Kas ir indukcijas motors un kā tas darbojas

Indukcijas motors ir vienkāršs un uzticams, un tāpēc to ļoti bieži izmanto ražošanā un sadzīves tehnikā, sākot ar vārsta piedziņu un beidzot ar bungas pagriešanu veļas mašīnā. Šajā rakstā vienkāršos vārdos mēs runāsim par to, kas ir asinhronie elektromotori, kas tas ir un kā darbojas šāda veida elektriskā mašīna.

Sugas

Indukcijas motorus (AM) iedala divās galvenajās grupās:

• vāveres būra rotors
• ar fāzes rotoru.

Ja mēs izlaižam nianses, atšķirība ir tāda, ka vāveres būra rotora motoram nav suku un izteiktu tinumu, tas ir mazāk prasīgs uzturēšanā. Tā kā asinhronajos motoros ar fāzes rotoru ir trīs tinumi, kas savienoti ar slīdēšanas gredzeniem, no kuriem strāvu noņem ar sukām. Atšķirībā no iepriekšējās, ir labāk kontrolēt griezes momentu uz vārpstas, un ir vieglāk realizēt vienmērīgu sākumu, lai samazinātu ieplūdes strāvas.

Pārējos motorus klasificē:

• pēc piegādes fāžu skaita - vienfāzes un divfāžu (izmanto ikdienas dzīvē, kad to baro ar 220 V tīklu) un trīsfāžu (visplašāk izmanto ražošanā un darbnīcās).
• ar stiprinājumu - atloku vai uz ķepām.
• pēc darbības režīma - ilgstošam, īstermiņa vai atkārtoti īstermiņa režīmam.

Un vēl virkne citu faktoru, kas ietekmē konkrēta produkta izvēli lietošanai īpašos apstākļos.

Daudz var teikt par vienfāzes elektromotoriem: daži no tiem tiek palaisti caur kondensatoru, un dažiem ir nepieciešama iedarbināšanas un darba jauda. Ir arī iespējas ar īssavienojumu, kas darbojas bez kondensatora un tiek izmantotas, piemēram, kapuces. Ja jums ir interese, rakstiet komentāros, un mēs par to uzrakstīsim rakstu.

Ierīce

Pēc definīcijas “asinhrons” attiecas uz maiņstrāvas motoru, kurā rotors griežas lēnāk nekā statora magnētiskais lauks, tas ir, asinhroni. Bet šī definīcija nav pārāk informatīva. Lai to saprastu, jums ir jāizdomā, kā šis motors ir paredzēts.

Indukcijas motors, tāpat kā jebkurš cits, sastāv no divām galvenajām daļām - rotors un stators. Mēs atšifrējam “manekeniem” elektrikā:

• Statoru sauc par jebkura ģeneratora vai elektromotora fiksēto daļu.
• Rotoru sauc par motora rotējošo daļu, kas virza mehānismus.

Statoru veido korpuss, kura galus aizver ar gultņu vairogiem, kuros ir uzstādīti gultņi. Atkarībā no motora mērķa un jaudas tiek izmantoti bīdāmie vai rites gultņi. Kodols atrodas korpusā, uz tā ir uzstādīts tinums. To sauc par statora tinumu.

Tā kā strāva ir mainīga, lai samazinātu zaudējumus, kas rodas straumju dēļ (Foucault straumes) statora kodolu izvelk no plānām tērauda plāksnēm, kuras viena no otras ir izdalītas pēc mēroga, un savieno ar laku.Statora tinumiem tiek piegādāts barošanas spriegums, tajos plūstošo strāvu sauc par statora strāvu.

Tinumu skaits ir atkarīgs no piegādes fāžu skaita un motora konstrukcijas. Tātad trīsfāzu motoram ir vismaz trīs tinumi, kas savienoti ar zvaigznes vai trīsstūra ķēdi. To skaits var būt lielāks, un tas ietekmē ass griešanās ātrumu, bet par to mēs runāsim vēlāk.

Bet ar rotoru lietas ir daudz interesantākas, kā jau minēts, tas var būt vai nu īssavienojums, vai fāze.

Vāveres būra rotors ir metāla stieņu komplekts (parasti alumīnijs vai varš), attēlā iepriekš tie ir apzīmēti ar numuru 2, pielodēti vai iepildīti serdī (1), aizvērti ar gredzeniem (3). Šis dizains atgādina riteni, kurā darbojas pieradināti grauzēji, tāpēc to bieži sauc par “vāveres būru” vai “vāveres riteni”, un šis nosaukums nav slengs, bet diezgan literārs. Lai samazinātu EML augstākās harmonikas un magnētiskā lauka pulsāciju, stieņi tiek novietoti nevis gar vārpstu, bet noteiktā leņķī attiecībā pret rotācijas asi.

Fāzes rotors atšķiras no iepriekšējā ar to, ka tam jau ir trīs tinumi, tāpat kā uz statora. Tinumu sākums ir savienots ar gredzeniem, parasti vara, tie tiek nospiesti uz motora vārpstas. Vēlāk mēs īsi paskaidrosim, kāpēc tie ir nepieciešami.

Abos gadījumos viens no vārpstas galiem ir savienots ar mehānismu, ko virza, tas ir koniska vai cilindriska forma ar vai bez rievām, lai uzstādītu atloku, skriemeli un citas mehāniskās piedziņas daļas.

Uz vārpstas “aizmugures” daļas ir piestiprināts lāpstiņritenis, kas nepieciešams pūšanai un dzesēšanai, un uz apvalka virs lāpstiņriteņa tiek uzlikts apvalks. Tādējādi auksts gaiss tiek virzīts gar indukcijas motora ribām, ja kāda iemesla dēļ šis lāpstiņritenis negriežas, tas pārkarst.

Pirmā indukcijas motora dizainu izstrādāja M.O. Dolivo-Dobrovolsky un viņš to patentēja 1889. gadā. Bez jebkādām izmaiņām tas ir saglabājies līdz mūsdienām.

Darba princips

Asinhronās elektriskās mašīnas bieži sauc par indukciju, tas ir saistīts ar to darbības principu. Jebkurš elektromotors tiek pagriezts rotora un statora magnētisko lauku mijiedarbības rezultātā, kā arī pateicoties Ampere spēkam. Savukārt magnētiskais lauks var pastāvēt vai nu ap pastāvīgo magnētu, vai ap vadītāju, caur kuru plūst strāva. Bet kā tieši darbojas asinhronā mašīna?

Indukcijas motorā atšķirībā no citiem lauka tinuma per se nav, turpretim tam ir magnētiskais lauks? Atbilde ir vienkārša: indukcijas motors ir transformators.

Apsveriet tā darbības principu, izmantojot trīsfāzu mašīnu, jo tieši tās ir sastopamas biežāk nekā citas.

Zemāk redzamajā attēlā redzat tinumu atrašanās vietu uz trīsfāzu asinhronā motora statora serdi.

Trīsfāzu strāvas plūsmas rezultātā statora tinumos parādās rotējošs magnētiskais lauks. Sakarā ar fāzes nobīdi strāva plūst vai nu vienā, vai otrā tinumā, saskaņā ar to ir izveidots magnētiskais lauks, kura stabi ir vērsti saskaņā ar labās rokas likumu. Un saskaņā ar strāvas izmaiņām vienā vai otrā tinumā stabi tiek nosūtīti attiecīgajā virzienā. Kā parādīta šāda animācija:

Vienkāršākajā (divu polu) gadījumā tinumi ir sakrauti tādā veidā, ka katrs no tiem ir nobīdīts par 120 grādiem attiecībā pret iepriekšējo, tāpat kā sprieguma fāzes leņķis maiņstrāvas tīklā.

Statora magnētiskā lauka griešanās ātrumu sauc par sinhrono. Uzziniet vairāk par to, kā tas griežas, un kāpēc jūs uzzināsit no nākamā videoklipa. Ņemiet vērā, ka divfāzu (kondensatoru) un vienfāzes motoros - tas nav rotējošs, bet gan eliptisks vai pulsējošs, un tinumi nav 3, bet 2.

Ja mēs uzskatām asinhrono motoru ar vāveres-rotora motoru, statora magnētiskais lauks tā stieņos rada EML, jo tie ir slēgti, tad plūst strāva.Sakarā ar to rodas arī magnētiskais lauks.

Divu lauku un mijiedarbības rezultātā Ampere spēksiedarbojoties uz rotoru, tas sāk griezties pēc statora rotējošā magnētiskā lauka, bet tas vienmēr nedaudz atpaliek no statora MP griešanās ātruma, šo nobīdi sauc par slīdēšanu.

Ja magnētiskā lauka griešanās ātrumu sauc par sinhronu, tad rotora griešanās ātrums jau ir asinhrons, no kura viņš saņēma šo vārdu.

AD ar fāzes rotoru lietas ir līdzīgas, izņemot to, ka pie tā gredzeniem ir pievienots reostats, kas pēc motora darbības režīma tiek noņemts no ķēdes un tinumiem ir īssavienojums. Tas ir parādīts zemāk redzamajā diagrammā, bet reostata vietā tiek izmantoti nemainīgi rezistori, savienoti vai manevrēti ar kontaktoriem KM3, KM2, KM1.

Šī pieeja ļauj vienmērīgi startēt un samazināt iebraukšanas straumes, palielinot rotora aktīvo elektrisko pretestību.

Rezumējot:

1. Statora tinumos esošā strāva rada magnētisko lauku.
2. Magnētiskais lauks noved pie strāvas rotorā.
3. Strāva rotorā noved pie lauka parādīšanās ap to.
4. Tā kā statora lauks griežas tā lauka dēļ, rotors sāk griezties aiz tā.

Slīdēšanas un griešanās ātrums

Statora magnētiskā lauka rotācijas frekvence (n1) ir lielāka par rotora (n2) griešanās frekvenci. Starpību starp tām sauc par slīdēšanu, un to apzīmē ar latīņu burtu S un aprēķina pēc formulas:

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

Bīdīšana nav šī elektromotora trūkums, jo, ja tā ass griežas ar tādu pašu frekvenci kā statora magnētiskais lauks (sinhroni), tad tā stieņos netiktu ierosināta strāva, un tā vienkārši negrieztos.

Tagad par svarīgāku jēdzienu - indukcijas motora rotora griešanās ātrumu. Tas ir atkarīgs no 3 vērtībām:

• barošanas sprieguma frekvence (f);
• magnētisko polu pāru skaits (p);
• slīdēt (S).

Magnētisko polu pāru skaits nosaka lauka sinhronu rotācijas ātrumu un ir atkarīgs no statora tinumu skaita. Bīdīšana ir atkarīga no konkrētā elektromotora slodzes un konstrukcijas un ir diapazonā no 3–10%, tas ir, asinhronais ātrums ir ļoti nedaudz mazāks par sinhrono. Nu, maiņstrāvas frekvence ir fiksēta 50 Hz.

Tāpēc ir grūti regulēt indukcijas motora vārpstas griešanās ātrumu, jūs varat ietekmēt tikai tīkla frekvenci, tas ir, iestatot frekvences pārveidotājs. Ir iespējams pazemināt statora spriegumu, bet pēc tam vārpstas jauda samazinās, neskatoties uz to, šāda tehnika tiek izmantota, sākot AM, ar tinumu pārslēgšanu no zvaigznes uz deltu, lai samazinātu ievirzes straumes.

Statora lauka rotācijas biežumu (sinhrono ātrumu) nosaka pēc formulas:

n = 60 * f / p

Tātad motorā ar vienu magnētisko polu pāri (diviem poliem) sinhronais ātrums ir:

60 * 50/1 = 3000 apgr./min

Visizplatītākās iespējas elektromotoriem ar:

• viens stabu pāris (3000 apgr./min);
• divi (1500 apgr./min);
• trīs (1000 apgr./min);
• četri (750 apgr./min).

Faktiskais rotora ātrums būs nedaudz mazāks, reālam indukcijas motoram tas ir norādīts uz plāksnītes, piemēram, šeit - 2730 apgr./min. Neskatoties uz to, cilvēki izsauks šādu asinhrono motoru pēc sinhronā ātruma vai vienkārši “trīs tūkstoši metru”.

Tad tā slīdēšana ir vienāda:

3000-2730*100%/3000=9%

Piemērošanas joma

Asinhronais elektromotors ir atradis pielietojumu visās cilvēka darbības jomās. Tos, kas barojas no vienas fāzes (no 220 V), var atrast mazjaudas izpildmehānismos vai sadzīves tehnikā un instrumentos, piemēram:

• "mazuļa" tipa veļas mašīnā un citos vecajos padomju modeļos;
• betona maisītājā;
• ventilatorā;
• kapuci;
• un pat augšējā cenu segmenta zāles pļāvējiem.

Ražošanā trīsfāžu tīklos:

• automātiskie vārstu vārsti;
• pacelšanas mehānismi (celtņi un vinčas);
• ventilācija
• kompresori;
• Sūkņi
• kokapstrādes un metālapstrādes mašīnas un daudz ko citu.

AD tiek izmantots arī elektriskajos transportlīdzekļos, un pēdējā laikā asinīs aktīvi tiek reklamēts asinhronais motors ar Slavyanka tipa tinumu un tā dēvētais Duyunov motora ritenis, ko varat uzzināt no izstrādātāja video.

Asinhrono motoru darbības joma ir tik plaša, ka saraksts vien būs garāks nekā šis raksts, tāpēc katram elektriķim vajadzētu zināt, kā tas darbojas, kādam nolūkam tas paredzēts un kur tiek izmantots. Apkopot un uzskaitīt šo ierīču plusus un mīnusus.

Plusi:

1. Vienkārša konstrukcija.
2. Zemas izmaksas
3. Gandrīz nav nepieciešama apkope.

Galvenais trūkums ir grūtības pielāgot ātrumu, salīdzinot ar tiem pašiem līdzstrāvas motoriem vai universālajām kolektoru mašīnām. Attiecīgi ir grūti organizēt vienmērīgu lielu mašīnu palaišanu, un biežāk tas tiek darīts ar dārga frekvences pārveidotāja palīdzību.

Ar šo mēs beidzam apsvērt indukcijas motorus un to darbības jomu. Mēs ceram, ka pēc raksta lasīšanas jūs sapratīsit, kas tas ir un kā šī elektriskā mašīna darbojas!

Saistītie materiāli:

• Kā izvēlēties frekvences pārveidotāju jaudai un strāvai
• Starpība starp maiņstrāvu un līdzstrāvu
• Fāzes un līnijas spriegums