Proiectarea și funcționarea motoarelor asincrone
Mașini electrice. de conversie a energiei electrice de curent alternativ în energie mecanică, numite motoare de curent alternativ.
În industrie, motoare asincrone trifazate cele mai utilizate pe scară largă. Luați în considerare aparate și principiul de funcționare a acestor motoare.
Principiul de funcționare al motorului de inducție se bazează pe un câmp magnetic rotativ.
Pentru a înțelege funcționarea unui astfel de motor pentru a face următoarea experiență.
Consolidarea magnet potcoavă pe arbore, astfel încât să poată fi rotit de mâner. Între polii unui magnet situat pe axa cilindrului de cupru, capabil să se rotească liber.
Figura 1. Cel mai simplu model pentru câmpul magnetic rotativ
Vom începe să se rotească magnetul de pe mânerul în sens orar. câmp magnetic va începe, de asemenea, să se rotească, iar rotația va traversa liniile de forță ale cilindrului de cupru. În cilindru, conform legii inducției electromagnetice. orice curenți turbionari. care va crea propriul câmp magnetic - o cutie de cilindru. Acest câmp va interacționa cu câmpul magnetic al magnetului permanent, determinând cilindrul începe să se rotească în aceeași direcție ca și magnet.
Sa stabilit că viteza de rotație a cilindrului este puțin mai mică decât viteza de rotație a câmpului magnet.
Într-adevăr, în cazul în care cilindrul se rotește cu aceeași viteză ca și câmpul magnetic, liniile de câmp magnetic nu o cruce, și de aceea nu curenți turbionari, provocând rotirea cilindrului.
câmp magnetic viteza de rotație este numit sincron. deoarece este egală cu viteza de rotație a magnetului, iar viteza de rotație a cilindrului - asincron (nonsincrone). Prin urmare, motorul in sine este numit un motor asincron. Viteza de rotație a cilindrului (rotor) este diferit de la o viteză de rotație sincronă a câmpului magnetic cu o cantitate mică, numită alunecare.
Notând n1 viteza rotorului prin câmp și viteza de rotație n via putem calcula magnitudinea chitanței în procente de formula:
In experimentul de mai sus un câmp magnetic rotativ și rotirea ulterioară a cilindrului, am primit datorită rotației magnetului permanent, astfel încât acest dispozitiv nu este încă un motor. Trebuie să facem un curent electric pentru a crea un câmp magnetic rotativ și utilizați-l pentru a transforma rotorul. Această sarcină a rezolvat o dată strălucit MO Dolivo-Dobrovolsky. El a propus să utilizeze în acest scop curent trifazat.
Motorul dispozitivului asincron MO Dolivo-Dobrovolsky
Figura 2. Schema motorului de inducție Dolivo-Dobrovolsky
La polii miezului de fier de formă inelară, numită un stator al motorului. amplasate trei înfășurări, rețea de curent alternativ trifazat 0 aranjate unul față de altul, la un unghi de 120 °.
In interiorul miezului este montat pe axa cilindrului metalic, numit rotorul motorului.
Dacă înfășurările conectate împreună așa cum se arată în figură, și să le conecteze la o putere de curent alternativ trifazat, fluxul magnetic total generat de cei trei poli vor fi de rotație.
Figura 3 este un grafic care prezintă schimbări în curenții din înfășurările motorului și procesul de apariție a unui câmp magnetic rotativ.
Luați în considerare - mai mult acest proces.
Figura 3. Pregătirea câmpului magnetic rotativ
În poziția „A“ pe grafic în primul curent de fază este zero în a doua fază este negativ, iar al treilea pozitiv. poli bobine de fluxul de curent în direcția indicată de săgeți.
La determinarea-dreapta conduce direcția fluxului magnetic creat de curentul, vom vedea că, la capătul interior al stâlpului (cu care se confruntă rotorul) al treilea bobina va fi creat polul sud (U), iar a doua bobină de pe stâlp - Polul Nord (C). Fluxul magnetic total va fi dirijat departe de al doilea pol al bobinei prin rotor la polul treia bobină.
La poziția „B“ pe grafic curent în a doua fază este zero, este pozitiv, în prima fază, iar a treia negativ. Curentul care curge prin bobinele polilor creează la capătul primei bobina un pol sud (U) la capătul polul nord al treilea bobina (C). Fluxul magnetic total va fi acum îndepărtate de rotor prin al treilea pol la primul pol, t. E. polilor muta În ea la 120 °.
La poziția „B“ pe grafic în al treilea curent de fază este zero în a doua etapă, aceasta este pozitiv, iar primul negativ. Acum, curentul care trece prin prima și a doua bobine, creați la polul capăt al primului mosor - polul nord (P), iar la polul capăt al doua bobină - .. pol sud (U), adică polaritatea câmpului magnetic rezultant se deplasează chiar și la 120 °. În „D“ pe grafic câmpul magnetic se va muta încă 120 °.
Astfel, fluxul magnetic total va schimba direcția cu schimbarea direcției curentului în înfășurările statorice (stâlpi).
În același timp, într-o perioadă de schimbare a curentului în înfășurările a fluxului magnetic pentru a face o rotație completă. Fluxul magnetic rotativ va trage cilindrul, și obținem astfel, motor cu inducție.
Reamintim că, în figura 3, înfășurările statorului sunt conectate într-o „stea“, dar este format dintr-un câmp magnetic rotativ și când conectarea lor „triunghi“.
Dacă ne schimbăm înfășurării a doua și a treia etapă, fluxul magnetic se va schimba direcția de rotație inversat.
Același rezultat poate fi atins fără a modifica locațiile înfășurarea statorică, a doua rețea și direcționarea curentului de fază într-o a treia fază a statorului, o rețea de fază a treia - în a doua fază a statorului.
Astfel, schimbarea direcției de rotație magnetic câmp poate fi comutare oricare două faze.
Am considerat dispozitivul unui motor de inducție cu trei înfășurări pe stator. În acest caz, un doi poli de rotație câmp magnetic și numărul de rotații pe secundă este egal cu numărul de perioade de schimbare curent într-o secundă.
Când trei faze de curent alternativ de frecvență f. de 50 de perioade pe secundă, sau 3000 pe minut, numărul de rotații pe minut n al unui câmp rotativ ar fi:
stator bipolar cu n = (50 x 60) / 1 = 3000 / min,
patru poli stator cu n = (50 x 60) / 2 = 1500 / min,
când șase poli stator n = (50 x 60) / 3 = 1000 / min,
când numărul de perechi de poli statorici egal cu p. n = (f x 60) / p.
Deci, am stabilit viteza de rotație magnetică câmp și dependența sa de numărul de înfășurări ale statorului motorului.
Rotorul motorului este aceeași, după cum știm, unele regiuni se află în spatele în alternarea.
Cu toate acestea lag rotor este foarte mic. De exemplu, la motorul de mers în gol diferență de viteză este de numai 3%, iar la o sarcină de 5 - 7%. Prin urmare, impulsul motorului asincron atunci când schimbările de sarcină variază într-un interval foarte mic, care este unul dintre avantajele sale.
Luați în considerare acum motoarele asincrone dispozitiv
motor asincron neasamblată: a) un stator; b) în scurtcircuitate de rotor; c) rotorul în faza de (1 - cadru 2 - miez din tablă de oțel de 3 - înfășurarea 4 - arborelui 5 - sliprings)
Stator motor de inducție modernă nu și-a exprimat polii t. E. Suprafața interioară a statorului se face complet netedă.
Pentru a reduce pierderile prin curenți turbionari, miezul statoric este extras din tablă de oțel subțire. Miezul statoric asamblat este fixat în carcasă din oțel.
Șanțurile de pozare din sârmă de cupru înfășurarea statorică. înfășurări de fază a statorului ale motorului sunt conectate la o „stea“ sau „triunghi“, la care toate începuturile și capetele înfășurărilor sunt afișate pe clădire - un panou izolator special. Un astfel de dispozitiv stator este foarte convenabil, deoarece vă permite să-l includă în diferite tensiune bobina standard de.
rotor motor de inducție. La fel ca și statorului, recrutați din tablă de oțel ștanțată. Șanțurile rotor bobinat stabilite.
În funcție de designul rotorului sunt împărțite în motoare electrice asincrone cu rotor în colivie și rotor bobinat.
rotor înfășurare în colivie din bare de cupru sunt așezate în fantele de rotor. Capetele tijelor sunt conectate printr-un inel de cupru. Acest tip de lichidare bobina numit „colivie“. Rețineți că tijele de cupru în sloturile nu sunt izolate.
In unele motoare, „colivie de veveriță“ este înlocuit cu un rotor turnat.
Motor de inducție cu rotor bobinat (rotorul) este utilizat de obicei în motoarele de mare putere, și în aceste cazuri; atunci când este necesar să se creeze mai multă forță a motorului atunci când trăgând departe. Acest lucru se realizează prin aceea că faza de înfășurare a motorului este comutată de pornire reostat.
motoare asincrone cu rotor în colivie sunt pornite în cursul a două moduri:
1) conectarea directă a trei faze tensiunea rețelei statorul motorului. Această metodă este cea mai ușoară și mai popular.
2) reducerea tensiunii furnizate la înfășurările statorului. Reduce stresul, de exemplu, prin comutarea înfășurarea statorică cu o „stea“ la „delta“.
Porniți motorul în curs are loc atunci când conectarea bobinelor statorului „steaua“, iar atunci când rotorul atinge viteza normală, înfășurările statorului sunt comutate de conectare „triunghi“.
Curentul în derivațiile în metoda de pornire a motorului este redusă de 3 ori mai mare în comparație cu curentul care ar apărea atunci când motorul este pornit includerea directă într-o rețea cu înfășurări statorice conectate în „delta“. Cu toate acestea, această metodă este adecvată numai în cazul în care statorul este proiectat pentru funcționarea normală atunci când sunt cuplate bobine „triunghi“.
Cel mai simplu, ieftin și de încredere este un motor asincron cu rotor în scurtcircuit. dar acest motor are unele dezavantaje - efort redus la punerea în funcțiune și de curent mare de anclanșare. Aceste dezavantaje sunt eliminate în mare măsură, utilizând faza rotorului, dar utilizarea unui astfel de rotor crește semnificativ costul motorului și necesită reostatul de pornire.
Tipurile de motoare electrice asincrone
Principalul tip de motoare asincrone - trei faze motor asincron. Are trei înfășurări pe stator care sunt compensate în spațiu cu 120 °. Înfășurările sunt conectate în stea sau triunghi, și alimenta un curent alternativ trifazat.
Motoarele mici în cele mai multe cazuri, sunt realizate sub forma a două faze. Spre deosebire de motoarele cu trei faze, au cele două înfășurări ale statorului, curenții în care generarea unui câmp magnetic rotativ trebuie sa fie decalate cu un unghi π / 2.
În cazul în care curenții în înfășurări sunt egale în amplitudine și fază-decalate cu 90 °, activitatea acestui motor nu va diferi de faza de operare. Cu toate acestea, astfel de motoare cu două înfășurări pe stator, în majoritatea cazurilor, sunt alimentate printr-o rețea de schimbare singură fază și se apropie de 90 °, este creat în mod artificial, în mod tipic de condensatoare.
Motor monofazat. având doar o singură înfășurare pe statorului, practic inaplicabilă. Atunci când rotorul staționează în motor produs doar un câmp magnetic în impulsuri, iar cuplul este zero. Cu toate acestea, în cazul în care rotorul unei astfel de mașini pentru a untwist o anumită viteză, atunci acesta poate continua să îndeplinească funcția motorie.
În acest caz, deși este câmpul pulseaza numai, dar acesta este compus din două simetrice - înainte și invers, care creează momente inegale - o mai mare și o frânare motor mai mic, care apare datorită frecvenței crescute a curenților de rotor (alunecare câmp obratnosinhronnogo relativă este mai mare decât 1).
În legătură cu motor monofazat prevăzut cu o a doua înfășurare, care este folosit ca un tampon. În acest circuit de înfășurare pentru a crea o schimbare de fază de curent includ condensatoare, care pot fi capacitate destul de mare (zeci microfarazi atunci când puterea motorului mai mică de 1 kW).
motoare cu două faze sunt utilizate în sistemele de control, care sunt uneori numite executiv. Ei au două înfășurări pe stator, care sunt deplasate în spațiu cu 90 °. Una dintre bobine, numita excitație Înfășurarea conectat direct la rețeaua de 50 sau 400 Hz. Al doilea este folosit ca un control de înfășurare.
Pentru a crea un câmp magnetic rotativ și un timp adecvat curentul în trebuie să fie deplasat cu un unghi apropiat de 90 ° înfășurarea de control. Reglementarea vitezei motorului, așa cum va fi prezentat mai jos, sau prin modificarea valorii curente în această fază de lichidare. Reversul este asigurată prin modificarea fazei curentului în înfășurarea 180 ° (comutare bobina) de control.
Motoarele cu doua faze sunt fabricate în mai multe versiuni:
colivie de veveriță,
cu un rotor nemagnetic tubular,
cu rotorul magnetic tubular.
Conversia unei mișcări de rotație a motorului în mișcare liniară a organelor mașinii de lucru este întotdeauna asociat cu necesitatea unor ansambluri mecanice: cremaliere, șurub, etc. De aceea, uneori este recomandabil să se efectueze motor cu o mișcare liniară a rotorului-runner (numele „rotor“, astfel, pot fi luate. numai în anumite condiții - ca un corp în mișcare).
În acest caz, motorul este declarat a fi implementat. înfășurarea motorului liniar Statorul este aceeași ca și cea mai mare parte a motorului, ci trebuie doar să fie pus în canelurile pe întreaga lungime a mișcării maximă posibilă a rotorului-runner. Rotor-runner este de obicei scurt-circuitat, se articulează cu mecanismul de acționare. La capetele statorului trebuie să fie în mod natural Limitatorul care împiedică traiectoria rotorului limitele de funcționare de îngrijire.