, tačiau vietoj reostato naudojami nuolatiniai rezistoriai, jungiami arba atjungiami kontaktoriais KM3, KM2, KM1.

Šis metodas leidžia sklandžiai įsijungti ir sumažinti įsibrovimo sroves, padidinant rotoriaus aktyviąją elektrinę varžą.

Apibendrinti:

1. Srovė statoriaus apvijose sukuria magnetinį lauką.
2. Magnetinis laukas veda į rotoriaus srovę.
3. Srovė rotoriuje lemia lauko aplink jį atsiradimą.
4. Kadangi statoriaus laukas sukasi, dėl jo lauko rotorius pradeda suktis už jo.

Paslydimo ir sukimosi greitis

Statoriaus magnetinio lauko sukimosi dažnis (n1) yra didesnis už rotoriaus (n2) sukimosi dažnį. Skirtumas tarp jų vadinamas slydimu, žymimas lotyniška raide S ir apskaičiuojamas pagal formulę:

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

Stumdomas nėra šio elektrinio variklio trūkumas, nes jei jo velenas pasisuktų tokiu pat dažniu, kaip ir statoriaus magnetinis laukas (sinchroniškai), jo strypuose nebūtų sukelta srovė ir jis tiesiog nesisuktų.

Dabar apie svarbesnę koncepciją - indukcinio variklio rotoriaus sukimosi greitį. Tai priklauso nuo 3 verčių:

• maitinimo įtampos dažnis (f);
• magnetinių polių porų skaičius (p);
• paslysti (S).

Magnetinių polių porų skaičius nustato sinchroninį lauko sukimosi greitį ir priklauso nuo statoriaus apvijų skaičiaus. Slydimas priklauso nuo konkretaus elektros variklio apkrovos ir konstrukcijos ir yra 3–10% ribose, tai yra, asinchroninis greitis yra šiek tiek mažesnis nei sinchroninis. Na, kintamos srovės dažnis yra fiksuotas 50 Hz.

Todėl sunku reguliuoti indukcinio variklio veleno sukimosi greitį. Įtakos tinklo dažniui galite paveikti tik nustatydami dažnio keitiklis. Statoriaus įtampą galima sumažinti, tačiau tada sumažėja veleno galia, nepaisant to, tokia technika naudojama pradedant AM, perjungiant apvijas iš žvaigždės į deltą, kad būtų sumažintos pradinės srovės.

Statoriaus lauko sukimosi dažnis (sinchroninis greitis) nustatomas pagal formulę:

n = 60 * f / p

Taigi variklyje su viena magnetinių polių (dviejų polių) pora sinchroninis greitis yra:

60 * 50/1 = 3000 aps / min

Dažniausiai pasitaikantys elektrinių variklių variantai su:

• viena polių pora (3000 aps / min);
• du (1500 aps / min);
• trys (1000 aps / min);
• keturi (750 aps / min).

Tikrasis rotoriaus greitis bus šiek tiek mažesnis, ant realaus indukcinio variklio jis nurodomas specifikacijų plokštelėje, pavyzdžiui, čia - 2730 aps / min. Nepaisant to, žmonės vadins tokį asinchroninį variklį pagal sinchroninį greitį arba tiesiog „tris tūkstančius metrų“.

Tada jo slydimas lygus:

3000-2730*100%/3000=9%

Taikymo sritis

Asinchroninis elektrinis variklis buvo pritaikytas visose žmogaus veiklos srityse. Tos, kurios maitinamos iš vienos fazės (nuo 220 V), galima rasti mažos galios pavarose arba buitiniuose prietaisuose ir įrankiuose, pavyzdžiui:

• „kūdikio“ tipo skalbimo mašinoje ir kituose senuose sovietiniuose modeliuose;
• betono maišytuve;
• ventiliatoriuje;
• gaubte;
• ir net vejapjoves viršutiniame kainų segmente.

Gaminant trifaziuose tinkluose:

• automatiniai vožtuvai;
• kėlimo mechanizmai (kranai ir gervės);
• ventiliacija;
• kompresoriai;
• Siurbliai
• medienos ir metalo apdirbimo staklės ir kita.

AD taip pat naudojamas elektrinėse transporto priemonėse, o pastaruoju metu internete aktyviai reklamuojamas asinchroninis variklis su „Slavyanka“ tipo apvija ir vadinamasis „Duyunov“ variklio ratas, kurį galite sužinoti iš kūrėjo vaizdo įrašo.

Asinchroninių variklių aprėptis yra tokia plati, kad vien sąrašas bus ilgesnis nei šis straipsnis, todėl kiekvienas elektrikas turėtų žinoti, kaip jis veikia, kam jis skirtas ir kur jis naudojamas. Apibendrinti ir išvardyti šių prietaisų privalumus ir trūkumus.

Argumentai už:

1. Paprasta konstrukcija.
2. Žema kaina.
3. Beveik nereikalauja priežiūros.

Pagrindinis trūkumas yra sunkumas reguliuojant greitį, palyginti su tais pačiais nuolatinės srovės varikliais ar universalios kolektoriaus mašinomis. Atitinkamai sunku organizuoti sklandų didelių mašinų paleidimą, o dažniausiai tai daroma naudojant brangų dažnio keitiklį.

Čia baigiame svarstyti indukcinius variklius ir jų taikymo sritį. Tikimės, kad perskaitę straipsnį jūs suprasite, kas tai yra ir kaip ši elektrinė mašina veikia!

Susijusios medžiagos:

• Kaip pasirinkti dažnio keitiklį galiai ir srovei
• Skirtumas tarp kintamos ir nuolatinės
• Fazių ir linijos įtampa