Dizajn i princip rada trofaznih asinhronih motora. Asinhroni motor - princip rada i uređaj

8. marta 1889. godine, najveći ruski naučnik i inženjer Mihail Osipovič Dolivo-Dobrovolski izumeo jetrofazni asinhroni motorsa kaveznim rotorom.

Moderni trofazni asinhroni motori su pretvarači električne energije u mehaničku energiju. Zbog svoje jednostavnosti, niske cijene i visoke pouzdanosti, asinhroni motori se široko koriste. Prisutni su svuda, ovo je najčešći tip motora, proizvode se u 90% od ukupnog broja motora u svijetu. Asinhroni električni motor je zaista napravio tehničku revoluciju u cijeloj svjetskoj industriji.

Ogromna popularnost asinhronih motora povezana je s njihovom jednostavnošću rada, niskom cijenom i pouzdanošću.

je asinhrona mašina dizajnirana za pretvaranje električne energije naizmjenična struja V mehanička energija. Sama riječ “asinhroni” znači ne istovremeno. To znači da asinhroni motori imaju brzinu rotacije magnetsko polje Stator je uvijek veći od brzine rotora. Asinhroni motori, kao što je jasno iz definicije, rade iz mreže naizmjenične struje.

Uređaj

Na slici: 1 - osovina, 2.6 - ležajevi, 3.8 - štitnici ležaja, 4 - šape, 5 - kućište ventilatora, 7 - rotor ventilatora, 9 - rotor s vjeverice, 10 - stator, 11 - priključna kutija.

Glavni dijelovi asinhronog motora su stator (10) i rotor (9).

Stator Cilindričnog je oblika i sastavljen je od čeličnih limova. Namotaji statora, koji su napravljeni od žica za namotavanje. Osi namotaja su pomaknute u prostoru jedna u odnosu na drugu za ugao od 120°. Ovisno o primijenjenom naponu, krajevi namotaja su povezani u trokut ili zvijezdu.

Rotori Postoje dvije vrste asinhronih motora: kavezni kavez i namotani rotor.

Kavezni rotor je jezgro napravljeno od čeličnih limova. U žljebove ovog jezgra se ulijeva rastopljeni aluminij, što rezultira stvaranjem šipki koje su kratko spojene krajnjim prstenovima. Ovaj dizajn se naziva "kavez za vjeverice". U motorima velike snage, bakar se može koristiti umjesto aluminija. Kavez za vjeverica je kratko spojeni namotaj rotora, otuda i naziv.

Slip rotor ima trofazni namotaj, koji se praktički ne razlikuje od namotaja statora. U većini slučajeva, krajevi namotaja rotora spojeni su u zvijezdu, a slobodni krajevi povezani su s kliznim prstenovima. Pomoću četkica koje su spojene na prstenove može se uvesti dodatni otpornik u krug namota rotora. To je neophodno kako bi se aktivni otpor u krugu rotora mogao promijeniti, jer to pomaže u smanjenju velikih startnih struja. Više o namotanom rotoru možete pročitati u članku - asinhroni motor sa namotanim rotorom.

Princip rada

Kada se napon dovede na namotaj statora, stvara se magnetni tok u svakoj fazi, koji se mijenja s frekvencijom primijenjenog napona. Ovi magnetni tokovi su pomjereni jedan u odnosu na drugi za 120° , kako u vremenu tako i u prostoru. Rezultirajući magnetni tok ispada rotirajući.

Rezultirajući magnetni tok statora rotira i na taj način stvara EMF u provodnicima rotora. Pošto je namotaj rotora zatvoren električni krug, u njemu nastaje struja, koja zauzvrat stupa u interakciju s magnetskim tokom statora, stvarajući početni moment motora, koji teži okretanju rotora u smjeru rotacije magnetskog polja statora. Kada dostigne vrijednost kočionog momenta rotora, a zatim je premaši, rotor počinje da se okreće. U tom slučaju dolazi do tzv. klizanja.

Slip s - ovo je vrijednost koja pokazuje koliko je frekvencija sinhrona n 1 magnetno polje statora veće je od brzine rotora n 2, kao procenat.

Klizanje je izuzetno važna veličina. U početnom trenutku vremena jednako je jedan, alikako se brzina rotacije povećavan 2relativna razlika frekvencije rotoran 1 -n 2postaje manji, zbog čega se EMF i struja u provodnicima rotora smanjuju, što povlači za sobom smanjenje momenta. U stanju mirovanja, kada motor radi bez opterećenja na osovini, proklizavanje je minimalno, ali s povećanjem statičkog momenta povećava se na vrijednost s cr - kritično okliznuće. Ako motor prekorači ovu vrijednost, može doći do takozvanog zastoja motora i nakon toga dovesti do njegovog zastoja nestabilan rad. Vrijednosti klizanja se kreću od 0 do 1, za asinhrone motore opće namjene u nominalnom režimu iznosi 1 - 8%.

Čim dođe do ravnoteže između elektromagnetnog momenta koji uzrokuje rotaciju rotora i momenta kočenja stvorenog opterećenjem na osovini motora, procesi promjene vrijednosti će se zaustaviti.

Ispostavilo se da je princip rada asinhronog motora u interakciji rotacionog magnetskog polja statora i struja koje indukuje ovo magnetsko polje u rotoru. Štaviše, obrtni moment može nastati samo ako postoji razlika u frekvencijama rotacije magnetnih polja.

Električna energija je postala najpopularniji oblik energije samo zahvaljujući elektromotor. Motor, s jedne strane, proizvodi električna energija, ako je njegova osovina prisiljena da se rotira, a s druge strane, sposobna je pretvoriti električnu energiju u energiju rotacije. Prije velikog Tesle, sve mreže su bile jednosmerna struja, a motori su, shodno tome, samo konstantni. Tesla je koristio naizmjeničnu struju i napravio motor naizmjenične struje. Prelazak na varijabilni motor bio je neophodan da bi se riješili četkica - pokretnih kontakata. Razvojem elektronike, trofazni motori su dobili novi kvalitet - kontrolu brzine tiristorskim pogonima. U pogledu regulacije brzine varijable su inferiorne od konstanti. Naravno, brusilice imaju četke i komutator, ali ovdje je bilo jednostavnije, ali u hladnjačama je motor bez četkica. Četke su prilično nezgodna stvar i svi proizvođači skupe opreme pokušavaju zaobići ovaj problem.

Trofazni motori su najčešći u industriji. Općenito je prihvaćeno, po analogiji s motornim konstantama, da alternator također ima polove. Par polova je jedna zavojnica namotaja, namotana na mašini u obliku ovala i umetnuta u utore statora. Što je više parova polova, to su niže brzine motora i veći je obrtni moment na osovini rotora. Svaka faza ima nekoliko pari polova. Na primjer, ako stator ima 18 utora za namotavanje, onda postoji 6 utora za svaku fazu, što znači da svaka faza ima 3 para polova. Krajevi namotaja se izvode na terminal na kojem se faze mogu spojiti u zvijezdu ili u trokut. Na motoru je zakovana oznaka sa podacima, obično "zvijezda/trokut 380/220V". To znači da s linearnim mrežnim naponom od 380 V trebate uključiti motor u krug zvijezda, a s linearnim 220 V - trokut. Najčešći je krug "zvijezda" i ovaj sklop žica je skriven unutar motora, dovodeći samo tri kraja faza do namotaja.

Svi motori su pričvršćeni za mašine i uređaje pomoću stopala ili prirubnice. Prirubnica - za montažu motora na strani vratila rotora u suspendovanom stanju. Šape su potrebne za pričvršćivanje motora na ravnu površinu. Da biste osigurali motor, morate uzeti list papira, postaviti šape na ovaj list i precizno označiti rupe. Nakon toga, pričvrstite lim na površinu pričvršćivača i prenesite dimenzije. Ako je motor čvrsto povezan s drugim dijelom, tada ga morate poravnati u odnosu na pričvršćivač i osovinu, a tek onda označiti pričvršćivanje.

Najviše dolaze motori različite veličine. Kako veće veličine i masa, dakle snažniji motor. Bez obzira na njihovu veličinu, iznutra su svi isti. S prednje strane viri osovina sa ključem, a sa druge strane stražnja je prekrivena preklopnim pločastim kućištem.

Obično terminalni blokovi ubacuju se u kutije na motoru. Ovo omogućava praktičnu instalaciju, ali zbog mnogih faktora takvi jastučići nisu dostupni. Stoga se sve radi pouzdanim uvijanjem.

Na natpisnoj pločici piše o snazi ​​motora (0,75 kW), broju obrtaja (1350 o/min), mrežnoj frekvenciji (50 Hz), naponu delta zvezda (220/380), koeficijentu korisna akcija(72%), faktor snage (0,75).

Otpor namotaja i struja motora ovdje nisu naznačeni. Otpor je prilično nizak kada se mjeri ommetrom. Ohmmetar mjeri aktivnu komponentu, ali ne dodiruje reaktivnu komponentu, odnosno induktivnost. Kada se motor uključi, rotor miruje i na njemu se zatvara sva energija namotaja. Struja u ovom slučaju prelazi nazivnu struju za 3 - 7 puta. Tada rotor počinje ubrzavati pod utjecajem rotirajućeg magnetskog polja, induktivnost se povećava, povećava reaktansa a struja opada. Što je motor manji, to je veći njegov aktivni otpor (200 - 300 Ohma) i više se ne boji kvara faze. Veliki motori imaju male aktivni otpor(2 - 10 Ohma) i gubitak faze je fatalan za njih.

Formula za izračunavanje struje motora je sljedeća.

Ako zamijenite vrijednosti za motor koji se rastavlja, dobit ćete sljedeću trenutnu vrijednost. Mora se uzeti u obzir da je rezultujuća struja ista u sve tri faze. Ovdje je snaga izražena u kW (0,75), napon u kV (0,38 V), efikasnost i faktor snage - u dijelovima jedinice. Rezultirajuća struja je u amperima.

Demontaža motora počinje odvrtanjem kućišta radnog kola. Kućište je potrebno radi sigurnosti osoblja - kako bi se spriječilo da se ruke zabadaju u impeler. Bio je slučaj kada je inženjer zaštite na radu, pokazujući studentima strugarsku radnju, rekao "ali ne možete to tako", zabio prst u rupu na kućištu i naišao na rotirajuće kolo. Prst je odsječen, učenik je dobro zapamtio lekciju. Svi impeleri su opremljeni kućištima. U preduzećima sa niskim nivoom profitabilnosti, rotor se takođe uklanja zajedno sa kućištem.

Radno kolo je pričvršćeno na osovinu pomoću montažne ploče. Kod velikih motora radno kolo je metalno, kod malih motora je plastično. Da biste ga uklonili, morate saviti viticu ploče i pažljivo je povući s obje strane odvijačima i izvući s osovine. Ako se propeler pokvari, onda svakako morate ugraditi još jedan, jer će bez njega hlađenje motora biti poremećeno, što će uzrokovati pregrijavanje i na kraju uzrokovati kvar izolacije motora. Radno kolo je napravljeno od dvije trake lima. Limenka je savijena u poluprstenovima oko rotora, zategnuta sa dva vijka i matica tako da čvrsto sjedne na osovinu, a slobodni krajevi lima su savijeni. Dobićete impeler sa četiri lopatice - jeftin i vesel.

Važan element je ključ na osovini motora. Ključ se koristi za vibriranje rotora u rukavcu ili trapu za stajanje. Ključ sprečava okretanje rotora u odnosu na element za sjedenje. Zakucavanje tipla je delikatna stvar. Ja osobno prvo malo gurnem zupčanik na rotor, nabijem ga do 1/3, pa tek onda ubacim ključ i malo ga zabijem. Onda sam spojio cijelu opremu zajedno sa ključem. S ovom metodom, ključ neće izaći na drugu stranu. Ovdje se radi o rezanju utora za ključ. Na strani koja je najbliža kućištu motora, žljeb za ključ izgleda kao klizač po kojem ključ klizi vrlo glatko i lako. Postoje i druge vrste žljebova - zatvorene ovalnim ključem, ali češći su kvadratni ključevi.

Na poklopcima se nalaze zavrtnji sa obe strane. Za dalje rastavljanje motora potrebno ih je odvrnuti i staviti u teglu kako ih ne biste izgubili. Ovi vijci pričvršćuju poklopce za stator. Ležajevi se čvrsto uklapaju u poklopce. Nakon odvrtanja svih vijaka, poklopci bi se trebali skinuti, ali se lijepe i priliježu vrlo čvrsto. Nemojte koristiti poluge ili šrafcigere da zgrabite uši kako biste učvrstili kućište i otkinuli poklopce. Iako su poklopci napravljeni od duraluminijuma ili livenog gvožđa, veoma su lomljivi. Najlakši način je udariti vratilo kroz brončani nastavak, ili podići motor i snažno udariti vratilo o tvrdu podlogu. Izvlakač također može slomiti poklopce.

Ako poklopci popuste, sve je u redu. Jedan će dobro raditi, drugi treba štapom izbiti kroz motor. Ležajevi moraju biti izbijeni štapom sa stražnje strane poklopca. Ako ležaj ne leži u poklopcu, već visi, tada morate uzeti jezgro i probušiti cijelu površinu sjedišta ležaja. Zatim napunite ležište. Ležaj ne bi trebao uzrokovati udaranje ili škripu. Prilikom popravke dobro je otvoriti zatvorene ležajeve nožem, ukloniti staru mast i dodati novu mast do 1/3 zapremine.

Stator asinhronog motora na izmjeničnu struju prekriven je iznutra namotajima. Sa strane ključa na rotoru, ovi namoti se smatraju namotajima i to ispred motora. Svi krajevi zavojnica dolaze do prednjih namotaja i ovdje se zavojnice skupljaju u grupe. Da biste sastavili namotaje, potrebno je namotati zavojnice, umetnuti izolacijske odstojnike u žljebove statora, koji će odvojiti čelični stator od izoliranog. bakrene žice namotaje, položite namote i pokrijte gornji dio drugim slojem izolacije i učvrstite namote izolacijskim štapovima, zavarite krajeve namotaja, razvucite izolaciju preko njih, izvucite krajeve za spajanje napona, potopite cijeli stator u kupku laka i osušite stator u pećnici.

Rotor asinhronog motora na izmjeničnu struju je kratko spojen - nema namotaja. Umjesto toga, set transformatorskog čelika okrugli presjek sa asimetričnim oblikom. Može se vidjeti da se žljebovi odvijaju spiralno.

Jedna od metoda za lansiranje tri fazni motor linijski napon iz dvožične mreže faznog napona je uključivanje radnog kondenzatora između dvije faze. Nažalost, radni kondenzator ne može pokrenuti motor, morate okretati motor za osovinu, ali to je opasno, ali možete spojiti dodatni kondenzator za pokretanje paralelno s radnim kondenzatorom. Ovim pristupom motor će se pokrenuti. Međutim, kada se postigne nazivna brzina, početni kondenzator se mora isključiti, ostavljajući samo radni.

Radni kondenzator se bira brzinom od 22 μF po 1 kW motora. Početni kondenzator se bira brzinom koja je 3 puta veća od radnog kondenzatora. Ako postoji motor od 1,5 kW, onda je Cp = 1,5 * 22 = 33 µF; Sp = 3*33 = 99 uF. Potreban vam je samo papirni kondenzator napona od najmanje 160 V kada su namoti spojeni u zvijezdu i 250 V kada su namoti spojeni u trokut. Vrijedi napomenuti da je bolje koristiti spoj namotaja u zvijezdu - više snage.

Kinezi se ne suočavaju sa problemom sertifikacije ili registracije, pa se sve inovacije iz časopisa „Radio“ i „Modelist Kstruktor“ prave momentalno. Na primjer, ovdje je trofazni motor koji se može uključiti na 220 V iu automatskom načinu rada. U tu svrhu, ploča u obliku potkovice s normalno zatvorenim kontaktom nalazi se pored prednjih namotaja.

IN razvodna kutija Umjesto terminalnog bloka umetnuti su kondenzatori. Jedan na 16 uF 450 V radi, drugi na 50 uF 250 V počinje. Zašto postoji tolika razlika u naponu nije jasno, očigledno su gurnuli ono što je bilo.

Na rotoru motora nalazi se komad plastike s oprugom, koji pod utjecajem centrifugalne sile pritiska kontakt u obliku potkovice i otvara krug startnog kondenzatora.

Ispostavilo se da su kada je motor uključen, oba kondenzatora povezana. Rotor se okreće do određenih brzina, pri kojima Kinezi smatraju da je start završen, ploča na rotoru se pomiče, pritiskajući kontakt i isključujući startni kondenzator. Ako ostavite startni kondenzator povezan, motor će se pregrijati.

Da biste pokrenuli motor iz sistema od 380 V, potrebno je da odvojite kondenzatore, zazvonite namotaje i spojite napon trofazna mreža njima.

Sretno svima.

Projektovanje trofaznih asinhronih motora (stator i rotor asinhronih motora)

Trofazni asinhroni motor sastoji se od stacionarnog statora i rotora. Tri namotaja su postavljena u utore unutra jezgro statora asinhronog motora. Namotaj rotora asinhronog motora nema električni priključak sa namotajem mreže i statora. Početak i krajevi faza namotaja statora spojeni su na stezaljke u priključnoj kutiji prema krugu zvijezda ili trokut.

Asinhroni motori se uglavnom razlikuju po dizajnu rotora, koji je dva tipa: fazni ili kavezni. Namotaj kaveznog rotora asinhronog motora izrađen je na cilindru od bakrenih šipki i naziva se "kavez s vjevericom". Krajnji krajevi šipki se zatvaraju metalni prstenovi. Paket rotora je izrađen od elektro čelika. Kod motora manje snage, šipke su punjene aluminijem. Namotani rotor i stator imaju trofazni namotaj. Faze namotaja su spojene u zvijezdu ili trokut, a njegovi slobodni krajevi izvedeni su na izolovane klizne prstenove.

Namotaj statora asinhronog motora u obliku tri zavojnice položen je u žljebove koji se nalaze pod kutom od 120 stupnjeva. Početak i kraj namotaja označeni su slovima A, B, C i X,Y,Z, redom. Kada se ubaci u kolutove trofazni napon U njima će se uspostaviti struje Ia, Ib, Ic i zavojnice će stvarati vlastito naizmjenično magnetno polje. Struja u bilo kojoj zavojnici je pozitivna kada je usmjerena od početka do kraja i negativna kada je usmjerena u suprotnom smjeru. Vektori sile magnetiziranja poklapaju se s osovinama zavojnica, a njihova veličina određena je vrijednostima struja; smjer rezultirajućeg vektora poklapa se s osom zavojnice. Vektor rezultujuće sile magnetiziranja rotira se za 120 stupnjeva dok održava vrijednost koja se poklapa sa osom odgovarajuće zavojnice. Dakle, tokom određenog perioda, rezultirajuće magnetsko polje statora rotira se konstantnom brzinom. Rad trofaznog asinhronog motora temelji se na interakciji rotirajućeg magnetnog polja sa strujama induciranim u provodnicima rotora.

Skup momenata koje stvaraju pojedinačni vodiči tvori rezultirajući moment motora; nastaje elektromagnetski par sila, koji teži da okrene rotor u smjeru kretanja elektromagnetskog polja statora. Rotor počinje da se okreće i dobija određenu brzinu, magnetsko polje i rotor rotiraju sa različitim brzinama ili asinhrono. U odnosu na asinhrone motore, brzina rotora je uvijek manja brzina rotacija magnetnog polja statora.

Kod asinhronih motora sa velikim momentom inercije potrebno je povećati obrtni moment uz istovremeno ograničavanje startnih struja - u te se svrhe koriste motori sa namotanim rotorima. Za povećanje početne startni moment U krug rotora uključen je trofazni reostat. Na početku starta se u potpunosti uvodi, a startna struja se smanjuje. Tokom rada, reostat se potpuno povlači. Za pokretanje asinkronih motora s kaveznim rotorom koriste se tri sheme: s reluktantnim zavojnicom, s autotransformatorom i s prebacivanjem sa zvijezde na trokut. Prekidač povezuje reluktantni kalem i stator motora u seriju. Kada se brzina rotora približi nominalnoj brzini, prekidač se zatvara, kratko spaja zavojnicu i stator prelazi na puni mrežni napon. Prilikom pokretanja autotransformatora, kako motor ubrzava, autotransformator se prenosi na radni položaj, u kojem se stator napaja punim mrežnim naponom. Pokretanje asinhronog motora sa prethodno uključenje namotavanje statora zvijezdom, a zatim njegovo prebacivanje u trokut daje trostruko smanjenje struje.

Paralelni namotaji dve faze formiraju jedan par polova pomerenih u prostoru za 120 stepeni. Serijska veza Namotaji čine dva para polova, što omogućava smanjenje brzine rotacije za polovicu. Za regulaciju brzine rotacije rotora promjenom frekvencije struje koristi se poseban izvor struje ili pretvarač energije sa podesivom frekvencijom napravljen na tiristorima.

Prilikom kočenja povratnim prebacivanjem mijenjaju se dvije žice koje povezuju trofaznu mrežu sa namotajima statora, čime se mijenja smjer kretanja magnetnog polja mašine. U ovom slučaju počinje režim elektromagnetna kočnica. Za dinamičko kočenje, namotaj statora se odvaja od trofazne mreže i spaja na DC mrežu. Stacionarno polje statora uzrokuje brzo zaustavljanje rotora. Asinhroni motori se široko koriste u industriji. IN konstrukcijski mehanizmi, na mašinama za obradu metala, u opremi za kovanje i prešanje, u pogonskim pogonima valjaonica, u radarskim stanicama i mnogim drugim industrijama.

NORD isporučuje elektromotore u sljedećim verzijama:

• otporan na eksploziju sa zaštitom od paljenja tipa "e"
• otporan na eksploziju sa zaštitom od paljenja tipa "de"
• otporan na eksploziju sa zaštitom od paljenja tipa "n"
• sa zaštitom od eksplozivne prašine
• jednofazni asinhroni elektromotor sa radnim i startni kondenzator
• jednofazni asinhroni elektromotor sa radnim kondenzatorom
• jednofazni asinhroni elektromotor s radnim kondenzatorom i priključkom prema Steinmetzovom kolu
• prema EPACT-u
• u skladu sa američko-kanadskim standardom
• u skladu sa CUS (američko-kanadskim standardom)

Asinhroni 3 fazni motor superiorniji od DC motora u mnogim aspektima: jednostavan je u dizajnu i pouzdan, ima nižu cijenu, jednostavan je za proizvodnju i rad. Glavni nedostatak asinhronih elektromotora je teškoća regulacije njihove brzine. Regulacija frekvencije asinhroni elektromotor je relativno nedavno razmatran veliki problem. Razvoj frekventnog pretvarača je zadržan visoka cijena frekventni regulatori. Ali razvoj sistema visokih performansi pomogao je u smanjenju troškova modernih regulatora frekvencije. 3-fazni NORD motori omogućavaju rad u kratkotrajnim, povremenim, dugotrajnim i kontinuiranim režimima sa povremenim opterećenjem. Osnovna verzija se proizvodi u IP55 kućištu. Leroy somer motor i lenze motor mogu se zamijeniti sa NORD motorima. Prilikom proizvodnje i odabira nord elektromotora veliki značaj imaju uslove rada i klimatskim uslovima. Nord motori se često koriste sa frekventni pretvarač ili su dio . Sada možete kupiti asinhroni električni motor u Moskvi, kontaktirajte naše menadžere.

Oni koji pretvaraju električnu energiju izmjenične struje u mehaničku energiju nazivaju se AC elektromotori.

U industriji se najviše koristi asinhroni motori trofazna struja. Razmotrimo dizajn i princip rada ovih motora.

Princip rada asinhronog motora zasniva se na upotrebi rotirajućeg magnetnog polja.

Da bismo razumjeli rad takvog motora, izvršimo sljedeći eksperiment.

Popravimo ga na osi tako da se može rotirati ručkom. Između polova magneta postavićemo bakreni cilindar na osi koja se može slobodno rotirati.

Slika 1. Najjednostavniji model da se dobije rotirajuće magnetsko polje

Počnimo rotirati magnet za ručku u smjeru kazaljke na satu. Magnetno polje će takođe početi da se okreće i, kako se okreće, presecaće bakarni cilindar svojim linijama sile. U cilindru će se pojaviti, koji će kreirati svoje - polje cilindra. Ovo polje će biti u interakciji sa magnetnim poljem permanentni magnet, zbog čega će se cilindar početi okretati u istom smjeru kao i magnet.

Utvrđeno je da je brzina rotacije cilindra nešto manja od brzine rotacije magnetnog polja.

Doista, ako se cilindar rotira istom brzinom kao i magnetsko polje, tada ga magnetske linije sile ne prelaze, pa stoga u njemu ne nastaju vrtložne struje koje uzrokuju rotaciju cilindra.

Brzina rotacije magnetnog polja se obično naziva sinkronom, budući da je jednaka brzini rotacije magneta, a brzina rotacije cilindra je asinhrona (nesinhrona). Zbog toga je i sam motor dobio ime asinhroni motor. Brzina rotacije cilindra (rotora) razlikuje se od sinhrone brzine rotacije magnetnog polja za malu količinu koja se naziva klizanje.

Označavajući brzinu rotacije rotora kao n1 i brzinu rotacije polja kao n, možemo izračunati iznos klizanja u procentima prema formuli:

s = (n - n1) / n.

U navedenom eksperimentu dobili smo rotirajuće magnetsko polje i rotaciju cilindra uzrokovanu njime zbog rotacije trajnog magneta, stoga takav uređaj još nije elektromotor. Potrebno je forsirati stvaranje rotirajućeg magnetnog polja i koristiti ga za rotaciju rotora. Ovaj problem je u svoje vrijeme briljantno riješio M. O. Dolivo-Dobrovolsky. Predložio je korištenje trofazne struje u tu svrhu.

Dizajn asinhronog elektromotora M. O. Dolivo-Dobrovolsky

Slika 2. Dijagram asinhronog elektromotora Dolivo-Dobrovolsky

Na polovima je gvozdeno jezgro u obliku prstena tzv stator elektromotora, postavljena su tri namotaja, mreže trofazne struje 0 smještene jedna u odnosu na drugu pod uglom od 120°.

Unutar jezgra se zove metalni cilindar rotor elektromotora.

Ako su namoti međusobno povezani kao što je prikazano na slici i spojeni na trofaznu strujnu mrežu, tada će se ukupni magnetski tok koji stvaraju tri pola pokazati rotirajući.

Na slici 3 prikazan je grafik promjena struja u namotajima motora i procesa nastanka rotirajućeg magnetnog polja.

Pogledajmo detaljnije ovaj proces.

Slika 3. Dobivanje rotirajućeg magnetnog polja

U poziciji “A” na grafikonu, struja u prvoj fazi je nula, u drugoj fazi je negativna, au trećoj pozitivna. Struja kroz polne zavojnice će teći u smjeru koji je označen strelicama na slici.

Određeno pravilom desna ruka smjeru magnetskog fluksa stvorenog strujom, pobrinut ćemo se da se na unutrašnjem kraju pola (okrenutog rotoru) treće zavojnice stvori južni pol (S), a sjeverni pol (C) stvorena na polu druge zavojnice. Ukupni magnetni tok će biti usmjeren od pola drugog namotaja kroz rotor do pola treće zavojnice.

U poziciji “B” na grafikonu struja u drugoj fazi je nula, u prvoj fazi je pozitivna, au trećoj fazi je negativna. Struja koja teče kroz zavojnice polova stvara južni pol (S) na kraju prve zavojnice i sjeverni pol (C) na kraju treće zavojnice. Ukupni magnetni fluks će sada biti usmjeren od trećeg pola kroz rotor do prvog pola, tj. polovi će se pomicati za 120°.

U poziciji “B” na grafikonu, struja u trećoj fazi je nula, u drugoj fazi je pozitivna, au prvoj fazi negativna. Sada će struja koja teče kroz prvu i drugu zavojnicu stvoriti sjeverni pol (C) na kraju pola prve zavojnice, a južni pol (S) na kraju pola druge zavojnice, tj. polaritet ukupnog magnetnog polja pomeriće se za još 120°. Na poziciji “G” na grafikonu, magnetsko polje će se pomjeriti za još 120°.

Dakle, ukupni magnetski tok će promijeniti svoj smjer s promjenom smjera struje u namotajima statora (polovima).

U ovom slučaju, tokom jednog perioda promjene struje u namotajima, magnetni tok će napraviti punu revoluciju. Rotirajući magnetni fluks će nositi cilindar sa sobom i tako ćemo dobiti asinhroni elektromotor.

Podsjetimo da su na slici 3 namotaji statora povezani "zvijezdom", međutim, rotirajuće magnetsko polje se formira i kada su spojeni "trouglom".

Ako zamijenimo namote druge i treće faze, tada će magnetski tok promijeniti smjer svoje rotacije na suprotan.

Isti rezultat se može postići i bez zamjene namotaja statora, već usmjeravanjem struje druge faze mreže u treću fazu statora, a treće faze mreže u drugu fazu statora.

dakle, Možete promijeniti smjer rotacije magnetnog polja prebacivanjem bilo koje dvije faze.

Pregledali smo uređaj asinhronog motora sa tri namotaja na statoru. U ovom slučaju, rotirajuće magnetsko polje je bipolarno i broj njegovih okretaja u sekundi jednak je broju perioda promjene struje u sekundi.

Ako se šest namotaja postavi oko kruga na statoru, on će se stvoriti četvoropolno rotaciono magnetno polje. Sa devet namotaja polje će biti šestopolno.

Sa frekvencijom trofazne struje f jednakom 50 ciklusa u sekundi, ili 3000 u minuti, broj okretaja n rotacionog polja u minuti bit će:

sa dvopolnim statorom n = (50 x 60) / 1 = 3000 o/min,

sa četveropolnim statorom n = (50 x 60) / 2 = 1500 o/min,

sa šestopolnim statorom n = (50 x 60) / 3 = 1000 o/min,

sa brojem parova polova statora jednakim p: n = (f x 60) / p,

Dakle, utvrdili smo brzinu rotacije magnetnog polja i njenu ovisnost o broju namotaja na statoru motora.

Rotor motora će, kao što znamo, donekle zaostajati u svojoj rotaciji.

Međutim, kašnjenje rotora je vrlo malo. Tako, na primjer, kada motor radi u praznom hodu, razlika u broju okretaja je samo 3%, a kada je opterećenje 5 - 7%. Posljedično, brzina asinhronog motora mijenja se u vrlo malim granicama kada se mijenja opterećenje, što je jedna od njegovih prednosti.

Razmotrimo sada dizajn asinhronih elektromotora

Asinhroni elektromotor rastavljeni: a) stator; b) rotor u kaveznom dizajnu; c) rotor u faznoj izvedbi (1 - okvir; 2 - jezgro od štancanih čeličnih limova; 3 - namotaj; 4 - osovina; 5 - klizni prstenovi)

Stator modernog asinhronog elektromotora ima neizražene polove, tj. unutrašnja površina Stator je napravljen potpuno glatko.

Da bi se smanjili gubici vrtložnih struja, jezgro statora je izrađeno od tankih štancanih čeličnih limova. Sastavljeno jezgro statora je osigurano u čeličnom kućištu.

Namotaj bakrene žice je postavljen u utore statora. Fazni namotaji statora elektromotora povezani su "zvijezdom" ili "trougao", za koje se svi počeci i krajevi namotaja izvode u kućište - na poseban izolacijski štit. Ovaj statorski uređaj je vrlo zgodan, jer vam omogućava prebacivanje njegovih namotaja na različite standardne napone.

Rotor asinhronog motora, kao i stator, sastavljen je od štancanih čeličnih limova. Namotaj se postavlja u utore rotora.

Ovisno o izvedbi rotora, asinhroni elektromotori se dijele na motori sa kaveznim rotorom i namotanim rotorom.

Namotaj kaveznog rotora je napravljen od bakrenih šipki postavljenih u žljebove rotora. Krajevi šipki su povezani pomoću bakrenog prstena. Ova vrsta namotaja naziva se kavezni namotaj. Imajte na umu da bakrene šipke u žljebovima nisu izolirane.

U nekim motorima, kavez za vjeverice je zamijenjen livenim rotorom.

(sa kliznim prstenovima) se obično koristi u elektromotorima velike snage i u tim slučajevima; kada je potrebno da elektromotor stvori veliku silu pri startovanju. To se postiže uključivanjem namota faznog motora.

Asinhroni motori sa kaveznim kavezom pokreću se na dva načina:

1) Direktan priključak trofaznog mrežnog napona na stator motora. Ova metoda je najjednostavnija i najpopularnija.

2) Smanjenjem napona koji se dovodi do namotaja statora. Napon se smanjuje, na primjer, prebacivanjem namotaja statora sa zvijezde na trokut.

Motor se pokreće kada su namoti statora spojeni u zvijezdu, a kada rotor dostigne normalnu brzinu, namotaji statora prelaze na trokut vezu.

Struja u dovodnim žicama kod ovog načina pokretanja motora smanjena je za 3 puta u odnosu na struju koja bi nastala prilikom pokretanja motora direktnim priključkom na mrežu sa namotajima statora spojenim trokutastom. Međutim, ova metoda je prikladna samo ako je stator dizajniran za normalan rad pri povezivanju njegovih namotaja sa "trouglom".

Najjednostavniji, najjeftiniji i najpouzdaniji je asinhroni elektromotor sa kaveznim rotorom, ali ovaj motor ima neke nedostatke - nisku startnu silu i veliku startnu struju. Ovi nedostaci se u velikoj mjeri eliminiraju upotrebom namotanog rotora, ali upotreba takvog rotora značajno povećava cijenu motora i zahtijeva startni reostat.

Vrste asinhronih elektromotora

Osnovni tip asinhrone mašine - trofazni asinhroni motor. Ima tri namotaja na statoru, pomaknuta u prostoru za 120°. Namoti su spojeni u zvijezdu ili trokut i napajaju se trofaznom naizmjeničnom strujom.

Motori niske snage u većini slučajeva se izvode kao dvofazni. Za razliku od trofaznih motora imaju dva namotaja na statoru, struje u kojima se moraju pomeriti za ugao π /2 da bi se stvorilo rotaciono magnetno polje.

Ako su struje u namotima jednake po veličini i pomaknute u fazi za 90 °, tada se rad takvog motora neće razlikovati od rada trofaznog. Međutim, takvi motori sa dva namota na statoru se u većini slučajeva napajaju jednofazna mreža a pomak koji se približava 90° se stvara umjetno, obično pomoću kondenzatora.

Jednofazni motor, koji ima samo jedan namotaj na statoru, praktično je neispravan. Kada rotor miruje, u motoru se stvara samo pulsirajuće magnetsko polje i moment je nula. Istina, ako se rotor takve mašine okreće do određene brzine, tada može obavljati funkcije motora.

U ovom slučaju, iako će postojati samo pulsirajuće polje, ono se sastoji od dva simetrična polja - direktnog i reverznog, koji stvaraju nejednake momente - većeg motora i manjeg kočionog, nastalog zbog struja rotora visoke frekvencije (relativno proklizavanje). na inverzno sinhrono polje je veći od 1).

U vezi sa navedenim jednofazni motori opremljeni su drugim namotom, koji se koristi kao početni namotaj. Da bi se stvorio fazni pomak struje, kondenzatori su uključeni u krug ovog namota, čiji kapacitet može biti prilično velik (desetine mikrofarada sa snagom motora manjom od 1 kW).

Upotreba kontrolnih sistema dvofazni motori koji se ponekad nazivaju izvršni. Imaju dva namotaja na statoru, pomaknuta u prostoru za 90°. Jedan od namotaja, koji se naziva namotaj polja, direktno je povezan na mrežu od 50 ili 400 Hz. Drugi se koristi kao kontrolni namotaj.

Da bi se stvorilo rotirajuće magnetsko polje i odgovarajući moment, struja u kontrolnom namotu mora se pomaknuti za ugao blizu 90°. Kontrola brzine motora, kao što će biti prikazano u nastavku, vrši se promjenom vrijednosti ili faze struje u ovom namotu. Preokret se osigurava promjenom faze struje u kontrolnom namotu za 180° (prebacivanje namotaja).

Dvofazni motori se proizvode u nekoliko verzija:

sa kaveznim rotorom,

sa šupljim nemagnetnim rotorom,

sa šupljim magnetnim rotorom.

Linearni motori

Pretvaranje rotacijskog kretanja motora u translacijsko kretanje organa radna mašina uvijek povezan s potrebom za korištenjem bilo koje mehaničke komponente: stalci, propeler itd. Stoga je ponekad preporučljivo projektovati motor sa linearnim kretanjem rotora-trkača (naziv „rotor“ se može prihvatiti samo uslovno - kao pokretni organ).

U ovom slučaju se kaže da se motor može pokrenuti. Namotaj statora linearni motor se izvodi na isti način kao i za pogonski motor, ali se mora umetnuti samo u žljebove cijelom dužinom maksimalnog mogućeg kretanja rotora klizača. Rotor trkača je obično kratko spojen, s njim je zglobno radno tijelo mehanizma. Na krajevima statora, naravno, moraju postojati limiteri koji sprečavaju rotor da napusti radne granice staze.