Zařízení a princip činnosti indukčního motoru. Asynchronní typ motoru: princip činnosti, popis a funkce

Stejně jako většina elektromotorů má AC indukční motor (AC) pevnou vnější část, která se nazývá stator a rotor rotující dovnitř. Mezi nimi je pečlivě vypočtená vzduchová mezera.

Jak to funguje?

Konstrukce a provoz asynchronních motorů, stejně jako všechny ostatní, je založen na skutečnosti, že rotace magnetického pole se používá k pohonu rotoru. Třífázový AD je jediný typ motoru, ve kterém je přirozeně vytvořen kvůli charakteru potraviny. V motory s jednosměrným proudem Pro tento účel se používá mechanická nebo elektronická komutace a v jednofázových AD - přídavných elektrických prvcích.

Pro provoz s motorem, musíte mít dvě sady elektromagnetů. Princip činnosti indukčního motoru je to, že jedna sada je vytvořen ve statoru, jak s jeho likvidací připojené střídavé zdroje. Podle Lenzova zákona, indukuje v rotoru elektromagnetické síly (EMF) stejným způsobem jako je napětí indukované v sekundárním vinutí transformátoru, vytváří jiný soubor elektromagnetů. Jiným názvem pro AD je tedy indukční motor. Zařízení a provoz asynchronních motorů je založena na principu, že interakce mezi magnetickými poli těchto elektromagnetů generuje torzní síly. Výsledkem je, že se rotor otáčí ve směru výsledného točivého momentu.

Stator

Stator se skládá z několika tenkých plechů z hliníku nebo litiny. Jsou stlačeny dohromady, aby vytvořily dutý jádrový válec s drážkami. V nich jsou položeny izolované dráty. Každá skupina vinutí společně s jádrem, které je obklopuje, po aplikaci střídavého proudu tvoří elektromagnet. Počet pólů AD závisí na vnitřním připojení vinutí statoru. Je vyroben tak, že když je připojen zdroj energie, vzniká rotační magnetické pole.

Rotor

Rotor se skládá z několika tenkých ocelových desek s rovnoměrně rozloženými hliníkovými a měděnými tyčemi. V nejoblíbenějších druzích - veverka nebo "klec veverka" - tyče na koncích jsou mechanicky a elektricky spojeny pomocí kroužků. Téměř 90% společnosti BP tento návrh používá, protože je jednoduché a spolehlivé. Rotor se skládá z válcového deskového jádra s axiálně uspořádanými rovnoběžnými drážkami pro montáž vodičů. V každé drážce je položena tyč z mědi, hliníku nebo slitiny. Na obou stranách jsou zkratovány pomocí koncových kroužků. Tento design připomíná klecí veverku, a proto dostal příslušné jméno.

Drážky rotoru nejsou zcela rovnoběžné s hřídelí. Jsou vyrobeny s nepatrným zkosením ze dvou hlavních důvodů. Prvním je zajistit hladký chod krevního tlaku snížením magnetického šumu a harmonických. Druhým je omezení pravděpodobnosti zablokování rotoru: jeho zuby jsou zasunuty za štěrbinami statoru v důsledku přímého magnetického přitahování mezi nimi. K tomu dochází, pokud je jejich počet stejný. Rotor je namontován na hřídeli pomocí ložisek na obou koncích. Jedna část obvykle vyčnívá více než druhá, aby poháněla náklad. U některých motorů, na nepracujícím konci hřídele, snímače rychlosti nebo pozice.

Mezi statorem a rotorem je vzduchová mezera. Energie se přenáší přes ni. Generovaný točivý moment způsobí otáčení rotoru a zatížení. Bez ohledu na použitý typ rotoru zůstávají zařízení a princip fungování indukčního motoru nezměněny. Typicky je krevní tlak klasifikován podle počtu statorových vinutí. K dispozici jsou jednofázové a třífázové elektromotory.

Zařízení a princip fungování jednofázového asynchronního motoru

Jednofázový krevní tlak tvoří největší část elektrických motorů. Je zcela logické, že nejméně nákladný a nenáročný servisní motor se používá nejčastěji. Jak vyplývá z jeho názvu, účel, princip fungování indukčního motoru tohoto typu je založen na přítomnosti pouze jednoho vinutí statoru a provozu s jednofázovým zdrojem energie. Všechny rotory tohoto typu mají zkratovaný rotor.

Jednofázové motory nezačínají samy. Když je motor připojen ke zdroji energie, střídavý proud začne proudit podél hlavního vinutí. Generuje pulzující magnetické pole. Díky indukci je rotor napájen. Při pulzování hlavního magnetického pole není generován točivý moment potřebný k otáčení motoru. Rotor začne vibrovat a neotáčet. Pro jednofázový krevní tlak je tedy zapotřebí spouštěcí mechanismus. To může poskytnout počáteční posun, který nutí hřídel k pohybu.

Startovací mechanismus jednofázového AD se skládá hlavně z přídavného vinutí statoru. Může být doprovázen sériovým kondenzátorem nebo odstředivým spínačem. Když je napájecí napětí aplikováno, proud v hlavním vinutí zaostává za napětí kvůli jeho odporu. Současně elektřina ve spouštěcím vinutí zaostává nebo překročí napájecí napětí v závislosti na impedanci spouště. Interakce mezi magnetickými poli generovanými hlavním vinutím a počátečním obvodem vytváří výsledné magnetické pole. Otáčí se jedním směrem. Rotor se začne otáčet ve směru výsledného magnetického pole.

Po dosažení otáček motoru kolem 75% jmenovité hodnoty odstředivý spínač odpojí počáteční vinutí. Dále může motor udržovat dostatečný točivý moment, aby mohl pracovat nezávisle. S výjimkou motorů se speciálním spouštěcím kondenzátorem, vše jednofázové elektromotory, Obvykle se používají k vytvoření energie nepřesahující 500 W. V závislosti na různých výchozích metodách je jednofázový AD dále klasifikován tak, jak je popsáno v následujících částech.

AD s děleným fázím

Účel, zařízení a princip fungování asynchronního motoru s dělenou fází jsou založeny na použití dvou vinutí v něm: start a hlavní. Start je vyroben z drátu menšího průměru a menšího počtu otáček vzhledem k hlavnímu pro vytvoření většího odporu. To vám umožní orientovat své magnetické pole pod úhlem. To se liší od směru hlavního magnetického pole, což vede k rotaci rotoru. Pracovní vinutí, které je vyrobeno z drátu o větším průměru, zajišťuje provoz motoru po zbytek času.

Výchozím bodem je nízká, obvykle od 100 do 175% nominální hodnoty. Motor spotřebuje vysoký počáteční proud. Je 7-10krát vyšší než nominální. Maximální točivý moment je také 2,5-3,5krát vyšší. Tento typ motoru se používají v malých mlýnek, ventilátorů a dmychadel, jakož i v jiných aplikacích, které vyžadují nízkou kapacitu momentu 40 až 250 wattů. Vyhnout se používání těchto motorů, u nichž častá cyklů zapnutí a vypnutí nebo vyžadují vysoký točivý moment.

AD s počátečním kondenzátorem

typ kondenzátoru indukční motor a jeho princip činnosti je založen na skutečnosti, že výchozí cívky na její pomocnou fází kapacitou zapojené do série, které poskytují start „impuls“. Stejně jako v předchozích variant motorů, je zde také odstředivý spínač. Zakáže startovací obvod, když je rychlost motoru dosáhne 75% jmenovité. Vzhledem k tomu, kondenzátor je zapojen v sérii, se vytváří větší počáteční točivý moment, dosáhne 4,2-krát z provozu. Výchozí proud je typicky v nominálních 4,5-5,75 době, což je výrazně méně, než v případě, že split-fáze, z důvodu větších vodičů v prvním ovinutím.

Modifikovaná verze startu je charakterizována motorem s aktivním odporem. U tohoto typu motoru je kapacita nahrazena rezistorem. Odpor se používá v případech, kdy je požadován menší počáteční točivý moment než u kondenzátoru. Kromě nižších nákladů to neposkytuje výhodu oproti kapacitnímu spuštění. Tyto motory se používají u jednotek poháněných řemenem: malými dopravníky, velkými ventilátory a čerpadly, jakož i v řadě přímých pohonů nebo převodovek.

AD s kondenzátorem pracujícím s fázovým posunem

Zařízení a princip fungování asynchronního motoru tohoto typu jsou založeny na konstantním připojení kondenzátoru zapojeného do série s počátečním vinutím. Po dosažení jmenovitých otáček motoru se spouštěcí obvod stává pomocným. Vzhledem k tomu, že nádrž musí být navržena pro nepřetržité použití, nemůže poskytnout počáteční impuls startovacího kondenzátoru. Počáteční točivý moment motoru je nízký. Je to 30-150% nominálního. Počáteční proud je malý - menší než 200% jmenovitého proudu, což činí elektrické motory tohoto typu ideální tam, kde je zapotřebí časté zapínání a vypínání.

Takový návrh má několik výhod. Obvod se snadno mění pro použití s ​​regulátory otáček. Elektromotory lze naladit pro optimální účinnost a vysoký výkon. Jsou považovány za nejspolehlivější jednofázové motory, zejména proto, že nepoužívají odstředivý spouštěč. Používají se u ventilátorů, dmychadel a často zapnutých zařízení. Například v nastavovacích mechanizmech, v systémech otevírání vrat a garážových vrat.

AD se spouštěcím a pracovním kondenzátorem

Zařízení a princip fungování asynchronního motoru tohoto typu jsou založeny na sériovém zapojení spouštěcího kondenzátoru do spouštěcího vinutí. To umožňuje vytvořit větší točivý moment. Kromě toho má trvalý kondenzátor, který je zapojen do série s pomocným vinutím po odpojení spouštěče. Tento obvod umožňuje velké přetížení točivého momentu.

Tento typ motoru je určen pro nižší proudy plného zatížení, což zajišťuje vyšší účinnost. Tento návrh je nejvíce nákladově efektivní z důvodu spouštění, pracovních kondenzátorů a odstředivého spínače. Používá se na dřevoobráběcích strojích, vzduchových kompresorech, vysokotlakých vodních čerpadlech, vakuových čerpadlech a tam, kde je vyžadován vysoký točivý moment. Výkon - od 0,75 do 7,5 kW.

AD s stíněným pólem

Konstrukce a provoz indukčního motoru tohoto typu spočívá v tom, že má pouze jeden hlavní vinutí a žádný start. Spuštění se provádí proto, že malá část kolem každého z pólů statoru má stínění měděným kroužkem, přičemž magnetické pole v této oblasti za pole v nestíněného úseku. Vzájemné působení obou polí vede k otáčení hřídele.

Protože neexistuje spouštěcí cívka, žádný spínač nebo kondenzátor, motor je elektricky jednoduchý a levný. Navíc může být jeho rychlost regulována změnou napětí nebo vícenásobným vinutím. Konstrukce motoru s stíněnými sloupy umožňuje jeho hromadnou výrobu. To je obvykle považováno za "jednorázové", protože je mnohem levnější jej nahradit než opravit. Kromě pozitivních vlastností tento návrh má řadu nevýhod:

• nízký počáteční točivý moment, který se rovná 25-75% nominální hodnoty;
• vysoká skluz (7-10%);
• nízká účinnost (méně než 20%).

Nízké počáteční náklady umožňují použití tohoto typu AP v zařízeních s nízkým příkonem nebo zřídka používaných zařízení. Jedná se o domácnosti s více rychlostními fanoušky. Nízký točivý moment, nízká účinnost a nízké mechanické vlastnosti však neumožňují jejich komerční či průmyslové použití.

Třífázový krevní tlak

Tyto elektromotory nalezly široké uplatnění v průmyslu. Zařízení a princip fungování třífázového asynchronního motoru jsou určeny jeho konstrukcí - s klecí veverky nebo fázovým rotorem. K tomu, aby byl spuštěn, není nutný žádný kondenzátor, vinutí spouštěče, odstředivý spínač nebo jiné zařízení. Počáteční moment je střední a vysoký, stejně jako výkon a účinnost. Používá se v brusných, soustružnických, vrtacích strojích, čerpadlech, kompresorech, dopravcích, zemědělských strojích atd.

AD s uzavřeným rotorem

Jedná se o třífázový asynchronní motor, princip činnosti a jehož zařízení bylo popsáno výše. To tvoří téměř 90% všech třífázových elektromotorů. Dodává se s výkonem od 250 W do několika set kW. Ve srovnání s jednofázovými motory od 750 W jsou levnější a odolávají větším nákladům.

AD s fázovým rotorem

Konstrukce a provoz třífázového asynchronního motoru s kroužkovými motory se liší od krevního tlaku „klecí nakrátko“, že rotor má množinu vinutí, jehož konce nejsou zkratovány. Ty jsou zobrazeny na sběracích kroužků. To vám umožní připojit se k němu externí odpory a stykače. Maximální kroutící moment je přímo úměrná odporu rotoru. Proto, při nízkých otáčkách, může být přidán pro zvýšení odolnosti. Vysoká odolnost umožňuje získat velký točivý moment při nízké počáteční proud.

Jak rotor zrychluje, odpor se snižuje, aby se změnil výkon motoru tak, aby vyhovoval požadavkům na zatížení. Po dosažení základní rychlosti motoru jsou odpojeny externí odpory. A elektromotor pracuje jako normální krevní tlak. Tento typ je ideální pro zatížení s vysokým zatížením a vyžaduje použití kroutícího momentu při téměř nulové rychlosti. Zajišťuje maximální akceleraci v minimálním čase s minimální spotřebou proudu.

Nevýhoda takových motorů spočívá v tom, že kontaktní kroužky a kartáče vyžadují pravidelnou údržbu, což se nevyžaduje u motoru s rotorem veverka. Pokud je vinutí rotoru uzavřeno a pokus o spuštění (tj. Zařízení se stává standardním BP), do něj proudí velmi vysoký proud. Je to 14krát vyšší než jmenovitý při velmi nízkém točivém momentu, což je 60% základního kroutícího momentu. Ve většině případů aplikace nenajde.

Změnou rotační rychlost závislost na točivý moment regulováním odporu rotoru lze měnit rychlost, při určitém zatížení. To může účinně snížit je asi o 50%, když je zatížení vyžaduje proměnnou točivý moment a rychlost, která je běžná v tiskařských strojích, kompresory, dopravníky, výtahy a výtahy. Snížení rychlosti pod 50% má za následek velmi nízkou účinnost v důsledku vyššího rozptylu v odporu rotoru.