Asynkroninen moottori - toiminnan ja laitteen periaate

  • Laskurit

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.

Kolmivaiheinen asynkronimoottori

Kolmivaiheinen asynkroninen moottori, jossa on oravahäkki

Asynkroninen moottorisuunnittelu

Kolmivaiheinen asynkroninen sähkömoottori, kuten myös kaikki sähkömoottorit, koostuu kahdesta pääosasta - staattorista ja roottorista. Staattori - kiinteä osa, roottori - pyörivä osa. Roottori sijaitsee staattorin sisällä. Roottorin ja staattorin välillä on pieni etäisyys, jota kutsutaan ilmarakoiksi, tyypillisesti 0,5-2 mm.

Staattori koostuu kotelosta ja ytimestä, jossa on käämitys. Staattoriydin on koottu ohutlevytekniikalla, tavallisesti 0,5 mm: n paksuisella, eristetyllä lakalla peitetyllä. Ydinydinrakenteinen rakenne edistää merkittävästi pyörrevirtojen magneettisen kääntymisen prosessissa syntyviä pyörrevirtoja pyörivällä magneettikentällä. Staattorikäämitykset sijaitsevat sydämen urissa.

Roottori koostuu sydämestä, jossa on oikosulkuinen käämitys ja akseli. Roottorisydämessä on myös laminoitu muotoilu. Tässä tapauksessa roottorilevyt eivät ole lakattuja, koska virta on pieni taajuus ja oksidikalvo riittää rajoittamaan pyörrevirtoja.

Toiminnan periaate. Pyörivä magneettikenttä

Kolmivaiheisen asynkronisen sähkömoottorin toimintaperiaate perustuu kolmen vaiheen käämityksen kykyyn kytkeä päälle kolmivaiheisessa virtaverkossa, jolloin saadaan aikaan pyörivä magneettikenttä.

Pyörivä magneettikenttä on sähkömoottoreiden ja generaattoreiden peruskäsite.

Tämän kentän pyörimisnopeus tai tahdistustaajuus on suoraan verrannollinen vaihtovirran taajuuteen f1 ja on kääntäen verrannollinen kolmivaiheisen käämityksen p: n p: n pariin.

  • jossa n1 - staattorin magneettikentän pyörimisnopeus, rpm,
  • f1 - vaihtovirta, Hz,
  • p on napojen parien lukumäärä

Pyörivän magneettikentän käsite

Jotta voitaisiin ymmärtää pyörivän magneettikentän ilmiö paremmin, harkitse yksinkertaistettua kolmivaihekäämitystä kolmella kierroksella. Johtimen läpi virtaava virta muodostaa magneettikentän sen ympärille. Alla olevassa kuvassa näkyy kenttä, joka on muodostettu kolmivaiheisella vaihtovirralla tietyssä ajankohdassa.

Vaihtovirran komponentit muuttuvat ajan myötä, minkä seurauksena niiden luoma magneettikenttä muuttuu. Tässä tapauksessa kolmen vaiheen käämityksen tuloksena oleva magneettikenttä ottaa erilaisen suuntauksen säilyttäen samalla amplitudin.

Pyörivän magneettikentän toiminta suljetussa käämeessä

Nyt sijoitamme suljettu johdin pyörivän magneettikentän sisällä. Sähkömagneettisen induktion lain mukaan muuttuva magneettikenttä johtaa sähkömagneettisen voiman (EMF) esiintymiseen johtimessa. Sen sijaan EMF aiheuttaa johtimen virran. Niinpä magneettikentässä on suljettu johdin, jossa on virta, jolle Ampereen lain mukaan toimii voima, jonka seurauksena piiri alkaa pyöriä.

Orava-häkkiroottorin induktiomoottori

Asynkroninen sähkömoottori toimii myös tämän periaatteen mukaisesti. Asynkronisen moottorin sisäpuolella olevan kehyksen sijasta on orava-häkkiroottori, joka muistuttaa oravapyörää rakenteessa. Lyhytkestoinen roottori koostuu tangoista, jotka ovat oikosulussa renkaiden päistä.

Kolmivaiheinen vaihtovirta, joka kulkee staattorikäämien läpi, luo pyörivän magneettikentän. Niinpä, kuten aiemmin on kuvattu, roottoripalkkeihin syntyy virta, joka aiheuttaa roottorin pyörimisen. Alla olevassa kuvassa havaitut erot sauvojen aiheuttamien virtojen välillä. Tämä johtuu siitä, että magneettikentän muutoksen suuruus eroaa eri parista tangoista johtuen niiden erilaisesta sijainnista suhteessa kenttään. Virran muutos sauvoissa muuttuu ajan myötä.

Voit myös huomata, että roottoritangot ovat kaltevia suhteessa pyörimisakseliin. Tämä tehdään EMF: n korkeamman yliaaltojen vähentämiseksi ja eroon hetken aaltoilusta. Jos sauvat suuntautuivat pyörimisakselia pitkin, niihin syntyisi sykkivä magneettikenttä johtuen siitä, että käämityksen magneettinen vastus on paljon suurempi kuin staattorin hampaiden magneettinen vastus.

Liukaa asynkroninen moottori. Roottorin nopeus

Induktiomoottorin erotteleva piirre on, että roottorin nopeus n2 pienempi kuin staattorin n magneettikentän pyörimisnopeus1.

Tämä johtuu siitä, että roottorin käämitystangoissa oleva EMF indusoidaan vain silloin, kun pyörimisnopeus on epätasainen.21. Staattorikentän pyörimisnopeus suhteessa roottoriin määräytyy liukutaajuudella ns= n1-n2. Staattorin pyörivästä kentästä johtuvan roottorin viiveelle on tunnusomaista suhteellinen arvo s, jota kutsutaan liukastoksi:

  • jossa s on asynkronisen moottorin luiska,
  • n1 - staattorin magneettikentän pyörimisnopeus, rpm,
  • n2 - roottorin nopeus, rpm,

Tarkastellaan tapausta, jossa roottorin nopeus on samansuuntainen staattorin magneettikentän pyörimisnopeuden kanssa. Tässä tapauksessa roottorin suhteellinen magneettikenttä on vakio, joten EMF: tä ei luoda roottoripalkkeihin, joten virtaa ei synny. Tämä tarkoittaa, että roottoriin vaikuttava voima on nolla. Joten roottori hidastuu. Sen jälkeen vuorotteleva magneettikenttä reagoi taas roottorikatkoihin, jolloin indusoitu virta ja voima lisääntyvät. Todellisuudessa asynkronisen sähkömoottorin roottori ei koskaan saavuta staattorin magneettikentän pyörimisnopeutta. Roottori pyörii tietyllä nopeudella, joka on hieman pienempi kuin synkroninen nopeus.

Slip induktiomoottori voi vaihdella välillä 0-1, eli 0-100%. Jos s

0, tämä vastaa tyhjäkäyntiä, kun moottorin roottori ei käytännössä saa aikaan vastakkaista hetkeä; jos s = 1 - oikosulkutila, jossa moottorin roottori on paikallaan (n2 = 0). Liukuminen riippuu moottorin akselin mekaanisesta kuormituksesta ja kasvaa sen kasvun myötä.

Moottorin nimelliskuormaa vastaavaa liukkua kutsutaan nimellisliikkeeksi. Pienikokoisille ja keskisuurille tehoisille asynkronimoottoreille nimellisliitin vaihtelee 8%: sta 2%: iin.

Energian muuntaminen

Asynkroninen moottori muuntaa staattorikäämille toimitetun sähköenergian mekaaniseksi (roottoriakselin pyörimisliike). Tulo- ja lähtöteho ei kuitenkaan ole yhtä suuri kuin muunnosenergiahäviöiden aikana: kitka, lämmitys, pyörrevirrat ja hystereesihäviöt. Tämä energia haihtuu lämmöksi. Siksi asynkronisella moottorilla on tuuletin jäähdytykseen.

Asynkroninen moottoriliitäntä

Kolmivaiheinen vaihtovirta

Kolmivaiheinen verkkovirtaverkko on eniten jakautunut sähkönsiirtojärjestelmien joukossa. Kolmivaiheisen järjestelmän tärkein etu verrattuna yksivaiheisiin ja kaksivaiheisiin järjestelmiin on sen tehokkuus. Kolmivaiheisessa piirissä energia kulkee kolmen johtimen kautta ja eri johdot virtaavat virrat siirretään toisiinsa nähden vaiheessa 120 °, kun taas eri vaiheissa olevalla sinimuotoisella emf-muunnolla on sama taajuus ja amplitudi.

Tähti ja kolmio

Sähkömoottorin staattorin kolmivaiheinen käämitys kytketään "tähtijärjestelmän" tai "kolmion" mukaisesti verkon syöttöjännitteestä riippuen. Kolmivaiheisen käämityksen päät voidaan liittää sähkömoottorin sisään (kolme johdinta sammuu moottorista), ulosvedetyt (kuusi johdinta sammuu), johdetaan liitäntäkoteloon (kuusi johdinta lähtee laatikkoon, kolme kotelosta).

Vaihejännite - mahdollisen eron yhden vaiheen alun ja lopun välillä. Toinen määritelmä: vaihejännite on potentiaaliero johtolangan ja neutraalin välillä.

Lineaarinen jännite - kahden lineaarisen johtimen välinen potentiaaliero (vaiheiden välillä).

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.

Asynkronisen moottorin toimintaperiaate

Sähkömoottori on suunniteltu muuntamaan pienillä häviöillä sähköenergiaa mekaaniseksi energiaksi.

Ehdotamme, että tarkastellaan asynkronisen sähkömoottorin toimintaperiaatetta, jossa on oikosulkumoottori, kolmivaiheinen ja yksivaiheinen tyyppi sekä sen suunnittelu- ja kytkentäkaaviot.

Moottorin rakenne

Sähkömoottorin pääelementit ovat staattori, roottori, niiden käämit ja magneettinen ydin.

Sähköenergian muuntaminen mekaaniseksi energiaksi tapahtuu moottorin pyörivässä osassa - roottori.

AC-moottorissa roottori vastaanottaa energiaa paitsi magneettikentästä myös induktiolla. Niinpä niitä kutsutaan asynkronimoottoreiksi. Tätä voidaan verrata muuntajan toisiokäämiin. Näitä asynkronimoottoreita kutsutaan myös pyöriviksi muuntajiksi. Useimmin käytetyt mallit, jotka on suunniteltu kolmivaiheiseen sisällyttämiseen.

Asynkroninen moottorisuunnittelu

Sähkömoottorin pyörimissuunta määräytyy vasemman käden säännön mukaisesti: se osoittaa magneettikentän ja johtimen välisen suhteen.

Toinen erittäin tärkeä laki on Faraday:

  1. Emf indusoidaan käämityksessä, mutta sähkömagneettinen vuo muuttuu ajan myötä.
  2. Indusoituneen emf: n suuruus on suoraan verrannollinen sähkövirtauksen muutosnopeuteen.
  3. EMF: n suunta vastustaa nykyistä.

Toiminnan periaate

Kun jännite syötetään stationaarisiin staattorikäämiin, se luo magneettisen staattoriin. Jos AC-jännite syötetään, sen luoma magneettivuo muuttuu. Siten staattori tuottaa magneettikentän muutoksen ja roottori vastaanottaa magneettivuon.

Siten sähkömoottorin roottori vastaanottaa tämän staattorin virtauksen ja pyörii sen vuoksi. Tämä on toiminnan perusperiaate ja liukuu asynkronisiin koneisiin. Edellä olevasta on huomattava, että staattorin (ja sen jännitteen) magneettivuon on oltava sama kuin vaihtovirta roottorin pyörittämiseksi, jotta asynkroninen kone voi toimia vain vaihtovirralla.

Asynkronisen moottorin toimintaperiaate

Kun tällaiset moottorit toimivat generaattorina, ne tuottavat suoraan vaihtovirtaa. Tällaisessa työssä roottori pyörii ulkopuolisten keinojen avulla, toisin sanoen turbiinista. Jos roottorilla on jäännösmagnetismi, toisin sanoen joitain magneettisia ominaisuuksia, joita se säilyttää magneettina materiaalin sisällä, roottori muodostaa muuttuvan virtauksen stationääriseen staattorikäämiin. Joten tämä staattorikäämitys saa indusoitua jännitettä induktioperiaatteen mukaisesti.

Induktiomoottoreita käytetään pienissä myymälöissä ja kotitalouksissa tarjoamaan ylimääräistä ravitsemustukea ja ovat edullisimpia helppokäyttöisyytensä vuoksi edullisimpia. Äskettäin niitä käytetään laajalti niissä maissa, joissa sähkökoneiden teho menettää virtaa jännitteellisten pudotusten vuoksi. Suurimman osan ajasta roottori pyörii pienellä dieselmoottorilla, joka on kytketty asynkroniseen vaihtojännitegeneraattoriin.

Kuinka roottori pyörii

Pyörivä magneettivuo kulkee staattorin, roottorin ja roottorin kiinteiden johtimien käämityksen välisen ilmavälin läpi. Tämä pyörivä virtaus synnyttää jännitettä roottorin johtimiin, mikä pakottaa EMF: n indusoimaan niissä. Faradayn sähkömagneettisen induktion lain mukaan tämä suhteellinen liike roottorin pyörivän magneettivuon ja roottorin kiinteiden käämien välillä, joka herättää EMF: n, on pyörimisperusta.

Moottorilla, jolla on oravan häkkiroottori, jossa roottorijohdot muodostavat suljetun piirin, jonka seurauksena emf indusoi virtaa siinä, suunta on otettu linssilakimella ja on sellainen, että se estää sen esiintymisen syyn. Roottorin suhteellinen liike pyörivän magneettivuon ja kiinteän johtimen välillä on sen vaikutus pyörimiseen. Niinpä suhteellisen nopeuden pienentämiseksi roottori alkaa pyöriä samaan suuntaan kuin pyörivä virta staattorikäämissä yrittäen saada sen kiinni. Sen aiheuttama EMF-taajuus on sama kuin virtalähteen taajuus.

Ridge-induktiomoottorit

Kun syöttöjännite on alhainen, oikosuljetun roottorin käämien viritys ei tapahdu. Tämä johtuu siitä, että kun staattorin hampaiden määrä ja roottorin hampaiden määrä ovat yhtä suuret, aiheuttaen siten magneettikiinnitystä staattorin ja roottorin välillä. Tätä fyysistä kosketusta kutsutaan muuten hampaiden estämiseksi tai magneettiseksi estämiseksi. Tämä ongelma voidaan ratkaista lisäämällä roottorin tai staattorin aukkojen lukumäärää.

yhteys

Asynkronista moottoria voidaan pysäyttää yksinkertaisesti vaihtamalla kaikki kaksi staattorin tapit. Sitä käytetään hätätilanteissa. Sen jälkeen se muuttaa pyörivän virtauksen suunnan, joka tuottaa vääntömomenttia, mikä aiheuttaa sähkökatkoksen roottoriin. Tätä kutsutaan antifaasen jarrutukseksi.

Video: Miten asynkroninen moottori toimii

Jotta tämä ei tapahdu yksivaiheisessa asynkronimoottorissa, on välttämätöntä käyttää kondensaattorilaitetta.

Se on kytkettävä käynnistyssäätöön, mutta se on laskettava etukäteen. kaava

QC = Ukanssa I 2 = U 2 I 2 / sin 2

Piiri: Asynkronimoottorin kytkeminen

Tästä seuraa, että kaksivaiheisen tai yksivaiheisen vaihtovirtavirran sähkökoneisiin on toimitettava kondensaattoreita, joiden teho on yhtä suuri kuin itse moottoriteho.

Kytkin-analogia

Kun otetaan huomioon teollisuuskoneissa käytettävän asynkronisen sähkömoottorin toiminta ja sen tekniset ominaisuudet, on sanottava mekaanisen kytkimen pyörivä kytkin. Vetoakselin vääntömomentin on oltava yhtä suuri kuin vetävän akselin vääntömomentti. Lisäksi on korostettava, että nämä kaksi pistettä ovat samat, koska lineaarisen muuntimen vääntömomentti johtuu kitkasta itse kytkentälaitteen levyjen välillä.

Sähkömagneettinen kytkin

Samanlainen toimintaperiaate ja vetomoottori, jossa on vaiheroottori. Tällaisen moottorin järjestelmä koostuu kahdeksasta pylväästä (joista neljä on perus- ja neljä täydentäviä) ja sydämiä. Kuparikelat sijaitsevat pääpäissä. Tällaisen mekanismin pyöriminen on välttämätöntä hammaspyörää varten, joka saa vääntömomentin ankkurisahasta, jota kutsutaan myös ydinksi. Verkkoon on muodostettu neljä joustavaa kaapelia. Monipolkisen sähkömoottorin päätavoite on käynnistää raskaat koneet: dieselveturit, traktorit, yhdistelmät ja joissakin tapauksissa työstökoneet.

Vahvuudet ja heikkoudet

Asynkronisen moottorin laite on lähes universaali, mutta myös tällä mekanismilla on etuja ja haittoja.

AC-induktiomoottoreiden edut:

  1. Suunnittelu on yksinkertainen muoto.
  2. Pienet tuotantokustannukset.
  3. Luotettava ja käytännöllinen muotoilu.
  4. Ei ohikulkija toiminnassa.
  5. Yksinkertainen valvontajärjestelmä

Näiden moottoreiden hyötysuhde on erittäin korkea, koska kitkaa ei tapahdu ja suhteellisen suuri tehokerroin.

AC-induktiomoottoreiden haitat:

  1. Nopeuden säätö ilman tehohäviötä ei ole mahdollista.
  2. Jos kuorma kasvaa, momentti pienenee.
  3. Suhteellisen pieni lähtökohta.

Ymmärrämme sähkömoottoreiden toiminnan periaatteet: erilaisten etujen ja haittojen

Sähkömoottorit ovat laitteita, joissa sähköenergia muunnetaan mekaaniseksi energiaksi. Toiminnan periaate perustuu sähkömagneettisen induktion ilmiöön.

Kuitenkin keinot, joilla magneettikentät toimivat vuorovaikutteisesti, pakottaen moottorin roottorin pyörimään, eroavat merkittävästi syöttöjännitteen tyypistä riippuen - vuorotellen tai vakiona.

DC-moottorin laite ja käyttöperiaate

DC-moottorin toimintaperiaate perustuu siihen vaikutukseen, että se työntyy ulos kuten kestomagneettien napoja ja vetää vastakkaisia. Keksinnön etusijalla on venäläinen insinööri B. S. Jacobi. DC-moottorin ensimmäinen teollinen malli perustettiin vuonna 1838. Siitä lähtien sen suunnittelua ei ole tehty suuria muutoksia.

Pienitehoisissa DC-moottoreissa yksi magneeteista on fyysisesti olemassa. Se on kiinnitetty suoraan koneen runkoon. Toinen on luotu runkopäähän sen jälkeen, kun se on kytketty DC-lähteeseen. Tätä varten käytä erityistä laitetta - keräilyharjayksikköä. Keräilijä itsessään on johtava rengas, joka on asennettu moottorin akseliin. Ankkurikäämityksen päät on liitetty siihen.

Suuritehoisissa moottoreissa fyysisesti olemassa olevia magneetteja ei käytetä suuren painon vuoksi. Staattorin vakion magneettikentän luomiseksi käytetään useita metallisia tangkoja, joista kullakin on oma kapellimestari, joka on kytketty positiiviseen tai negatiiviseen tehovyöhykkeeseen. Saman nimikkeen navat on kytketty sarjaan toistensa kanssa.

Moottorikotelossa olevien napaparien määrä voi olla yksi tai neljä. Keräilyvarren keräilyharjojen määrän on vastattava.

Suuritehoisilla sähkömoottoreilla on useita rakentavia temppuja. Esimerkiksi moottorin käynnistämisen jälkeen ja sen kuormituksen muutoksella kollektoriharjojen solmu siirretään tietyllä kulmalla akselin pyörimistä vastaan. Tällöin kompensoidaan "armourireaktion" vaikutus, mikä johtaa akselin jarruttamiseen ja sähkökoneen tehon vähentämiseen.

DC-moottorin kytkemiseen on myös kolme:

  • rinnakkaisvahvistuksella;
  • serial;
  • sekoitettu.

Rinnakkaisvaihdutus on, kun toinen itsenäinen, yleensä säädettävä (reostaatti) on kytketty rinnan armorikäämiin.

Sequential - lisäkäämitys on kytketty sarjaan ankkurin virransyöttöpiiriin. Tämän tyyppistä liitäntää käytetään voimakkaasti lisäämään moottorin pyörimisvoimaa oikeaan aikaan. Esimerkiksi kun aloitetaan junat.

DC-moottoreilla on kyky säätää pyörimisnopeutta tasaisesti, joten niitä käytetään vetolaitteena sähköajoneuvoissa ja nostolaitteissa.

AC-moottorit - mikä on ero?

AC-moottorin laite ja toimintaperiaate vääntömomentin luomiseksi ovat pyörivän magneettikentän käyttö. Keksijä on venäläinen insinööri M. O. Dolivo-Dobrovolsky, joka vuonna 1890 loi moottorin ensimmäisen teollisen rakenteen ja oli kolmivaiheisen vaihtovirran teorian ja tekniikan perustaja.

Moottorin kolmessa staattorikäämityksessä tapahtuu pyörivä magneettikenttä heti, kun ne on kytketty syöttöjännitepiiriin. Tällaisen sähkömoottorin roottori perinteisessä suorituskyvyssä ei ole käämityksiä, ja se on suunnilleen rauta, joka muistuttaa oravapyörää.

Staattorin magneettikenttä aiheuttaa roottorin virran esiintymisen ja erittäin suuren, koska tämä on oikosulkurakenteinen rakenne. Tämä virta aiheuttaa oman armatorikentän esiintymisen, joka "lukitsee" staattorin pyörteen magneettisen hikeen kanssa ja aiheuttaa moottorin akselin pyörimisen samaan suuntaan.

Perusperiaatteella, jossa AC-moottori on perinteisellä, oikosuljetulla roottorilla, on erittäin suuret käynnistysvirrat. Todennäköisesti monet teistä huomasivat tämän - hehkulampun moottoreiden käynnistyessä he muuttavat hehkun kirkkautta. Siksi suuritehoisissa sähkökoneissa käytetään vaiheroottoria - siihen on liitetty kolme "tähdellä" yhdistettyä käämiä.

Ankkurikäämityksiä ei ole liitetty verkkovirtaan, ja ne on kytketty käynnistysvastukseen keräilyharjayksikön avulla. Tällaisen moottorin käynnistämisprosessi muodostuu liittämisestä syöttöverkkoon ja vähitellen vähentää aktiivisen vastuksen nollaamista armo-piiriin. Sähkömoottori kääntyy tasaisesti ja ilman ylikuormitusta.

Asynkronisten moottoreiden käyttöominaisuudet yksivaiheisessa piirissä

Huolimatta siitä, että staattorin pyörivä magneettikenttä on helpoin saada kolmivaiheisesta jännitteestä, asynkronisen sähkömoottorin toimintaperiaate mahdollistaa sen toimivan yksivaiheisesta kotitalousverkosta, jos muutoksia tehdään niiden suunnitteluun.

Tällöin staattoriin tulisi olla kaksi käämiä, joista yksi on "käynnistys". Virtaa siirretään vaiheessa 90 °, koska piiriin kuuluu reaktiivinen kuorma. Useimmin käytetään tätä kondensaattoria.

Käytössä kotitalouspistorasiasta, voit ja teollisuusvaiheen kolmivaiheinen moottori. Tätä varten sen liitäntäkotelossa kaksi käämiä on liitetty yhteen ja kondensaattori kytketään päälle tässä piiriin. Yksivaihepiirillä toimivien asynkronisten sähkömoottoreiden toimintaperiaatteen perusteella on huomattava, että niillä on alhaisempi hyötysuhde ja ne ovat erittäin herkkiä ylikuormituksille.

Yleiskeräysmoottorit - käyttöperiaate ja ominaispiirteet

Kotitalouksien sähkötyökaluissa, joissa on alhainen teho, jotka vaativat alhaisia ​​käynnistysvirtoja, suurta vääntömomenttia, suurta pyörimisnopeutta ja mahdollisuutta sen sileään säätöön, käytetään niin sanottuja universaaleja kollektorimoottoreita. Suunnittelussa ne ovat samanlaisia ​​kuin tasavirtamoottorit, joissa on sekventiaalista herätystä.

Tällaisissa moottoreissa staattorin magneettikenttä syntyy syöttöjännitteen takia. Vain magneettiytimien mallia on hieman muunnettu - se ei ole valettu vaan valitsin, joka mahdollistaa Foucault-virtojen magnetoinnin ja lämmityksen kääntämisen. Sarjaväylään kytketty sarjainduktanssi mahdollistaa staattorin ja ankkurin magneettikentän suunnan muuttamisen samaan suuntaan ja samaan vaiheeseen.

Magneettikenttien melkein täydellinen synkronointi mahdollistaa moottorin vauhdin, vaikka akselilla on huomattavia kuormia, mikä edellyttää porojen, pyörivien vasaran, pölynimurien, "bulgarialaisten" tai kiillotuskoneiden käyttöä.

Jos tällaisen moottorin syöttöpiiriin kuuluu säädettävä muuntaja, sen pyörimisnopeutta voidaan muuttaa tasaisesti. Mutta virtapiiriin kytkettyä suuntaa ei voi koskaan muuttaa.

Sähkömoottoreilla on suurin teho (yli 80%) kaikista ihmisen luomista laitteista. Niiden keksintöä 1800-luvun lopulla voidaan pitää kvalitatiivisena sivilisaatiokierroksena, koska ilman niitä ei ole mahdotonta kuvitella nykyaikaisen yhteiskunnan elämää, joka perustuu korkeaan teknologiaan, ja jotain tehokkaampaa ei ole vielä keksitty.

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.