Hva er en induksjonsmotor og hvordan fungerer den

Induksjonsmotoren er enkel og pålitelig, og det er derfor den ofte brukes i produksjon og i husholdningsapparater, fra ventilstasjonen til rotasjonen av trommelen i vaskemaskinen. I denne artikkelen vil vi fortelle deg med enkle ord om hva som er asynkrone elektriske motorer, hva er det og hvordan fungerer denne typen elektriske maskiner.

Visninger

Induksjonsmotorer (AM) er delt inn i to hovedgrupper:

• ekornburrotor
• med en faserotor.

Hvis vi utelater nyansene, er forskjellen at ekorn-burrotormotoren ikke har børster og uttalte viklinger, den er mindre krevende i vedlikehold. Mens det i asynkronmotorer med en faserotor er tre viklinger koblet til gliringer, hvor strømmen fjernes med børster. I motsetning til den forrige, er det bedre å kontrollere dreiemomentet på akselen, og det er lettere å oppnå en jevn start for å redusere russtrømmene.

Resten av motorene klassifiserer:

• etter antall forsyningsfaser - enfase og tofase (brukt i hverdagen når det drives av et 220V nettverk), og trefase (mest brukt i produksjon og i verksteder).
• ved hjelp av feste - flens eller på poter.
• med driftsmodus - for en modus for lang, kort sikt eller gjentatte ganger.

Og en rekke andre faktorer som påvirker valget av et bestemt produkt til bruk under spesifikke forhold.

Mye kan sies om enfasede elektriske motorer: noen av dem blir lansert gjennom en kondensator, og andre krever start- og arbeidskapasitet. Det finnes også alternativer med en kortsluttet sving, som fungerer uten kondensator og brukes for eksempel i hetter. Hvis du er interessert, skriv kommentarene, så skriver vi en artikkel om det.

Enhet

Per definisjon refererer "asynkron" til en vekselstrømsmotor der rotoren roterer saktere enn statorens magnetfelt, det vil si asynkront. Men denne definisjonen er ikke for informativ. For å forstå det, må du finne ut hvordan denne motoren er designet.

En induksjonsmotor, som alle andre, består av to hoveddeler - rotor og stator. “For Dummies” innen elektrikk vi dechiffrerer:

• Statoren kalles den faste delen av enhver generator eller elektrisk motor.
• Rotoren kalles den roterende delen av motoren, som driver mekanismene.

Statoren består av et hus, hvis ender er lukket av lagerskjold der lagrene er installert. Avhengig av motorens formål og kraft brukes skyve- eller rullelager. Kjernen er plassert i saken, en vikling er installert på den. Det kalles en statorvikling.

Siden strømmen veksler for å redusere tap på grunn av villstrømmer (Foucault-strømmer) statorkjernen trekkes fra tynne stålplater isolert fra hverandre ved målestokk og limt med lakk.En forsyningsspenning tilføres statorviklingene, strømmen som strømmer i dem kalles statorstrøm.

Antall viklinger avhenger av antall forsyningsfaser og utformingen av motoren. Så en trefaset motor har minst tre viklinger koblet sammen med en stjerne- eller trekantkrets. Deres antall kan være større, og det påvirker rotasjonshastigheten til skaftet, men vi vil snakke om dette senere.

Men med rotoren er ting mer interessant, som allerede nevnt kan det enten være kortsluttet eller fase.

En ekorn-burrotor er et sett av metallstenger (vanligvis aluminium eller kobber), på figuren over er de indikert med nummer 2, loddet eller fylt inn i kjernen (1), lukket av ringer (3). Denne designen ligner et hjul som domestiserte gnagere kjører i, og det er derfor det ofte kalles "ekornbur" eller "ekornhjul", og dette navnet er ikke slang, men ganske litterært. For å redusere de høyere harmonikkene i EMF og pulseringen av magnetfeltet, legges stengene ikke langs skaftet, men i en viss vinkel i forhold til rotasjonsaksen.

Faserotoren skiller seg fra den forrige ved at den allerede har tre viklinger, som på en stator. Begynnelsen på viklingene er koblet til ringene, vanligvis kobber, de presses på motorakselen. Senere vil vi kort forklare hvorfor de trengs.

I begge tilfeller er en av endene av skaftet koblet til en mekanisme drevet av bevegelse, den er konisk eller sylindrisk i form med eller uten spor for å installere en flens, en remskive og andre mekaniske drivdeler.

Et løpehjul, som er nødvendig for å blåse og avkjøle, er festet på den "bakre" delen av skaftet, et foringsrør blir satt på foringsrøret over løpehjulet. Dermed blir kald luft rettet langs kantene på induksjonsmotoren, hvis dette løpehjulet ikke roterer av en eller annen grunn, vil det overopphetes.

Utformingen av den første induksjonsmotoren ble utviklet av M.O. Dolivo-Dobrovolsky og han patenterte den i 1889. Uten endringer har den overlevd til i dag.

Arbeidsprinsipp

Asynkrone elektriske maskiner kalles ofte induksjon, dette skyldes deres driftsprinsipp. Enhver elektrisk motor drives inn i rotasjon som et resultat av samspillet mellom magnetfeltene til rotoren og statoren, så vel som på grunn av Ampere-kraften. Et magnetfelt kan på sin side eksistere enten rundt en permanent magnet, eller rundt en leder som strømmen strømmer gjennom. Men hvordan fungerer en asynkron maskin nøyaktig?

I en induksjonsmotor er det, i motsetning til andre, ingen eksitasjonsvikling i seg selv, mens har den et magnetfelt? Svaret er enkelt: en induksjonsmotor er en transformator.

Tenk på prinsippet for dets drift på eksemplet med en trefasemaskin, siden det er de som blir funnet oftere enn andre.

I figuren under ser du plasseringen av viklingene på statorkjernen til en trefaset asynkronmotor.

Som et resultat av strømmen av en trefasestrøm vises et roterende magnetfelt i statorviklingene. På grunn av faseforskyvningen strømmer strømmen enten den ene eller den andre viklingen, i samsvar med dette er det et magnetfelt, hvis poler er rettet etter regelen om høyre hånd. Og i samsvar med endringen i strømmen i en eller annen vikling blir polene sendt i tilsvarende retning. Som følgende animasjon illustrerer:

I det enkleste (topolige) tilfellet er viklingene stablet på en slik måte at hver av dem blir forskjøvet med 120 grader i forhold til den forrige, i likhet med fasevinkelen til spenningen i AC-nettet.

Rotasjonshastigheten til statormagnetfeltet kalles synkron. Lær mer om hvordan den roterer og hvorfor du lærer av neste video. Legg merke til at i to-fase (kondensator) og enfasede motorer - den roterer ikke, men elliptisk eller pulserende, og viklingene ikke er 3, men 2.

Hvis vi betrakter en asynkron motor med en ekorn-burrotor, induserer magnetfeltet til statoren en EMF i stengene, siden de er lukket, strømmer strømmen.På grunn av dette oppstår også et magnetfelt.

Som et resultat av samspillet mellom to felt og Amperekraftsom virker på rotoren, begynner det å rotere etter det roterende magnetfeltet til statoren, men det er alltid litt bak rotasjonshastigheten til stator MP, dette etterslepet kalles slip.

Hvis magnetfeltets rotasjonshastighet kalles synkron, er rotorens rotasjonshastighet allerede asynkron, hvorfra han fikk dette navnet.

I AD med en faserotor er ting likt, bortsett fra at en reostat er koblet til ringene, som etter at motoren går i driftsmodus fjernes fra kretsløpet og viklingene kortsluttes. Dette er vist i diagrammet nedenfor, men i stedet for en reostat blir konstante motstander brukt, tilkoblet eller skiftet av kontaktorer KM3, KM2, KM1.

Denne tilnærmingen muliggjør en jevn start og reduserer russtrømmer ved å øke den aktive elektriske motstanden til rotoren.

Å oppsummere:

1. Strømmen i statorviklingene genererer et magnetfelt.
2. Magnetfeltet fører til strøm i rotoren.
3. Strømmen i rotoren fører til utseendet til et felt rundt den.
4. Siden statorfeltet roterer, på grunn av sitt felt, begynner rotoren å rotere bak seg.

Skyve- og rotasjonshastighet

Rotasjonsfrekvensen til statormagnetfeltet (n1) er større enn rotorens (n2) rotasjonsfrekvens. Forskjellen mellom dem kalles slip, og er betegnet med den latinske bokstaven S og beregnet med formelen:

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

Glidning er ikke en ulempe ved denne elektriske motoren, fordi hvis akselen roterte med samme frekvens som statormagnetfeltet (synkront), ville ingen strøm bli indusert i stengene, og den ville rett og slett ikke rotere.

Nå om et viktigere konsept - rotasjonshastigheten til rotoren til en induksjonsmotor. Det avhenger av 3 verdier:

• forsyningsspenningsfrekvens (f);
• antall par magnetiske poler (p);
• skli (S).

Antallet par magnetiske poler bestemmer synkron rotasjonshastighet for feltet og avhenger av antall statorviklinger. Glidning avhenger av belastningen og designen til en bestemt elektrisk motor og ligger i området 3-10%, det vil si at asynkron hastighet er veldig litt mindre enn synkron. Vel, frekvensen av vekselstrømmen er fast til 50 Hz.

Derfor er rotasjonshastigheten til akselen til en induksjonsmotor vanskelig å regulere, du kan bare påvirke frekvensen til strømnettet, det vil si ved å stille inn en frekvensomformer. Det er mulig å senke statorspenningen, men da reduseres kraften på akselen, likevel brukes en slik teknikk når du starter AM med å skifte viklingene fra stjerne til delta for å redusere startstrømmer.

Rotasjonsfrekvensen til statorfeltet (synkron hastighet) bestemmes av formelen:

n = 60 * f / p

Så i en motor med ett par magnetiske poler (to poler), er den synkrone hastigheten:

60 * 50/1 = 3000 o / min

De vanligste alternativene for elektriske motorer med:

• ett par poler (3000 o / min);
• to (1500 o / min);
• tre (1000 o / min);
• fire (750 o / min).

Den faktiske rotorhastigheten vil være litt lavere, på en ekte induksjonsmotor vises den på typeskiltet, for eksempel her - 2730 o / min. Til tross for dette vil folket kalle en slik asynkron motor i henhold til synkronhastighet eller bare "tre tusen meter".

Da tilsvarer glippen:

3000-2730*100%/3000=9%

Bruksområde

Asynkron elektrisk motor har funnet anvendelse innen alle områder av menneskelig aktivitet. De som er drevet fra en fase (fra 220V), finner du i aktuatorer med lite strøm eller i husholdningsapparater og verktøy, for eksempel:

• i en vaskemaskin av typen "baby" og andre gamle sovjetiske modeller;
• i en betongblander;
• i viften;
• i nabolaget;
• og til og med i gressklippere i det øvre prissegmentet.

I produksjon i trefase nettverk:

• automatiske portventiler;
• heise mekanismer (kraner og vinsjer);
• ventilasjon;
• kompressorer;
• pumps
• tre- og metallbearbeidingsmaskiner og mer.

AD brukes også i elektriske biler, og nylig annonseres den asynkrone motoren med en Slavyanka-svingete type og det såkalte Duyunov-motorhjulet aktivt på Internett, som du kan finne ut av utviklerens video.

Omfanget av asynkronmotorer er så stort at listen alene vil være lenger enn denne artikkelen, så enhver elektriker skal vite hvordan den fungerer, hva den er til og hvor den brukes. For å oppsummere og liste over fordeler og ulemper med disse enhetene.

Pros:

1. Enkel konstruksjon.
2. Lav pris.
3. Nesten ingen vedlikehold.

Den største ulempen er vanskeligheten med å justere hastigheten sammenlignet med de samme likestrømsmotorene eller universelle kollektormaskiner. Følgelig er det vanskelig å organisere jevn oppstart av store maskiner, og oftere gjøres dette ved hjelp av en kostbar frekvensomformer.

Det er her vi slutter med hensynet til induksjonsmotorer og deres omfang. Vi håper at etter å ha lest artikkelen vil du forstå hva den er og hvordan denne elektriske maskinen fungerer!

Relaterte materialer:

• Hvordan velge en frekvensomformer for strøm og strøm
• Forskjellen mellom AC og DC
• Fase- og linjespenning