Dispozitivul și principiul funcționării unui motor de inducție. Tip de motor asincron: principiu de funcționare, descriere și funcție

Ca și în cele mai multe motoare, motor cu inducție (BP) are o porțiune exterioară fixă ​​care este menționată ca un stator și un rotor rotativ interior. Între ele există un spațiu de aer atent calculat.

Cum funcționează?

Designul și funcționarea motoarelor asincrone, ca și celelalte, se bazează pe faptul că rotirea câmpului magnetic este utilizată pentru a conduce rotorul. ADN trifazat este singurul tip de motor în care este creat în mod natural datorită naturii alimentelor. În motoarele cu curent continuu Pentru aceasta, se utilizează comutarea mecanică sau electronică, iar în cazul elementelor electrice adiționale AD cu o singură fază.

Pentru funcționarea motorului electric sunt necesare două seturi de electromagneți. Principiul de funcționare al motorului de inducție este faptul că un set este format în stator ca la înfășurarea sursa de curent alternativ conectat. Conform legii lui Lenz, aceasta induce o forță electromagnetică (EMF) în rotor, la fel cum tensiunea este indusă în bobina secundară a transformatorului, creând un alt set de electromagneți. Prin urmare, un alt nume pentru AD este un motor de inducție. Aparatul și funcționarea motoarelor asincrone se bazează pe principiul că interacțiunea dintre câmpurile magnetice ale acestor electromagneți generează o forță de torsiune. Ca urmare, rotorul se rotește în direcția momentului rezultat.

stator

Statorul este format din mai multe plăci subțiri din aluminiu sau fontă. Ele sunt presate împreună pentru a forma un cilindru cu miez gol, cu caneluri. Firele izolate sunt așezate în ele. Fiecare grup de înfășurări, împreună cu miezul care le înconjoară, după aplicarea unui curent alternativ, formează un electromagnet. Numărul de poli ai AD depinde de conexiunea internă a înfășurărilor statorului. Acesta este realizat astfel încât atunci când o sursă de energie este conectată, se formează un câmp magnetic rotativ.

rotor

Rotorul este alcătuit din mai multe plăci de oțel subțiri, cu bare de aluminiu și cupru distribuite uniform. În tipul său cel mai popular - scurtcircuitat sau „colivie de veveriță“, - la capetele tijelor sunt conectate mecanic și electric de inele. Aproape 90% din BP utilizează acest design, deoarece este simplu și de încredere. Rotorul constă dintr-un miez cilindric în formă de placă cu caneluri paralele dispuse axial pentru instalarea conductorilor. În fiecare canelură este pus un tija de cupru, aluminiu sau aliaj. Acestea sunt scurtcircuitate pe ambele părți prin intermediul inelelor de capăt. Acest design seamănă cu o cușcă veveriță, motiv pentru care a primit numele potrivit.

Canelurile rotorului nu sunt în întregime paralele cu arborele. Ele sunt făcute cu o ușoară înclinare pentru două motive principale. Primul este de a asigura funcționarea fără probleme a tensiunii arteriale prin reducerea zgomotului magnetic și a armonicelor. Al doilea este acela de a reduce probabilitatea de blocare a rotorului: dinții sunt atașați în spatele sloturilor statorului datorită unei atracții magnetice directe între ele. Acest lucru se întâmplă atunci când numărul lor este același. Rotorul este montat pe arbore prin intermediul lagărelor la fiecare capăt. O parte, de obicei, iese mai mult decât cealaltă pentru a conduce sarcina. La unele motoare, la capătul nefuncțional al arborelui, senzori de viteză sau poziție.

Există un spațiu de aer între stator și rotor. Energia este transmisă prin ea. Cuplul generat determină rotorul și sarcina să se rotească. Indiferent de tipul rotorului utilizat, dispozitivul și principiul de funcționare al motorului de inducție rămân neschimbate. În mod tipic, tensiunea arterială este clasificată după numărul de înfășurări ale statorului. Există motoare electrice monofazate și trifazate.

Dispozitiv și principiu de funcționare a motorului asincron monofazat

Tensiunea arterială monofazată formează cea mai mare parte a motoarelor electrice. Este destul de logic ca motorul cel mai puțin costisitor și nepretențios să fie utilizat cel mai des. După cum sugerează și numele, scopul, acțiunea principiului motor de inducție de acest tip se bazează pe prezența unui singur stator și sursa de alimentare cu o singură fază. Toți rotoarele de acest tip au un rotor scurtcircuitat.

Motoarele monofazate nu pornesc singure. Când motorul este conectat la sursa de alimentare, curentul alternativ începe să curgă de-a lungul înfășurării principale. Creează un câmp magnetic pulsatoriu. Datorită inducției, rotorul este alimentat. Pe măsură ce câmpul magnetic principal pulsează, cuplul necesar pentru rotirea motorului nu este generat. Rotorul începe să vibreze și să nu se rotească. Prin urmare, pentru tensiunea arterială monofazică este necesar un mecanism de declanșare. Acesta poate oferi o forță inițială, forțând arborele să se miște.

Mecanismul de pornire al unei faze monofazate constă în principal dintr-o înfășurare suplimentară a statorului. Acesta poate fi însoțit de un condensator de serie sau de un întrerupător centrifugal. Când se aplică tensiunea de alimentare, curentul din înfășurarea principală se află în spatele tensiunii datorită rezistenței sale. În același timp, energia electrică din înfășurarea de pornire este înclinată sau depășește tensiunea de alimentare, în funcție de impedanța declanșatorului. Interacțiunea dintre câmpurile magnetice generate de bobina principală și circuitul de pornire creează un câmp magnetic rezultat. Se rotește într-o direcție. Rotorul începe să se rotească în direcția câmpului magnetic rezultat.

După ce viteza motorului atinge aproximativ 75% din valoarea nominală, comutatorul centrifugal deconectează înfășurarea de pornire. În plus, motorul poate menține un cuplu suficient pentru a funcționa independent. Cu excepția motoarelor cu un condensator de pornire special, toate motoare electrice monofazate, De regulă, ele sunt folosite pentru a crea o putere care să nu depășească 500 W. În funcție de diferitele metode de pornire, un AD unifazic este clasificat în continuare, așa cum este descris în secțiunile următoare.

AD cu o fază divizată

Scopul, dispozitivul și principiul de funcționare a motorului asincron cu fază separată se bazează pe utilizarea a două înfășurări în el: pornire și principală. Pornirea este realizată dintr-un fir de diametru mai mic și mai puține rotații în raport cu cel principal pentru a crea o rezistență mai mare. Aceasta vă permite să vă orientați câmpul magnetic într-un unghi. Aceasta diferă de direcția câmpului magnetic principal, ceea ce duce la rotirea rotorului. Bobina de lucru, care este realizată dintr-un fir de diametru mai mare, asigură funcționarea motorului în restul timpului.

Cuplul de pornire este scăzut, de obicei de la 100 la 175% din cuplul nominal. Motorul consumă un curent de pornire ridicat. Este de 7-10 ori mai mare decât cel nominal. Cuplul maxim este, de asemenea, de 2,5-3,5 ori mai mare. Acest tip de motor este folosit în râșniță mici, ventilatoare și suflante, precum și în alte aplicații care necesită o capacitate redusă de cuplu de la 40 la 250 wați. Este necesar să se evite utilizarea unor astfel de motoare în cazul în care ciclurile de pornire / oprire sunt frecvente sau este necesar un cuplu mare.

AD cu pornire la condensator

Tipul asincron de condensare al motorului și principiul funcționării acestuia se bazează pe faptul că la înfășurarea de pornire cu o fază separată este conectat în mod constant un condensator care furnizează impulsul de pornire. La fel ca în versiunea anterioară a motoarelor, există și un întrerupător centrifugal. Se închide circuitul de pornire când viteza motorului atinge 75% din viteza nominală. Deoarece condensatorul este conectat în serie, acest lucru creează un cuplu de pornire mai mare, ajungând la 2-4 ori mai mare decât dimensiunea lucrătorului. Iar curentul de pornire, de regulă, este de 4,5-5,75 ori mai mare decât curentul nominal, care este mult mai mic decât în ​​cazul fazei divizate, datorită sârmei mai mari din bobina de pornire.

Versiunea modificată a începutului este caracterizată de un motor cu rezistență activă. În acest tip de motor, capacitatea este înlocuită de un rezistor. Rezistența este utilizată în acele cazuri în care este necesar un cuplu de pornire mai mic decât cu un condensator. În plus față de costul mai mic, acest lucru nu oferă un avantaj față de pornirea capacitivă. Aceste motoare sunt utilizate în unități cu curea: transportoare mici, ventilatoare mari și pompe, precum și în multe unități de transmisie sau angrenaje directe.

AD cu un condensator de fază de lucru

Dispozitivul și principiul de funcționare al motorului asincron de acest tip se bazează pe conectarea constantă a unui condensator conectat în serie cu înfășurarea de pornire. După ce motorul a atins turația nominală, circuitul de pornire devine auxiliar. Deoarece rezervorul trebuie proiectat pentru utilizare continuă, acesta nu poate furniza impulsul inițial al condensatorului de pornire. Cuplul de pornire al acestui motor este scăzut. Este de 30-150% din valoarea nominală. Curentul de pornire este mic - mai puțin de 200% din curentul nominal, ceea ce face ca motoarele electrice de acest tip să fie ideale în cazul în care există nevoi frecvente de pornire și oprire.

Un astfel de design are mai multe avantaje. Circuitul este ușor de schimbat pentru utilizarea cu regulatoare de turație. Motoarele electrice pot fi reglate pentru o eficiență optimă și un factor de putere ridicat. Acestea sunt considerate cele mai fiabile motoare monofazate, în principal datorită faptului că nu utilizează un întrerupător centrifugal de pornire. Acestea sunt folosite în ventilatoare, suflante și dispozitive care sunt pornite frecvent. De exemplu, în mecanismele de reglare, sistemele de deschidere a porților și ușile de garaj.

AD cu condensator de pornire și de lucru

Dispozitivul și principiul de funcționare a motorului asincron de acest tip se bazează pe conectarea în serie a condensatorului de pornire la înfășurarea de pornire. Acest lucru face posibilă crearea unui cuplu mai mare. În plus, acesta are un condensator permanent care este conectat în serie cu bobina auxiliară după ce starterul este deconectat. Acest circuit permite supraîncărcarea cu cuplu mare.

Acest tip de motor este proiectat pentru curenți mai mici, care asigură o eficiență mai mare. Acest design este cel mai rentabil din cauza pornire, condensatoare de lucru și un întrerupător centrifugal. Folosit în mașinile de prelucrare a lemnului, compresoare de aer, pompe de apă de înaltă presiune, pompe de vid și în cazul în care un cuplu ridicat este necesar. Putere - de la 0,75 la 7,5 kW.

AD cu stâlp de protecție

Proiectarea și funcționarea unui motor de inducție de acest tip constă în faptul că acesta are un singur principal de lichidare și nu pornește. Start se face pentru că o porțiune mică în jurul fiecăruia dintre polii statorici are un inel de ecranare din cupru, în care câmpul magnetic în acest domeniu, în spatele câmpului în porțiunea neprotejată. Interacțiunea celor două câmpuri duce la rotirea arborelui.

Deoarece nu există o bobină de pornire, nici un comutator sau un condensator, motorul este simplu și ieftin din punct de vedere electric. În plus, viteza sa poate fi reglată prin schimbarea tensiunii sau printr-o înfășurare multiplă. Designul motorului cu stalpi ecranați permite producția sa în masă. Este de obicei considerată "o singură dată", deoarece este mult mai ieftină să o înlocuiți decât să o reparați. În plus față de calitățile pozitive, acest design are o serie de dezavantaje:

• cuplu de pornire redus, egal cu 25-75% din valoarea nominală;
• alunecare mare (7-10%);
• eficiență scăzută (mai puțin de 20%).

Un cost inițial scăzut permite utilizarea acestui tip de AP în dispozitive cu putere redusă sau rareori utilizate. Este vorba de fanii gospodăriei cu mai multe viteze. Dar cuplul scăzut, eficiența scăzută și caracteristicile mecanice scăzute nu permit aplicarea lor comercială sau industrială.

Tensiunea arterială în trei faze

Aceste motoare electrice au găsit o largă aplicație în industrie. Dispozitivul și principiul de funcționare a unui motor asincron trifazat sunt determinate prin proiectarea sa - cu o cușcă cu veveriță sau cu un rotor de fază. Pentru a porni, nu este necesar condensator, bobina de pornire, întrerupător centrifugal sau alt dispozitiv. Momentul de pornire este mediu și ridicat, precum și puterea și eficiența. Utilizate în mașinile de rectificat, de strunjire, de foraj, pompe, compresoare, benzi transportoare, mașini agricole etc.

AD cu rotor închis

Aceasta este o asincronă trifazată motor, principiu de funcționare și dispozitivul a fost descris mai sus. Acesta reprezintă aproape 90% din toate motoarele electrice trifazate. Disponibil la putere de la 250 W la câteva sute de kW. În comparație cu motoarele monofazate de la 750 W, acestea sunt mai ieftine și rezistă la sarcini mai mari.

AD cu un rotor de fază

Proiectarea și funcționarea motorului asincron trifazat cu motoare de alunecare inel diferă de presiunea sanguină a „colivie de veveriță“, că rotorul are un set de înfășurări, capetele care nu sunt scurtcircuitate. Acestea sunt conduse către inelele de contact. Aceasta vă permite să conectați la acestea rezistențe externe și contactori. Cuplul maxim este direct proporțional cu rezistența rotorului. Prin urmare, la viteze reduse poate fi mărită prin rezistență suplimentară. O rezistență ridicată face posibilă obținerea unui cuplu mare cu un curent de pornire scăzut.

Pe măsură ce rotorul accelerează, rezistența scade pentru a modifica performanța motorului pentru a îndeplini cerințele de sarcină. După ce motorul atinge viteza de bază, rezistențele externe sunt deconectate. Și motorul electric funcționează ca o tensiune arterială normală. Acest tip este ideal pentru sarcini de mare inerție, care necesită aplicarea unui cuplu la o viteză apropiată de zero. Oferă accelerația la un maxim în timp minim, cu un consum minim de curent.

Dezavantajul acestor motoare constă în faptul că inelele de contact și periile necesită întreținere regulată, ceea ce nu este necesar pentru un motor cu un rotor cu carlige veveriță. Dacă înfășurarea rotorului este închisă și se încearcă pornirea (adică aparatul devine un BP standard), în acesta va curge un curent foarte înalt. Este de 14 ori mai mare decât valoarea nominală la un cuplu foarte mic, care reprezintă 60% din cuplul de bază. În cele mai multe cazuri, aplicația nu o găsește.

Prin schimbarea vitezei de rotație dependența de cuplul controlând rezistența rotorului poate fi variată viteza de la o anumită sarcină. Aceasta poate reduce în mod eficient le cu aproximativ 50%, atunci când sarcina necesita cuplu variabilă și viteza care este comună în imprimarea prese, compresoare, benzi transportoare, ascensoare și elevatoare. Scade rata de sub 50% rezultate într-o eficiență foarte scăzută datorită disipării de putere mai mare în rezistențele rotor.