Asynkronisten sähkömoottoreiden laite ja toimintaperiaate

  • Lämmitys

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.

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.

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.

21. Laite on kolmivaiheinen asynkroninen moottori, jossa on vaiheroottori.

Asynkronisen oravahakkurimoottorin haitta on suuri käynnistysvirta, joka on 5-7 kertaa nimellisvirta.

Haluttiin parantaa asynkronisen moottorin lähtöominaisuuksia, M. O. Dolivo-Dobrovolsky kehitti vaihe-roottorimoottorin.

Asynkronisella moottorilla, jossa on vaiheroottori, on staattori, jossa on kolmivaiheinen pääkäämitys, joka on yhteinen asynkronimoottoreille, mutta myös kolmiportainen käämitys sijaitsee roottorin pinnalla. Roottorin kolmivaiheiset käämit on liitetty roottoriin tähtenä ja niiden vapaat päät liitetään koneen akselille kiinnitetyille ja eristetyille kolmelle eristetyille liukurengille (kuva 8.6). Siksi asynkronista moottoria, jossa on vaiheroottori, kutsutaan myös asynkronimoottoriksi, jossa on liukurenkaat.

Liukurenkaat ovat kosketuksissa kiinteisiin harjakoteloihin asennettavien harjojen kanssa. Rengas- ja harjojen kautta roottorin käämitys sulkeutuu kolmivaiheisella käynnistysvastuksella, joka muuttaa roottorikäämityksen vastarintaa käynnistyshetkellä. Tällaisen moottorin staattorikäämitys on kytketty suoraan kolmivaiheverkkoon (kuva 8.7).

Tätä järjestelmää käytetään joko käynnistämään (alentamaan käynnistysvirtaa samalla, kun vääntömomentti säilyy) tai säätämään moottorin roottorin pyörimisnopeutta. Roottorin kiihdytyksen jälkeen käynnistysvastus on pois päältä ja käämitys on oikosulussa erityisellä keskipakoisella automaattisella kontaktorilla. Jotkut moottorit, joilla on vaiheroottori, kitkahäviöiden vähentämiseksi on laitteita harjojen harjaamiseksi liukurenkaista niiden sulkemisen jälkeen.

Yksi asynkronisen moottorin vaihe-roottorin tärkeimmistä eduista on se, että käynnistyshetkellä syntyy suuri vääntömomentti huomattavasti alhaisemmilla käynnistysvirroilla kuin oikosulkumoottoreilla. Tämä johtuu siitä, että induktiomoottorin käynnistämisessä kehittyy suurin vääntömomentti, kun roottorin aktiivinen vastus on yhtä suuri kuin moottorin induktiivinen vastus. Ja koska vaiheroottorilla varustetuille moottoreille roottorin aktiivinen vastus voidaan vaihtaa käynnistysvastuksen avulla, niiden lähtöominaisuudet ovat paljon paremmat kuin moottoreilla, joissa on oikosulkuinen roottori.

Asynkronisen moottorin käynnistys vaiheroottorilla on seuraavanlainen. Käynnistysvastus on asennet- tu tyhjäkäynnillä (roottoripiiri on auki) ja verkkojännite syötetään staattoriin. Sitten käynnistysloistat kytkeytyvät päälle ja sen vastus vähenee vähitellen ja nollaksi saadaan nolla, kun moottori saa nimellisnopeuden. Moottorin käynnistysvirta vaiheroottorilla on vain 1,5-2 kertaa suurempi kuin nimellisjännite. Lisäksi käynnistysreostaatin roottoripiiriin lisääminen lisää merkittävästi vääntömomenttia.

Asynkronisen moottorin nopeuden säätöprosessin vaihe vaihe-roottorilla säätö-reostaatilla on seuraava. Moottorin roottorilla on tietty hitaus ja siksi heti käyttöönoton jälkeen

Asenna nopeus ja indusoida roottoriin EMF E2 vuonna

alkuperäinen hetki pysyy muuttumattomana. Käynnistysvastuksen lisääntyminen roottoripiirissä aiheuttaa

roottorivirran lasku 12, joka johtaa momentin pienenemiseen (ks. kaava (8.3)). Tämän seurauksena roottorin pyörimisnopeus p2 alkaa laskea. Nopeuden väheneminen n2 samanlainen kuin liukumisen kasvu, niin että se indusoitui roottorissa EMF E2, suhteellinen s, alkaa myös lisääntyä aiheuttaen roottorivirran I lisääntymisen2. Nouseva virta I2 ja vähentää roottorin n pyörimisnopeutta2

jatkuu nykyiseen I2 ei saavuta edellistä arvoa. Tällöin vääntömomentti on jälleen sama kuin staattinen ja moottori alkaa pyöriä vakionopeudella, jonka arvo on jonkin verran pienempi kuin ennen reostaatin käyttöönottoa. Asynkronisen moottorin nopeuden säätövaihe roottorilla voidaan suorittaa vain pienenevän nopeuden suuntaan.

Kolmivaiheisten asynkronisten moottoreiden laite ja toimintaperiaate

Kolmivaiheinen asynkronimoottori koostuu kiinteästä staattorista ja roottorista. Kolme käämiä sijoitetaan induktiomoottorin staattorin ytimen sisäpuolelle oleviin aukkoihin. Induktiomoottorin roottorin käämityksellä ei ole sähköyhteyttä verkkoon ja staattorikäämiin. Staattorikäämien vaiheiden alku ja päät on kytketty liitäntäkotelon liittimiin tähti- tai kolmiojärjestelmän mukaan.

Asynkronimoottoreita erotetaan pääasiassa roottorilaitteella, joka voi olla kahdentyyppinen: vaihe tai oikosulku. Induktiomoottorin oikosuljetun roottorin käämitys suoritetaan kuparipuiden sylinterillä ja sitä kutsutaan "oravahammaksi". Tangojen päätypäät suljetaan metallirenkailla. Roottoripakkaus on valmistettu sähköterästä. Pienemmällä teholla varustetuissa moottoreissa vavat valetaan alumiinilla. Vaihe roottorilla ja staattorilla on kolmivaiheinen käämitys. Käämityksen vaiheet liitetään tähdellä tai kolmiolla ja sen vapaat päät tuodaan ulos eristettyihin kontaktirenkaisiin.

Pyörivän magneettikentän saanti

Kolmen käämin muodossa olevan induktiomoottorin staattorikäämitys asetetaan 120 asteen kulmassa sijaitseviin uraseinämiin. Käämien alku ja pää ilmaistaan ​​kirjaimilla A, B, C ja X, Y ja Z vastaavasti. Kun käämille syötetään kolmivaiheista jännitettä, niihin muodostuu virtoja Ia, Ib, Ic ja käämit muodostavat oman vuorottelevan magneettikentän. Kelan virta on positiivinen, kun se suuntautuu alusta loppuun ja negatiivinen vastakkaiseen suuntaan. Magnetisointivoiman vektorit yhtyvät käämien akselien kanssa ja niiden suuruus määräytyvät virtojen arvojen avulla, jolloin tuloksena olevan vektorin suunta on sama kuin käämin akseli. Tuloksena olevan magnetointivoiman vektoria kierretään 120 astetta pitämällä arvo vastaavan vastaavan kierteen akselia. Tällöin staattorin tuloksena oleva magneettikenttä aikaansaa vallankumouksen tasaisella nopeudella. Kolmivaiheisen asynkronisen moottorin työ perustuu pyörivän magneettikentän vuorovaikutukseen roottorijohdinten aiheuttamien virtojen kanssa.

Kolmivaiheisen asynkronisen moottorin toimintaperiaate

Yksittäisten johtimien aikaansaama momentti muodostaa moottorin syntyvän vääntömomentin, syntyy voiman sähkömagneettista paria, joka pyrkii kääntämään roottorin staattorin sähkömagneettisen kentän liikesuuntaan. Roottori tulee pyörimään hankkii tietyn nopeuden, magneettikenttä ja roottori pyörivät eri nopeuksilla tai asynkronisesti. Asynkronimoottoreihin sovellettuna roottorin pyörimisnopeus on aina pienempi kuin staattorin magneettikentän pyörimisnopeus.

Asynkronisten moottoreiden käynnistys

Asynkronimoottoreissa, joissa on suuri inertia-aika, vaaditaan vääntömomentin lisäystä samanaikaisesti sisäänvirtamuuntausten rajoituksella - näitä tarkoituksia varten käytetään moottoreita, joissa on vaiheroottori. Roottoripiirin alkuperäisen käynnistysmomentin lisäämiseksi on mukana kolmivaiheinen reostaatti. Käynnistyksen alussa se ruiskutetaan täydellisesti ja käynnistysvirta pienenee. Toiminnon aikana reostaatti poistetaan kokonaan. Kolmea järjestelmää käytetään induktiomoottoreiden käynnistämiseen oravan häkkiroottorin kanssa: suihkukäämillä, autotransformaattorilla ja vaihtamalla tähti kolmiosta. Sarjaan kytketty kytkin yhdistää jet-käämin ja moottorin staattorin. Kun roottorin nopeus on lähellä nimellistä, kytkin suljetaan, oikosulkee käämin ja staattori kytkeytyy täyteen verkkojännitteeseen. Kun autotransformaattori käynnistyy moottorin kiihtyessä, autotransformaattori siirretään työasentoon, jossa verkon täysi jännite syötetään staattoriin. Induktiomoottorin käynnistäminen, kun tähtiä käytetään staattorin käämitykseen ja sen siirtyminen deltaan, antaa kolminkertaisen virran pienenemisen.

Kolmivaiheisen asynkronimoottorin roottorin nopeuden muutos

Kahden vaiheen rinnakkaiset käämitykset muodostavat yhden parin navoja, jotka on siirretty avaruudessa 120 astetta. Käämien sarjayhteys muodostaa kaksi napaparia, mikä mahdollistaa pyörimisnopeuden pienentämisen puoleen. Säädetään roottorin pyörimisnopeutta muuttamalla virran taajuutta erillisellä virtalähteellä tai energiamuunnilla, jolla on säädettävä taajuus, joka suoritetaan tyristoreilla.

Moottorin hidastusmenetelmät

Kun jarrutetaan oppositioon, kytketään kaksi johdinta, jotka yhdistävät kolmivaiheverkon staattorikäämiin ja muut- tavat koneen magneettikentän liikkeen suunnan. Kun näin tapahtuu, sähkömagneettinen jarrutila. Dynaamista jarrutusta varten staattorikäämitys irrotetaan kolmivaiheverkosta ja sisältyy DC-verkkoon. Staattorin staattinen kenttä aiheuttaa roottorin pysähtymisen nopeasti. Asynkronimoottoreita käytetään laajalti teollisuudessa. Rakentamismekanismissa, metallintyöstökoneissa, puristinlaitteissa, valssaamoissa, tutka-asemissa ja monilla muilla aloilla.