Впечатляващата мощност на асинхронен електродвигател, който преобразува електричеството в ротационна енергия, не се създава поради никакви механични компоненти: за такова мощно въртене се използват само електромагнити в неговия „пълнеж“.
Ротор на асинхронен двигател: дизайн
Ротор - елемент на електродвигател, въртящ се вътре в статора (неподвижен компонент), чийто вал е свързан към частите на работните възли, например триони, турбини и помпи. Ламинираната сърцевина е изработена от отделни плочи от електротехническа стомана с полузатворени или отворени канали.
Моторът е електромеханично устройство, което преобразува електрическата енергия в механична. а трифазен двигател, работещ със синхронна скорост, се нарича синхронен двигател. Когато два противоположни полюса се доближат един до друг, ако магнитите са силни, има огромна сила на привличане между двата полюса. В това състояние два магнита се наричат магнитни.
Принцип на синхронно въртене
Как роторът се върти със синхронна скорост? Сега, за да разберете концепцията за работа на синхронен двигател, помислете за двуполюсен прост ротор. Синхронният двигател е машина с двойно възбуждане с два свързани електрически входа. Следователно синхронният двигател се върти с една и само една скорост, т.е. синхронна скорост. Но всичко това зависи от наличието на магнитно заключване между полюсите на статора и ротора. На практика е невъзможно полюсите на статора да изтеглят полюсите на ротора от стационарното им положение в магнитно блокирано състояние. това е причината синхронните двигатели да не се стартират сами.
Масивният ротор е солиден стоманен цилиндър, поставен вътре в статора, с притиснато върху повърхността му ядро.
Безконтактен, без връзка с външни електрическа вериганамотката на ротора създава въртящ момент и е два вида:
- късо съединение (с късо съединение на ротора);
- фаза (фазов ротор).
ротор с катерица
Високопроводимите медни пръти (за машини с висока мощност) или алуминиеви пръти (за машини с по-ниска мощност), запоени или излети в повърхността на сърцевината и късо съединени от краищата с два пръстена, играят ролята на електромагнити с полюси, обърнати към статора . Този дизайн се нарича "катерица", дадена му от руския електроинженер М. О. Доливо-Доброволски.
Методи за стартиране на синхронен двигател. След известно време, когато възникне магнитно блокиране, захранването към външния двигател се прекъсва от съединителя. Приложение на синхронните двигатели. Използва се там, където се изисква висока мощност при постоянна скорост.
Тъй като синхронният двигател е способен както на водещи, така и на изоставащи фактори на мощността, той може да се използва за подобряване на фактора на мощността. Ненатоварен синхронен двигател с водещ фактор на мощността е свързан в енергийна система, където не могат да се използват статични кондензатори.
Пръчките за намотка нямат изолация, тъй като напрежението в такава намотка е нула. По-често използван за двигателни пръти със средна мощност, леснотопимият алуминий се характеризира с ниска плътност и висока електропроводимост. За намаляване на по-високите хармоници на електродвижещата сила (ЕМП) и премахване на вълните магнитно поле, прътите на ротора имат определен изчислен ъгъл на наклон спрямо оста на въртене.
Дизайн на асинхронен двигател с ротационен ротор
Синхронният двигател намира приложение там, където оборотите на работа са по-ниски и се изисква висока мощност. В последната ми статия обсъдихме кой тип. Този двигател е този, който използва навит ротор. Асинхронният двигател с ротационен ротор е известен още като асинхронен двигателприплъзване. Както при другите асинхронни двигатели, основните части са статорът и роторът. Статорът на този двигател е същият като при асинхронните двигатели с ротор с катерица. Роторът е частта, която го прави различен от другите индукционни двигатели.
При двигатели с ниска мощност жлебовете на сърцевината обикновено са затворени: отделянето на ротора от въздушната междина - стоманена плоча ви позволява допълнително да фиксирате намотките, но за сметка на известно увеличаване на тяхното индуктивно съпротивление.
фазов ротор
Характеризира се с това, че практически не се различава от трифазната статорна намотка (в повече общ случай- многофазна) намотка, положена в жлебовете на сърцевината, чиито краища са свързани по схемата "звезда". Проводниците на намотките са свързани към контактни пръстени, фиксирани на вала на ротора, към които при стартиране на двигателя се притискат и плъзгат неподвижни графитни или метално-графитни четки, свързани към реостата.
Статор на асинхронен двигател с навит ротатор
Позволете ми да ви представя накратко статора и след това да ви разкажа за структурата на ротора.
Ротор на асинхронен двигател с навит ротатор
В асинхронен двигател с ротационен ротор роторът има трифазна намоткаподобно на намотката на статора. Намотката е разположена равномерно върху жлебовете на ротора. свързани с 3 хлъзгащи пръстена. Всичко е свързано с конструкцията на ротора. Сега нека обсъдим как работи.Работа на асинхронен двигател с навит ротор
Магнитното поле на статора и магнитното поле на ротора си взаимодействат и водят до въртящ момент, който ще завърти ротора.- Роторът също е цилиндричен и има отвори за навиване.
- Тези контактни пръстени са монтирани на вала.
- Всяка фаза е свързана към един от трите контактни пръстена.
- Тези контактни пръстени са свързани към четките.
- Трите контактни пръстена се въртят заедно с ротора, докато стрелките остават неподвижни.
- Това магнитно поле се нарича магнитно поле на ротора.
За ограничаване на възникващите вихрови токове обикновено е достатъчен оксиден филм, нанесен върху повърхността на намотките, вместо изолационни лакове.
Трифазен стартов или регулиращ резистор, добавен към веригата на намотката на ротора, ви позволява да променяте активното съпротивление на веригата на ротора, като помагате за намаляване на високите стартови токове. Реостатите могат да се използват:
Скоростта и въртящият момент могат да се контролират в тези двигатели чрез промяна на съпротивлението. Някои от характеристиките на асинхронните двигатели с ротационен ротор са представени по-долу. Индукционният двигател с навит ротор изисква допълнителна поддръжка поради приплъзване и четки. Този двигател консумира по-малко ток при стартиране в сравнение с асинхронните двигатели с катерица. Индукционният двигател с ротационен ротор е по-малко ефективен от асинхронните двигатели с катерица.
- Можете да контролирате скоростта на тези двигатели.
- Моментът също може да се контролира.
- Тези двигатели имат висок стартов въртящ момент.
- Такива двигатели са по-скъпи от другите асинхронни двигатели.
- Взети са предвид и разходите за поддръжка.
- Тези двигатели имат нисък коефициент на мощност.
- метален проводник или стъпаловиден - с ръчно или автоматично превключване от едно ниво на съпротивление към друго;
- течност, чието съпротивление се регулира от дълбочината на потапяне в електролита на електродите.
За да се увеличи издръжливостта на четките, някои модели фазови ротори са оборудвани със специален механизъм с катерица, който повдига четките след стартиране на двигателя и затваря пръстените.
И където не могат да се използват асинхронни двигатели с катерица поради високите им стартови токове. Индукционният двигател с навит ротор се използва в приложения, изискващи плавен старт и променлива скорост. Някои от приложенията на този двигател включват кранове, мелници, подемници и конвейери. Индукционният двигател с ротационен ротор се използва и във вентилатори, вентилатори и миксери. Използват се в големи помпи във водната индустрия.
- Използват се на места, където се изисква висок стартов момент.
- Тези двигатели се използват с големи инерционни натоварвания.
Асинхронните двигатели с фазов ротор се характеризират с по-сложен дизайн, отколкото с клетка с катерица, но в същото време по-оптимални стартови и контролни характеристики.
Принцип на действие
Електромагнитите на статора са разположени близо до прътите на ротора и предават електричество към тях, за да го въртят. Магнитното поле, индуцирано в ротора, следва магнитното поле на статора, като по този начин извършва механичното въртене на вала на ротора и свързаните с него възли. В същото време електромагнитната индукция, създадена от намотките на статора, изтласква тока върху прътите строго далеч от себе си. Стойността на тока в прътите се променя с времето.
Те се използват в различни промишлени приложения, но могат да бъдат защитени от различни опасности, като например механични електрически повреди, за да помогнат на техните цели. Тази статия разглежда системата за защита на асинхронни двигатели от възникнали повреди. Този мотор изпитва различни видовеелектрически повреди като пренапрежение, под напрежение, претоварване, небалансирано напрежение, фазово заземяване и монофазно. Тези електрически повреди причиняват нагряване на намотките на двигателя, което води до намален живот на двигателя.
Напишете коментари, допълнения към статията, може би съм пропуснал нещо. Разгледайте, ще се радвам ако намерите още нещо полезно в сайта ми. Всичко най-хубаво.
Самото име на това електрическо устройство показва това Електрическа енергия, която пристига при него, се преобразува в въртеливо движениеротор. Освен това прилагателното "асинхронен" характеризира несъответствието, изоставането на скоростите на въртене на котвата от магнитното поле на статора.
Степента на индукционния двигател зависи от разходите и характеристиките на двигателя. Насочената система е предназначена да предпазва асинхронния двигател от прегряване и еднофазен. Защитната система, използваща множество двигатели за производство, е много важна в промишлеността.
Основният план за проектиране на този проект е да се осигури безопасност в индустриите. Ако температурата на двигателя по време на процеса надвиши праговата стойност, двигателят спира незабавно. Системата използва 3-фазно захранване, към което са свързани 3-фазни трансформатори. Ако някоя от фазите не е налична, тогава еквивалентният трансформатор завършва, захранвайки веригата.
Думата "еднофазен" предизвиква двусмислено определение. Това се дължи на факта, че в електричеството той определя няколко явления:
отместване, ъглова разлика между векторни величини;
потенциален проводник дву, три или четири проводник електрическа верига променлив ток;
една от намотките на статора или ротора трифазен двигателили генератор.
Главното реле се захранва чрез набор от 4 релета, които са изключени поради факта, че едно реле не се управлява от захранването. Така главното реле осигурява трифазно захранване на двигателя, който е изключен. Термисторът е свързан към тялото на асинхронния двигател, за да усети температурата. Ако температурата се повиши, 4-тото реле се изключва.
Освен това този дизайн може да бъде разработен с помощта на токови сензори за защита от претоварване и сензор за последователност на фазите за защита на двигателя от неправилна последователност на фазите. По този начин всичко това се отнася до защитната система на асинхронните двигатели. Надяваме се, че разбирате по-добре тази концепция.
Затова веднага изясняваме това монофазен електродвигателобичайно е да се нарича този, който работи от двупроводна мрежапроменлив ток, представен от фаза и нулев потенциал. Броят на намотките, монтирани в различни конструкции на статора, не влияе на това определяне.
Дизайн на двигателя
Според техническото устройство асинхронният двигател се състои от:
Използването на намотка с фазово изместване в статора
Основните му характеристики са: Надеждност Ниска цена на придобиване и поддръжка Възможност за контрол на скоростта. Помпи и компресори Вентилатори Фрези Бягащи пътеки, транспортьори и елеватори Шлайфове и мелници Триони, стругове и мелници.
Работата на всички електродвигатели, включително трифазния асинхронен двигател, се основава на магнитното поле, създадено от електрическия ток, циркулиращ в намотките на машината. Що се отнася до трифазния асинхронен двигател, той има три намотки в структура, наречена статор.
1. статор - статична, неподвижна част, съставена от тяло с разположени върху него различни електрически елементи;
2. ротор, въртян от силите на електромагнитното поле на статора.
Механичната връзка на тези две части се осъществява чрез ротационни лагери, чиито вътрешни пръстени са разположени върху монтираните гнезда на вала на ротора, а външните пръстени са монтирани в защитни странични капаци, фиксирани към статора.
Полученото магнитно поле, генерирано от всеки електрически ток, е с въртящ се характер и с постоянна скорост. Как можем да намерим полученото поле? Когато намотка се задвижва от електрически ток, се създава магнитно поле по оста на намотката и има стойност, пропорционална на тока.
Трифазната намотка се състои от три монофазни 120 ома разделители. Тези полета са разположени на разстояние 120 градуса едно от друго. Това магнитно поле привлича движеща се структура, наречена ротор, карайки я да се върти. Синхронната скорост на въртящото се поле е дадена, както следва.
Ротор
Устройството му за тези модели е същото като за всички асинхронни двигатели: магнитна верига е монтирана върху стоманен вал, изработен от ламинирани плочи на базата на меки железни сплави. На външната му повърхност са направени канали, в които са монтирани навиващи пръти от алуминий или мед, съединени в краищата към затварящите пръстени.
Най-често срещаните стойности на полюсите са 2, 4, 6 или 8 полюса. Движещата се част, наречена ротор, отговорна за предаването механично движениекъм товар като асансьор. Очевидно всички устройства, които ме интересуват, са оборудвани с асинхронен двигател.
Принцип и действие на асинхронен двигател
Какви са предимствата на този тип двигател? Ето някои отговори. Асинхронният двигател е двигател с висока производителност, често използван в областта на транспорта, промишлеността и домакински уреди. Състои се от две отделни части, наречени ротор и статор, асинхронният двигател дължи името си на разликата в мощността, измерена на всяка от тези части. В действителност, въпреки че статорът се върти с определена скорост, определена от електрическия ток, роторът междувременно генерира свое собствено магнитно поле и има своя собствена скорост на въртене, която не е пропорционална на скоростта на статора.
тече в намотката на ротора електричество, индуцирано от магнитното поле на статора, а магнитната верига служи за добро подаванесъздадения тук магнитен поток.
Отделни конструкции на ротора за еднофазни двигатели могат да бъдат направени от немагнитни или феромагнитни материали под формата на цилиндър.
Асинхронен двигател и кухненски робот
Тази разлика, наречена фазово изместване, обикновено е между 2 и 10%. Индукционният двигател се използва широко в света на домакинските уреди, главно за перални, съдомиялни машини и сушилни. Този тип мотор е много здрав и осигурява относително тиха работа. В случай на домакински роботи, наличието на индукционен двигател има важно предимство: тъй като двете части на двигателя се въртят с различна скорост, остриетата на робота могат да адаптират скоростта си към съдържанието в самата купа, когато устройството работи на пълни обороти мощност.
статор
Представен е и дизайнът на статора:
тяло;
магнитна верига;
навиване.
Основната му цел е да генерира неподвижно или въртящо се електромагнитно поле.
Намотката на статора обикновено се състои от две вериги:
С други думи, колкото по-плътно е готвенето, толкова по-бавно се върти роботът, дори ако е настроен на максимална мощност. Асинхронният двигател също предлага възможност за адаптиране на скоростта на устройството към количеството продукти в контейнера. Накратко: роботите, които имат асинхронен двигател, са интелигентни роботи. Друго значително предимство: асинхронният двигател на домашните роботи прави тези устройства по-тихи. Критерий за избор на готвене в неделя сутрин, без да събуждате цялата къща!
1. работник;
2. стартер.
За най-простите конструкции, предназначени за ръчно развиване на арматурата, може да се направи само една намотка.
Принципът на работа на асинхронен еднофазен електродвигател
За да опростим представянето на материала, нека си представим, че намотката на статора е направена само с едно завъртане на цикъла. Неговите проводници вътре в статора се носят в кръг на 180 ъглови градуса. През него преминава променлив синусоидален ток, който има положителни и отрицателни полувълни. Той създава не въртящо се, а пулсиращо магнитно поле.
Как възникват пулсациите на магнитното поле
Нека анализираме този процес, като използваме примера за протичане на положителна токова полувълна в моменти t1, t2, t3.
Тя върви по горната част на проводника към нас и по долната част встрани от нас. В перпендикулярната равнина, представена от магнитната верига, около проводника възникват магнитни потоци F.
Променящите се по амплитуда токове в разглежданите моменти от време създават различни по големина електромагнитни полета F1, F2, F3. Тъй като токът в горната и долната половина е еднакъв, но бобината е огъната, магнитните потоци на всяка част са насочени противоположно и взаимно отменят действието си. Можете да определите това по правилото на гимлета или дясната ръка.
Както можете да видите, при положителна полувълна на въртене, магнитното поле не се наблюдава, а само неговата пулсация възниква в горната и долната част на проводника, която също е взаимно балансирана в магнитната верига. Същият процес се случва в отрицателната част на синусоидата, когато токовете променят посоката си към противоположната.
Тъй като няма въртящо се магнитно поле, роторът ще остане неподвижен, тъй като към него няма приложени сили, за да започне да се върти.
Как се създава въртенето на ротора в пулсиращо поле
Ако сега завъртим ротора, дори и на ръка, той ще продължи това движение.
За да обясним това явление, показваме, че общият магнитен поток се променя в честотата на текущата синусоида от нула до максимална стойност във всеки полупериод (с промяна на посоката към обратната) и се състои от две части, образувани в горната част и долни клони, както е показано на фигурата.
Магнитното пулсиращо поле на статора се състои от две кръгови с амплитуда Фmax/2 и движещи се в противоположни посоки с еднаква честота.
npr=nrev=f60/p=1.
Тази формула показва:
npr и nrev на честотата на въртене на магнитното поле на статора в права и обратна посока;
n1 е скоростта на въртящия се магнитен поток (rpm);
p е броят на двойките полюси;
f е честотата на тока в намотката на статора.
Сега ще дадем на двигателя въртене на ръка в една посока и той веднага ще поеме движението поради появата на въртящ момент, причинен от плъзгането на ротора спрямо различни магнитни потоци в права и обратна посока.
Да приемем, че магнитният поток на предната посока съвпада с въртенето на ротора, а обратната, съответно, ще бъде противоположна. Ако означим с n2 честотата на въртене на арматурата в rpm, тогава можем да напишем израза n2< n1.
В този случай обозначаваме Spr \u003d (n1-n2) / n1 \u003d S.
Тук индексите S и Spr са приплъзванията на асинхронния двигател и ротора на относителния магнитен поток в права посока.
За обратния поток плъзгащото Sev се изразява по подобна формула, но със смяна на знака n2.
Srv \u003d (n1 - (-n2)) / n1 \u003d 2-Spr.
В съответствие със закона за електромагнитната индукция, под действието на директни и обратни магнитни потоци в намотката на ротора, електродвижеща сила, което ще създаде в него течения с еднакви посоки I2pr и I2arr.
Тяхната честота (в херци) ще бъде право пропорционална на количеството на приплъзване.
f2pr=f1∙Spr;
f2rev=f1∙Srev.
Освен това честотата f2rev, образувана от индуцирания ток I2rev, значително надвишава честотата f2rev.
Например електродвигателят работи в мрежа с честота 50 Hz с n1=1500 и n2=1440 об/мин. Роторът му има приплъзване спрямо предния магнитен поток Spr=0,04 и честота на тока f2pr=2 Hz. Обратно приплъзване Srev=1.96 и текуща честота f2rev=98 Hz.
Въз основа на закона на Ампер, когато токът I2pr взаимодейства с магнитното поле Фpr, ще се появи въртящ момент Mpr.
Mpr \u003d cm ∙ Fpr ∙ I2pr ∙cosφ2pr.
Тук стойността на постоянния коефициент cM зависи от конструкцията на двигателя.
В този случай действа и обратният магнитен поток Mobr, който се изчислява по израза:
Mobr \u003d cm ∙ Fabr ∙ I2 arr ∙ cosφ2 arr.
В резултат на взаимодействието на тези два потока ще се появи полученият:
M= Mpr-Mobr.
внимание! При въртене на ротора в него се индуцират токове с различна честота, които създават моменти на сили с различна посока. Следователно котвата на двигателя ще се върти под действието на пулсиращо магнитно поле в посоката, от която е започнала въртенето.
При преодоляване на номиналния товар от монофазен двигател се създава малко приплъзване с основна част от директния въртящ момент Mpr. Противодействието на спирачното, обратното магнитно поле Mobr засяга много малко поради разликата в честотите на токовете на правата и обратната посока.
f2обратен ток значително надвишава f2обратен, а генерираният индуктивно съпротивление X2obr значително надвишава активния компонент и осигурява голям демагнетизиращ ефект на обратния магнитен поток Fobre, който в крайна сметка намалява.
Тъй като факторът на мощността на двигателя под товар е малък, обратният магнитен поток не може да има силен ефект върху въртящия се ротор.
Когато една фаза на мрежата се подава към двигател с фиксиран ротор (n2=0), тогава и предното, и обратното приплъзване са равни на единица, а магнитните полета и силите на предния и обратния поток са балансирани и въртенето не възникне. Поради това е невъзможно да се развие арматурата на електродвигателя от захранването на една фаза.
Как бързо да определите оборотите на двигателя:
Как се създава въртенето на ротора в еднофазен асинхронен двигател
През цялата история на експлоатация на такива устройства са разработени следните дизайнерски решения:
1. ръчно предене на вала на ръка или корда;
2. използването на допълнителна намотка, свързана в момента на пускане поради омично, капацитивно или индуктивно съпротивление;
3. разделяне чрез късо съединена магнитна намотка на статорната магнитна верига.
Първият метод е използван в първоначалната разработка и не е използван по-нататък поради възможните рискове от нараняване по време на изстрелване, въпреки че не изисква свързване на допълнителни вериги.
Използването на намотка с фазово изместване в статора
За да се даде първоначалното въртене на ротора към намотката на статора, в допълнение към момента на стартиране е свързан друг спомагателен, но само изместен под ъгъл с 90 градуса. Извършва се с по-дебел проводник за преминаване на по-големи токове от протичащите в работния.
Схемата на свързване на такъв двигател е показана на фигурата вдясно.
Тук се използва бутон от типа PNVS за включване, който е специално проектиран за такива двигатели и е широко използван при работата на перални машини, произведени в СССР. Този бутон незабавно включва 3 контакта по такъв начин, че след натискане и отпускане двата крайни остават фиксирани във включено състояние, а средният се затваря за кратко време и след това се връща в първоначалното си положение под действието на пролетта.
Затворените екстремни контакти могат да бъдат изключени чрез натискане на съседния бутон "Стоп".
В допълнение към превключвателя с бутони, за да деактивирате допълнителната намотка в автоматичен режим, се използват следните:
1. центробежни превключватели;
2. диференциални или токови релета;
За да подобрите стартирането на двигателя при натоварване, допълнителни елементивъв фазово изместваща намотка.
В такава верига омично съпротивление е монтирано последователно към допълнителната намотка на статора. В този случай намотката на завоите се извършва по бифиларен начин, което гарантира, че коефициентът на самоиндукция на намотката е много близо до нула.
Поради прилагането на тези две техники, когато токовете преминават през различни намотки, между тях възниква фазово изместване от порядъка на 30 градуса, което е напълно достатъчно. Ъгловата разлика се създава чрез промяна на комплексните съпротивления във всяка верига.
При този метод също може да има начална намоткас ниска индуктивност и високо съпротивление. За това се използва навиване с малък брой навивки на проводник с подценено напречно сечение.
Капацитивното фазово изместване на токовете ви позволява да създадете краткотрайна връзка на намотка с последователно свързан кондензатор. Тази верига работи само докато двигателят е включен и след това се изключва.
Капацитивното стартиране произвежда повече въртящ момент и по-висок фактор на мощността от резистивното или индуктивното стартиране. Може да достигне 45÷50% от номинала.
В отделни вериги се добавя и капацитет към веригата на работната намотка, която е постоянно включена. Поради това токовете в намотките се отклоняват под ъгъл от порядъка на π/2. В същото време в статора е много забележимо изместване на максимумите на амплитудата, което осигурява добър въртящ момент на вала.
Благодарение на тази техника двигателят може да генерира повече мощност по време на стартиране. Този метод обаче се използва само при тежки стартови задвижвания, например за въртене на барабана. пералнянапълнена с бельо с вода.
Стартирането на кондензатор ви позволява да промените посоката на въртене на арматурата. За да направите това, просто променете полярността на връзката на стартовата или работната намотка.
Връзка монофазен двигателс разделени стълбове
При асинхронни двигатели с малка мощност от около 100 W се използва разделяне на магнитния поток на статора поради включването на късо свързана медна намотка в полюса на магнитната верига.
Такъв полюс, разрязан на две части, създава допълнително магнитно поле, което се измества от основното по ъгъла и го отслабва в мястото, покрито от намотката. Това създава елиптично въртящо се поле, което генерира въртящ момент с постоянна посока.
В такива конструкции могат да се намерят магнитни шунтове, изработени от стоманени плочи, които затварят ръбовете на върховете на полюсите на статора.
Двигатели с подобен дизайн могат да бъдат намерени във вентилаторни устройства за издухване на въздух. Те нямат възможност за реверс.
