Устройството и принципът на работа на индукционен двигател. Тип асинхронен двигател: принцип на действие, описание и функция

Както повечето електродвигатели, променливотоковият двигател (AC) има фиксирана външна част, която се нарича статор, и ротор, който се върти вътре. Между тях има внимателно изчислена въздушна междина.

Как действа?

Проектирането и работата на асинхронни двигатели, както и всички други, се основават на факта, че въртенето на магнитното поле се използва за задвижване на ротора. Трифазният AD е единственият тип мотор, в който се създава естествено поради естеството на храната. В мотори с постоянен ток За тази цел се използва механична или електронна комутация, а в еднофазни AD - допълнителни електрически елементи.

За работата на електрическия мотор е необходимо да има два комплекта електромагнити. Принципът на асинхронен електродвигател е, че в статора се образува един комплект, тъй като източник на променлив ток е свързан към неговата намотка. Според закона на Ленц това предизвиква електромагнитна сила (ЕМФ) в ротора, точно както напрежението се индуцира във вторичната намотка на трансформатора, създавайки друг набор от електромагнити. Следователно друго име за AD е индукционен двигател. Проектирането и работата на асинхронните двигатели се основават на факта, че взаимодействието между магнитните полета на тези електромагнити генерира сила на усукване. В резултат на това роторът се върти в посоката на резултантния момент.

статор

Статорът се състои от няколко тънки плочи от алуминий или чугун. Те се притискат заедно, за да образуват кух цилиндър с канали. В тях се поставят изолирани проводници. Всяка група намотки, заедно със сърцевината, която ги заобикаля, след прилагане на променлив ток към нея, образува електромагнит. Броят на полюсите на AD зависи от вътрешното свързване на намотките на статора. Той е направен по такъв начин, че когато е свързан източник на енергия, се образува въртящо се магнитно поле.

ротор

Роторът се състои от няколко тънки стоманени плочи с равномерно разположени алуминиеви и медни пръти. В най-популярните си вид - късо или "кафезна", - в краищата на пръчките са механично и електрически свързан с пръстените. Почти 90% от BP използва този дизайн, защото е проста и надеждна. Роторът се състои от цилиндрична сърцевидна сърцевина с аксиално разположени успоредни жлебове за монтаж на проводници. Във всеки канал се полагат пръчици от мед, алуминий или сплав. Те са скъсани от двете страни посредством крайни пръстени. Този дизайн прилича на катерица с катерици, поради което е получила подходящо име.

Жлебовете на ротора не са изцяло успоредни на вала. Те са направени с леко изкривяване поради две основни причини. Първата е да се осигури гладко функциониране на кръвното налягане чрез намаляване на магнитния шум и хармоници. Втората цел е да се намали вероятността от закачане на ротора: зъби ангажират слота статор поради директно магнитно привличане между тях. Това се случва, когато броят им е еднакъв. Роторът е монтиран на вала посредством лагери на всеки край. Една част обикновено изпъква повече от другата, за да задвижва товара. При някои двигатели, на неработещия край на вала, скоростни сензори или позиция.

Между статора и ротора има въздушна междина. Енергията се предава чрез нея. Генерираният въртящ момент предизвиква завъртането на ротора и натоварването. Независимо от вида на използвания ротор, устройството и принципът на работа на индукционния двигател остават непроменени. Обикновено кръвното налягане се класифицира според броя на статорните намотки. Има еднофазни и трифазни електрически двигатели.

Устройство и принцип на работа на еднофазен асинхронен двигател

Еднофазното кръвно налягане формира най-голямата част от електродвигателите. Логично е, че най-евтиният и непретенциозен за обслужване двигател се използва най-често. Както подсказва името, целта на действието на принципа на асинхронен двигател от този тип се основава на наличието на само един статор намотка и източник на захранване еднофазен. Всички ротори от този тип имат ротор с късо съединение.

Еднофазовите мотори не се стартират. Когато моторът е свързан със захранващия източник, променлив ток започва да тече по главната намотка. Той генерира пулсиращо магнитно поле. Поради индукцията роторът се задейства. Тъй като основното магнитно поле пулсира, не се генерира въртящ момент, необходим за завъртане на двигателя. Роторът започва да вибрира и да не се върти. Поради това при еднофазно кръвно налягане е необходим механизъм за задействане. Тя може да осигури първоначален тласък, принуждавайки вала да се движи.

Стартовият механизъм на еднофазен AD се състои основно от допълнителна намотка на статора. Тя може да бъде придружена от сериен кондензатор или центробежен ключ. Когато захранващото напрежение е приложено, токът в основната намотка изостава от напрежението поради своята съпротива. В същото време електроенергията в стартовата намотка изостава или изпреварва захранващото напрежение в зависимост от импеданса на спусъка. Взаимодействието между магнитните полета, генерирани от основната намотка и от изходната верига, създава полученото магнитно поле. Тя се върти в една посока. Роторът започва да се върти в посоката на полученото магнитно поле.

След като скоростта на двигателя достигне около 75% от номиналната стойност, центробежният прекъсвач изключва стартовата намотка. Освен това двигателят може да поддържа достатъчно въртящ момент, за да работи независимо. С изключение на двигатели със специален стартов кондензатор, всички еднофазни електрически мотори, Като правило, те се използват за създаване на мощност, която не надвишава 500 W. В зависимост от различните начини на пускане, еднофазният AD се класифицира по-нататък, както е описано в следващите раздели.

АД с разделена фаза

Задача устройство и действие на асинхронния двигател с раздвоен фаза се основава на използването на него две намотки и изходният сърцевината. Пускането е направено от тел с по-малък диаметър и по-малко завои по отношение на основната, за да се създаде по-голяма устойчивост. Това ви позволява да ориентирате магнитното поле под ъгъл. Тя се различава от посоката на основното магнитно поле, което води до въртене на ротора. Работната намотка, която е направена от тел с по-голям диаметър, осигурява работата на двигателя през останалото време.

Началният въртящ момент е нисък, обикновено от 100 до 175% от номиналния въртящ момент. Моторът използва висок стартов ток. Тя е 7-10 пъти по-висока от номиналната. Максималният въртящ момент също е 2.5-3.5 пъти по-висок. Този тип мотор се използва в малки мелница, вентилатори и вентилатори, както и в други приложения, изискващи нисък капацитет въртящ момент от 40 до 250 вата. Необходимо е да се избягва използването на такива двигатели, когато циклите за включване / изключване са чести или се изисква висок въртящ момент.

АД с начало на кондензатора

кондензатор тип асинхронен двигател и неговия принцип на действие се основава на факта, че като се започне бобина за разделяне на фазата на капацитет, свързани в серия, даваща старт "пулс". Както и в предишната версия на двигателите, има и центробежен ключ. Тя изключва стартовата схема, когато скоростта на мотора достигне 75% от номиналната скорост. Тъй като кондензаторът е свързан последователно, това създава по-голям начален въртящ момент, достигайки 2-4 пъти размера на работника. Изходно ток е обикновено в номинално 4,5-5,75 пъти, което е значително по-ниска, отколкото в случая на раздвоен фаза, поради по-големите проводниците в изходния намотката.

Модифицираната версия на старта се характеризира с двигател с активно съпротивление. При този тип двигател капацитетът се заменя с резистор. Съпротивлението се използва в случаите, когато се изисква по-малък начален въртящ момент, отколкото при кондензатор. В допълнение към по-ниските разходи, това не дава предимство пред капацитивното стартиране. Тези мотори се използват в ремъчно задвижвани блокове: малки конвейри, големи вентилатори и помпи, както и в много директни задвижващи или зъбни предавки.

АД с работен кондензатор с фазова превивка

Устройството и принципът на работа на асинхронен двигател от този тип се основават на постоянното свързване на кондензатор, свързан последователно с началната намотка. След като моторът достигне номиналната скорост, стартовата схема става спомагателна. Тъй като резервоарът трябва да бъде проектиран за продължителна употреба, той не може да осигури първоначалния импулс на стартовия кондензатор. Стартовият момент на този двигател е нисък. То е 30-150% от номиналната. Стартовият ток е малък - по-малко от 200% от номиналния ток, което прави електродвигателите от този тип идеални, когато има нужда от често включване и изключване.

Такава конструкция има няколко предимства. Веригата е лесна за смяна за използване с регулатори на скоростта. Електромоторите могат да бъдат настроени за оптимална ефективност и висок фактор на мощността. Те се считат за най-надеждните монофазни мотори, главно защото не използват центробежен пусков прекъсвач. Използват се във вентилатори, вентилатори и често включени устройства. Например, при механизми за регулиране, системи за отваряне на врати и гаражни врати.

АД с начален и работен кондензатор

Принципът на апарат и експлоатацията на асинхронен двигател от този тип са базирани на последователно пусков кондензатор, свързан към изходния намотка. Това дава възможност за създаване на по-голям въртящ момент. В допълнение, той има постоянен кондензатор, който е свързан последователно с допълнителната намотка, след като стартерът е изключен. Тази схема позволява големи претоварвания на въртящия момент.

Този тип двигател е предназначен за по-ниски токове на пълно натоварване, което гарантира по-голяма ефективност. Този дизайн е най-рентабилен заради стартирането, работните кондензатори и центробежния превключвател. Използва се в дървообработващи машини, въздушни компресори, водни помпи с високо налягане, вакуумни помпи и където се изисква висок въртящ момент. Мощност - от 0,75 до 7,5 kW.

АД с екраниран полюс

Проектиране и експлоатация на асинхронен двигател от този тип се състои в това, че той има само един основен ликвидация и не начало. Старт се прави, защото малка част около всеки от полюсите на статора има екраниране меден пръстен, при което магнитното поле в тази област зад областта в незащитен част. Взаимодействието на двете полета води до въртене на вала.

Тъй като няма начална намотка, няма превключвател или кондензатор, двигателят е електрически прост и евтин. В допълнение, неговата скорост може да се регулира чрез промяна на напрежението или чрез намотка с няколко набора. Дизайнът на мотора със защитени стълбове позволява масовото му производство. Обикновено се счита за "еднократно", тъй като е много по-евтино да се замени, отколкото да се поправи. В допълнение към положителните качества, този дизайн има редица недостатъци:

• нисък начален въртящ момент, равен на 25-75% от номиналния;
• висока степен на приплъзване (7-10%);
• ниска ефективност (по-малко от 20%).

Ниската начална цена позволява използването на този тип AP в устройства с ниска мощност или рядко използвани устройства. Става въпрос за домакинските много скоростни фенове. Но ниският въртящ момент, ниската ефективност и ниските механични характеристики не позволяват тяхното търговско или промишлено приложение.

Трифазно кръвно налягане

Тези електродвигатели са намерили широко приложение в индустрията. Устройството и принципът на работа на трифазен асинхронен двигател се определят от неговия дизайн - с катеричка или с фазов ротор. За да го стартирате, не е необходим кондензатор, стартерна намотка, центробежен прекъсвач или друго устройство. Началният момент е среден и висок, както и мощността и ефективността. Използва се в машини за шлифоване, струговане, пробиване, помпи, компресори, конвейери, селскостопанска техника и др.

АД с затворен ротор

Това е трифазна асинхронна двигател, принцип на работа и чието устройство е описано по-горе. Тя съставлява почти 90% от всички трифазни електрически двигатели. Предлага се с мощност от 250 W до няколкостотин кВт. В сравнение с еднофазни двигатели от 750 W, те са по-евтини и издържат на по-големи товари.

АД с фазов ротор

Устройството и принципът на работа на трифазен асинхронен двигател с фазов ротор се различават от тип "катерици" на AD, тъй като има набор от намотки върху ротора, чиито краища не са къси. Те се отвеждат към контактните пръстени. Това ви позволява да свържете външни резистори и контактори към тях. Максималният въртящ момент е директно пропорционален на съпротивлението на ротора. Следователно при ниски скорости може да се увеличи с допълнително съпротивление. Високата устойчивост позволява да се постигне висок въртящ момент с нисък пусков ток.

С ускоряването на ротора съпротивлението намалява, за да се промени мощността на мотора, за да се отговори на изискванията за натоварване. След като моторът достигне базовата скорост, външните резистори са изключени. А електрическият мотор работи като нормално кръвно налягане. Този тип е идеален за високи инерционни натоварвания, изискващи въртящ момент при почти нулева скорост. Тя осигурява ускорение до максимално минимално време с минимално потребление на ток.

Недостатъкът на такива двигатели е, че контактните пръстени и четките се нуждаят от редовна поддръжка, която не се изисква за двигател с ротор на катерица. Ако роторната намотка е съкратена и прави опит да започне (т. Е. устройството става стандарта ВР), то ще бъде много висок ток. Той е 14 пъти по-висок от номиналния при много нисък въртящ момент, който е 60% от базовия въртящ момент. В повечето случаи приложението не го намира.

Чрез промяна на скорост на въртене зависимост от въртящия момент чрез контролиране на съпротивлението на ротора може да се променя скоростта на определено натоварване. Той ефективно да ги намали с около 50%, когато натоварването изисква променлив въртящ момент и скорост, която е често срещана в печатарски машини, компресори, транспортьори, асансьори и асансьори. Намаляването на скоростта под 50% води до много ниска ефективност, дължаща се на по-висока разсеяна мощност в съпротивлението на ротора.