Veda v oblasti elektriny v 19. a 20. storočí sa rýchlo rozvíjala, čo viedlo k vytvoreniu elektrických indukčných motorov. S pomocou takýchto zariadení sa vývoj priemyselného priemyslu posunul ďaleko vpred a teraz si nemožno predstaviť závody a továrne bez pohonných strojov používajúcich asynchrónne elektromotory.
Obsah
História vzhľadu
História vzniku asynchrónneho elektromotora sa začína v roku 1888, kedy Nikola Tesla patentoval obvod elektromotora, v tom istom roku ďalší vedec v oblasti elektrotechniky Gallileo Ferrari publikoval článok o teoretických aspektoch činnosti asynchrónneho stroja.
V roku 1889 ruský fyzik Michail Osipovič Dolivo-Dobrovolskij získal v Nemecku patent na asynchrónny trojfázový elektromotor.
Všetky tieto vynálezy umožnili zdokonaliť elektrické stroje a viedli k masívnemu využívaniu elektrických strojov v priemysle, čo výrazne urýchlilo všetky technologické procesy vo výrobe, zvýšilo efektivitu práce a znížilo jej prácnosť.
V súčasnosti je najbežnejším elektromotorom používaným v priemysle prototyp elektrického stroja, ktorý vytvoril Dolivo-Dobrovolsky.
Zariadenie a princíp činnosti asynchrónneho motora
Hlavnými komponentmi indukčného motora sú stator a rotor, ktoré sú od seba oddelené vzduchovou medzerou. Aktívnu prácu v motore vykonávajú vinutia a jadro rotora.
Asynchrónnosť motora sa chápe ako rozdiel medzi otáčkami rotora a frekvenciou otáčania elektromagnetického poľa.
stator - ide o pevnú časť motora, ktorého jadro je vyrobené z elektroocele a je namontované v ráme. Posteľ je vyrobená odlievaným spôsobom z materiálu, ktorý nie je magnetický (liatina, hliník). Vinutia statora sú trojfázový systém, v ktorom sú drôty uložené v drážkach s uhlom vychýlenia 120 stupňov. Fázy vinutí sú štandardne pripojené k sieti podľa schém "hviezda" alebo "trojuholník".
Rotor Je to pohyblivá časť motora. Rotory asynchrónnych elektromotorov sú dvoch typov: s klietkou nakrátko a fázovými rotormi. Tieto typy sa navzájom líšia v konštrukciách vinutia rotora.
Asynchrónny motor s klietkou nakrátko
Tento typ elektrického stroja si prvýkrát nechal patentovať M.O. Dolivo-Dobrovolsky a ľudovo sa nazýva "veverčie koleso" kvôli vzhľadu konštrukcie. Skratované vinutie rotora pozostáva z medených tyčí skratovaných krúžkami (hliník, mosadz) a vložené do drážok vinutia jadra rotora. Tento typ rotora nemá pohyblivé kontakty, preto sú tieto motory v prevádzke veľmi spoľahlivé a odolné.
Indukčný motor s fázovým rotorom
Takéto zariadenie vám umožňuje nastaviť rýchlosť práce v širokom rozsahu. Fázový rotor je trojfázové vinutie, ktoré je pripojené podľa schém "hviezdy" alebo trojuholníka. V takýchto elektromotoroch sú v dizajne špeciálne kefy, pomocou ktorých môžete nastaviť rýchlosť rotora. Ak sa do mechanizmu takéhoto motora pridá špeciálny reostat, potom sa pri naštartovaní motora zníži aktívny odpor a tým sa znížia štartovacie prúdy, čo nepriaznivo ovplyvňuje elektrickú sieť a samotné zariadenie.
Princíp fungovania
Keď sa na vinutia statora aplikuje elektrický prúd, vzniká magnetický tok. Pretože fázy sú voči sebe posunuté o 120 stupňov, tok vo vinutí sa otáča. Ak je rotor skratovaný, potom sa pri takomto otáčaní objaví v rotore prúd, ktorý vytvára elektromagnetické pole. Vzájomnou interakciou magnetické polia rotora a statora spôsobujú rotáciu rotora elektromotora. Ak je rotor fázový, potom sa na stator a rotor súčasne aplikuje napätie, v každom mechanizme sa objaví magnetické pole, navzájom sa ovplyvňujú a otáčajú rotor.
Výhody asynchrónnych motorov
| s rotorom vo veveričke | S fázovým rotorom |
|---|---|
| 1. Jednoduché zariadenie a spúšťací obvod | 1. Malý štartovací prúd |
| 2. Nízke výrobné náklady | 2. Možnosť nastavenia rýchlosti otáčania |
| 3. S rastúcim zaťažením sa otáčky hriadeľa nemenia | 3. Pracujte s malými preťaženiami bez zmeny rýchlosti |
| 4. Schopný vydržať krátkodobé preťaženie | 4. Je možné použiť automatický štart |
| 5. Spoľahlivý a odolný v prevádzke | 5. Má veľký krútiaci moment |
| 6. Vhodné pre všetky pracovné podmienky | |
| 7. Má vysokú účinnosť |
Nevýhody asynchrónnych motorov
| s rotorom vo veveričke | S fázovým rotorom |
|---|---|
| 1. Rýchlosť rotora nie je nastaviteľná | 1. Veľké rozmery |
| 2. Malý rozbehový moment | 2. Účinnosť je nižšia |
| 3. Vysoký štartovací prúd | 3. Častá údržba z dôvodu opotrebovania kefy |
| 4. Určitá zložitosť dizajnu a prítomnosť pohyblivých kontaktov |
Asynchrónne motory sú veľmi efektívne zariadenia s vynikajúcimi mechanickými vlastnosťami, čo z nich robí lídrov vo frekvencii použitia.
Prevádzkové režimy
Elektromotor asynchrónneho typu je univerzálny mechanizmus a má niekoľko režimov prevádzky:
- Nepretržitý;
- krátkodobý;
- Periodický;
- Opakované-krátkodobé;
- Špeciálne.
Nepretržitý režim - hlavný režim prevádzky asynchrónnych zariadení, ktorý sa vyznačuje stálou prevádzkou elektromotora bez odstávok s konštantným zaťažením. Tento spôsob prevádzky je najbežnejší a všade sa používa v priemyselných podnikoch.
Momentálny režim - funguje až do dosiahnutia konštantnej záťaže po určitú dobu (10 až 90 minút), nemať čas sa čo najviac zahriať. Potom sa vypne. Tento režim sa používa pri dodávaní pracovných látok (voda, ropa, plyn) a iné situácie.
Periodický režim - trvanie práce má určitú hodnotu a na konci pracovného cyklu sa vypne. Prevádzkový režim štart-práca-stop. Zároveň sa dokáže vypnúť na čas, počas ktorého sa nestihne ochladiť na vonkajšie teploty a znova sa zapnúť.
Prerušovaný režim - motor sa nezohrieva na maximum, ale ani nestihne vychladnúť na vonkajšiu teplotu. Používa sa vo výťahoch, eskalátoroch a iných zariadeniach.
osobitný režim - trvanie a obdobie zaradenia je ľubovoľné.
V elektrotechnike existuje princíp reverzibility elektrických strojov - to znamená, že zariadenie môže premieňať elektrickú energiu na mechanickú energiu a vykonávať opačné činnosti.
Tomuto princípu zodpovedajú aj asynchrónne elektromotory, ktoré majú režim prevádzky motora a generátora.
Motorový režim - hlavný režim činnosti asynchrónneho elektromotora. Po privedení napätia na vinutia vzniká elektromagnetický krútiaci moment, ktorý ťahá rotor s hriadeľom, a tým sa hriadeľ začne otáčať, motor dosiahne konštantné otáčky a vykoná užitočnú prácu.
režim generátora - založený na princípe budenia elektrického prúdu vo vinutí motora pri otáčaní rotora. Ak sa rotor motora mechanicky otáča, potom sa na vinutia statora vytvorí elektromotorická sila, v prítomnosti kondenzátora vo vinutí vzniká kapacitný prúd.Ak je kapacita kondenzátora určitá hodnota v závislosti od charakteristík motora, potom sa generátor samobudí a objaví sa trojfázový napäťový systém. Motor vo veveričke teda bude fungovať ako generátor.
Regulácia otáčok asynchrónnych motorov
Na reguláciu rýchlosti otáčania asynchrónnych elektromotorov a riadenie ich prevádzkových režimov existujú nasledujúce metódy:
- Frekvencia - pri zmene frekvencie prúdu v elektrickej sieti sa mení frekvencia otáčania elektromotora. Pre túto metódu sa používa zariadenie nazývané frekvenčný menič;
- Reostatický - pri zmene odporu reostatu v rotore sa mení rýchlosť otáčania. Táto metóda zvyšuje rozbehový moment a kritický sklz;
- Pulz - spôsob riadenia, pri ktorom sa na motor aplikuje špeciálny typ napätia.
- Prepínanie vinutí počas prevádzky elektromotora z obvodu „hviezda“ na obvod „trojuholník“, čo znižuje štartovacie prúdy;
- Ovládanie výmeny pólových párov pre rotory vo veveričke;
- Zapojenie indukčnej reaktancie pre motory s vinutým rotorom.
S rozvojom elektronických systémov sa riadenie rôznych elektromotorov asynchrónneho typu stáva efektívnejším a presnejším. Takéto motory sa používajú všade na svete, rozmanitosť úloh vykonávaných takýmito mechanizmami každým dňom rastie a ich potreba neklesá.
Podobné články:
