Ce este un motor cu inducție și cum funcționează

Motorul de inducție este simplu și de încredere și acesta este motivul pentru care este foarte des utilizat în producție și în aparatele de uz casnic, de la acționarea supapei până la rotirea tamburului în mașina de spălat. În acest articol, în cuvinte simple, vom vorbi despre ce sunt motoarele electrice asincrone, ce este și cum funcționează acest tip de mașină electrică.

tipuri

Motoarele cu inducție (AM) se împart în două grupe principale:

• rotor cușcă veveriță
• cu rotor de fază.

Dacă omitem nuanțele, diferența este că motorul rotorului cu cuve veveriței nu are perii și înfășurări pronunțate, este mai puțin solicitant în ceea ce privește întreținerea. În timp ce în motoarele asincrone cu rotor de fază, există trei înfășurări conectate la inele de alunecare, din care curentul este îndepărtat prin perii. Spre deosebire de cel precedent, este mai bine să controlați cuplul pe arbore și este mai ușor să realizați o pornire lină pentru a reduce curenții de intrare.

Restul motoarelor clasifică:

• după numărul de faze de aprovizionare - monofazate și două faze (utilizate în viața de zi cu zi când sunt alimentate de o rețea de 220V) și trifazate (cel mai des utilizate în producție și în ateliere).
• prin fixare - flanșă sau pe labe.
• după modul de funcționare - pentru modul pe termen lung, pe termen scurt sau repetat.

Și o serie de alți factori care afectează alegerea unui anumit produs pentru utilizare în condiții specifice.

Se pot spune multe despre motoarele electrice monofazate: unele dintre ele sunt lansate printr-un condensator, iar unele necesită o capacitate de pornire și de lucru. Există, de asemenea, opțiuni cu un viraj scurtcircuitat, care funcționează fără condensator și sunt utilizate, de exemplu, în hote. Dacă sunteți interesat, scrieți în comentarii și vom scrie un articol despre asta.

dispozitiv

Prin definiție, „asincron” se referă la un motor AC în care rotorul se rotește mai lent decât câmpul magnetic al statorului, adică asincron. Dar această definiție nu este prea informativă. Pentru a înțelege, trebuie să vă dați seama cum este proiectat acest motor.

Un motor cu inducție, ca oricare altul, este format din două părți principale - rotor și stator. „Pentru manechine” în electricitate descifrăm:

• Statorul se numește partea fixă ​​a oricărui generator sau motor electric.
• Rotorul se numește partea rotativă a motorului, care conduce mecanismele.

Statorul este format dintr-o carcasă, ale cărei capete sunt închise prin scuturi în care sunt instalate rulmenții. În funcție de scopul și puterea motorului, se utilizează rulmenți glisante sau rulante. Nucleul este localizat în carcasă, pe el este instalată o înfășurare. Se numește înfășurare statorică.

Întrucât curentul alternează pentru a reduce pierderile datorate curenților rătăciți (Curenții Foucault) miezul statorului este extras din plăci subțiri de oțel izolate unele de altele pe scară și lipite cu lac.O tensiune de alimentare este furnizată înfășurărilor statorului, curentul care curge în ele se numește curent stator.

Numărul de înfășurări depinde de numărul de faze de alimentare și de proiectarea motorului. Deci un motor trifazat are cel puțin trei înfășurări conectate de un circuit cu stea sau triunghi. Numărul lor poate fi mai mare și afectează viteza de rotație a arborelui, dar despre acest lucru vom vorbi mai târziu.

Dar, cu rotorul, lucrurile sunt mai interesante, așa cum am menționat deja, acesta poate fi fie scurtcircuitat, fie faza.

Un rotor în cușcă de veveriță este un set de tije metalice (de obicei aluminiu sau cupru), în figura de mai sus sunt indicate cu numărul 2, lipit sau umplut în miez (1), închis cu inele (3). Acest design seamănă cu o roată în care rulează rozătoare domestice, motiv pentru care este adesea denumită „cușcă de veveriță” sau „roata veveriței” și acest nume nu este argou, ci destul de literar. Pentru a reduce armoniile superioare ale EMF și pulsarea câmpului magnetic, tijele sunt așezate nu de-a lungul arborelui, ci la un anumit unghi în raport cu axa de rotație.

Rotorul de fază diferă de cel anterior prin faptul că are deja trei înfășurări, ca pe un stator. Începutul înfășurărilor este conectat la inele, de obicei cupru, sunt presate pe arborele motorului. Mai târziu vom explica pe scurt de ce sunt necesare.

În ambele cazuri, unul dintre capetele arborelui este conectat la un mecanism antrenat de mișcare, are formă conică sau cilindrică cu sau fără caneluri pentru a instala o flanșă, un scripete și alte piese mecanice de antrenare.

Un rotor, care este necesar pentru suflare și răcire, este fixat pe partea „din spate” a arborelui, o carcasă este pusă pe carcasă peste rotor. Astfel, aerul rece este direcționat de-a lungul marginilor motorului de inducție, dacă din anumite motive acest rotor nu se rotește, se va supraîncălzi.

Proiectarea primului motor de inducție a fost dezvoltat de M.O. Dolivo-Dobrovolsky și el a brevetat-o ​​în 1889. Fără modificări, a supraviețuit până în prezent.

Principiul de lucru

Mașinile electrice asincrone sunt adesea numite inducție, acest lucru se datorează principiului lor de funcționare. Orice motor electric este condus în rotație ca urmare a interacțiunii câmpurilor magnetice ale rotorului și statorului, precum și datorită forței Ampere. La rândul său, un câmp magnetic poate exista fie în jurul unui magnet permanent, fie în jurul unui conductor prin care circulă curent. Dar cum funcționează exact o mașină asincronă?

Într-un motor cu inducție, spre deosebire de altele, nu există în sine o înfășurare de excitație, în timp ce are un câmp magnetic? Răspunsul este simplu: un motor cu inducție este un transformator.

Luați în considerare principiul funcționării sale pe exemplul unei mașini trifazate, deoarece acestea sunt găsite mai des decât altele.

În figura de mai jos vedeți locația înfășurărilor pe miezul stator al unui motor asincron trifazat.

Ca urmare a curgerii unui curent trifazat, în înfășurările statorului apare un câmp magnetic rotativ. Datorită deplasării de fază, curentul curge fie unul, fie celălalt înfășurare, în conformitate cu acesta există un câmp magnetic, al cărui poli sunt direcționați după regula mâinii drepte. Și în conformitate cu schimbarea curentului într-o înfășurare sau în alta, stâlpii sunt trimiși în direcția corespunzătoare. După cum ilustrează următoarea animație:

În cazul cel mai simplu (cu doi poli), înfășurările sunt stivuite în așa fel încât fiecare dintre ele să fie compensat cu 120 de grade față de cel precedent, așa cum este unghiul de fază al tensiunii din rețeaua de curent alternativ.

Viteza de rotație a câmpului magnetic al statorului se numește sincronă. Aflați mai multe despre cum se rotește și de ce veți afla din următorul videoclip. Rețineți că în motoarele cu două faze (condensator) și monofazate - nu este rotativ, ci eliptic sau pulsator, iar înfășurările nu sunt 3, ci 2.

Dacă luăm în considerare un motor asincron cu rotor cu o veveriță, câmpul magnetic al statorului induce un EMF în tijele sale, deoarece acestea sunt închise, atunci curentul curge.Din această cauză, apare și un câmp magnetic.

Ca urmare a interacțiunii a două câmpuri și Forță ampereacționând asupra rotorului, acesta începe să se rotească după câmpul magnetic rotativ al statorului, dar este întotdeauna ușor în spatele vitezei de rotație a statorului MP, acest lag se numește alunecare.

Dacă viteza de rotație a câmpului magnetic se numește sincronă, atunci viteza de rotație a rotorului este deja asincronă, de la care a primit acest nume.

În AD cu rotor de fază, lucrurile sunt similare, cu excepția faptului că un reostat este conectat la inelele sale, care, după ce motorul intră în modul de funcționare, este scos din circuit și înfășurările sunt scurtcircuitate. Acest lucru este arătat în diagrama de mai jos, dar în loc de reostat, sunt utilizate rezistențe constante, conectate sau evitate de contactorii KM3, KM2, KM1.

Această abordare permite o pornire lină și reduce curenții de intrare, prin creșterea rezistenței electrice active a rotorului.

Pentru a rezuma:

1. Curentul înfășurărilor statorului generează un câmp magnetic.
2. Câmpul magnetic duce la curent în rotor.
3. Curentul din rotor duce la apariția unui câmp în jurul său.
4. Deoarece câmpul statorului se rotește, din cauza câmpului său, rotorul începe să se rotească în spatele acestuia.

Viteza de alunecare și rotire

Frecvența de rotație a câmpului magnetic al statorului (n1) este mai mare decât frecvența de rotație a rotorului (n2). Diferența dintre ele se numește slip, și se notează cu litera latină S și se calculează după formula:

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

Alunecarea nu este un dezavantaj al acestui motor electric, deoarece, dacă arborele său s-ar roti cu aceeași frecvență cu câmpul magnetic al statorului (sincron), atunci nu ar fi indus curent în tijele sale și pur și simplu nu s-ar roti.

Acum despre un concept mai important - viteza de rotație a rotorului unui motor de inducție. Depinde de 3 valori:

• frecvența tensiunii de alimentare (f);
• numărul de perechi de poli magnetici (p);
• alunecare (S).

Numărul de perechi de poli magnetici determină viteza de rotație sincronă a câmpului și depinde de numărul de înfășurări ale statorului. Alunecarea depinde de sarcina și designul unui anumit motor electric și se situează în intervalul 3-10%, adică viteza asincronă este foarte puțin mai mică decât cea sincronă. Ei bine, frecvența curentului alternativ este fixată la 50 Hz.

Prin urmare, viteza de rotație a arborelui unui motor de inducție este dificil de reglat, puteți afecta doar frecvența rețelei, adică prin setare convertor de frecvență. Este posibilă scăderea tensiunii statorului, dar apoi puterea de pe arbore scade, cu toate acestea, o astfel de tehnică este folosită la pornirea AM cu trecerea înfășurărilor de la stea la deltă pentru a reduce curenții de pornire.

Frecvența de rotație a câmpului statorului (viteza sincronă) este determinată de formula:

n = 60 * f / p

Deci într-un motor cu o pereche de poli magnetici (doi poli), viteza sincronă este:

60 * 50/1 = 3000 rpm

Cele mai frecvente opțiuni pentru motoarele electrice cu:

• o pereche de poli (3000 rpm);
• două (1500 rpm);
• trei (1000 rpm);
• patru (750 rpm).

Viteza reală a rotorului va fi puțin mai mică, pe un motor de inducție real este indicat pe plăcuța de identificare, de exemplu, aici - 2730 rpm. În ciuda acestui fapt, oamenii vor numi un astfel de motor asincron în funcție de viteza sincronă sau pur și simplu „trei mii de metri”.

Atunci alunecarea sa este egală cu:

3000-2730*100%/3000=9%

Domeniul de aplicare

Motorul electric asincron a găsit aplicație în toate domeniile activității umane. Cele care sunt alimentate dintr-o fază (de la 220V) pot fi găsite în actuatoare de putere mică sau în aparate și instrumente de uz casnic, de exemplu:

• într-o mașină de spălat de tip „bebeluș” și alte modele sovietice vechi;
• într-o betonieră;
• în ventilator;
• în capotă;
• și chiar în mașinile de tuns iarba din segmentul prețurilor superioare.

În producție în rețele trifazate:

• robine de poarta automate;
• mecanisme de ridicare (macarale și trolii);
• ventilație;
• compresoare;
• pompe;
• mașini pentru prelucrarea lemnului și a metalelor și multe altele.

AD este de asemenea utilizat în vehicule electrice, iar recent motorul asincron cu o înfășurare de tip Slavyanka și așa-numita roată cu motor Duyunov sunt publicitate activ pe internet, pe care le puteți afla din videoclipul dezvoltatorului.

Domeniul de aplicare al motoarelor asincrone este atât de vast încât lista singură va fi mai lungă decât acest articol, astfel încât fiecare electrician ar trebui să știe cum este aranjat, la ce este destinat și unde este folosit. Pentru a rezuma și lista pro și contra acestor dispozitive.

Pro:

1. Construcție simplă.
2. Cost redus
3. Aproape nicio întreținere.

Dezavantajul principal este dificultatea de reglare a vitezei în comparație cu aceleași motoare cu curent continuu sau mașini colectoare universale. În consecință, este dificil să se organizeze o pornire lină a mașinilor mari și, de cele mai multe ori, acest lucru se face cu ajutorul unui convertor de frecvență scump.

Aici terminăm cu luarea în considerare a motoarelor de inducție și a domeniului lor de aplicare. Sperăm că după ce ați citit articolul veți înțelege ce este și cum funcționează această mașină electrică!

Materiale conexe:

• Cum să alegeți un convertor de frecvență pentru curent și curent
• Diferența dintre curent alternativ și curent continuu
• Faza și tensiunea de linie