Διάταξη και αρχή λειτουργίας ασύγχρονων ηλεκτρικών κινητήρων

• Θέρμανση

Στη βιομηχανία, οι συνηθέστεροι είναι τριφασικοί ασύγχρονοι κινητήρες. Εξετάστε τη δομή και τη λειτουργία αυτών των κινητήρων.

Η αρχή λειτουργίας ενός ασύγχρονου κινητήρα βασίζεται στη χρήση ενός περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου.

Για να διευκρινίσουμε τη λειτουργία ενός τέτοιου κινητήρα, θα κάνουμε την ακόλουθη εμπειρία.

Στερεώστε τον μαγνήτη πετάλου στον άξονα έτσι ώστε να μπορεί να περιστραφεί από τη λαβή. Μεταξύ των πόλων του μαγνήτη τοποθετούμε στον άξονα έναν κύλινδρο χαλκού που μπορεί να περιστραφεί ελεύθερα.

Σχήμα 1. Το πιο απλό μοντέλο για την παραγωγή ενός περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου.

Ας αρχίσουμε να περιστρέψουμε το μαγνήτη από τη λαβή δεξιόστροφα. Το πεδίο του μαγνήτη θα αρχίσει επίσης να περιστρέφεται και, με περιστροφή, θα τέμνει τον κύλινδρο χαλκού με τις γραμμές δύναμης του. Στον κύλινδρο, σύμφωνα με το νόμο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, θα προκύψουν φούσκες, τα οποία θα δημιουργήσουν το δικό τους μαγνητικό πεδίο - το πεδίο του κυλίνδρου. Αυτό το πεδίο θα αλληλεπιδράσει με το μαγνητικό πεδίο του μόνιμου μαγνήτη, με αποτέλεσμα ο κύλινδρος να αρχίσει να περιστρέφεται προς την ίδια κατεύθυνση με τον μαγνήτη.

Έχει αποδειχθεί ότι η ταχύτητα περιστροφής του κυλίνδρου είναι κάπως μικρότερη από την ταχύτητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου.

Πράγματι, εάν ένας κύλινδρος περιστρέφεται με την ίδια ταχύτητα με το μαγνητικό πεδίο, τότε οι μαγνητικές γραμμές δύναμης δεν το τέμνουν και συνεπώς δεν δημιουργούνται στροβιλισμένα ρεύματα που προκαλούν την περιστροφή του κυλίνδρου.

Η ταχύτητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου συνήθως ονομάζεται σύγχρονο, αφού είναι ίση με την ταχύτητα περιστροφής του μαγνήτη και η ταχύτητα περιστροφής του κυλίνδρου είναι ασύγχρονη (ασύγχρονη). Ως εκ τούτου, ο ίδιος ο κινητήρας ονομαζόταν ασύγχρονος κινητήρας. Η ταχύτητα περιστροφής του κυλίνδρου (ρότορα) διαφέρει από την σύγχρονη ταχύτητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου από μια μικρή ποσότητα, που ονομάζεται ολίσθηση.

Με την ένδειξη της ταχύτητας περιστροφής του ρότορα μέσω n1 και της ταχύτητας περιστροφής του πεδίου μέσα από n, μπορούμε να υπολογίσουμε την τιμή ολίσθησης σε ποσοστό χρησιμοποιώντας τον τύπο:

Στο παραπάνω πείραμα, το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο και η περιστροφή του κυλίνδρου που προκλήθηκε από αυτό ελήφθησαν λόγω της περιστροφής του μόνιμου μαγνήτη, επομένως μια τέτοια συσκευή δεν είναι ακόμη ηλεκτρικός κινητήρας. Είναι απαραίτητο να πιέσετε ένα ηλεκτρικό ρεύμα για να δημιουργήσετε ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο και να το χρησιμοποιήσετε για να περιστρέψετε τον δρομέα. Αυτό το έργο επιλύθηκε εξαιρετικά σε μια στιγμή από τον Μ. Ο. Dolivo-Dobrovolsky. Πρότεινε τη χρήση τριφασικού ρεύματος για το σκοπό αυτό.

Η συσκευή ενός ασύγχρονου ηλεκτροκινητήρα Μ. Ο. Dolivo-Dobrovolsky

Σχήμα 2. Διάγραμμα του ασύγχρονου ηλεκτροκινητήρα Dolivo-Dobrovolsky

Στους πόλους ενός πυρήνα σιδήρου ενός δακτυλιοειδούς σχήματος, που ονομάζεται στάτης ενός ηλεκτροκινητήρα, τοποθετούνται τρία τυλίγματα, τριφασικά δίκτυα ρεύματος 0 τοποθετημένα το ένα σε σχέση με το άλλο υπό γωνία 120 °.

Μέσα στον πυρήνα στερεώνεται στον άξονα του μεταλλικού κυλίνδρου, που ονομάζεται ρότορας του ηλεκτροκινητήρα.

Εάν οι περιελίξεις αλληλοσυνδέονται όπως φαίνεται στο σχήμα και είναι συνδεδεμένες με το τριφασικό δίκτυο ρεύματος, τότε η συνολική μαγνητική ροή που δημιουργείται από τρεις πόλους θα περιστρέφεται.

Το σχήμα 3 δείχνει ένα γράφημα των ρευμάτων στις περιελίξεις του κινητήρα και τη διαδικασία εμφάνισης ενός περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου.

Εξετάστε - λεπτομερέστερα αυτή τη διαδικασία.

Εικόνα 3. Λήψη περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου

Στη θέση "Α" στο γράφημα, το ρεύμα στην πρώτη φάση είναι μηδέν, στη δεύτερη φάση είναι αρνητικό, και στο τρίτο είναι θετικό. Το ρεύμα μέσω των πηνίων των πόλων θα ρέει στην κατεύθυνση που υποδεικνύεται από τα βέλη στο σχήμα.

Έχοντας καθορίσει την κατεύθυνση της μαγνητικής ροής που δημιουργείται από το δεξί κανόνα, θα δούμε ότι θα δημιουργηθεί ένας νότιος πόλος (S) στο άκρο του εσωτερικού πόλου (προς τον δρομέα) του τρίτου πηνίου και ένας βόρειος πόλος (C) στον πόλο του δεύτερου πηνίου. Η ολική μαγνητική ροή θα κατευθύνεται από τον πόλο του δεύτερου πηνίου μέσω του δρομέα στον πόλο του τρίτου πηνίου.

Στη θέση "Β" στο γράφημα, το ρεύμα στη δεύτερη φάση είναι μηδέν, στην πρώτη φάση είναι θετικό, και στο τρίτο είναι αρνητικό. Το ρεύμα που ρέει μέσα από τα πηνία των πόλων δημιουργεί στο τέλος του πρώτου πηνίου τον νότιο πόλο (Yu), στο τέλος του τρίτου πηνίου του βόρειου πόλου (C). Η ολική μαγνητική ροή θα κατευθύνεται τώρα από τον τρίτο πόλο διαμέσου του ρότορα στον πρώτο πόλο, δηλαδή οι πόλοι σε αυτή την περίπτωση θα κινούνται κατά 120 °.

Στη θέση "Β" στο γράφημα, το ρεύμα στην τρίτη φάση είναι μηδέν, στη δεύτερη φάση είναι θετικό και στο πρώτο είναι αρνητικό. Τώρα το ρεύμα που ρέει διαμέσου του πρώτου και του δεύτερου πηνίου θα δημιουργήσει τον βόρειο πόλο (C) στο άκρο του πρώτου πηνίου και τον νότιο πόλο (Yu) στο άκρο του πόλου του δεύτερου πηνίου, δηλ. Η πολικότητα του συνολικού μαγνητικού πεδίου θα μετακινηθεί άλλα 120 °. Στη θέση "G" στο γράφημα, το μαγνητικό πεδίο θα μετακινηθεί άλλα 120 °.

Έτσι, η ολική μαγνητική ροή θα αλλάξει την κατεύθυνσή της με μια αλλαγή στην κατεύθυνση του ρεύματος στις περιελίξεις του στάτη (πόλοι).

Σε αυτή την περίπτωση, σε μια περίοδο αλλαγής του ρεύματος στις περιελίξεις, η μαγνητική ροή θα κάνει μια πλήρη επανάσταση. Η περιστρεφόμενη μαγνητική ροή θα μεταφέρει τον κύλινδρο, και έτσι θα έχουμε έναν ασύγχρονο ηλεκτροκινητήρα.

Υπενθυμίζουμε ότι στο Σχήμα 3 οι περιελίξεις του στάτορα συνδέονται με ένα "αστέρι", ωστόσο, σχηματίζεται επίσης ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο όταν συνδέονται με ένα "τρίγωνο".

Αν αλλάξουμε τις περιελίξεις της δεύτερης και της τρίτης φάσης, η μαγνητική ροή θα αλλάξει την κατεύθυνση της περιστροφής της προς το αντίθετο.

Το ίδιο αποτέλεσμα μπορεί να επιτευχθεί χωρίς την εναλλαγή των περιελίξεων του στάτορα, αλλά με τη διεύθυνση του ρεύματος της δεύτερης φάσης του δικτύου στην τρίτη φάση του στάτορα και την τρίτη φάση του δικτύου στη δεύτερη φάση του στάτορα.

Έτσι, είναι δυνατό να αλλάξει η κατεύθυνση περιστροφής του μαγνητικού πεδίου μεταβάλλοντας οποιεσδήποτε δύο φάσεις.

Θεωρήσαμε τη συσκευή ενός επαγωγικού κινητήρα που έχει τρεις περιελίξεις στον στάτορα. Σε αυτή την περίπτωση, το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο είναι διπολικό και ο αριθμός περιστροφών ανά δευτερόλεπτο είναι ίσος με τον αριθμό περιόδων αλλαγής ρεύματος σε ένα δευτερόλεπτο.

Εάν τοποθετηθούν έξι περιελίξεις στον στάτορα γύρω από την περιφέρεια, θα δημιουργηθεί ένα τετραπολικό περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο. Με εννέα περιελίξεις, το πεδίο θα είναι έξι πόλων.

Με συχνότητα τριφασικού ρεύματος f, ίσο με 50 περιόδους ανά δευτερόλεπτο ή 3000 ανά λεπτό, ο αριθμός περιστροφών n του περιστρεφόμενου πεδίου ανά λεπτό θα είναι:

με διπολικό στάτη, η = (50 χ 60) / 1 = 3000 rpm,

με τετραπολικό στάτορα, η = (50 χ 60) / 2 = 1500 rpm,

με έλικα στάτορα, η = (50 χ 60) / 3 = 1000 σ.α.λ.,

όταν ο αριθμός των ζευγών πόλων του στάτορα είναι p: n = (f x 60) / p,

Έτσι, έχουμε καθιερώσει την ταχύτητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου και την εξάρτησή του από τον αριθμό περιελίξεων στον στάτορα του κινητήρα.

Ο ρότορας του ίδιου κινητήρα θα γνωρίσει, όπως γνωρίζουμε, κάποια καθυστέρηση στην περιστροφή του.

Ωστόσο, η υστέρηση του ρότορα είναι πολύ μικρή. Για παράδειγμα, όταν ο κινητήρας λειτουργεί σε κατάσταση ρελαντί, η διαφορά ταχύτητας είναι μόνο 3% και με φορτίο 5 - 7%. Συνεπώς, η ταχύτητα του ασύγχρονου κινητήρα με μεταβολή στο φορτίο ποικίλλει σε πολύ μικρά όρια, γεγονός που αποτελεί ένα από τα πλεονεκτήματά του.

Σκεφτείτε τώρα τη συσκευή των ασύγχρονων ηλεκτρικών κινητήρων.

Ο στάτης ενός σύγχρονου ασύγχρονου ηλεκτροκινητήρα έχει ανεξέλεγκτους πόλους, δηλ. Η εσωτερική επιφάνεια του στάτορα είναι τελείως λεία.

Για να μειωθούν οι απώλειες από φούσκες, ο πυρήνας του στάτορα συναρμολογείται από λεπτά πρεσαρισμένα φύλλα χάλυβα. Ο συναρμολογημένος πυρήνας του στάτορα είναι στερεωμένος σε μια χαλύβδινη θήκη.

Στις σχισμές του στάτορα βρισκόταν μια περιέλιξη σύρματος χαλκού. Οι περιελίξεις φάσης του στάτορα του ηλεκτροκινητήρα συνδέονται με ένα "αστέρι" ή ένα "τρίγωνο", για το οποίο όλες οι αρχές και τα άκρα των περιελίξεων εμφανίζονται στο περίβλημα - σε ειδική μονωτική ασπίδα. Μια τέτοια συσκευή του στάτορα είναι πολύ βολική, καθώς σας επιτρέπει να γυρίσετε τις περιελίξεις του σε διαφορετικές τυποποιημένες τάσεις.

Ο ρότορας ενός επαγωγικού κινητήρα, όπως ένας στάτορας, αποτελείται από σφραγισμένα χαλύβδινα φύλλα. Στην υποδοχή του δρομέα τοποθετείται μια περιέλιξη.

Ανάλογα με το σχεδιασμό του δρομέα, οι κινητήρες επαγωγής χωρίζονται σε κινητήρες με κλουβί σκίουρου και ρότορα φάσης.

Η περιέλιξη ενός ρότορα κλωβού σκίουρου είναι κατασκευασμένη από χάλκινες ράβδους που τοποθετούνται στις εγκοπές του δρομέα. Τα άκρα των ράβδων συνδέονται χρησιμοποιώντας ένα δακτύλιο χαλκού. Μια τέτοια τύλιξη ονομάζεται "κλουβί σκίουρου" που τυλίγεται. Σημειώστε ότι οι ράβδοι χαλκού στις αυλακώσεις δεν είναι μονωμένες.

Σε μερικούς κινητήρες, ο "κλωβός σκίουρου" αντικαθίσταται από ένα χυτοσίδηρο.

Ο ασύγχρονος κινητήρας με στροφείο φάσης (με δακτυλίδια ολίσθησης) χρησιμοποιείται συνήθως σε ηλεκτροκινητήρες υψηλής ισχύος και σε αυτές τις περιπτώσεις. όταν είναι απαραίτητο για τον ηλεκτρικό κινητήρα να δημιουργήσει μεγάλη δύναμη κατά την εκκίνηση. Αυτό επιτυγχάνεται με την έναρξη ενός ρεοστάτη στις περιελίξεις του κινητήρα φάσης.

Οι ασύγχρονοι κινητήρες βραχυκυκλώματος εκκινούνται με δύο τρόπους:

1) Άμεση σύνδεση τριφασικής τάσης δικτύου στον στάτορα κινητήρα. Αυτή η μέθοδος είναι η ευκολότερη και πιο δημοφιλής.

2) Με τη μείωση της τάσης που εφαρμόζεται στις περιελίξεις του στάτορα. Η τάση μειώνεται, για παράδειγμα, με την αλλαγή των περιελίξεων στάτορα από το "αστέρι" στο "τρίγωνο".

Ο κινητήρας εκκινείται όταν οι περιελίξεις του στάτη συνδέονται με ένα "αστέρι" και όταν ο ρότορας φτάσει στην κανονική ταχύτητα, οι περιελίξεις του στάτορα μετατρέπονται σε μια "τριγωνική" σύνδεση.

Το ρεύμα στα καλώδια τροφοδοσίας με αυτή τη μέθοδο εκκίνησης του κινητήρα μειώνεται κατά 3 φορές σε σύγκριση με το ρεύμα που θα προέκυπτε όταν ο κινητήρας ξεκίνησε με απευθείας σύνδεση στο δίκτυο με περιελίξεις στάτορα συνδεδεμένες με ένα "τρίγωνο". Ωστόσο, αυτή η μέθοδος είναι κατάλληλη μόνο αν ο στάτης είναι σχεδιασμένος για κανονική λειτουργία όταν συνδέει τις περιελίξεις του με ένα "τρίγωνο".

Το πιο απλό, φτηνό και αξιόπιστο είναι ένας ασύγχρονος ηλεκτροκινητήρας με στροβιλοκλωστή, αλλά αυτός ο κινητήρας έχει κάποια μειονεκτήματα - μια μικρή δύναμη κατά την εκκίνηση και ένα μεγάλο ρεύμα εκκίνησης. Αυτά τα μειονεκτήματα εξαλείφονται σε μεγάλο βαθμό από τη χρήση ενός στροφείου φάσης, αλλά η χρήση ενός τέτοιου ρότορα αυξάνει σημαντικά το κόστος του κινητήρα και απαιτεί ένα αρχικό ρεοστάτη.

Τύποι ασύγχρονων ηλεκτρικών κινητήρων

Ο κύριος τύπος ασύγχρονων μηχανών είναι ένας τριφασικός ασύγχρονος κινητήρας. Έχει τρεις περιελίξεις στο στάτορα, μετατοπισμένες στο διάστημα κατά 120 °. Οι περιελίξεις συνδέονται σε ένα αστέρι ή δέλτα και τροφοδοτούνται από ένα τριφασικό εναλλασσόμενο ρεύμα.

Στις περισσότερες περιπτώσεις, οι κινητήρες χαμηλής ισχύος λειτουργούν ως κινητήρες δύο φάσεων. Σε αντίθεση με τους τριφασικούς κινητήρες, έχουν δύο περιελίξεις στον στάτορα, τα ρεύματα στα οποία πρέπει να μετατοπιστούν γωνία π / 2 για να δημιουργήσουν ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο.

Εάν τα ρεύματα των περιελίξεων είναι ίσα σε μέγεθος και μετατοπίζονται σε φάση κατά 90 °, τότε η λειτουργία ενός τέτοιου κινητήρα δεν θα διαφέρει καθόλου από τη λειτουργία ενός τριφασικού. Ωστόσο, αυτοί οι κινητήρες με δύο περιελίξεις στον στάτορα στις περισσότερες περιπτώσεις τροφοδοτούνται από ένα μονοφασικό δίκτυο και η μετατόπιση που πλησιάζει τους 90 ° δημιουργείται τεχνητά, συνήθως σε βάρος των πυκνωτών.

Ένας μονοφασικός κινητήρας που έχει μόνο ένα τύλιγμα στον στάτορα είναι πρακτικά ακατάλληλος. Με ένα σταθερό στροφείο, δημιουργείται μόνο ένα παλλόμενο μαγνητικό πεδίο στον κινητήρα και η ροπή είναι μηδενική. Είναι αλήθεια ότι αν ο ρότορας ενός τέτοιου μηχανήματος περιστρέφεται μέχρι μια ορισμένη ταχύτητα, τότε μπορεί να εκτελέσει περαιτέρω τις λειτουργίες του κινητήρα.

Σε αυτή την περίπτωση, αν και παλλόμενη πεδίο μόνο, αλλά αποτελείται από δύο συμμετρικές - η προς τα εμπρός και ανάστροφη, οι οποίες δημιουργούν άνιση στιγμές - μια μεγαλύτερη και μια μικρότερη πέδησης κινητήρα, που προκύπτει λόγω της αυξημένης συχνότητας των ρευμάτων ρότορα (συρόμενη σχετική obratnosinhronnogo πεδίο είναι μεγαλύτερο από 1).

Σε σχέση με τα προηγούμενα, οι μονοφασικοί κινητήρες παρέχονται με ένα δεύτερο τύλιγμα, το οποίο χρησιμοποιείται ως μίζα. Για να δημιουργηθεί μια μετατόπιση φάσης του ρεύματος, οι πυκνωτές συμπεριλαμβάνονται στο κύκλωμα αυτής της περιέλιξης, η χωρητικότητα της οποίας μπορεί να είναι αρκετά μεγάλη (δεκάδες microfarads με ισχύ κινητήρα μικρότερη από 1 kW).

Τα συστήματα ελέγχου χρησιμοποιούν κινητήρες δύο φάσεων, οι οποίοι μερικές φορές αναφέρονται ως εκτελεστικοί. Έχουν δύο περιελίξεις στο στάτορα, μετατοπίζονται στο διάστημα κατά 90 °. Ένα από τα περιελίξεις, που ονομάζεται τύλιξη πεδίου, συνδέεται άμεσα με το δίκτυο των 50 ή 400 Hz. Ο δεύτερος χρησιμοποιείται ως τύπος ελέγχου.

Για να δημιουργήσετε ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο και την αντίστοιχη στιγμή, το ρεύμα στην περιέλιξη ελέγχου πρέπει να μετατοπιστεί κατά μία γωνία κοντά σε 90 °. Η ρύθμιση της ταχύτητας του κινητήρα, όπως φαίνεται παρακάτω, πραγματοποιείται με την αλλαγή της τιμής ή της φάσης του ρεύματος σε αυτή την περιέλιξη. Το αντίστροφο παρέχεται με αλλαγή της φάσης του ρεύματος στο τύλιγμα ελέγχου κατά 180 ° (αλλαγή της περιέλιξης).

Οι κινητήρες δύο φάσεων κατασκευάζονται σε διάφορες εκδόσεις:

ρότορα κλουβί σκίουρου

με ένα κοίλο μη μαγνητικό στροφείο

με ένα κοίλο μαγνητικό ρότορα.

Μετατροπή ενός περιστροφικής κίνησης του κινητήρα σε γραμμική κίνηση των σωμάτων μηχανής εργασίας συνδέεται πάντα με την ανάγκη για οποιαδήποτε μηχανική συγκροτήματα: οδοντωτούς κανόνες, βίδα, κ.λπ. Ως εκ τούτου μερικές φορές είναι σκόπιμο να εκτελέσει κινητήρα με μία γραμμική κίνηση του δρομέα-δρομέα (όνομα «στροφείο» μπορεί έτσι να ληφθούν. μόνο υπό όρους - ως κινούμενο όργανο).

Σε αυτή την περίπτωση, ο κινητήρας, όπως λένε, μπορεί να αναπτυχθεί. Η περιέλιξη του στάτη του γραμμικού κινητήρα εκτελείται με τον ίδιο τρόπο με αυτόν ενός ογκομετρικού κινητήρα, αλλά πρέπει μόνο να τοποθετηθεί στις εγκοπές για όλο το μήκος της μέγιστης δυνατής κίνησης του ολισθητήρα ρότορα. Ο δρομέας-δρομέας είναι συνήθως βραχυκυκλωμένος, με το αρθρωτό σώμα του μηχανισμού. Στα άκρα του στάτορα, φυσικά, πρέπει να υπάρχουν στάσεις που εμποδίζουν τον δρομέα να εγκαταλείψει τα όρια εργασίας της διαδρομής.

Ασύγχρονος κινητήρας - αρχή λειτουργίας και συσκευής

Στις 8 Μαρτίου 1889, ο μεγαλύτερος ρώσος επιστήμονας και μηχανικός Μιχαήλ Όσιποβιτς Ντολίβο-Ντοβολόλσκι εφευρέθηκε τριφασικός ασύγχρονος κινητήρας με βραχυκυκλωμένο ρότορα.

Οι σύγχρονοι ασύγχρονοι τριφασικοί κινητήρες είναι μετατροπείς της ηλεκτρικής ενέργειας σε μηχανική ενέργεια. Λόγω της απλότητας, του χαμηλού κόστους και της υψηλής αξιοπιστίας, οι κινητήρες επαγωγής χρησιμοποιούνται ευρέως. Είναι παρόντες παντού, είναι ο πιο συνηθισμένος τύπος κινητήρα, παράγονται το 90% του συνολικού αριθμού των κινητήρων στον κόσμο. Ο ασύγχρονος κινητήρας έκανε πραγματικά μια τεχνική επανάσταση σε ολόκληρη την παγκόσμια βιομηχανία.

Η τεράστια δημοτικότητα των ασύγχρονων κινητήρων συνδέεται με την απλότητα της λειτουργίας τους, το χαμηλό κόστος και την αξιοπιστία τους.

Ο ασύγχρονος κινητήρας είναι ασύγχρονος μηχανισμός που έχει σχεδιαστεί για να μετατρέπει την εναλλασσόμενη ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική ενέργεια. Η ίδια η λέξη ασύγχρονη δεν σημαίνει ταυτόχρονη. Στην περίπτωση αυτή, εννοείται ότι με τους ασύγχρονους κινητήρες η ταχύτητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου του στάτορα είναι πάντα μεγαλύτερη από την ταχύτητα του δρομέα. Οι ασύγχρονοι κινητήρες λειτουργούν, όπως είναι σαφές από τον ορισμό, από ένα δίκτυο AC.

Συσκευή

Στην εικόνα: 1 - άξονας, 2,6 - ρουλεμάν, 3,8 - θωρακισμένα ράφια, 4 - πόδια, 5 - περίβλημα ανεμιστήρα, 7 - πτερωτή ανεμιστήρα, 9 - στροφείο.

Τα κύρια μέρη του επαγωγικού κινητήρα είναι ο στάτορας (10) και ο ρότορας (9).

Ο στάτορας έχει κυλινδρικό σχήμα και συναρμολογείται από φύλλα χάλυβα. Στις εγκοπές του πυρήνα στάτορα υπάρχουν περιελίξεις στάτορα, οι οποίες είναι κατασκευασμένες από σύρμα περιέλιξης. Ο άξονας των περιελίξεων μετατοπίζεται στο χώρο σε σχέση μεταξύ τους υπό γωνία 120 °. Ανάλογα με την παρεχόμενη τάση, τα άκρα των περιελίξεων συνδέονται με ένα τρίγωνο ή ένα αστέρι.

Οι ρότορες ενός επαγωγικού κινητήρα είναι δύο τύπων: ένας βραχυκυκλωμένος και ένας στροφέας φάσης.

Ένας βραχυκυκλωμένος ρότορας είναι ένας πυρήνας κατασκευασμένος από φύλλα χάλυβα. Το τετηγμένο αλουμίνιο χύνεται στις αυλακώσεις αυτού του πυρήνα, με αποτέλεσμα το σχηματισμό ράβδων που βραχυκυκλώνονται με ακραίες δακτυλίους. Αυτό το σχέδιο ονομάζεται "κλουβί σκίουρου". Σε κινητήρες υψηλής ισχύος, μπορεί να χρησιμοποιηθεί χαλκός αντί αλουμινίου. Ο κλωβός του σκίουρου είναι μια βραχυκυκλωμένη περιέλιξη του ρότορα, εξ ου και το ίδιο το όνομα.

Ο ρότορας φάσης έχει τριφασική περιέλιξη, η οποία πρακτικά δεν διαφέρει από την περιέλιξη του στάτη. Στις περισσότερες περιπτώσεις, τα άκρα των περιελίξεων του στροφείου του ρότορα συνδέονται σε ένα αστέρι και τα ελεύθερα άκρα τροφοδοτούνται στους δακτυλίους ολίσθησης. Με τη βοήθεια των βούρτσας που συνδέονται με τους δακτυλίους, μπορεί να εισαχθεί ένας πρόσθετος αντιστάτης στο κύκλωμα περιέλιξης του ρότορα. Αυτό είναι απαραίτητο για να μπορέσετε να αλλάξετε την αντίσταση στο κύκλωμα του δρομέα, διότι συμβάλλει στη μείωση των μεγάλων ρευμάτων εισόδου. Διαβάστε περισσότερα σχετικά με το στροφείο φάσης στο άρθρο - ασύγχρονος κινητήρας με στροφείο φάσης.

Αρχή λειτουργίας

Όταν εφαρμόζεται τάση στην περιέλιξη του στάτορα, δημιουργείται μαγνητική ροή σε κάθε φάση, η οποία ποικίλλει ανάλογα με τη συχνότητα της εφαρμοζόμενης τάσης. Αυτές οι μαγνητικές ροές μετατοπίζονται μεταξύ τους κατά 120 °, τόσο στο χρόνο όσο και στο διάστημα. Η προκύπτουσα μαγνητική ροή έτσι περιστρέφεται.

Η προκύπτουσα μαγνητική ροή του στάτορα περιστρέφεται και έτσι δημιουργεί μια ηλεκτρομαγνητική δύναμη στους αγωγούς του δρομέα. Δεδομένου ότι η περιέλιξη του ρότορα έχει κλειστό ηλεκτρικό κύκλωμα, δημιουργείται ρεύμα το οποίο, με τη σειρά του, αλληλεπιδρά με τη μαγνητική ροή του στάτορα, δημιουργεί μια ροπή εκκίνησης του κινητήρα, τείνοντας να γυρίσει τον δρομέα προς την κατεύθυνση της περιστροφής του μαγνητικού πεδίου του στάτορα. Όταν φτάσει στην τιμή, τη ροπή πέδησης του δρομέα, και στη συνέχεια υπερβαίνει, ο ρότορας αρχίζει να περιστρέφεται. Όταν συμβαίνει αυτό, το αποκαλούμενο ολίσθηση.

Το Slip s είναι μια ποσότητα που δείχνει πως η σύγχρονη συχνότητα n₁ το μαγνητικό πεδίο του στάτορα είναι μεγαλύτερο από την ταχύτητα του δρομέα n₂, ως ποσοστό.

Η ολίσθηση είναι μια εξαιρετικά σημαντική ποσότητα. Στην αρχική στιγμή, είναι ίση με την ενότητα, αλλά όσον αφορά τη συχνότητα περιστροφής n₂ σχετική διαφορά συχνότητας ρότορα n₁-n₂ μειώνεται, με αποτέλεσμα να μειώνεται το EMF και το ρεύμα στους αγωγούς του δρομέα, γεγονός που οδηγεί σε μείωση της ροπής. Σε κατάσταση αναμονής, όταν ο κινητήρας λειτουργεί χωρίς φορτίο στον άξονα, η ολίσθηση είναι ελάχιστη, αλλά με αύξηση της στατικής ροπής, αυξάνεται σε s_cr - κρίσιμη ολίσθηση. Εάν ο κινητήρας υπερβεί αυτή την τιμή, μπορεί να εμφανιστεί η λεγόμενη ανατροπή του κινητήρα και να έχει ως αποτέλεσμα την ασταθή λειτουργία του. Οι τιμές ολίσθησης κυμαίνονται από 0 έως 1, για ασύγχρονους κινητήρες γενικής χρήσης, είναι σε ονομαστική λειτουργία - 1 - 8%.

Από τη στιγμή που θα σταματήσει η ισορροπία μεταξύ της ηλεκτρομαγνητικής ροπής, προκαλώντας την περιστροφή του ρότορα και τη ροπή πέδησης που δημιουργείται από το φορτίο στον άξονα του κινητήρα, η διαδικασία αλλαγής των τιμών.

Συνεπώς, η αρχή του κινητήρα επαγωγής είναι στην αλληλεπίδραση του περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου και τα ρεύματα του στάτη οι οποίες προκαλούνται από αυτόν τον μαγνητικό πεδίο στον ρότορα. Επιπλέον, η ροπή μπορεί να συμβεί μόνο εάν υπάρχει διαφορά στη συχνότητα περιστροφής των μαγνητικών πεδίων.

Τριφασικός ασύγχρονος κινητήρας

Τριφασικός ασύγχρονος κινητήρας με κλουβί σκίουρου

Ασύγχρονος σχεδιασμός κινητήρα

Ο τριφασικός ασύγχρονος ηλεκτροκινητήρας, καθώς και οποιοσδήποτε ηλεκτροκινητήρας, αποτελείται από δύο κύρια μέρη - τον στάτορα και τον ρότορα. Stator - σταθερό μέρος, περιστρεφόμενο τμήμα ρότορα. Ο δρομέας βρίσκεται μέσα στον στάτορα. Υπάρχει μια μικρή απόσταση μεταξύ του δρομέα και του στάτορα, που ονομάζεται κενό αέρα, τυπικά 0,5-2 mm.

Ο στάτορας αποτελείται από ένα περίβλημα και έναν πυρήνα με περιέλιξη. Ο πυρήνας του στάτορα συναρμολογείται από τεχνικό χάλυβα λεπτού φύλλου, συνήθως πάχους 0,5 mm, καλυμμένο με μονωτικό βερνίκι. Η πυρήνια δομή του πυρήνα συμβάλλει σε σημαντική μείωση των δινορευτικών ρευμάτων που προκύπτουν στη διαδικασία της μαγνητικής αναστροφής του πυρήνα από ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο. Οι περιελίξεις του στάτορα βρίσκονται στις εγκοπές του πυρήνα.

Ο ρότορας αποτελείται από έναν πυρήνα με βραχυκυκλωμένο τύλιγμα και άξονα. Ο πυρήνας του δρομέα έχει επίσης ένα πολυστρωματικό σχέδιο. Σε αυτή την περίπτωση, τα φύλλα ρότορα δεν είναι βερνικωμένα, καθώς το ρεύμα έχει μικρή συχνότητα και η μεμβράνη οξειδίου επαρκεί για να περιορίσει τα δινορευτικά ρεύματα.

Η αρχή της λειτουργίας. Περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο

Η αρχή λειτουργίας ενός τριφασικού ασύγχρονου ηλεκτροκινητήρα βασίζεται στην ικανότητα μιας τριφασικής περιέλιξης, όταν ενεργοποιείται σε ένα δίκτυο τριφασικού ρεύματος, να δημιουργεί ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο.

Το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο είναι η βασική ιδέα των ηλεκτρικών κινητήρων και των γεννητριών.

Η συχνότητα περιστροφής αυτού του πεδίου ή η σύγχρονη συχνότητα περιστροφής είναι ευθέως ανάλογη με τη συχνότητα του εναλλασσόμενου ρεύματος f₁ και είναι αντιστρόφως ανάλογη προς τον αριθμό ζευγών πόλων ρ μιας τριφασικής περιέλιξης.

• όπου n₁ - τη συχνότητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου του στάτη, rpm,
• f₁ - συχνότητα εναλλασσόμενου ρεύματος, Hz,
• p είναι ο αριθμός των ζευγών πόλων

Η έννοια ενός περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου

Για να κατανοήσουμε καλύτερα το φαινόμενο ενός περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου, σκεφτείτε μια απλοποιημένη τριφασική περιέλιξη με τρεις στροφές. Το ρεύμα που ρέει μέσω του αγωγού δημιουργεί γύρω του ένα μαγνητικό πεδίο. Το παρακάτω σχήμα δείχνει το πεδίο που δημιουργείται από ένα τριφασικό εναλλασσόμενο ρεύμα σε ένα συγκεκριμένο χρονικό σημείο.

Τα συστατικά του εναλλασσόμενου ρεύματος θα αλλάζουν με το χρόνο, με αποτέλεσμα να αλλάξει το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από αυτά. Σε αυτή την περίπτωση, το προκύπτον μαγνητικό πεδίο της τριφασικής περιέλιξης θα πάρει διαφορετικό προσανατολισμό, διατηρώντας παράλληλα το ίδιο εύρος.

Δράση ενός περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου σε ένα κλειστό πηνίο

Τώρα τοποθετούμε ένα κλειστό αγωγό μέσα σε ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο. Σύμφωνα με το νόμο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, ένα μεταβαλλόμενο μαγνητικό πεδίο θα οδηγήσει στην εμφάνιση μιας ηλεκτρομαγνητικής δύναμης (EMF) σε έναν αγωγό. Με τη σειρά του, το EMF θα προκαλέσει ρεύμα στον αγωγό. Έτσι, σε ένα μαγνητικό πεδίο θα υπάρχει κλειστός αγωγός με ρεύμα, επί του οποίου, σύμφωνα με το νόμο του Ampere, θα ενεργήσει η δύναμη, με αποτέλεσμα το κύκλωμα να αρχίσει να περιστρέφεται.

Κινητήρας επαγωγής στροφείου με σκίουρο

Ένας ασύγχρονος ηλεκτροκινητήρας λειτουργεί επίσης σύμφωνα με αυτή την αρχή. Αντί ενός πλαισίου με ρεύμα μέσα σε έναν ασύγχρονο κινητήρα, υπάρχει ένας ρότορας σκίουρου-κλουβί που μοιάζει με έναν τροχό σκίουρου στην κατασκευή. Ένας βραχυκυκλωμένος ρότορας αποτελείται από ράβδους βραχυκυκλωμένους από τα άκρα των δακτυλίων.

Ένα τριφασικό εναλλασσόμενο ρεύμα, το οποίο διέρχεται από τις περιελίξεις του στάτορα, δημιουργεί ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο. Έτσι, ακριβώς όπως περιγράφηκε προηγουμένως, ένα ρεύμα θα προκληθεί στις ράβδους ρότορα, προκαλώντας την περιστροφή του δρομέα. Στο παρακάτω σχήμα μπορείτε να παρατηρήσετε τη διαφορά μεταξύ των επαγόμενων ρευμάτων στις ράβδους. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το μέγεθος της αλλαγής στο μαγνητικό πεδίο διαφέρει σε διαφορετικά ζεύγη ράβδων, λόγω της διαφορετικής θέσης τους σε σχέση με το πεδίο. Η αλλαγή στο ρεύμα στις ράβδους θα αλλάξει με το χρόνο.

Μπορεί επίσης να παρατηρήσετε ότι οι ράβδους του δρομέα είναι κεκλιμένες σε σχέση με τον άξονα περιστροφής. Αυτό γίνεται προκειμένου να μειωθούν οι υψηλότερες αρμονικές του EMF και να απαλλαγούμε από την κυμάτωση της στιγμής. Εάν οι ράβδοι κατευθύνονταν κατά μήκος του άξονα περιστροφής, τότε θα προέκυπτε ένα παλλόμενο μαγνητικό πεδίο λόγω του γεγονότος ότι η μαγνητική αντίσταση της περιέλιξης είναι πολύ μεγαλύτερη από τη μαγνητική αντίσταση των δοντιών του στάτορα.

Ασύγχρονος κινητήρας ολίσθησης. Ταχύτητα στροφέα

Το χαρακτηριστικό γνώρισμα ενός επαγωγικού κινητήρα είναι ότι η ταχύτητα του δρομέα n₂ μικρότερη από τη σύγχρονη συχνότητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου του στάτορα n₁.

Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι το EMF στις ράβδους περιέλιξης του ρότορα προκαλείται μόνο όταν η ταχύτητα περιστροφής είναι άνιση.₂1. Η συχνότητα περιστροφής του πεδίου του στάτορα σε σχέση με τον δρομέα καθορίζεται από τη συχνότητα ολίσθησης n_s= n₁-n₂. Η υστέρηση του δρομέα από το περιστρεφόμενο πεδίο του στάτορα χαρακτηρίζεται από μια σχετική τιμή s, που ονομάζεται ολίσθηση:

• όπου s είναι η ολίσθηση του ασύγχρονου κινητήρα,
• n₁ - τη συχνότητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου του στάτη, rpm,
• n₂ - ταχύτητα στροφέα, στροφές ανά λεπτό,

Εξετάστε την περίπτωση όπου η ταχύτητα του δρομέα θα συμπίπτει με τη συχνότητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου του στάτορα. Σε αυτή την περίπτωση, το σχετικό μαγνητικό πεδίο του δρομέα θα είναι σταθερό, έτσι ώστε το EMF δεν θα δημιουργηθεί στις ράβδους του ρότορα και συνεπώς το ρεύμα δεν θα δημιουργηθεί. Αυτό σημαίνει ότι η δύναμη που ασκεί τον ρότορα θα είναι μηδενική. Έτσι ο δρομέας θα επιβραδυνθεί. Μετά από αυτό, ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο θα δράσει και πάλι πάνω στις ράβδους του ρότορα, έτσι το επαγόμενο ρεύμα και η δύναμη θα αυξηθούν. Στην πραγματικότητα, ο ρότορας ενός ασύγχρονου ηλεκτροκινητήρα δεν θα φτάσει ποτέ στην ταχύτητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου του στάτορα. Ο δρομέας θα περιστραφεί με μια ορισμένη ταχύτητα που είναι ελαφρώς μικρότερη από την σύγχρονη ταχύτητα.

Ο κινητήρας επαγωγής ολίσθησης μπορεί να κυμαίνεται από 0 έως 1, δηλ. 0-100%. Εάν s

0, αυτό αντιστοιχεί στη λειτουργία ρελαντί, όταν ο ρότορας του κινητήρα δεν έχει πρακτικά την αντίθετη στιγμή. εάν s = 1 - κατάσταση βραχυκυκλώματος στην οποία ο ρότορας του κινητήρα είναι ακίνητος (n₂ = 0). Η ολίσθηση εξαρτάται από το μηχανικό φορτίο στον άξονα του κινητήρα και αυξάνεται με την ανάπτυξή του.

Η ολίσθηση που αντιστοιχεί στο ονομαστικό φορτίο του κινητήρα ονομάζεται ονομαστική ολίσθηση. Για τους ασύγχρονους κινητήρες χαμηλής και μέσης ισχύος, η ονομαστική ολίσθηση κυμαίνεται από 8% έως 2%.

Μετατροπή ενέργειας

Ένας ασύγχρονος κινητήρας μετατρέπει την ηλεκτρική ενέργεια που παρέχεται στις περιελίξεις του στάτορα σε μηχανική (περιστροφή του άξονα του ρότορα). Αλλά η ισχύς εισόδου και εξόδου δεν είναι ίση μεταξύ τους, καθώς κατά τη διάρκεια της μετατροπής προκύπτουν απώλειες ενέργειας: τριβή, θέρμανση, φούσκες και απώλειες υστέρησης. Αυτή η ενέργεια διαχέεται ως θερμότητα. Επομένως, ο ασύγχρονος κινητήρας διαθέτει ανεμιστήρα για ψύξη.

Ασύγχρονη σύνδεση κινητήρα

Τριφασικό εναλλασσόμενο ρεύμα

Το τριφασικό ηλεκτρικό δίκτυο εναλλασσόμενου ρεύματος είναι το πλέον διαδεδομένο σύστημα μετάδοσης ηλεκτρικής ισχύος. Το κύριο πλεονέκτημα ενός τριφασικού συστήματος σε σύγκριση με μονοφασικά και διφασικά συστήματα είναι η αποτελεσματικότητά του. Σε ένα τριφασικό κύκλωμα, η ενέργεια μεταδίδεται μέσω τριών συρμάτων και τα ρεύματα που ρέουν σε διαφορετικά σύρματα μετατοπίζονται μεταξύ τους σε φάση κατά 120 °, ενώ το ημιτονοειδές φορτίο σε διαφορετικές φάσεις έχει την ίδια συχνότητα και πλάτος.

Αστέρι και τρίγωνο

Η τριφασική περιέλιξη του στάτορα του ηλεκτροκινητήρα συνδέεται σύμφωνα με το σχήμα "αστέρι" ή "τρίγωνο", ανάλογα με την τάση τροφοδοσίας του δικτύου. Τα άκρα της τριφασικής περιέλιξης μπορούν να συνδεθούν στο εσωτερικό του ηλεκτρικού κινητήρα (τρία καλώδια εξέρχονται από τον κινητήρα), έξοδοι (έξι σύρματα βγαίνουν), εισάγονται στο κιβώτιο διακλάδωσης (έξι σύρματα βγαίνουν στο κουτί, τρία έξω από το κιβώτιο).

Τάση φάσης - η διαφορά δυναμικού μεταξύ της έναρξης και του τέλους μιας φάσης. Ένας άλλος ορισμός: η τάση φάσης είναι η διαφορά δυναμικού μεταξύ ενός καλωδίου γραμμής και ενός ουδέτερου.

Τάση γραμμής - η διαφορά δυναμικού μεταξύ δύο γραμμικών συρμάτων (μεταξύ φάσεων).

Η αρχή της λειτουργίας του ασύγχρονου κινητήρα

Ο ηλεκτροκινητήρας έχει σχεδιαστεί για να μετατρέπει, με χαμηλές απώλειες, την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική ενέργεια.

Προτείνουμε να εξεταστεί η αρχή λειτουργίας ενός ασύγχρονου ηλεκτροκινητήρα με στροβιλο-τριγωνικό και μονοφασικό στροφέα, καθώς και τα διαγράμματα σχεδίασης και εγκατάστασης.

Δομή του κινητήρα

Τα κύρια στοιχεία ενός ηλεκτροκινητήρα είναι ο στάτης, ο ρότορας, οι περιελίξεις και ο μαγνητικός πυρήνας.

Η μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε μηχανική ενέργεια συμβαίνει στο περιστρεφόμενο τμήμα του κινητήρα - στον ρότορα.

Σε έναν κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος, ο ρότορας δέχεται ενέργεια όχι μόνο λόγω του μαγνητικού πεδίου, αλλά και μέσω επαγωγής. Έτσι, ονομάζονται ασύγχρονοι κινητήρες. Αυτό μπορεί να συγκριθεί με τη δευτερεύουσα περιέλιξη ενός μετασχηματιστή. Αυτοί οι ασύγχρονοι κινητήρες ονομάζονται επίσης περιστροφικοί μετασχηματιστές. Τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα μοντέλα που έχουν σχεδιαστεί για την τριών φάσεων ένταξης.

Ασύγχρονος σχεδιασμός κινητήρα

Η κατεύθυνση περιστροφής του ηλεκτροκινητήρα καθορίζεται από τον κανόνα του αριστερού χεριού: καταδεικνύει τη σχέση μεταξύ του μαγνητικού πεδίου και του αγωγού.

Ο δεύτερος πολύ σημαντικός νόμος είναι ο Faraday:

1. Το emf προκαλείται στην περιέλιξη, αλλά η ηλεκτρομαγνητική ροή αλλάζει με το χρόνο.
2. Το μέγεθος του επαγόμενου emf είναι ευθέως ανάλογο του ρυθμού μεταβολής της ηλεκτρικής ροής.
3. Η κατεύθυνση του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου καταπολεμά το ρεύμα.

Αρχή λειτουργίας

Όταν εφαρμόζεται τάση στις σταθερές περιελίξεις του στάτορα, δημιουργεί μαγνητικό στον στάτορα. Αν εφαρμοστεί τάση εναλλασσόμενου ρεύματος, η μαγνητική ροή που δημιουργείται από αυτό αλλάζει. Ο στάτορας παράγει μια αλλαγή στο μαγνητικό πεδίο και ο ρότορας λαμβάνει μαγνητικές ροές.

Έτσι, ο ρότορας του ηλεκτρικού κινητήρα λαμβάνει αυτή τη ροή του στάτορα και επομένως περιστρέφεται. Αυτή είναι η βασική αρχή της λειτουργίας και η ολίσθηση σε ασύγχρονα μηχανήματα. Από τα προηγούμενα, πρέπει να σημειωθεί ότι η μαγνητική ροή του στάτορα (και η τάση του) πρέπει να είναι ίση με το εναλλασσόμενο ρεύμα για την περιστροφή του δρομέα, έτσι ώστε το ασύγχρονο μηχάνημα να μπορεί να λειτουργεί μόνο από εναλλασσόμενο ρεύμα.

Η αρχή της λειτουργίας του ασύγχρονου κινητήρα

Όταν αυτοί οι κινητήρες λειτουργούν ως γεννήτρια, παράγουν άμεσα εναλλασσόμενο ρεύμα. Στην περίπτωση μιας τέτοιας εργασίας, ο ρότορας περιστρέφεται με τη βοήθεια εξωτερικών μέσων, ας πούμε, ενός στροβίλου. Εάν ο ρότορας έχει κάποιο υπολειπόμενο μαγνητισμό, δηλαδή μερικές μαγνητικές ιδιότητες που διατηρεί ως μαγνήτης μέσα στο υλικό, τότε ο ρότορας δημιουργεί μια μεταβλητή ροή στην σταθερή περιέλιξη του στάτη. Έτσι, αυτή η περιέλιξη στάτορα θα λάβει επαγόμενη τάση σύμφωνα με την αρχή της επαγωγής.

Οι γεννήτριες επαγωγής χρησιμοποιούνται σε μικρά καταστήματα και νοικοκυριά για να παρέχουν πρόσθετη υποστήριξη διατροφής και είναι οι λιγότερο δαπανηρές λόγω της εύκολης εγκατάστασής τους. Πρόσφατα, χρησιμοποιούνται ευρέως από ανθρώπους στις χώρες όπου τα ηλεκτρικά μηχανήματα χάνουν ενέργεια εξαιτίας σταθερών πτώσεων τάσης στο δίκτυο τροφοδοσίας. Τις περισσότερες φορές, ο ρότορας περιστρέφεται με έναν μικρό κινητήρα ντίζελ συνδεδεμένο σε μια ασύγχρονη γεννήτρια εναλλασσόμενης τάσης.

Πώς περιστρέφεται ο ρότορας

Η περιστρεφόμενη μαγνητική ροή περνά μέσα από το διάκενο αέρα μεταξύ του στάτορα, του δρομέα και της περιέλιξης των σταθερών αγωγών στο ρότορα. Αυτή η περιστρεφόμενη ροή δημιουργεί τάση στους αγωγούς του δρομέα, αναγκάζοντας έτσι το EMF να προκληθεί σε αυτά. Σύμφωνα με το νόμο της Faraday για ηλεκτρομαγνητική επαγωγή, αυτή η σχετική κίνηση μεταξύ της περιστροφικής μαγνητικής ροής και των στατικών περιελίξεων του δρομέα, που διεγείρει το EMF, είναι η βάση της περιστροφής.

Ένας κινητήρας με ρότορα κλωβού σκίουρου, στον οποίο οι αγωγοί του ρότορα σχηματίζουν ένα κλειστό κύκλωμα, ως αποτέλεσμα του οποίου ένα emf προκαλεί ρεύμα σε αυτό, η κατεύθυνση δίνεται από τον νόμο Lens και είναι τέτοια ώστε να αντισταθμίζει την αιτία της εμφάνισής του. Η σχετική κίνηση του δρομέα μεταξύ της περιστροφικής μαγνητικής ροής και του σταθερού αγωγού είναι η δράση του στην περιστροφή. Έτσι, για να μειωθεί η σχετική ταχύτητα, ο δρομέας αρχίζει να περιστρέφεται προς την ίδια κατεύθυνση με την περιστρεφόμενη ροή στις περιελίξεις του στάτορα, προσπαθώντας να το πιάσει. Η συχνότητα του emf που προκαλείται επάνω του είναι η ίδια με τη συχνότητα της τροφοδοσίας.

Κινητήρες επαγωγής ράχης

Όταν η τάση τροφοδοσίας είναι χαμηλή, δεν συμβαίνει η διέγερση των περιελίξεων του βραχυκυκλωμένου δρομέα. Αυτό συμβαίνει επειδή όταν ο αριθμός των δοντιών του στάτορα και ο αριθμός των δοντιών του ρότορα είναι ίσος, προκαλώντας έτσι μαγνητική στερέωση μεταξύ του στάτορα και του ρότορα. Αυτή η φυσική επαφή αναφέρεται διαφορετικά ως αποκλεισμός των δοντιών ή μαγνητική παρεμπόδιση. Αυτό το πρόβλημα μπορεί να ξεπεραστεί αυξάνοντας τον αριθμό των εγκοπών στον ρότορα ή στον στάτορα.

Σύνδεση

Ο ασύγχρονος κινητήρας μπορεί να σταματήσει με απλά εναλλαγή οποιωνδήποτε δύο ακίδων στάτορα. Χρησιμοποιείται σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης. Στη συνέχεια, αλλάζει την κατεύθυνση της περιστροφικής ροής, η οποία παράγει ροπή, προκαλώντας έτσι διακοπή της τροφοδοσίας του ρότορα. Αυτό ονομάζεται αντιδιαβρωτικό φρενάρισμα.

Βίντεο: Πώς λειτουργεί ένας ασύγχρονος κινητήρας

Προκειμένου να μην συμβεί αυτό σε μονοφασικό ασύγχρονο κινητήρα, είναι απαραίτητο να χρησιμοποιήσετε μια συσκευή πυκνωτή.

Πρέπει να συνδεθεί με την εκκίνηση, αλλά πρέπει να υπολογιστεί εκ των προτέρων. Φόρμουλα

QC = U_με I 2 = U 2 I 2 / sin 2

Κύκλωμα: Σύνδεση ασύγχρονου κινητήρα

Από τα οποία προκύπτει ότι ηλεκτρικές μηχανές εναλλασσόμενου ρεύματος τύπου δύο ή τριφασικών, πρέπει να τροφοδοτούνται με πυκνωτές με ισχύ ίση με την ίδια την ισχύ του κινητήρα.

Αναλογία συμπλέκτη

Λαμβάνοντας υπόψη την αρχή της λειτουργίας ενός ασύγχρονου ηλεκτροκινητήρα που χρησιμοποιείται σε βιομηχανικά μηχανήματα και των τεχνικών χαρακτηριστικών του, πρέπει να ειπωθεί για έναν περιστρεφόμενο συμπλέκτη ενός μηχανικού συμπλέκτη. Η ροπή στρέψης στον άξονα μετάδοσης κίνησης πρέπει να είναι ίση με τη ροπή στρέψης στον άξονα κίνησης. Επιπλέον, πρέπει να τονιστεί ότι αυτά τα δύο σημεία είναι τα ίδια, καθώς η ροπή του γραμμικού μετατροπέα προκαλείται από την τριβή μεταξύ των δίσκων μέσα στον ίδιο τον σύνδεσμο.

Ηλεκτρομαγνητικό συμπλέκτη

Μια παρόμοια αρχή λειτουργίας και ο κινητήρας έλξης με ένα στροφείο φάσης. Το σύστημα ενός τέτοιου κινητήρα αποτελείται από οκτώ πόλους (εκ των οποίων οι 4 είναι βασικές και οι 4 συμπληρωματικές) και οι πυρήνες. Οι πηνία χαλκού βρίσκονται στους κύριους πόλους. Η περιστροφή ενός τέτοιου μηχανισμού είναι υποχρεωμένη να ρυθμίζει, η οποία δέχεται ροπή από τον άξονα του οπλισμού, που ονομάζεται επίσης πυρήνας. Η σύνδεση στο δίκτυο γίνεται από τέσσερα εύκαμπτα καλώδια. Ο κύριος σκοπός ενός πολυπολικού ηλεκτρικού κινητήρα είναι να θέσει σε κίνηση τα βαρέα μηχανήματα: μηχανές ντίζελ, ελκυστήρες, συνδυασμούς και, σε ορισμένες περιπτώσεις, εργαλειομηχανές.

Πλεονεκτήματα και αδυναμίες

Η συσκευή του ασύγχρονου κινητήρα είναι σχεδόν καθολική, αλλά και αυτός ο μηχανισμός έχει τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά του.

Πλεονεκτήματα των κινητήρων επαγωγής AC:

1. Ο σχεδιασμός είναι μια απλή φόρμα.
2. Χαμηλό κόστος παραγωγής.
3. Αξιόπιστος και πρακτικός σχεδιασμός.
4. Δεν είναι ιδιότροπο σε λειτουργία.
5. Απλό σχέδιο ελέγχου

Η αποδοτικότητα αυτών των κινητήρων είναι πολύ υψηλή, καθώς δεν υπάρχει απώλεια τριβής και ένας σχετικά υψηλός συντελεστής ισχύος.

Μειονεκτήματα των κινητήρων επαγωγής AC:

1. Ο έλεγχος ταχύτητας χωρίς απώλεια ισχύος δεν είναι δυνατός.
2. Εάν το φορτίο αυξάνεται, η ροπή μειώνεται.
3. Σχετικά μικρό σημείο εκκίνησης.

Διάταξη και αρχή λειτουργίας ασύγχρονου κινητήρα

Οι ασύγχρονοι ηλεκτροκινητήρες (AD) χρησιμοποιούνται ευρέως στην εθνική οικονομία. Σύμφωνα με διάφορες πηγές, έως και το 70% της συνολικής ηλεκτρικής ενέργειας που μετατρέπεται σε μηχανική ενέργεια περιστροφικής ή μεταφραστικής κίνησης καταναλώνεται από ασύγχρονο κινητήρα. Η ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική ενέργεια της μεταφραστικής κίνησης μετατρέπεται από γραμμικούς ασύγχρονους ηλεκτρικούς κινητήρες, οι οποίοι χρησιμοποιούνται ευρέως στην ηλεκτρική πρόωση, για την εκτέλεση τεχνολογικών λειτουργιών. Η ευρεία χρήση της αρτηριακής πίεσης συνδέεται με ορισμένα από τα πλεονεκτήματά τους. Οι ασύγχρονοι κινητήρες είναι οι απλούστεροι στο σχεδιασμό και την κατασκευή, αξιόπιστοι και φθηνότεροι από όλους τους τύπους ηλεκτρικών κινητήρων. Δεν διαθέτουν μονάδα συλλογής βούρτσας ή μονάδα συλλογής συρόμενου ρεύματος, η οποία, εκτός από την υψηλή αξιοπιστία, εξασφαλίζει το ελάχιστο λειτουργικό κόστος. Ανάλογα με τον αριθμό των φάσεων τροφοδοσίας διακρίνονται τριφασικοί και μονοφασικοί ασύγχρονοι κινητήρες. Ένας ασύγχρονος κινητήρας τριών φάσεων υπό ορισμένες συνθήκες μπορεί να εκτελέσει επιτυχώς τις λειτουργίες του ακόμη και όταν τροφοδοτείται από ένα μονοφασικό δίκτυο. HELL χρησιμοποιείται ευρέως όχι μόνο στη βιομηχανία, τις κατασκευές, τη γεωργία, αλλά και στον ιδιωτικό τομέα, στην καθημερινή ζωή, σε εργαστήρια σπιτιού, σε αγροτεμάχια. Μονοφασικοί ασύγχρονοι κινητήρες κινούν πλυντήρια, ανεμιστήρες, μικρές μηχανές επεξεργασίας ξύλου, ηλεκτρικά εργαλεία και αντλίες ύδρευσης. Τις περισσότερες φορές, η τριφασική αρτηριακή πίεση χρησιμοποιείται για την επιδιόρθωση ή τη δημιουργία μηχανισμών και συσκευών βιομηχανικής κατασκευής ή ενός ιδιόκτητου σχεδίου. Και στη διάθεση του σχεδιαστή μπορεί να είναι τόσο ένα τριφασικό και μονοφασικό δίκτυο. Υπάρχουν προβλήματα στον υπολογισμό της ισχύος και στην επιλογή ενός μοτέρ για μία ή την άλλη περίπτωση, επιλέγοντας το πιο ορθολογικό κύκλωμα ελέγχου ενός ασύγχρονου κινητήρα, υπολογισμό πυκνωτών που εξασφαλίζουν τη λειτουργία ενός τριφασικού ασύγχρονου κινητήρα σε μονοφασική λειτουργία, επιλέγοντας μια διατομή και τον τύπο καλωδίων, συσκευές ελέγχου και προστασίας. Αυτό το είδος πρακτικών προβλημάτων είναι αφιερωμένο στο βιβλίο που προσφέρεται στον αναγνώστη. Το βιβλίο παρέχει επίσης μια περιγραφή της συσκευής και της αρχής λειτουργίας ενός ασύγχρονου κινητήρα, τις βασικές σχέσεις σχεδιασμού για κινητήρες σε τριφασικούς και μονοφασικούς τρόπους.

Διάταξη και αρχή λειτουργίας ασύγχρονων ηλεκτρικών κινητήρων

1. Συσκευές ασύγχρονων κινητήρων τριών φάσεων

Ο παραδοσιακός τριφασικός ασύγχρονος κινητήρας (AD), ο οποίος παρέχει περιστροφική κίνηση, είναι μια ηλεκτρική μηχανή που αποτελείται από δύο βασικά μέρη: έναν σταθερό στάτορα και έναν στροφέα που περιστρέφεται στον άξονα του κινητήρα. Ο στάτης του κινητήρα αποτελείται από ένα πλαίσιο εντός του οποίου εισάγεται ένας λεγόμενος ηλεκτρομαγνητικός πυρήνας στάτορα, ο οποίος περιλαμβάνει έναν μαγνητικό πυρήνα και μια τριφασική κατανεμημένη περιέλιξη στάτη. Ο σκοπός του πυρήνα είναι να μαγνητίσει μια μηχανή ή να δημιουργήσει ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο. Ο μαγνητικός πυρήνας του στάτη αποτελείται από φύλλα (από 0,28 έως 1 Mm) μονωμένα το ένα από το άλλο, σφραγισμένα από ειδικό ηλεκτρικό χάλυβα. Στα φύλλα υπάρχει μια οδοντωτή ζώνη και ένας ζυγός (Σχήμα 1.α). Τα φύλλα συναρμολογούνται και στερεώνονται κατά τέτοιο τρόπο ώστε οι δόντια και οι εγκοπές του στάτορα διαμορφώνονται στον μαγνητικό πυρήνα (Σχήμα 1.β). Το μαγνητικό κύκλωμα είναι μια μικρή μαγνητική αντίσταση για τη μαγνητική ροή που παράγεται από την περιέλιξη του στάτη, και λόγω του φαινομένου μαγνητισμού, η ροή αυτή αυξάνεται.

Το Σχ. 1 πυρήνα μαγνήτη στάτη

Μια κατανεμημένη τριφασική περιέλιξη του στάτη τοποθετείται στις αυλακώσεις του μαγνητικού κυκλώματος. Η περιέλιξη στην απλούστερη περίπτωση αποτελείται από τριφασικές σπείρες, οι άξονες των οποίων μετατοπίζονται στο διάστημα μεταξύ τους κατά 120 °. Τα πηνία φάσης αλληλοσυνδέονται με ένα αστέρι ή ένα τρίγωνο (Εικ. 2).

Σχήμα 2. Σχέδια σύνδεσης των περιελίξεων φάσης ενός τριφασικού ασύγχρονου κινητήρα σε ένα αστέρι και σε ένα τρίγωνο

Λεπτομερέστερες πληροφορίες σχετικά με τα διαγράμματα σύνδεσης και τα σύμβολα για τις αρχές και τα άκρα των περιελίξεων παρουσιάζονται παρακάτω. Ο ρότορας του κινητήρα αποτελείται από έναν μαγνητικό πυρήνα, επίσης συναρμολογημένο από σφραγισμένα χαλύβδινα φύλλα, με αυλακώσεις κατασκευασμένες εκεί, στις οποίες βρίσκεται η περιέλιξη του ρότορα. Υπάρχουν δύο τύποι περιελίξεων ρότορα: φάση και βραχυκύκλωμα. Η τύλιξη φάσης είναι παρόμοια με την περιέλιξη στάτορα, συνδεδεμένη σε ένα αστέρι. Τα άκρα της περιέλιξης του ρότορα συνδέονται μεταξύ τους και μονώνονται, και η αρχή συνδέεται με τους δακτυλίους επαφής που βρίσκονται στον άξονα του κινητήρα. Οι σταθερές βούρτσες τοποθετούνται επάνω στους δακτυλίους ολίσθησης, απομονώνονται μεταξύ τους και από τον άξονα του κινητήρα και περιστρέφονται μαζί με τον δρομέα, στον οποίο συνδέονται εξωτερικά κυκλώματα. Αυτό επιτρέπει, με την αλλαγή της αντίστασης του δρομέα, να ρυθμίζεται η ταχύτητα περιστροφής του κινητήρα και να περιορίζονται τα ρεύματα εκκίνησης. Ο πιο ευρέως χρησιμοποιούμενος βραχυκυκλωμένος τύπος περιέλιξης "σκίουρος". Η περιτύλιξη ρότορα μεγάλων κινητήρων περιλαμβάνει ορείχαλκο ή χάλκινες ράβδους, οι οποίες κινούνται μέσα στις αυλακώσεις και οι βραχυπρόθεσμοι δακτύλιοι είναι τοποθετημένοι κατά μήκος των άκρων, στους οποίους οι ράβδοι είναι συγκολλημένοι ή συγκολλημένοι. Για σειριακά χαμηλής και μέσης ισχύος ΒΡ, η περιέλιξη του ρότορα γίνεται με χύτευση με κράμα αλουμινίου. Ταυτόχρονα, οι ράβδοι 2 και οι δακτύλιοι βραχυκυκλώματος 4 με πτερύγια ανεμιστήρα χυτεύονται ταυτόχρονα στη συσκευασία του δρομέα 1 για να βελτιωθούν οι συνθήκες ψύξης του κινητήρα, κατόπιν η συσκευασία πιέζεται πάνω στον άξονα 3. (Σχήμα 3). Στο τμήμα που σχηματίζεται σε αυτό το σχήμα, είναι ορατά τα προφίλ των αυλακώσεων, των δοντιών και των ράβδων του ρότορα.

Το Σχ. 3. Ασύγχρονος κινητήρας περιστροφέων με βραχυκυκλωμένη περιέλιξη

Μια γενική όψη μιας ασύγχρονης σειράς κινητήρων 4Α παρουσιάζεται στο Σχ. 4 [2]. Ο δρομέας 5 πιέζεται επί του άξονα 2 και τοποθετείται επί των εδράνων 1 και 11 στην οπή του στάτορα στις θωρακισμένες θωρακίσεις 3 και 9 οι οποίες είναι προσαρτημένες στα άκρα του στάτορα 6 και στις δύο πλευρές. Στο ελεύθερο άκρο του άξονα 2 συνδέστε το φορτίο. Στο άλλο άκρο του άξονα, ο ανεμιστήρας 10 ενισχύεται (ο κινητήρας της κλειστής φουσκωμένης εκδοχής), ο οποίος κλείνει με ένα καπάκι 12. Ο ανεμιστήρας παρέχει πιο έντονη απομάκρυνση θερμότητας από τον κινητήρα για να επιτευχθεί η αντίστοιχη χωρητικότητα φορτίου. Για καλύτερη μεταφορά θερμότητας, το κρεβάτι χυτεύεται με νευρώσεις 13 σχεδόν σε ολόκληρη την επιφάνεια της κλίνης. Ο στάτορας και ο ρότορας διαχωρίζονται από ένα κενό αέρα, το οποίο για μηχανές μικρής ισχύος κυμαίνεται από 0,2 έως 0,5 mm. Για την τοποθέτηση του κινητήρα στην βάση, το πλαίσιο ή απευθείας στον μηχανισμό που βρίσκεται σε κίνηση στο πλαίσιο, παρέχονται τα πέλματα 14 με οπές στερέωσης. Υπάρχουν επίσης φλάντζες κινητήρων. Σε τέτοιες μηχανές, σε μία από τις ασπίδες ρουλεμάν (συνήθως από την πλευρά του άξονα), χρησιμοποιείται μια φλάντζα για τη σύνδεση του κινητήρα με τον μηχανισμό λειτουργίας.

Το Σχ. 4. Γενική άποψη της ασύγχρονης σειράς κινητήρων 4Α

Επίσης παράγονται κινητήρες που έχουν και τα δύο πόδια και μία φλάντζα. Οι διαστάσεις εγκατάστασης των κινητήρων (η απόσταση μεταξύ των οπών στα πόδια ή στις φλάντζες), καθώς και τα ύψη τους του άξονα περιστροφής, κανονικοποιούνται. Το ύψος του άξονα περιστροφής είναι η απόσταση από το επίπεδο στο οποίο βρίσκεται ο κινητήρας στον άξονα περιστροφής του άξονα του στροφέα. Τα ύψη των αξόνων περιστροφής κινητήρων μικρής ισχύος: 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100 mm.

2. Η αρχή της λειτουργίας των τριφασικών ασύγχρονων κινητήρων

Σημειώθηκε παραπάνω ότι η τριφασική περιέλιξη του στάτορα χρησιμεύει για να μαγνητίσει τη μηχανή ή να δημιουργήσει ένα λεγόμενο περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο του κινητήρα. Η αρχή του κινητήρα επαγωγής βασίζεται στον νόμο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής. Το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο του στάτορα τέμνει τους αγωγούς της βραχυκυκλωμένης περιέλιξης του ρότορα, που στην τελευταία προκαλεί ηλεκτροκινητική δύναμη, προκαλώντας ροή εναλλασσόμενου ρεύματος στην περιέλιξη του ρότορα. Το ρεύμα του ρότορα δημιουργεί το δικό του μαγνητικό πεδίο, η αλληλεπίδραση του με το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο του στάτορα οδηγεί στην περιστροφή του δρομέα μετά τα πεδία. Η ιδέα της ασύγχρονης κινητήριας λειτουργίας απεικονίζεται πιο ξεκάθαρα από την απλή εμπειρία που έδειξε ο Γάλλος ακαδημαϊκός Arago τον 18ο αιώνα (εικ. 5). Εάν ο μαγνήτης σχήματος πέτου περιστρέφεται με σταθερή ταχύτητα πλησίον ενός μεταλλικού δίσκου, ο οποίος ευρίσκεται ελεύθερα στον άξονα, τότε ο δίσκος αρχίζει να περιστρέφεται μετά τον μαγνήτη με μια ορισμένη ταχύτητα μικρότερη από την ταχύτητα περιστροφής του μαγνήτη.

Το Σχ. 5. Ζήστε την εμπειρία του Arago, εξηγώντας την αρχή του ασύγχρονου κινητήρα

Αυτό το φαινόμενο εξηγείται με βάση το νόμο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής. Όταν οι πόλοι μαγνητών κινούνται κοντά στην επιφάνεια του δίσκου, προκαλείται ηλεκτρομαγνητική δύναμη στα περιγράμματα κάτω από τον πόλο και εμφανίζονται ρεύματα που δημιουργούν ένα μαγνητικό πεδίο του δίσκου. Ένας αναγνώστης που δυσκολεύεται να φανταστεί αγώγιμα περιγράμματα σε ένα στερεό δίσκο μπορεί να απεικονίσει ένα δίσκο με τη μορφή ενός τροχού με πολλές αγώγιμες ακτίνες που συνδέονται με ένα χείλος και ένα μανίκι. Δύο ακτίνες, καθώς και τα τμήματα του χείλους και των δακτυλίων που τα συνδέουν, αποτελούν ένα στοιχειώδες περίγραμμα. Το πεδίο δίσκου συνδέεται με το πεδίο των πόλων ενός περιστρεφόμενου μόνιμου μαγνήτη και ο δίσκος παρασύρεται από το δικό του μαγνητικό πεδίο. Προφανώς, η μεγαλύτερη ηλεκτροκινητική δύναμη θα προκληθεί στα περιγράμματα του δίσκου όταν ο δίσκος είναι ακίνητος και αντιστρόφως, ο μικρότερος όταν πλησιάζει η ταχύτητα περιστροφής του δίσκου. Όσον αφορά έναν πραγματικό ασύγχρονο κινητήρα, παρατηρούμε ότι η βραχυκυκλωμένη περιέλιξη του ρότορα μπορεί να εξομοιωθεί με ένα δίσκο και την περιέλιξη του στάτορα με μαγνητικό πυρήνα σε έναν περιστρεφόμενο μαγνήτη. Ωστόσο, η περιστροφή του μαγνητικού πεδίου στον στατικό στάτορα α οφείλεται σε ένα τριφασικό σύστημα ρευμάτων που ρέουν σε τριφασική περιέλιξη με χωρική μετατόπιση φάσης.

Διάταξη, αρχή της λειτουργίας του ασύγχρονου κινητήρα

Ένας ασύγχρονος κινητήρας είναι μια μηχανή AC. Η λέξη "ασύγχρονη" σημαίνει μη ταυτόχρονη. Στην περίπτωση αυτή, εννοείται ότι στους ασύγχρονους κινητήρες η συχνότητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου διαφέρει από τη συχνότητα περιστροφής του δρομέα. Τα κύρια μέρη του μηχανήματος είναι ο στάτορας και ο ρότορας, διαχωρισμένα μεταξύ τους με ομοιόμορφο κενό αέρα.

Εικ.1. Ασύγχρονοι κινητήρες

Ο στάτορας είναι ένα σταθερό μέρος της μηχανής (σχήμα 1, α). Προκειμένου να μειωθούν οι απώλειες των φούσκων, ο πυρήνας του συναρμολογείται από συμπιεσμένα φύλλα ηλεκτρικού χάλυβα με πάχος 0,35-0,5 mm, απομονωμένα μεταξύ τους από ένα στρώμα βερνικιού. Στην υποδοχή του μαγνητικού κυκλώματος στάτη τοποθετείται μια περιέλιξη. Σε τριφασικούς κινητήρες, η περιέλιξη είναι τριφασική. Οι φάσεις της περιέλιξης μπορούν να συνδεθούν σε ένα αστέρι ή ένα τρίγωνο, ανάλογα με το μέγεθος της τάσης του δικτύου.

Ο ρότορας είναι ένα περιστρεφόμενο τμήμα του κινητήρα. Ο μαγνητικός πυρήνας του ρότορα είναι ένας κύλινδρος κατασκευασμένος από κομμένα φύλλα ηλεκτρικού χάλυβα (Σχήμα 1, β. C). Στις υποδοχές του δρομέα τοποθετείται τύλιγμα, ανάλογα με τον τύπο του τυλίγματος, οι ρότορες των ασύγχρονων κινητήρων χωρίζονται σε βραχυκύκλωμα και φάση (με δακτυλίδια ολίσθησης). Μία βραχυκυκλωμένη περιέλιξη είναι μία μη μονωμένη ράβδος χαλκού ή αλουμινίου (Σχήμα 1, d) συνδεδεμένη με τα άκρα των δακτυλίων του ίδιου υλικού ("κλωβός σκίουρου").

Στο ρότορα φάσης (βλέπε σχήμα 1, γ) στις εγκοπές του μαγνητικού κυκλώματος υπάρχει τριφασική περιέλιξη, οι φάσεις της οποίας συνδέονται με ένα αστέρι. Τα ελεύθερα άκρα των φάσεων της περιέλιξης συνδέονται με τρεις δακτυλίους ολίσθησης χαλκού τοποθετημένους πάνω στον άξονα του κινητήρα. Οι δακτύλιοι ολίσθησης είναι μονωμένοι ο ένας από τον άλλο και από τον άξονα. Στους δακτυλίους πιεσμένες βούρτσες άνθρακα ή χαλκού-γραφίτη. Μέσω των δακτυλίων επαφής και των βουρτσών στην περιέλιξη του ρότορα, μπορείτε να ενεργοποιήσετε ένα τριφασικό ρεοστάτη εκκίνησης και ρύθμισης.

Η μετατροπή της ηλεκτρικής ενέργειας σε μηχανική ενέργεια σε έναν ασύγχρονο κινητήρα πραγματοποιείται μέσω ενός περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου. Ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο είναι μια σταθερή ροή, που περιστρέφεται στο διάστημα με μια σταθερή γωνιακή ταχύτητα.

Οι απαραίτητες συνθήκες για τη διέγερση ενός περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου είναι:

- χωρική μετατόπιση των αξόνων των πηνίων στάτορα,

- χρονική μετατόπιση των ρευμάτων στα πηνία στάτορα.

Η πρώτη απαίτηση ικανοποιείται από την κατάλληλη θέση των μαγνητικών πηνίων στον μαγνητικό πυρήνα του στάτη. Ο άξονας φάσης της περιέλιξης μετατοπίζεται στο διάστημα κατά γωνία 120º. Η δεύτερη προϋπόθεση εξασφαλίζεται από την τροφοδοσία σε πηνίο στάτορα ενός τριφασικού συστήματος τάσης.

Όταν ο κινητήρας είναι ενεργοποιημένος σε ένα τριφασικό δίκτυο, ένα σύστημα ρευμάτων της ίδιας συχνότητας και πλάτους καθορίζεται στην περιέλιξη στάτορα, οι περιοδικές μεταβολές των οποίων σε σχέση με το άλλο γίνονται με καθυστέρηση 1/3 της περιόδου.

Τα ρεύματα των φάσεων της περιέλιξης δημιουργούν ένα μαγνητικό πεδίο που περιστρέφεται σε σχέση με τον στάτορα με συχνότητα n₁. στροφές ανά λεπτό, η οποία ονομάζεται σύγχρονη ταχύτητα κινητήρα:

όπου f₁ - συχνότητα δικτύου, Hz,

p είναι ο αριθμός ζευγών πόλων του μαγνητικού πεδίου.

Με την τρέχουσα συχνότητα συχνότητας Hz, η συχνότητα περιστροφής πεδίου σύμφωνα με τον τύπο (1) και ανάλογα με τον αριθμό ζευγών πόλων έχει τις ακόλουθες τιμές:

Περιστρέφοντας, το πεδίο διασχίζει τους αγωγούς περιέλιξης του δρομέα, προκαλώντας ένα emf μέσα τους. Όταν η περιέλιξη του ρότορα είναι κλειστή, το EMF προκαλεί ρεύματα, όταν αλληλεπιδρά με ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο, εμφανίζεται μια περιστρεφόμενη ηλεκτρομαγνητική ροπή. Η συχνότητα περιστροφής του δρομέα στη λειτουργία κινητήρα του ασύγχρονου μηχανήματος είναι πάντοτε μικρότερη από τη συχνότητα περιστροφής του πεδίου, δηλ. ο δρομέας παραμένει πίσω από το περιστρεφόμενο πεδίο. Μόνο κάτω από αυτές τις συνθήκες είναι η EMF που προκαλείται στους αγωγούς του δρομέα, δημιουργείται ρεύμα και δημιουργείται ροπή. Το φαινόμενο της καθυστέρησης του ρότορα από το μαγνητικό πεδίο ονομάζεται ολίσθηση. Ο βαθμός καθυστέρησης του ρότορα από το μαγνητικό πεδίο χαρακτηρίζεται από το μέγεθος της σχετικής ολίσθησης

όπου n₂ - ταχύτητα δρομέα, rpm

Για τους ασύγχρονους κινητήρες, η ολίσθηση μπορεί να κυμαίνεται από 1 (έναρξη) έως μια τιμή κοντά στο 0 (σε αδράνεια).

185.154.22.117 © studopedia.ru δεν είναι ο συντάκτης του υλικού που δημοσιεύτηκε. Παρέχει όμως τη δυνατότητα δωρεάν χρήσης. Υπάρχει παραβίαση πνευματικών δικαιωμάτων; Γράψτε μας.

Ασύγχρονος κινητήρας - αρχή λειτουργίας και συσκευής

Στις 8 Μαρτίου 1889, ο μεγαλύτερος ρώσος επιστήμονας και μηχανικός Μιχαήλ Όσιποβιτς Ντολίβο-Ντοβολόλσκι εφευρέθηκε τριφασικός ασύγχρονος κινητήρας με βραχυκυκλωμένο ρότορα.

Οι σύγχρονοι ασύγχρονοι τριφασικοί κινητήρες είναι μετατροπείς της ηλεκτρικής ενέργειας σε μηχανική ενέργεια. Λόγω της απλότητας, του χαμηλού κόστους και της υψηλής αξιοπιστίας, οι κινητήρες επαγωγής χρησιμοποιούνται ευρέως. Είναι παρόντες παντού, είναι ο πιο συνηθισμένος τύπος κινητήρα, παράγονται το 90% του συνολικού αριθμού των κινητήρων στον κόσμο. Ο ασύγχρονος κινητήρας έκανε πραγματικά μια τεχνική επανάσταση σε ολόκληρη την παγκόσμια βιομηχανία.

Η τεράστια δημοτικότητα των ασύγχρονων κινητήρων συνδέεται με την απλότητα της λειτουργίας τους, το χαμηλό κόστος και την αξιοπιστία τους.

Ο ασύγχρονος κινητήρας είναι ασύγχρονος μηχανισμός που έχει σχεδιαστεί για να μετατρέπει την εναλλασσόμενη ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική ενέργεια. Η ίδια η λέξη ασύγχρονη δεν σημαίνει ταυτόχρονη. Στην περίπτωση αυτή, εννοείται ότι με τους ασύγχρονους κινητήρες η ταχύτητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου του στάτορα είναι πάντα μεγαλύτερη από την ταχύτητα του δρομέα. Οι ασύγχρονοι κινητήρες λειτουργούν, όπως είναι σαφές από τον ορισμό, από ένα δίκτυο AC.

Συσκευή

Στην εικόνα: 1 - άξονας, 2,6 - ρουλεμάν, 3,8 - θωρακισμένα ράφια, 4 - πόδια, 5 - περίβλημα ανεμιστήρα, 7 - πτερωτή ανεμιστήρα, 9 - στροφείο.

Τα κύρια μέρη του επαγωγικού κινητήρα είναι ο στάτορας (10) και ο ρότορας (9).

Ο στάτορας έχει κυλινδρικό σχήμα και συναρμολογείται από φύλλα χάλυβα. Στις εγκοπές του πυρήνα στάτορα υπάρχουν περιελίξεις στάτορα, οι οποίες είναι κατασκευασμένες από σύρμα περιέλιξης. Ο άξονας των περιελίξεων μετατοπίζεται στο χώρο σε σχέση μεταξύ τους υπό γωνία 120 °. Ανάλογα με την παρεχόμενη τάση, τα άκρα των περιελίξεων συνδέονται με ένα τρίγωνο ή ένα αστέρι.

Οι ρότορες ενός επαγωγικού κινητήρα είναι δύο τύπων: ένας βραχυκυκλωμένος και ένας στροφέας φάσης.

Ένας βραχυκυκλωμένος ρότορας είναι ένας πυρήνας κατασκευασμένος από φύλλα χάλυβα. Το τετηγμένο αλουμίνιο χύνεται στις αυλακώσεις αυτού του πυρήνα, με αποτέλεσμα το σχηματισμό ράβδων που βραχυκυκλώνονται με ακραίες δακτυλίους. Αυτό το σχέδιο ονομάζεται "κλουβί σκίουρου". Σε κινητήρες υψηλής ισχύος, μπορεί να χρησιμοποιηθεί χαλκός αντί αλουμινίου. Ο κλωβός του σκίουρου είναι μια βραχυκυκλωμένη περιέλιξη του ρότορα, εξ ου και το ίδιο το όνομα.

Ο ρότορας φάσης έχει τριφασική περιέλιξη, η οποία πρακτικά δεν διαφέρει από την περιέλιξη του στάτη. Στις περισσότερες περιπτώσεις, τα άκρα των περιελίξεων του στροφείου του ρότορα συνδέονται σε ένα αστέρι και τα ελεύθερα άκρα τροφοδοτούνται στους δακτυλίους ολίσθησης. Με τη βοήθεια των βούρτσας που συνδέονται με τους δακτυλίους, μπορεί να εισαχθεί ένας πρόσθετος αντιστάτης στο κύκλωμα περιέλιξης του ρότορα. Αυτό είναι απαραίτητο για να μπορέσετε να αλλάξετε την αντίσταση στο κύκλωμα του δρομέα, διότι συμβάλλει στη μείωση των μεγάλων ρευμάτων εισόδου. Διαβάστε περισσότερα σχετικά με το στροφείο φάσης στο άρθρο - ασύγχρονος κινητήρας με στροφείο φάσης.

Αρχή λειτουργίας

Όταν εφαρμόζεται τάση στην περιέλιξη του στάτορα, δημιουργείται μαγνητική ροή σε κάθε φάση, η οποία ποικίλλει ανάλογα με τη συχνότητα της εφαρμοζόμενης τάσης. Αυτές οι μαγνητικές ροές μετατοπίζονται μεταξύ τους κατά 120 °. τόσο στο χρόνο όσο και στο διάστημα. Η προκύπτουσα μαγνητική ροή έτσι περιστρέφεται.

Η προκύπτουσα μαγνητική ροή του στάτορα περιστρέφεται και έτσι δημιουργεί μια ηλεκτρομαγνητική δύναμη στους αγωγούς του δρομέα. Δεδομένου ότι η περιέλιξη του ρότορα έχει κλειστό ηλεκτρικό κύκλωμα, δημιουργείται ρεύμα το οποίο, με τη σειρά του, αλληλεπιδρά με τη μαγνητική ροή του στάτορα, δημιουργεί μια ροπή εκκίνησης του κινητήρα, τείνοντας να γυρίσει τον δρομέα προς την κατεύθυνση της περιστροφής του μαγνητικού πεδίου του στάτορα. Όταν φτάσει στην τιμή, τη ροπή πέδησης του δρομέα, και στη συνέχεια υπερβαίνει, ο ρότορας αρχίζει να περιστρέφεται. Όταν συμβαίνει αυτό, το αποκαλούμενο ολίσθηση.

Οι διαφάνειες είναι μια ποσότητα που δείχνει πως η σύγχρονη συχνότητα n₁ το μαγνητικό πεδίο του στάτορα είναι μεγαλύτερο από την ταχύτητα του δρομέα n₂. ως ποσοστό.

Η ολίσθηση είναι μια εξαιρετικά σημαντική ποσότητα. Στην αρχική στιγμή, είναι ίση με την ενότητα, αλλά όσον αφορά τη συχνότητα περιστροφής n₂ σχετική διαφορά συχνότητας ρότορα n₁ -n₂ μειώνεται, με αποτέλεσμα να μειώνεται το EMF και το ρεύμα στους αγωγούς του δρομέα, γεγονός που οδηγεί σε μείωση της ροπής. Σε κατάσταση αναμονής, όταν ο κινητήρας λειτουργεί χωρίς φορτίο στον άξονα, η ολίσθηση είναι ελάχιστη, αλλά με αύξηση της στατικής ροπής, αυξάνεται σε s_cr - κρίσιμη ολίσθηση. Εάν ο κινητήρας υπερβεί αυτή την τιμή, μπορεί να εμφανιστεί η λεγόμενη ανατροπή του κινητήρα και να έχει ως αποτέλεσμα την ασταθή λειτουργία του. Οι τιμές ολίσθησης κυμαίνονται από 0 έως 1, για ασύγχρονους κινητήρες γενικής χρήσης, είναι σε ονομαστική λειτουργία - 1 - 8%.

Από τη στιγμή που θα σταματήσει η ισορροπία μεταξύ της ηλεκτρομαγνητικής ροπής, προκαλώντας την περιστροφή του ρότορα και τη ροπή πέδησης που δημιουργείται από το φορτίο στον άξονα του κινητήρα, η διαδικασία αλλαγής των τιμών.

Συνεπώς, η αρχή του κινητήρα επαγωγής είναι στην αλληλεπίδραση του περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου και τα ρεύματα του στάτη οι οποίες προκαλούνται από αυτόν τον μαγνητικό πεδίο στον ρότορα. Επιπλέον, η ροπή μπορεί να συμβεί μόνο εάν υπάρχει διαφορά στη συχνότητα περιστροφής των μαγνητικών πεδίων.