Teekannut sähkömoottorin toimintaperiaatteet

  • Laskurit

Sähkömoottorin, sekä tasavirran että vaihtovirran, perustana on ampeeri. Jos et tiedä, miten se ilmenee, mikään ei koskaan ole selvää.

PS Todellisuudessa on vektorituote ja erot, mutta nämä ovat yksityiskohtia, ja meillä on yksinkertaistettu, erityinen tapaus.

Ampeerivoiman suunta määräytyy vasemman käden säännön mukaan.

Henkisesti laitamme vasemmalle kämmenelle yläkuvion ja saavuaksemme Ampere-voimien suunnan. Hän kirjoita rungon venytysvirtaan siinä asennossa, kuten kuvassa 1 on esitetty. Ja mikään ei käänny tänne, kehys on tasapainossa, kestävä.

Ja jos nykyistä kehystä pyöritetään eri tavalla, näin tapahtuu:

Tässä ei ole tasapainoa, Ampere-voima kääntää vastakkaiset seinät niin, että kehys alkaa pyöriä. Näytöllä näkyy mekaaninen kierto. Tämä on sähkömoottorin perusta, olemus, sitten vain yksityiskohdat.

Nyt mitä kehys tekee nykyisen kuvan 3 kanssa? Jos järjestelmä on täydellinen, ilman kitkaa, silloin on vaihtelua. Jos kitkaa esiintyy, niin värähtelyt vähenevät asteittain, kehyksen nykyinen vakautuu ja tulee kuten kuvassa 1.

Mutta tarvitsemme jatkuvan pyörimisen, ja se voidaan saavuttaa kahdella pohjimmiltaan erilaisella tavalla, ja siksi suoravirran ja sähkövirtamoottoreiden välinen ero.

Menetelmä 1. Muuta kehyksen suunta.

Tätä menetelmää käytetään DC-moottoreissa ja sen jälkeläisissä.

Kuvien katselu. Anna moottorimme olla jännitteettömänä ja nykyinen kehys suuntautuu jotenkin satunnaisesti, kuten:

Kuva 4.1 Satunnaisesti sijoitettu kehys

Ampere-voima toimii satunnaisesti sijoitetulla kehyksellä ja alkaa pyöriä.

Liikkuessa kehys saavuttaa 90 ° kulman. Momentti (pari voimia tai vääntömomenttia) on maksimissaan.

Ja nyt runko saavuttaa paikan, jossa ei ole vääntömomenttia. Ja jos virtaa ei ole kytketty pois päältä, Ampere-voiman jo hidastaa kehystä ja puoli kierroksen lopussa kehys pysähtyy ja alkaa pyöriä vastakkaiseen suuntaan. Mutta emme tarvitse tätä.

Siksi kuvassa 3 tehdään ovela liikettä - voimme muuttaa kehyksen suunnan.

Ja tämän sijainnin ylittämisen jälkeen kehyksen, jossa virta muuttuu, ei enää hidastu, mutta kiihtyy uudelleen.

Ja kun kehys tulee seuraavaan tasapainotilaan, muutamme virta uudelleen.

Ja kehys jälleen vauhdittaa, missä haluamme.

Ja niin se muuttuu jatkuvasti. Kaunis? Kauniisti. On vain tarpeen muuttaa virtaussuunnan kaksi kertaa kierrosta kohti ja koko liiketoiminta.

Ja se, ts. tarjoaa muutoksen nykyiselle erikoissolmupohjan - harjaskeräyssolmulle. Pohjimmiltaan se on suunniteltu seuraavasti:

Luku on selkeä ja selittämätön. Kehys hieroo jotain yhdellä kontaktilla, sitten toisella, ja niin nykyiset muutokset.

Harjakeräyssolmun erittäin tärkeä piirre on sen pieni resurssi. Kitkan vuoksi. Esimerkiksi tässä on DPR-52-H1-moottori - vähimmäiskäyttöaika on 1000 tuntia. Samanaikaisesti nykyaikaisten harjaton moottorien käyttöikä on yli 10 000 tuntia, ja vaihtovirtamoottoreilla (ei myöskään SCU: lla) on yli 40 000 tuntia.

Jälkikirjoitus. Normaalin DC-moottorin (tämä tarkoittaa harjan keräysyksikköä) lisäksi on myös sen kehitys: harjaton tasavirtamoottori (BDPT) ja venttiilimoottori.

BDBT eroaa siitä, että virta muuttuu sähköisesti siellä (transistorit suljetaan ja avataan) ja venttiili on vieläkin jyrkempi, se myös muuttaa nykyistä, ohjaamalla hetkeä. Yleensä BPDT: t, joissa on venttiili, ovat verrattavissa monimutkaiseen sähkökäyttöön, koska niillä on kaikenlaisia ​​roottoriasennonosenssejä (esimerkiksi Hall-anturit) ja monimutkainen elektroninen ohjain.

BDPT: n ero venttiilimoottorista vasta-EMF: n muodossa. BDPT: ssä on trapetsia (brutto muutos) ja venttiilimoottorissa - sinimuotoinen, sileämpi keino.

Englanniksi BDPT on BLDC ja venttiilimoottori on PMSM.

Menetelmä 2. Magneettivuo pyörii, so. magneettikenttä.

Pyörivä magneettikenttä tuotetaan käyttämällä vaihtovirtaista kolmivaihevirtaa. Tässä on staattori.

Ja vaihtovirtaa on kolme vaihetta.

Niiden välillä, kuten näette, 120 astetta, sähköasteita.

Nämä kolme vaihetta sijoitetaan staattoriin erityisellä tavalla siten, että ne geometrisesti käännetään toisiinsa 120 °.

Ja silloin, kun käytetään kolmivaihevoimaa, se ilmenee itsestään, koska kolmesta käämityksestä muodostuu magneettivuon taittuminen pyörivä magneettikenttä.

Lisäksi pyörivä magneettikenttä "murskaa" Amperen voimalla kehyksessämme ja pyörii.

Mutta on myös eroja, kahdella eri tavalla.

Menetelmä 2a. Kehys on kytketty (synkroninen moottori).

Palvelu tarkoittaa jännitettä (vakio) kehyksessä, kehys asetetaan magneettikenttään. Muista pic.1 alusta alkaen? Näin kehys muuttuu.

Mutta magneettikenttä, jota kiertäkäämme täällä, ei vain roikkua sellaisenaan. Mitä kehystä tehdään? Se pyörii myös magneettikentän jälkeen.

Ne (kehys ja kenttä) pyörivät samalla taajuudella tai synkronisesti, siksi tällaisia ​​moottoreita kutsutaan synkronimoottoreiksi.

Menetelmä 2b. Kehys ei ole kytkettynä (asynkroninen moottori).

Temppu on, että runko ei ole powered, se ei ole lainkaan powered. Vain lanka on niin suljettu.

Kun alkaa kiertää magneettikenttää, elektromagnetismin lakien mukaan kehysvirta syntyy. Tästä nykyisestä ja magneettikentästä saadaan ampeeri. Ampere-voima syntyy kuitenkin vain, jos kehys liikkuu suhteessa magneettikenttään (tunnetusta tarinasta Amperen kokeilla ja hänen matkoillaan seuraavaan huoneeseen).

Joten kehys on aina jäljessä magneettikentän takana. Ja sitten, jos hän jostain syystä yhtäkkiä kiinni hänen kanssaan, nouto kentästä katoaa, nykyinen katoaa, Ampere n katoaa ja kaikki katoaa kokonaan. Eli asynkronisella moottorilla kehys on aina jäljessä kentän taakse ja taajuus on eri, toisin sanoen pyörii asynkronisesti, joten moottoria kutsutaan asynkroniseksi.

Asynkronisten sähkömoottoreiden laite ja toimintaperiaate

Teollisuudessa yleisimmät ovat kolmivaiheiset asynkronimoottorit. Tarkastellaan näiden moottorien rakennetta ja toimintaa.

Asynkronisen moottorin toimintaperiaate perustuu pyörivän magneettikentän käyttöön.

Tällaisen moottorin toiminnan selvittämiseksi teemme seuraavan kokemuksen.

Kiinnitä hevosenkengän akseli akselille niin, että kahvaa voidaan kääntää. Magneetin napojen väliin sijoitamme akseliin kuparisylinteri, joka voi pyöriä vapaasti.

Kuva 1. Yksinkertaisin malli pyörivän magneettikentän tuottamiseksi.

Aloitetaan pyörittämään magneettia kahvan avulla myötäpäivään. Magneetin kenttä alkaa myös pyöriä ja pyöriessään leikkaavat kuparisylinterin sen voimajohtojen kanssa. Sylinterissä sähkömagneettisen induktion lain mukaan syntyy pyörrevirtoja, jotka luovat oman magneettikentän - sylinterin kentän. Tämä kenttä on vuorovaikutuksessa kestomagneetin magneettikentän kanssa, minkä seurauksena sylinteri alkaa pyöriä samaan suuntaan kuin magneetti.

On todettu, että sylinterin pyörimisnopeus on jonkin verran pienempi kuin magneettikentän pyörimisnopeus.

Itse asiassa, jos sylinteri pyörii samalla nopeudella kuin magneettikenttä, magneettiset voimajohdot eivät leikkaa sitä, joten siinä ei esiinny pyörrevirtoja, jotka aiheuttavat sylinterin pyörimisen.

Magneettikentän pyörimisnopeutta kutsutaan synkroniseksi, koska se on yhtä suuri kuin magneetin pyörimisnopeus ja sylinterin pyörimisnopeus on asynkroninen (ei-synkroninen). Siksi itse moottori nimettiin asynkronimoottoriksi. Sylinterin (roottorin) pyörimisnopeus poikkeaa magneettikentän pyörimisnopeudesta pienellä määrällä, jota kutsutaan liukuvaksi.

Ilmoittaen roottorin pyörimisnopeuden nl kautta ja kentän pyörimisnopeuden n kautta voimme laskea liukumäärän prosentteina käyttäen kaavaa:

Edellä olevassa kokeessa pyörivä magneettikenttä ja sen aiheuttama sylinterin pyöriminen saatiin kestomagneetin pyörimisen vuoksi, joten tällainen laite ei ole vielä sähkömoottori. On tarpeen pakottaa sähkövirta muodostamaan pyörivä magneettikenttä ja käyttää sitä pyörittämään roottoria. Tämä tehtävä ratkaistiin erinomaisesti yhdellä kertaa M. O. Dolivo-Dobrovolsky. Hän ehdotti kolmivaihevirran käyttöä tähän tarkoitukseen.

Asynkronisen sähkömoottorin M. O. Dolivo-Dobrovolsky

Kuva 2. Asynkronisen sähkömoottorin Dolivo-Dobrovolsky

Sähkömoottorin staattorin nimeksi kutsutun rengasmainen muotoisen raudan sydänosaan sijoitetaan kolme käämiä, jotka sijaitsevat kolmivaiheiset verkot 0, jotka sijaitsevat toisistaan ​​suhteessa toiseen 120 asteen kulmassa.

Sisäosan sisällä on kiinnitetty metallisylinterin akseli, jota kutsutaan sähkömoottorin roottoriksi.

Jos käämit ovat toisiinsa liitettynä kuvassa esitetyllä tavalla ja kytketty kolmivaiheverkkoverkkoon, kolmen pylvään muodostama magneettivuo pyörii.

Kuvio 3 esittää kaaviota moottorin käämien virroista ja pyörivän magneettikentän esiintymisestä.

Harkitse - tarkemmin tätä prosessia.

Kuva 3. Pyörivän magneettikentän saanti

Kaaviossa "A" on ensimmäinen vaihe vaiheessa nolla, toisessa vaiheessa se on negatiivinen ja kolmasosa on positiivinen. Pylväiden käämien läpi kulkeva virta kulkee nuolen osoittamaan suuntaan kuvassa.

Kun määritetään oikeanpuoleisen säännön aikaansaaman magneettivuon suunta, näemme, että kolmannen kierteen sisäpään päädyssä (roottorin päällä) ja pohjapylvään (C) muodostuu eteläinen sauva (S) toisen kierteen napaan. Koko magneettivuo ohjataan toisen kelan navasta roottorin läpi kolmannen käämin napaan.

Kaavion "B" -asennossa toisen vaiheen virta on nolla, ensimmäisessä vaiheessa se on positiivinen ja kolmasosa on negatiivinen. Pylväiden käämien läpi kulkeva virta muodostaa ensimmäisen käämin päässä etelänapa (Yu), kolmannen käämin päässä pohjoinen napa (C). Tällöin koko magneettivuo ohjataan kolmannesta napasta roottorin läpi ensimmäiseen napaan, ts. Navat tässä tapauksessa liikkuvat 120 °: lla.

Kaaviossa "B" -asennossa kolmannen vaiheen virta on nolla, toisessa vaiheessa se on positiivinen ja ensimmäisessä vaiheessa negatiivinen. Nyt ensimmäinen ja toinen käämiin kulkeva virta luo pohjapylvään (C) ensimmäisen käämin napapäässä ja toisen käämin napapäässä oleva etelänapa (Yu), eli koko magneettikentän polaarisuus liikkuu vielä 120 °. Graafin "G" -asennossa magneettikenttä liikkuu vielä 120 °.

Tällöin koko magneettivuo muuttaa suuntaansa muuttamalla virtaussuunnan staattorikäämissä (napa).

Tässä tapauk- sessa käämien nykyisen muutoksen aikana magneettivuo tekee täydellisen vallankumouksen. Pyörivä magneettivuo vie pois sylinterin ja tällä tavoin saamme asynkronisen sähkömoottorin.

Muista, että kuviossa 3 staattorikäämitykset on kytketty "tähdellä", mutta myös pyörivä magneettikenttä muodostuu, kun ne on liitetty "kolmiolla".

Jos vaihdamme toisen ja kolmannen vaiheen käämitykset, magneettivuo muuttaa pyörimissuuntaansa vastakkaiseen suuntaan.

Sama tulos voidaan saavuttaa ilman staattorikäämien vaihtamista vaan ohjaamalla verkon toisen vaiheen virtaa staattorin kolmanteen vaiheeseen ja verkon kolmannen vaiheen staattorin toiseen vaiheeseen.

Näin ollen on mahdollista muuttaa magneettikentän pyörimissuunta muuttamalla kahta vaihetta.

Tarkastelimme induktiomoottorin laitetta, jossa on kolme käämiä staattorissa. Tässä tapauksessa pyörivä magneettikenttä on bipolaarinen ja kierroslukujen määrä sekunnissa on yhtä suuri kuin hetkellisen muutoksen jaksoiden määrä sekunnissa.

Jos kuusi käämiä asetetaan staattoriin kehän ympärille, luodaan nelipyöräinen pyörivä magneettikenttä. Yhdeksällä käämityksellä kenttä on kuusi-napainen.

Kolmivaiheisen virran taajuudella f, joka on 50 jaksoa sekunnissa tai 3000 minuutissa, pyörivän kentän pyörimisnopeus n per minuutti on:

bipolaarisella staattorilla, n = (50 x 60) / 1 = 3000 rpm,

neljänpäisen staattorin kanssa, n = (50 x 60) / 2 = 1500 rpm,

6-napainen staattori, n = (50 x 60) / 3 = 1000 r / min,

kun staattorin pilarien parien lukumäärä on p: n = (f x 60) / p,

Joten olemme määrittäneet magneettikentän pyörimisnopeuden ja sen riippuvuuden moottorin staattorin käämien määrästä.

Saman moottorin roottori, kuten me tiedämme, on jonkin verran jäljessä sen pyörinnässä.

Kuitenkin roottorin viive on hyvin pieni. Esimerkiksi kun moottori on joutokäynnillä, nopeusero on vain 3% ja kuormitus 5 - 7%. Näin ollen asynkronimoottorin nopeus kuorman muutoksella vaihtelee hyvin pienissä rajoissa, mikä on yksi sen eduista.

Tarkastellaan nyt asynkronisten sähkömoottoreiden laitetta.

Nykyisen asynkronisen sähkömoottorin staattorilla on ilmaisemattomat navat, ts. Staattorin sisäpinta on täysin sileä.

Jyrkkien virranmenetysten vähentämiseksi staattoriydin on koottu ohuista puristetuista teräslevyistä. Kokoonpantu staattorin sydän on kiinnitetty teräskoteloon.

Staattorin aukkoihin aseta kuparilanka käämitys. Sähkömoottorin staattorin vaihekäämitykset on kytketty "tähdellä" tai "kolmikulmalla", josta käämien kaikki alkukohdat ja päät näkyvät kotelossa - erityisellä eristyshyllyllä. Staattorin tällainen laite on erittäin kätevä, koska se sallii käämien kääntämisen eri standardijännitteille.

Induktiomoottorin roottori, kuten staattori, koostuu leimatuista teräslevyistä. Kierrätys asetetaan roottorin aukkoihin.

Rotorista riippuen induktiomoottorit on jaettu moottoreihin, joissa on oikosulake ja vaiheroottori.

Squirrel häkkiroottorin käämitys on valmistettu kuparipuista, jotka on asetettu roottorin aukkoihin. Tangojen päät on yhdistetty kuparirenkaalla. Tällaista käämitystä kutsutaan "oravan häkiksi" käämitykseksi. Huomaa, että kupariputkia urissa ei ole eristetty.

Joissakin moottoreissa "oravahöyry" korvataan valettuun roottoriin.

Asynkronista moottoria, jossa on vaiheroottori (liukurenkailla), käytetään yleensä suuritehoisissa sähkömoottoreissa ja näissä tapauksissa; kun sähkömoottori tarvitsee suurta voimaa käynnistettäessä. Tämä saavutetaan käynnistämällä reostaatti vaihe-moottorin käämeissä.

Oikosuljetut asynkroniset moottorit käynnistetään kahdella tavalla:

1) Kolmivaiheisen verkkojännitteen suora kytkentä moottorin staattoriin. Tämä menetelmä on helpoin ja suosituin.

2) Pienentämällä staattorikäämiin kohdistuvaa jännitettä. Jännite pienenee esimerkiksi vaihtamalla staattorin käämitykset "tähdestä" "kolmioon".

Moottori käynnistyy, kun staattorikäämitykset on kytketty "tähdellä" ja kun roottori saavuttaa normaalin nopeuden, staattorikäämitykset kytkeytyvät "kolmioon".

Syöttöjohtojen nykyinen moottorin käynnistysmenetelmä vähenee kolme kertaa verrattuna virtaan, joka syntyisi, kun moottori käynnistettiin suoralla liitännällä verkkoon staattorikäämillä, jotka on kytketty "kolmiolla". Tämä menetelmä sopii kuitenkin vain, jos staattori on suunniteltu normaalikäyttöön yhdistettäessä sen käämitykset "kolmioon".

Yksinkertaisin, halpa ja luotettava on asynkroninen sähkömoottori, jossa on orava-häkkiroottori, mutta tällä moottorilla on joitakin haittoja - pieni voima käynnistettäessä ja suuri käynnistysvirta. Nämä haitat suurelta osin eliminoidaan käyttämällä vaihe roottoria, mutta tällaisen roottorin käyttö lisää merkittävästi moottorin kustannuksia ja vaatii alkavan reostaatin.

Asynkronisten sähkömoottoreiden tyypit

Asynkronisten koneiden päätyyppi on kolmivaiheinen asynkroninen moottori. Siinä on kolme käämiä staattoriin, joka on siirretty avaruudessa 120 °. Käämit on liitetty tähtiin tai deltaan ja ne toimivat kolmivaiheisella vaihtovirralla.

Useimmissa tapauksissa pienitehoiset moottorit toimivat kaksivaiheisina moottoreina. Päinvastoin kuin kolmivaihemoottorit, niillä on kaksi käämiä staattorissa, virtaukset, joissa pyörivän magneettikentän luomiseksi on siirrettävä π / 2 kulmalla.

Jos käämien virtaukset ovat suuruudeltaan yhtä suuria ja niitä siirretään vaiheessa 90 °, niin tällaisen moottorin toiminta ei eroa millään tavoin kolmivaiheisen toiminnan toiminnasta. Kuitenkin sellaiset kaksipuoleiset staattoriin perustuvat moottorit on useimmiten kytketty yksivaiheverkosta ja 90 °: n siirtymä lähestyvät keinotekoisesti, yleensä kondensaattoreiden kustannuksella.

Yksivaiheinen moottori, jolla on vain yksi käämitys staattoriin, on käytännössä mahdoton käyttää. Kiinteällä roottorilla moottorissa syntyy vain pulssi- ​​nen magneettikenttä ja vääntömomentti on nolla. Totta, jos tällaisen koneen roottori pyörii tietyn nopeuden mukaan, se voi lisäksi suorittaa moottorin tehtävät.

Tässä tapauksessa, vaikka se on vain sykkivä alalla, mutta se koostuu kahdesta symmetrisestä - eteenpäin ja taaksepäin, jotka luovat epätasainen hetkiä - suuremman ja pienemmän moottorin jarrutus, joka johtuu lisääntyneestä taajuus roottorin virtojen (liukuva suhteellinen obratnosinhronnogo kenttä on suurempi kuin 1).

Edellämainituissa yksivaiheisissa moottoreissa on toinen käämi, jota käytetään käynnistimenä. Voiman vaiheensiirtymän muodostamiseksi kondensaattorit sisällytetään tämän käämityksen piiriin, jonka kapasitanssi voi olla melko suuri (kymmeniä mikrorajoja, joiden moottorin teho on alle 1 kW).

Ohjausjärjestelmät käyttävät kaksivaiheisia moottoreita, joita kutsutaan joskus toimeenpanoksi. Niissä on kaksi käämiä staattorissa, jotka on siirretty avaruudessa 90 °. Yksi käämistä, nimeltään käämitys, on suoraan kytketty 50 tai 400 Hz: n verkkoon. Toista käytetään ohjauskäämityksenä.

Pyörivän magneettikentän ja vastaavan momentin luomiseksi ohjauskäämityksen virta on siirrettävä kulmalla, joka on lähellä 90 °. Moottorin nopeuden säätö, kuten jäljempänä esitetään, suoritetaan muuttamalla tämän käämityksen virran arvoa tai vaihetta. Päinvastainen aikaansaadaan vaihtamalla ohjausjännitteen vaihe vaiheelta 180 ° (käämityksen kytkentä).

Kaksiportaisia ​​moottoreita valmistetaan useissa versioissa:

oravan häkkiroottori

jossa on ontto ei-magneettinen roottori

ontto magneettinen roottori.

Muuntaminen pyörimisliikkeen moottorin lineaariseksi liikkeeksi työkoneen elinten liittyy aina tarvita mekaanisia kokonaisuuksia: hammastangot, ruuvi, jne. Sen vuoksi on joskus suositeltavaa suorittaa moottorin lineaarisen liikkeen roottorin edelläkävijä (nimitys 'roottori' näin voidaan ottaa. vain ehdollisesti - liikkuvana urana).

Tällöin moottori, kuten sanotaan, voidaan ottaa käyttöön. Staattorikäämitys lineaarimoottorin on sama kuin suurin osa moottorin, mutta tarvitsee vain noudattaen uriin koko pituudelta mahdollisimman roottorin liikkeestä-juoksija. Roottorin juoksija on yleensä oikosulussa, mekanismin nivelöitynä rungossa. Staattorin päissä tietenkin pitäisi olla pysähdyksiä, jotka estävät roottorin jättävän radan työskentelyrajat.

Mikä on ero synkronisen moottorin ja asynkronisen välillä?

Ennen kuin selvität, mikä on niiden välinen ero, sinun on selvitettävä, mikä on sähkömoottori. Sähkömoottori on sähkökone, jota käyttää sähköenergiaa ja toimii muiden mekanismien ajaa.

Sytytysmoottorin toiminnan periaatteen selitys "dummyille"

Lapsuudesta lähtien muistamme, että kaksi magneettia, jos ne tuodaan lähemmäksi toisiaan, yhdessä tapauksessa houkuttelevat ja toisaalta hylkäävät. Näin tapahtuu, riippuen siitä, millä magneettien sivuilla yhdistämme ne, vastakkaiset pylväät houkuttelevat ja samankaltaiset pylpyt vastustavat toisiaan. Nämä ovat kestomagneetteja, joiden magneettikenttä on jatkuvasti läsnä. Mukana on myös muuttuvia magneetteja.

Koulun fysiikan oppikirja sisältää piirustuksen, joka esittää hevosenkengän muotoista sähkömagneettia ja pylväiden välissä olevista päistä puolirenkaita sisältävän kehyksen.

Kun kehys sijaitsee vaakasuorassa asennossa magneettien navojen välisessä tilassa sen vuoksi, että magneetti vetää vastakkaisia ​​napoja ja työntyy samankaltaisiksi, samaa merkkiä oleva virta syötetään kehykseen. Sähkömagneettinen kenttä ilmestyy kehyksen ympärille (tässä on esimerkki muuttuvasta magneettista!), Magneettien navat vetävät kehyksen ja muuttuvat pystysuoraksi. Kun pystysuora on saavutettu, kehykseen kohdistuu vastakkaisen merkin virta, kehyksen sähkömagneettinen kenttä muuttuu napaisuudeksi ja kestomagneetin navat alkavat työntää kehystä pois, pyörittäen sitä horisontaaliseen asentoon, jonka jälkeen pyörimiskierto toistuu.

Tämä on sähkömoottorin toimintaperiaate. Lisäksi alkeellinen synkroninen moottori!

Synkronimoottorin roottori pyörii samalla taajuudella kuin rullausliittimille, ts. synkronoidusti. Siksi tämän sähkömoottorin nimi.

Epäkeskojen asynkronisen sähkömoottorin toimintaperiaatteen selitys

Muistutetaan edellisen esimerkin kuvion kuvaus. Hevosenkengän muotoisen magneetin navojen välissä oleva sama runko, sen päissä ei ole vain puolirenkaita, ne ovat toisiinsa yhteydessä.

Nyt alkaa kiertää hevosenkengän magiaa kehyksen ympärillä. Kierrä sitä hitaasti ja tarkkaile kehyksen toimintaa. Kestää jonkin aikaa, kehys pysyy paikallaan ja sitten, kun magneetti pyörii tietyllä kulmalla, kehys alkaa kiertää magneetin jälkeen. Kehyksen pyöriminen viivästyy verrattuna magneetin pyörimisnopeuteen, ts. se ei pyöri synkronisesti sen kanssa - asynkronisesti. Joten käy ilmi, että tämä on primitiivinen asynkroninen moottori.

Itse asiassa magneettien rooli todellisessa asynkronimoottorissa on käämitykset, jotka sijaitsevat staattoriväleissä, joihin syötetään virta. Ja kehyksen rooli hoitaa roottori, jonka urat, joihin metallilevyt työnnetään, yhdistetään lyhyeksi. Siksi tällaista roottoria kutsutaan oikosuluksi.

Mikä on ero synkronisten ja asynkronisten sähkömoottoreiden välillä?

Jos kaksi nykyaikaista ja saman tyyppistä sähkömoottoria asetetaan vierekkäin, on vaikea erottaa ne ulkoisilla merkkeillä jopa erikoisasiantuntijoilta.

Pohjimmiltaan niiden tärkein ero on esitelty esimerkkeinä näiden sähkömoottoreiden toiminnan periaatteista. Ne eroavat roottorin suunnittelussa. Synkronimoottorin roottori koostuu käämityksistä, ja asynkroninen roottori on joukko levyjä.

Yhden ja muiden sähkömoottoreiden staattorit ovat lähes erottamattomia ja edustavat käämien sarjaa, mutta synkronisen sähkömoottorin staattori voi koostua kestomagneetteista.

Synkronimoottorin nopeus vastaa siihen syötetyn virran taajuutta ja asynkronisen nopeuden viive hieman nykyisen taajuuden taakse.

Ne eroavat sovellusalueilla. Esimerkiksi synkroniset sähkömoottorit on asennettu sellaisten laitteiden käyttämiseen, jotka toimivat vakionopeudella (pumput, kompressorit jne.) Vähentämättä sitä kuormituksen kasvaessa. Mutta asynkroniset sähkömoottorit vähentävät pyörimisnopeutta kuormituksen lisääntyessä.

Synkroniset sähkömoottorit ovat rakenteeltaan monimutkaisempia ja siksi kalliimpia kuin asynkroniset sähkömoottorit.

Asynkronisen moottorin laite ja toimintaperiaate

Asynkronisia sähkömoottoreita (AD) käytetään laajalti kansantaloudessa. Erilaisten lähteiden mukaan asynkronimoottori kuluttaa jopa 70% kaikesta sähköenergiasta, joka on muunnettu pyörimis- tai translationalliikkeen mekaaniseksi energiaksi. Sähköenergiasta translaation liikkeen mekaaniseen energiaan muunnetaan lineaarisilla asynkronisilla sähkömoottoreilla, joita käytetään laajasti sähkökäyttöisissä voimalaitteissa teknisten toimintojen suorittamiseen. Verenpaineen laajamittainen käyttö liittyy useisiin etuihin. Asynkroniset moottorit ovat suunnittelun ja valmistuksen yksinkertaisimmat, luotettavat ja halvimmat kaikentyyppisissä sähkömoottoreissa. Niissä ei ole harjakeräinyksikköä tai liukuvirtausyksikköä, joka takaa suuren luotettavuuden lisäksi vähimmäiskäyttökustannukset. Riippuen syöttövaiheiden määrästä, erotetaan kolmivaiheiset ja yksivaiheiset asynkronimoottorit. Kolmivaiheinen asynkronimoottori voi tietyissä olosuhteissa suorittaa onnistuneesti toimintojaan myös silloin, kun se on kytketty yksivaiheisesta verkosta. HELLiä käytetään laajalti paitsi teollisuudessa, rakentamisessa, maataloudessa, mutta myös yksityisellä sektorilla, arjessa, kotiteatteripaketeissa, puutarhahankkeissa. Yksivaiheiset asynkronimoottorit käyttävät pesukoneita, puhaltimia, pieniä puuntyöstökoneita, sähkötyökaluja ja vesipumppuja. Useimmiten kolmivaiheinen valtimopaine käytetään korjaamaan tai luomaan teollisen valmistuksen mekanismeja ja laitteita tai omaperäistä muotoilua. Suunnittelijan käytettävissä voi olla sekä kolmivaiheinen että yksivaiheinen verkko. Ongelmia tehon laskemisessa ja moottorin valinnassa yhdelle tai toiselle kotelolle, valitsemalla asynkronisen moottorin järkevin ohjauspiiri, laskemalla kondensaattorit, jotka takaavat kolmivaiheisen asynkronisen moottorin toiminnan yksivaiheisessa tilassa, valitsemalla poikkileikkauksen sekä johdot, säätö- ja suojauslaitteet. Tällaiset käytännön ongelmat kohdistuvat lukijan tarjoamaan kirjaan. Kirjassa on myös kuvaus laitteesta ja asynkronimoottorin käyttöperiaatteesta, moottoreiden perusmuotosuhde kolmivaiheisessa ja yksivaiheisessa tilassa.

Asynkronisten sähkömoottoreiden laite ja toimintaperiaate

1. Kolmivaiheiset asynkronimoottorit

Perinteinen kolmivaiheinen asynkronimoottori (AD), joka tuottaa pyörimisliikettä, on sähköinen kone, joka koostuu kahdesta pääosasta: kiinteästä staattorista ja roottorista, joka pyörii moottorin akselilla. Moottorin staattori koostuu kehyksestä, johon on asennettu ns. Sähkömagneettinen staattorisydän, mukaan lukien magneettinen ydin ja kolmivaiheinen hajautettu staattorikäämitys. Tumman tarkoitus on magnetisoida kone tai luoda pyörivä magneettikenttä. Staattorin magneettinen ydin koostuu erillisistä sähköteräksistä leimattuja arkkia (0,28 - 1 Mm), jotka on eristetty toisistaan. Levyissä on hammastettu vyöhyke ja ike (kuva 1.a). Levyt kootaan ja kiinnitetään siten, että staattorin hampaat ja staattorin urat muodostetaan magneettikentässä (kuvio 1.b). Magneettipiiri on pieni magneettinen vastus staattorikäämityksen aikaansaamaa magneettivuonaa varten ja magnetisaatioilmiön takia tämä vuo kasvaa.

Kuva 1 staattorin magneettiydin

Magneettisen piirin urille asetetaan hajautettu kolmivaiheinen staattorikäämitys. Yksinkertaisimmassa tapauksessa käämitys koostuu kolmesta vaihekäämistä, joiden akseleita siirretään avaruudessa toistensa suhteen 120 °. Vaihekriteerit yhdistyvät tähti tai kolmio (kuva 2).

Kuva 2. Kolmivaiheisen asynkronimoottorin vaihekäämien kytkentäkaavio tähdessä ja kolmiossa

Alla on yksityiskohtaisempia tietoja kytkentäkaavioista ja symboleista käämien alkuille ja päille. Moottorin roottori koostuu magneettisesta sydämestä, joka on myös koottu leimattujen teräslevyjen kanssa, ja siinä on uria, joissa roottorikäämitys sijaitsee. Roottorikäämityksiä on kaksi tyyppiä: vaihe ja oikosulku. Vaihekäämitys on samanlainen kuin staattorikäämitys, joka on liitetty tähtiin. Roottorikäämityksen päät on yhdistetty toisiinsa ja eristetty, ja alku on kiinnitetty moottorin akseliin sijoitettuihin kontaktirenkaisiin. Kiinteät harjat ovat päällekkäin liukurenkaista, jotka on eristetty toisistaan ​​ja moottorin akselista ja jotka pyörivät yhdessä roottorin kanssa, johon ulkoiset piirit on kiinnitetty. Tämä mahdollistaa roottorin vastuksen muuttamisen säätelemällä moottorin pyörimisnopeutta ja rajoittamalla käynnistysvirtoja. Yleisimmin käytetty oikosulkusuuntainen käämityyppinen "orava-solu". Suurten moottoreiden roottorikäämiin kuuluu messinki- tai kuparipuita, jotka työntyvät urille, ja lyhyet päätyrenkaat on asennettu pitkin päitä, joihin sauvat on juotettu tai hitsattu. Sarja-alhaisen ja keskitason teho-BP: ssä roottorikäämitys tehdään alumiiniseoksesta. Samanaikaisesti tankoja 2 ja oikosulkurenkaita 4, joissa on tuulettimen siivet, muovataan samanaikaisesti roottorin 1 pakkauksessa parantaakseen moottorin jäähdytysolosuhteita, minkä jälkeen pakkaus puristetaan akseliin 3. (Kuva 3). Tässä kuvassa esitetyssä osassa on näkyvissä urien, hampaiden ja roottoripujen profiilit.

Kuva 3. Rotorisynkroninen moottori, jossa on oikosulkuinen käämitys

Yleiskuva asynkronisesta moottorisarjasta 4A on esitetty kuviossa 3. 4 [2]. Roottori 5 puristetaan akseliin 2 ja asennetaan laakereihin 1 ja 11 staattorin porauksessa laakerivastuksissa 3 ja 9, jotka on kiinnitetty staattorin 6 päihin molemmilta puolilta. Akselin 2 vapaa päähän kiinnitä kuorma. Akselin toisessa päässä tuuletin 10 vahvistetaan (suljetun, puhalletun version moottori), joka sulkeutuu kannella 12. Puhallin tuottaa voimakkaampaa lämmönpoistoa moottorista vastaavan kuormituksen saavuttamiseksi. Paremman lämmönsiirron vuoksi sänky valetaan riveillä 13 lähes koko sängyn pinnalla. Staattori ja roottori erotetaan ilmavälillä, joka pienille tehoille on 0,2-0,5 mm. Moottorin kiinnittämiseen runkoon, kehykseen tai suoraan rungossa liikkuvaan mekanismiin on järjestetty tappuja 14, joissa on asennusreiät. Saatavilla on myös laippoja. Tällaisissa koneissa yhdelle laakerivastukselle (yleensä akselin puolelta) käytetään laippaa moottorin liittämiseksi työkoneeseen.

Kuva 4. Yleiskatsaus asynkronisten moottorien sarjasta 4A

Valmistetaan myös moottoreita, joissa on molemmat tassut ja laippa. Moottoreiden asennusmitat (jalkojen tai laipien reikien välinen etäisyys) sekä niiden pyörimisakselin korkeudet normalisoidaan. Pyörimisakselin korkeus on etäisyys koneesta, jolla moottori sijaitsee roottoriakselin pyörimisakselilla. Pienitehoisten moottoreiden pyörimisaksojen korkeudet: 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100 mm.

2. Kolmivaiheisten asynkronisten moottoreiden toimintaperiaate

Edellä todettiin, että staattorin kolmivaiheinen käämitys auttaa magnetisoimaan konetta tai luomaan moottorin niin sanotun pyörivän magneettikentän. Induktiomoottorin periaate perustuu sähkömagneettisen induktion lakiin. Staattorin pyörivä magneettikenttä leikkaa oikosuljetun roottorikäämityksen johtimet, mikä jälkimmäisessä aiheuttaa sähkömoottorivoiman aiheuttaen vaihtovirtaa virtaamaan roottorikäämityksessä. Roottorivirta luo oman magneettikentän, sen vuorovaikutus staattorin pyörivän magneettikentän kanssa johtaa roottorin pyörimiseen kenttien jälkeen. Ajatus asynkronisesta moottoritoiminnasta selkeimmin havainnollistaa yksinkertainen kokemus, jonka ranskalainen akateemikko Arago osoitti 1800-luvulla (kuvio 5). Jos hevosenkengänmuotoista magneettia pyöritetään vakionopeudella lähellä metallialustaa, joka sijaitsee vapaasti akselilla, niin levy alkaa pyöriä magneetin jälkeen tietyllä nopeudella, joka on pienempi kuin magneetin pyörimisnopeus.

Kuva 5. Koe Arago, joka selittää asynkronisen moottorin periaatetta

Tämä ilmiö selitetään sähkömagneettisen induktiolain perusteella. Kun magneettipylvet liikuvat levyn pinnan läheisyyteen, sähkömoottorivoima indusoituu napojen alla olevissa ääriviivoissa ja näyttävät virtoja, jotka luovat levyn magneettikentän. Lukija, jonka on vaikea kuvitella johtavien ääriviivoja vankalla kiekolla, voi kuvata pyörän muotoista levyä, jossa on monta johtavia päitä, jotka on yhdistetty vanteen ja holkin avulla. Kaksi pintaa, samoin kuin reunojen ja holkkien yhdistävät segmentit, muodostavat alkeellisen muodon. Levykenttä on kytketty pyörivän kestomagneetin napojen kenttään ja levy on omalla magneettikentälläan. Ilmeisesti suurimman sähkömoottorin voiman saa aikaan levyn ääriviivoilla, kun levy on paikallaan ja päinvastoin, pienin, kun se on lähellä kiekon pyörimisnopeutta. Todelliseen asynkroniseen moottoriin siirtymisen yhteydessä huomataan, että oikosuljetun roottorikäämityksen voidaan verrata kiekkoon ja staattori käämittää magneettiydin - pyörivään magneettiin. Kuitenkin magneettikentän pyöriminen stationaarisessa staattorissa a johtuu kolmivaiheisesta virtausjärjestelmästä, joka virtaa kolmivaiheisessa käämityksessä tilai- sen vaiheensiirron avulla.

Laite, asynkronisen moottorin toimintaperiaate

Asynkroninen moottori on AC-kone. Sana "asynkroninen" tarkoittaa ei-samanaikaista. Tässä tapauksessa on tarkoi- tettu, että asynkronimoottoreissa magneettikentän pyörimisnopeus eroaa roottorin pyörimisnopeudesta. Koneen pääosat ovat staattori ja roottori, jotka on erotettu toisistaan ​​yhtenäisellä ilmavälillä.

Kuva 1. Asynkroniset moottorit

Staattori on koneen kiinteä osa (kuva 1, a). Jyrsimäisten häviöiden vähentämiseksi sen ydin on koottu sähköpinnoitetuista, 0,35-0,5 mm paksuisista sähköpinnoista, jotka on eristetty toisistaan ​​lakkakerroksella. Käämi asetetaan staattorin magneettipiirin aukkoihin. Kolmivaiheisissa moottoreissa rullaus on kolmivaiheinen. Käämityksen vaiheet voidaan liittää tähtiin tai kolmioon verkkojännitteen suuruuden mukaan.

Roottori on moottorin pyörivä osa. Roottorin magneettinen sydän on leikattu sähköteräslevyinen sylinteri (kuva 1, s. C). Roottorin rungoissa on käämitys käämityypistä riippuen asynkronisten moottoreiden roottorit jaettu oikosulkuun ja vaiheeseen (liukurenkailla). Lyhytkestoinen käämitys on eristämättömiä kuparisia tai alumiinisia tangkoja (kuva 1, d), jotka on liitetty saman materiaalin renkaiden päihin ("orava häkki").

Vaihtorottorissa (katso kuvio 1, c) magneettipiirin soluissa on kolmivaiheinen käämitys, jonka vaiheet on kytketty tähdellä. Käämityksen vaiheiden vapaat päät kytketään kolmelle kuparipidikkeelle, jotka on asennettu moottorin akseliin. Liukurengas on eristetty toisistaan ​​ja akselista. Renkaisiin puristetut hiili- tai kupari-grafiittisarjat. Roottorikäämityksen kontaktirenkaiden ja harjojen kautta voit käynnistää kolmivaiheisen käynnistys- ja säätöreostaatin.

Sähköenergian muuntaminen mekaaniseksi energiaksi asynkronisella moottorilla suoritetaan pyörivällä magneettikentällä. Pyörivä magneettikenttä on vakiovirta, joka pyörii tilassa jatkuvalla kulmanopeudella.

Pyörivän magneettikentän virittämisen edellytykset ovat seuraavat:

- staattorikäämien akselien tilamuutos,

- virtojen aika-ero staattorikeloissa.

Ensimmäinen vaatimus täyttyy magnetointikäämien sopivalla sijainnilla staattorin magneettisydämessä. Käämityksen vaihe-akseli siirretään avaruudessa 120 asteen kulmalla. Toinen tila varmistetaan syöttämällä kolmivaiheisen jännitejärjestelmän staattorikäämiin.

Kun moottori kytkeytyy päälle kolmivaiheverkossa, staattorikäämityksessä muodostetaan samaan taajuuteen ja amplitudiin perustuva virtausjärjestelmä, jonka jaksolliset muutokset suhteessa toisiinsa tehdään viiveellä 1/3 ajanjaksosta.

Käämityksen vaiheiden virrat luovat magneettikentän, joka pyörii suhteessa staattoriin taajuudella n1. rpm, jota kutsutaan synkroniseksi moottorin nopeudeksi:

jossa f1 - verkkotaajuus, Hz;

p on magneettikentän parien lukumäärä.

Standardiverkon nykyisellä taajuudella Hz kaavan (1) mukaisella kentän kiertotaajuudella ja napaparien lukumäärän mukaan seuraavat arvot ovat:

Pyörivä, kenttä ylittää roottorin käämitysjohtimet, jotka aiheuttavat niissä olevan EMF: n. Kun roottorin käämitys on suljettu, EMF aiheuttaa virtoja, kun vuorovaikutuksessa pyörivän magneettikentän kanssa tapahtuu pyörivä sähkömagneettinen momentti. Rotorin pyörimisnopeus asynkronisen koneen moottoritilassa on aina pienempi kuin kentän pyörimisnopeus, ts. roottori viivästyy pyörivän kentän takana. Vain tällä ehdolla on roottorijohtimissa aikaansaatu EMF, nykyiset virrat ja vääntömomentti syntyvät. Magneettikentän roottorin viivästymisen ilmiötä kutsutaan lipsahdukseksi. Magneettikentän roottorin myöhästymisasteelle on ominaista suhteellisen liukumäärän suuruus

jossa n2 - roottorin nopeus, rpm

Asynkronimoottoreiden tapauksessa liukusäädin voi vaihdella 1 (alku) arvosta, joka on lähellä 0 (tyhjäkäynti).

185.154.22.117 © studopedia.ru ei ole kirjoittanut materiaaleja, jotka on lähetetty. Mutta se tarjoaa mahdollisuuden ilmaiseen käyttöön. Onko olemassa tekijänoikeusrikkomusta? Kirjoita meille.

Asynkroninen moottori - toiminnan ja laitteen periaate

8. maaliskuuta 1889 suurin venäläinen tiedemies ja insinööri Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky keksi kolmivaiheisen asynkronisen moottorin, jonka oikosulku oli roottori.

Nykyaikaiset kolmivaiheiset asynkronimoottorit ovat sähköenergian muuntajia mekaaniseen energiaan. Helppokäyttöisyyden, alhaisten kustannusten ja luotettavuuden vuoksi käytetään laajasti induktiomoottoreita. Ne ovat läsnä kaikkialla, tämä on yleisin moottorityyppi, ne tuotetaan 90% maailman kokonaismäärien määrästä. Asynkroninen moottori todella teki teknisen vallankumouksen koko globaalissa teollisuudessa.

Asynkronisten moottoreiden suuri suosio liittyy niiden toiminnan yksinkertaisuuteen, edullisuuteen ja luotettavuuteen.

Asynkroninen moottori on asynkroninen kone, joka on suunniteltu muuttamaan sähköenergiaa mekaaniseksi energiaksi. Sana asynkroninen itsessään ei tarkoita samanaikaista toimintaa. Tässä tapauksessa on tarkoitus, että asynkronisilla moottoreilla staattorin magneettikentän pyörimisnopeus on aina suurempi kuin roottorin nopeus. Asynkroniset moottorit toimivat määritelmän perusteella AC-verkosta.

laite

Kuvassa: 1 akseli, 2,6 - laakerit, 3,8 laakerikilvet, 4 jalkaa, 5 - tuulettimen kotelo, 7 - tuulettimen siipipyörä, 9 - orava - häkkiroottori, 10 - staattori, 11 - liitäntäkotelo.

Induktiomoottorin pääosat ovat staattori (10) ja roottori (9).

Staattori on lieriömäinen ja se on koottu teräslevyistä. Staattorin sydämessä on staattorikäämiä, jotka on valmistettu rullausviirasta. Käämien akseli siirretään avaruudessa toistensa suhteen 120 ° kulmassa. Riippuen toimitetusta jännitteestä käämien päät on yhdistetty kolmiolla tai tähdellä.

Induktiomoottorin roottorit ovat kahta tyyppiä: oikosulku ja vaiheroottori.

Lyhytkestoinen roottori on teräslevyistä valmistettu ydin. Sula alumiini kaadetaan tämän ytimen uriin, mistä seuraa tangot, jotka ovat oikosulussa päätyrenkaiden kanssa. Tätä muotoilua kutsutaan "oravan häkiksi". Suuritehoisissa moottoreissa kuparia voidaan käyttää alumiinin sijaan. Orava-häkki on oikosuljetettu roottorikäämitys, joten nimi itsessään.

Vaihe roottorilla on kolmivaiheinen käämitys, joka ei käytännössä eroa staattorikäämityksestä. Useimmissa tapauksissa vaiheroottorikäämien päät on liitetty tähtiin ja vapaat päät toimitetaan liukurenkaille. Renkaisiin liitettyjen harjojen avulla roottorin käämityspiiriin voidaan lisätä ylimääräinen vastus. Tämä on välttämätön roottoripiirin resistanssin muuttamiseksi, koska se auttaa vähentämään suuria sisäänvirtausvirtoja. Lue lisää vaiheroottorista löytyy artikkelista - asynkroninen moottori, jossa on vaiheroottori.

Toiminnan periaate

Kun jännitettä käytetään staattorikäämiin, syntyy jokaisessa vaiheessa magneettivuo, joka vaihtelee käytetyn jännitteen taajuuden mukaan. Nämä magneettivuot siirretään suhteessa toisiinsa 120 °: lla. sekä ajassa että avaruudessa. Tuloksena oleva magneettivuo pyörii näin ollen.

Staattorin tuloksena oleva magneettivuo pyörii ja muodostaa siten sähkömoottorivoiman roottorijohtimissa. Koska roottorikäämityksessä on suljettu sähköpiiri, siinä syntyy virta, joka vuorostaan ​​vuorovaikuttaa staattorin magneettivuon kanssa, muodostaa moottorin käynnistysvääntömomentin, joka pyrkii kääntämään roottorin staattorin magneettikentän pyörimissuuntaan. Kun roottori saavuttaa roottorin jarrutusmomentin ja ylittää sen, roottori alkaa pyöriä. Kun näin tapahtuu, ns. Lipsahdus.

Diat on määrä, joka ilmaisee, kuinka synkroninen taajuus n1 staattorin magneettikenttä on suurempi kuin roottorin nopeus n2. prosentteina.

Slip on erittäin tärkeä määrä. Alkuajankohtana se on yhtä yksiselitteinen, mutta siltä osin kuin kiertotaajuus n2 roottorin suhteellinen taajuusero n1 -n2 pienenee, minkä seurauksena EMF ja virta roottorijohtimissa vähenevät, mikä johtaa vääntömomentin pienenemiseen. Kun moottori käy tyhjäkäynnillä kuormittamattomalla akselilla, liukumäki on vähäinen, mutta staattisen momentin kasvaessa se kasvaa arvoon sop - kriittinen slip. Jos moottori ylittää tämän arvon, ns. Moottorin kippaus voi ilmetä ja johtaa sen epävakaaseen toimintaan. Liukuma-arvot vaihtelevat 0: stä 1: aan, kun on kyse yleiskäyttöisistä asynkronimoottoreista, se on nimellistilassa - 1 - 8%.

Heti, kun sähkömagneettisen momentin välinen tasapaino aiheuttaa roottorin pyörimisen ja moottorin akselilla olevan kuorman aiheuttaman jarrutusmomentin, arvoarvojen muutosprosessi pysähtyy.

On käynyt ilmi, että asynkronisen moottorin toimintaperiaate muodostuu staattorin pyörivän magneettikentän vuorovaikutuksesta ja tämän magneettikentän roottorissa indusoiduista virroista. Lisäksi vääntömomentti voi tapahtua vain, jos magneettikenttien pyörimisnopeus on erilainen.

Asynkroninen moottori - toiminnan ja laitteen periaate

8. maaliskuuta 1889 suurin venäläinen tiedemies ja insinööri Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky keksi kolmivaiheisen asynkronisen moottorin, jonka oikosulku oli roottori.

Nykyaikaiset kolmivaiheiset asynkronimoottorit ovat sähköenergian muuntajia mekaaniseen energiaan. Helppokäyttöisyyden, alhaisten kustannusten ja luotettavuuden vuoksi käytetään laajasti induktiomoottoreita. Ne ovat läsnä kaikkialla, tämä on yleisin moottorityyppi, ne tuotetaan 90% maailman kokonaismäärien määrästä. Asynkroninen moottori todella teki teknisen vallankumouksen koko globaalissa teollisuudessa.

Asynkronisten moottoreiden suuri suosio liittyy niiden toiminnan yksinkertaisuuteen, edullisuuteen ja luotettavuuteen.

Asynkroninen moottori on asynkroninen kone, joka on suunniteltu muuttamaan sähköenergiaa mekaaniseksi energiaksi. Sana asynkroninen itsessään ei tarkoita samanaikaista toimintaa. Tässä tapauksessa on tarkoitus, että asynkronisilla moottoreilla staattorin magneettikentän pyörimisnopeus on aina suurempi kuin roottorin nopeus. Asynkroniset moottorit toimivat määritelmän perusteella AC-verkosta.

laite

Kuvassa: 1 akseli, 2,6 - laakerit, 3,8 laakerikilvet, 4 jalkaa, 5 - tuulettimen kotelo, 7 - tuulettimen siipipyörä, 9 - orava - häkkiroottori, 10 - staattori, 11 - liitäntäkotelo.

Induktiomoottorin pääosat ovat staattori (10) ja roottori (9).

Staattori on lieriömäinen ja se on koottu teräslevyistä. Staattorin sydämessä on staattorikäämiä, jotka on valmistettu rullausviirasta. Käämien akseli siirretään avaruudessa toistensa suhteen 120 ° kulmassa. Riippuen toimitetusta jännitteestä käämien päät on yhdistetty kolmiolla tai tähdellä.

Induktiomoottorin roottorit ovat kahta tyyppiä: oikosulku ja vaiheroottori.

Lyhytkestoinen roottori on teräslevyistä valmistettu ydin. Sula alumiini kaadetaan tämän ytimen uriin, mistä seuraa tangot, jotka ovat oikosulussa päätyrenkaiden kanssa. Tätä muotoilua kutsutaan "oravan häkiksi". Suuritehoisissa moottoreissa kuparia voidaan käyttää alumiinin sijaan. Orava-häkki on oikosuljetettu roottorikäämitys, joten nimi itsessään.

Vaihe roottorilla on kolmivaiheinen käämitys, joka ei käytännössä eroa staattorikäämityksestä. Useimmissa tapauksissa vaiheroottorikäämien päät on liitetty tähtiin ja vapaat päät toimitetaan liukurenkaille. Renkaisiin liitettyjen harjojen avulla roottorin käämityspiiriin voidaan lisätä ylimääräinen vastus. Tämä on välttämätön roottoripiirin resistanssin muuttamiseksi, koska se auttaa vähentämään suuria sisäänvirtausvirtoja. Lue lisää vaiheroottorista löytyy artikkelista - asynkroninen moottori, jossa on vaiheroottori.

Toiminnan periaate

Kun jännitettä käytetään staattorikäämiin, syntyy jokaisessa vaiheessa magneettivuo, joka vaihtelee käytetyn jännitteen taajuuden mukaan. Nämä magneettivuot siirretään suhteessa toisiinsa 120 °, sekä ajassa että avaruudessa. Tuloksena oleva magneettivuo pyörii näin ollen.

Staattorin tuloksena oleva magneettivuo pyörii ja muodostaa siten sähkömoottorivoiman roottorijohtimissa. Koska roottorikäämityksessä on suljettu sähköpiiri, siinä syntyy virta, joka vuorostaan ​​vuorovaikuttaa staattorin magneettivuon kanssa, muodostaa moottorin käynnistysvääntömomentin, joka pyrkii kääntämään roottorin staattorin magneettikentän pyörimissuuntaan. Kun roottori saavuttaa roottorin jarrutusmomentin ja ylittää sen, roottori alkaa pyöriä. Kun näin tapahtuu, ns. Lipsahdus.

Slip s on määrä, joka ilmaisee, kuinka synkroninen taajuus n1 staattorin magneettikenttä on suurempi kuin roottorin nopeus n2, prosentteina.

Slip on erittäin tärkeä määrä. Alkuajankohtana se on yhtä yksiselitteinen, mutta siltä osin kuin kiertotaajuus n2 roottorin suhteellinen taajuusero n1-n2 pienenee, minkä seurauksena EMF ja virta roottorijohtimissa vähenevät, mikä johtaa vääntömomentin pienenemiseen. Kun moottori käy tyhjäkäynnillä kuormittamattomalla akselilla, liukumäki on vähäinen, mutta staattisen momentin kasvaessa se kasvaa arvoon sop - kriittinen slip. Jos moottori ylittää tämän arvon, ns. Moottorin kippaus voi ilmetä ja johtaa sen epävakaaseen toimintaan. Liukuma-arvot vaihtelevat 0: stä 1: aan, kun on kyse yleiskäyttöisistä asynkronimoottoreista, se on nimellistilassa - 1 - 8%.

Heti, kun sähkömagneettisen momentin välinen tasapaino aiheuttaa roottorin pyörimisen ja moottorin akselilla olevan kuorman aiheuttaman jarrutusmomentin, arvoarvojen muutosprosessi pysähtyy.

On käynyt ilmi, että asynkronisen moottorin toimintaperiaate muodostuu staattorin pyörivän magneettikentän vuorovaikutuksesta ja tämän magneettikentän roottorissa indusoiduista virroista. Lisäksi vääntömomentti voi tapahtua vain, jos magneettikenttien pyörimisnopeus on erilainen.

Asynkroninen moottori: toimintaperiaate, laite ja tyypit

Nykyaikainen teollinen tuotanto, jatkuvasti dynaamisesti kehittyvä järjestelmä, edellyttää uusien ja innovatiivisten teknisten ratkaisujen käyttöä erilaisten ongelmien ratkaisemiseksi. Samanaikaisesti monet tuotannot käyttävät edelleen moottoreita työstökoneiden, koneiden ja erilaisten vanhojen luotettavien asynkronisten moottoreiden mekanismien avulla.

Elektroniikkajärjestelmien ja sähkökoneiden tuotannossa käytetään erikoispaikkaa asynkronisella moottorilla - sähkökoneella, jossa on elektroninen ohjausyksikkö, joka käyttää vaihtovirtaa sähköenergian muuntamiseksi mekaaniseksi energiaksi.

Tämän käsitteen syvempi ilmaisu perustuu magneettikentän käytön periaatteeseen kiertoliikkeen luomiseksi - staattori luo magneettikentän hieman korkeammalla taajuudella kuin pyörivän roottorin magneettikentän taajuus.

Magneettikenttä tekee roottorin pyöri- väksi, kun taas pyörimisnopeus on hieman pienempi kuin staattorin magneettikentän muutos, se yrittää saavuttaa staattorin muodostaman kentän.

Tämän periaatteen moottorit ovat yleisimpiä sähkökoneita - tämä on yksinkertaisin ja edullisin vaihtoehto vaihtovirran sähköenergian muuntamisessa pyörivään mekaaniseen energiaan.

Kuten useimmissa teknisesti monimutkaisissa mekanismeissa, tällaisilla moottoreilla on paljon positiivisia puolia, joista tärkein on sähköisen kosketuksen puuttuminen koneen liikkuvien ja kiinteiden osien välillä.

Tämä on asynkroninen etu ja se on ratkaiseva moottorimallien valinnassa suunnittelun kehittämisessä - keräilijän ja harjojen puuttuminen, staattorin ja roottorin välinen kosketus lisää merkittävästi luotettavuutta ja vähentää tällaisten moottoreiden tuotantokustannuksia.

On kuitenkin huomattava, että tämä sääntö on voimassa vain yhdelle tyypille (vaikkakin yleisin muoto) - moottoreille, joilla on orava-häkkiroottori.

Järjestelmän kuvaus

Perinteiseen AC-virtalähteeseen suunnitellun asynkronisen moottorin toiminta voidaan kuvata seuraavalla kaaviolla:

  1. Vaihtoehtoinen sähkövirta kustakin vaiheesta syötetään moottorin staattorikäämiin (jos moottori on kolmivaiheinen, jos virta on yksivaiheinen, muut käämit kytkeytyvät päälle kytkemällä piiriin käynnistyskondensaattorit, jotka toimivat kolmivaiheverkon jäljittelyn roolissa).
  2. Jännitteen syöttämisen seurauksena jokaisessa käämityksessä syntyy sähkökenttää jännitteen taajuudella ja koska niitä siirretään 120 astetta suhteessa toisiinsa, syöttö siirtyy sekä ajassa (jopa vähäpätöinen) että avaruudessa (myös riittävän pieni) ).
  3. Staattorin tuloksena oleva pyörivä magneettivuo voimalla muodostaa sähkömoottorivoiman roottoriin tai pikemminkin sen johtimiin.
  4. Staattorissa syntyvä magneettivuo, joka vuorovaikuttaa roottorin magneettikentän kanssa, muodostaa alkamisnopeuden - jonka magneettikenttä kääntyy staattorin magneettikentän suuntaan.
  5. Magneettikenttä kasvaa vähitellen ja ylittää niin sanotun jarrutusmomentin, kääntää roottorin.

laite

Yksikön rakentaminen voidaan edustaa parhaiten esimerkillä asynkronisella moottorilla, jossa on oikosulkuinen roottori, toisen tyyppisissä sähkömoottoreissa on hieman erilainen muotoilu, koska ne käyttävät 380 voltin teollista verkkoa.

Tällaisen sähkökoneen pääkomponentit ovat staattori ja roottori, jotka eivät ole kosketuksissa toisiinsa ja joilla on ilmaväli. Tämä pääosien rakenne johtuu siitä, että moottorin kahden pääosan koostumus sisältää niin sanottuja aktiivisia osia - jotka koostuvat metallijohdin-heräteilytyksestä.

Jokaisella osalla on omat staattori- ja roottorikäämit sekä teräsydin - magneettinen ydin. Nämä ovat sähkömoottorin tärkeimmät osat, jotka ovat välttämättömiä koneen toiminnan kannalta, kaikki muut osat - kotelo, vierintälaakerit, akseli, tuuletin - ovat rakenteellisesti välttämättömiä, mutta eivät vaikuta mitenkään laitteen toimintaperiaatteeseen.

Niillä on monessa suhteessa tärkeä rooli, esimerkiksi vierintälaakerit, jotka mahdollistavat tasaisen käynnistyksen, kotelo suojaa mekaanisilta vaikutuksilta tärkeimmille työosille, tuuletin tarjoaa ilmavirtauksen moottorille ja käytön aikana syntyvän lämmön, mutta ei vaikuta sähköenergian muuntamisessa mekaaniseen energiaan.

Joten asynkronisen sähkömoottorin pääosat, kuten sähkökone, ovat:

  1. Staattori on sähkömoottorin pääosa, joka koostuu kolmivaiheisesta (tai monivaiheisesta) käämityksestä. Käämityksen erityispiirre on kierrosten erityinen järjestys - johtimet ovat tasaisesti urissa, joiden kulma on 120 astetta koko ympärysmitta.
  2. Roottori on yksikön toinen pääelementti, joka on sylinterimäinen ydin, jossa on alumiiniset aukot. Tällaista muotoilua kutsutaan "oravan häkiksi" tai oikosuljetuksi roottoriksi sen erityispiirteen vuoksi. Siinä kupariputket on suljettu päihin renkaalla molemmilla puolilla sylinteriä.

Kolmivaiheiset käämit ja rakentavasti yksi kutakin vaihetta varten on liitetty kuten staattorikäämitykset joko tähdellä tai kolmiolla ja näiden käämien päät tuodaan akselille pyöriville liukurenkaille, jolloin sähkövirta siirretään heille grafiitista tehtyjen harjojen avulla. Tällaisilla sähkömoottoreilla on suuri teho ja niitä käytetään jo teollisuuskoneissa ja koneissa.

soveltamisalansa

Suunnittelun ja helppokäyttöisyyden vuoksi tällaiset sähkömoottorit ovat päässeet käyttökohteisiin koneissa ja mekanismeissa, jotka eivät vaadi paljon työtä ja tehoa käytön aikana.

Periaatteessa nämä moottorit asennetaan lähes kaikkiin kodinkoneisiin:

  • lihamyllyt;
  • hiustenkuivaajat;
  • sähköiset sekoittimet;
  • kotimaan fanit;
  • pienet pienet kotitalouksien koneet;

Kolmivaiheisilla asynkronimoottoreilla on erilainen teho, 150 W: stä useisiin kilowattiin, ja niitä käytetään pääasiassa teollisuudessa koneiden ja mekanismien moottoreina.

Tämäntyyppisten moottoreiden käyttö sähkön / suorituskyvyn suhteen kannalta hyväksyttävänä ja niiden yksinkertaisimpien kokoelmien kannalta ei kuitenkaan tarvitse vaatia paljon huomiota ja huolellista kunnossapitoa, erityisesti sellaiset kotelotyypit, jotka on erityisesti suunniteltu toimimaan kovissa valmistusolosuhteissa.

Ottaen huomioon erilaiset suunnittelutehtävät kehittyneiden koneiden ja mekanismien suhteen teollisessa, massatuotannossa on sovellettu pääasiallisia neljäntyyppisiä asynkronisia lineaarimoottoreita:

Yksivaiheiset moottorit

Outo-häkkiroottori.