Působivá síla asynchronního elektromotoru, který přeměňuje elektřinu na rotační energii, nevzniká žádnými mechanickými součástmi: pro tak silnou rotaci se k jeho „vycpávání“ používají pouze elektromagnety.

Rotor indukčního motoru: provedení

Rotor - prvek elektromotoru rotující uvnitř statoru (pevná součást), jehož hřídel je spojena s částmi pracovních jednotek, například pil, turbín a čerpadel. Laminované jádro je vyrobeno z jednotlivých plechů z elektrooceli s polouzavřenými nebo otevřenými štěrbinami.

Masivní rotor je pevný ocelový válec umístěný uvnitř statoru, na jehož povrchu je nalisováno jádro.

Bezkontaktní, nepřipojený k žádnému externímu elektrický obvod vinutí rotoru vytváří točivý moment a je dvou typů:

• zkratovaný (rotor nakrátko);
• fáze (fázový rotor).

klecový rotor

Roli elektromagnetů s póly obrácenými ke statoru plní vysoce vodivé měděné tyče (u strojů s vysokým výkonem) nebo hliníkové tyče (u strojů s nižším výkonem) připájené nebo zalité do povrchu jádra a na koncích zkratované dvěma kroužky. Tento design se nazývá „klec pro veverky“, kterou mu dal ruský elektroinženýr M. O. Dolivo-Dobrovolsky.

Tyče vinutí nemají žádnou izolaci, protože napětí v takovém vinutí je nulové. Běžněji používaný pro středně výkonné motorové tyče, snadno tavitelný hliník se vyznačuje nízkou hustotou a vysokou elektrickou vodivostí. Pro snížení vyšších harmonických elektromotorické síly (EMF) a odstranění zvlnění magnetické pole rotorové tyče mají určitý vypočítaný úhel sklonu vzhledem k ose otáčení.

U motorů s nízkým výkonem jsou drážky jádra obvykle uzavřeny: oddělení rotoru od vzduchové mezery - ocelová deska umožňuje dodatečně upevnit vinutí, ale na úkor určitého zvýšení jejich indukčního odporu.

fázový rotor

Prakticky se neliší od třífázového vinutí statoru (ve více obecný případ- vícefázové) vinutí položené v drážkách jádra, jehož konce jsou spojeny podle schématu "hvězdy". Vývody vinutí jsou spojeny s kontaktními kroužky upevněnými na hřídeli rotoru, na které se při nastartování motoru přitlačují a nasouvají stacionární grafitové nebo kov-grafitové kartáče spojené s reostatem.

K omezení vznikajících vířivých proudů obvykle postačí místo izolačních laků oxidový film nanesený na povrch vinutí.

Třífázový spouštěcí nebo nastavovací rezistor přidaný do obvodu vinutí rotoru umožňuje měnit aktivní odpor obvodu rotoru, čímž pomáhá snížit vysoké startovací proudy. Reostaty lze použít:

• kovový drát nebo stupňovitý - s ručním nebo automatickým přepínáním z jedné úrovně odporu na druhou;
• kapalina, jejíž odpor je regulován hloubkou ponoření do elektrolytu elektrod.

Pro zvýšení životnosti kartáčů jsou některé modely fázových rotorů vybaveny speciálním mechanismem s veverkou, který po nastartování motoru zvedne kartáče a uzavře kroužky.

Asynchronní motory s fázovým rotorem se vyznačují složitější konstrukcí než s klecí nakrátko, ale zároveň optimálnějšími rozběhovými a regulačními charakteristikami.

Princip činnosti

Elektromagnety statoru jsou umístěny v blízkosti tyčí rotoru a přenášejí na ně elektřinu, aby jej otáčely. Magnetické pole indukované v rotoru bude následovat magnetické pole statoru, čímž dojde k mechanickému otáčení hřídele rotoru a přidružených jednotek. Elektromagnetická indukce vytvářená cívkami statoru zároveň tlačí proud na tyčích striktně od sebe. Hodnota proudu v tyčích se mění s časem.

Pište komentáře, doplnění článku, možná mi něco uniklo. Podívejte se, budu rád, když se vám na mých stránkách ještě něco hodí. Vše nejlepší.

Napovídá to už samotný název tohoto elektrického zařízení Elektrická energie, který k němu dorazí, se převede na rotační pohyb rotor. Přídavné jméno "asynchronní" navíc charakterizuje nesoulad, zpoždění rychlosti otáčení kotvy od magnetického pole statoru.

Slovo „jednofázový“ způsobuje nejednoznačnou definici. To je způsobeno skutečností, že v elektrice určuje několik jevů:

posun, úhlový rozdíl mezi vektorovými veličinami;

potenciální vodič dvou, tří nebo čtyřvodičových elektrický obvod střídavý proud;

jedno z vinutí statoru nebo rotoru třífázový motor nebo generátor.

Hlavní relé je napájeno přes sadu 4-relé, která jsou odpojena z důvodu, že jedno relé není ovládáno napájecím zdrojem. Hlavní relé tedy poskytuje třífázové napájení motoru, který je vypnutý. Termistor je připojen k tělu indukčního motoru pro snímání teploty. Pokud teplota vzroste, 4. relé je bez napětí.

Dále lze tento návrh vyvinout pomocí proudových snímačů pro ochranu proti přetížení a snímače sledu fází pro ochranu motoru před nesprávným sledem fází. To vše se tedy týká ochranného systému asynchronních motorů. Doufáme, že tento koncept lépe pochopíte.

Proto to hned upřesňujeme jednofázový elektromotor je zvykem volat ten, který pracuje od dvouvodičové sítě střídavý proud, reprezentovaný fází a nulovým potenciálem. Počet vinutí namontovaných v různých konstrukcích statoru toto určení neovlivňuje.

Konstrukce motoru

Podle technického zařízení se asynchronní motor skládá z:

1. stator - statická, pevná část, tvořená tělesem s různými elektrickými prvky umístěnými na něm;

2. rotor rotovaný silami elektromagnetického pole statoru.

Mechanické spojení těchto dvou částí je provedeno rotačními ložisky, jejichž vnitřní kroužky jsou uloženy na osazených pouzdrech hřídele rotoru a vnější kroužky jsou uloženy v ochranných bočních krytech upevněných na statoru.

Rotor

Jeho zařízení pro tyto modely je stejné jako u všech asynchronních motorů: magnetický obvod je namontován na ocelové hřídeli z vrstvených desek na bázi slitin měkkého železa. Na jeho vnějším povrchu jsou vytvořeny drážky, do kterých jsou namontovány navíjecí tyče z hliníku nebo mědi, na koncích zkratované k uzavíracím kroužkům.

proudí ve vinutí rotoru elektřina, indukované magnetickým polem statoru a magnetický obvod slouží k dobrá přihrávka zde vzniklý magnetický tok.

Samostatné konstrukce rotoru pro jednofázové motory mohou být vyrobeny z nemagnetických nebo feromagnetických materiálů ve formě válce.

stator

Představena je také konstrukce statoru:

tělo;

magnetický obvod;

navíjení.

Jeho hlavním účelem je generovat stacionární nebo rotující elektromagnetické pole.

Statorové vinutí se obvykle skládá ze dvou obvodů:

1. dělník;

2. odpalovací zařízení.

U nejjednodušších provedení, určených pro ruční odvíjení kotvy, lze vyrobit pouze jedno vinutí.

Princip činnosti asynchronního jednofázového elektromotoru

Pro zjednodušení prezentace materiálu si představme, že statorové vinutí je vyrobeno pouze jedním otočením smyčky. Jeho dráty uvnitř statoru jsou neseny v kruhu o 180 úhlových stupňů. Prochází jím střídavý sinusový proud, který má kladné a záporné půlvlny. Vytváří ne rotující, ale pulzující magnetické pole.

Jak dochází k pulzacím magnetického pole

Analyzujme tento proces na příkladu toku kladné půlvlny proudu v časech t1, t2, t3.

Vede po horní části vodiče směrem k nám a po spodní části od nás. V kolmé rovině představované magnetickým obvodem vznikají kolem vodiče magnetické toky F.

Proudy měnící se v amplitudě v uvažovaných okamžicích vytvářejí elektromagnetická pole různé velikosti F1, F2, F3. Protože proud v horní a dolní polovině je stejný, ale cívka je ohnutá, magnetické toky každé části směřují opačně a navzájem se ruší. Můžete to určit pravidlem gimletu nebo pravé ruky.

Jak je vidět, při kladné půlvlně rotace není magnetické pole pozorováno, ale dochází pouze k jeho pulzaci v horní a spodní části drátu, která je navíc v magnetickém obvodu vzájemně vyvážena. Ke stejnému procesu dochází v negativní části sinusoidy, kdy proudy mění směr na opačný.

Protože neexistuje žádné rotující magnetické pole, rotor zůstane nehybný, protože na něj nepůsobí žádné síly, aby se začal otáčet.

Jak vzniká rotace rotoru v pulzujícím poli

Pokud nyní dáme rotoru rotaci, i když ručně, bude pokračovat v tomto pohybu.

Abychom tento jev vysvětlili, ukážeme, že celkový magnetický tok se mění ve frekvenci proudové sinusoidy z nuly na maximální hodnotu v každém půlcyklu (se změnou směru k opačnému) a skládá se ze dvou částí vytvořených v horní a dolní větvi, jak je znázorněno na obrázku.

Magnetické pulzující pole statoru se skládá ze dvou kruhových s amplitudou Фmax/2 a pohybujících se v opačných směrech se stejnou frekvencí.

npr=nrev=f60/p=1.

Tento vzorec označuje:

npr a nrev frekvence otáčení magnetického pole statoru v dopředném a zpětném směru;

n1 je rychlost rotujícího magnetického toku (ot/min);

p je počet párů pólů;

f je frekvence proudu ve vinutí statoru.

Nyní dáme motoru otáčení rukou v jednom směru a ten okamžitě zachytí pohyb v důsledku vzniku točivého momentu způsobeného klouzáním rotoru vzhledem k různým magnetickým tokům dopředného a zpětného směru.

Předpokládejme, že magnetický tok dopředného směru se shoduje s rotací rotoru a zpětný tok bude opačný. Označíme-li n2 frekvenci otáčení kotvy v otáčkách za minutu, pak můžeme napsat výraz n2< n1.

V tomto případě označujeme Spr \u003d (n1-n2) / n1 \u003d S.

Zde jsou indexy S a Spr skluzy indukčního motoru a rotoru relativního magnetického toku v dopředném směru.

Pro zpětný tok je klouzavý Srev vyjádřen podobným vzorcem, ale se změnou znaménka n2.

Srev \u003d (n1 - (-n2)) / n1 \u003d 2-Spr.

V souladu se zákonem elektromagnetické indukce působením přímých a zpětných magnetických toků ve vinutí rotoru, elektromotorická síla, který v něm vytvoří proudy stejných směrů I2pr a I2arr.

Jejich frekvence (v hertzech) bude přímo úměrná velikosti skluzu.

f2pr=f1∙Spr;

f2rev=f1∙Srev.

Navíc frekvence f2rev, tvořená indukovaným proudem I2rev, výrazně převyšuje frekvenci f2rev.

Například elektromotor běží v síti 50 Hz s n1=1500 a n2=1440 ot./min. Jeho rotor má skluz vzhledem k dopřednému magnetickému toku Spr=0,04 a proudovou frekvenci f2pr=2 Hz. Zpětný skluz Srev=1,96 a aktuální frekvence f2rev=98 Hz.

Na základě Ampérova zákona, když proud I2pr interaguje s magnetickým polem Фpr, objeví se točivý moment Mpr.

Mpr \u003d cm ∙ Fpr ∙ I2pr ∙cosφ2pr.

Zde je hodnota konstantního koeficientu cM závislá na konstrukci motoru.

V tomto případě působí také zpětný magnetický tok Mobr, který se vypočítá výrazem:

Mobr \u003d cm ∙ Fabr ∙ I2 arr ∙ cosφ2 arr.

V důsledku interakce těchto dvou toků se objeví výsledný:

M= Mpr-Mobr.

Pozornost! Při otáčení rotoru se v něm indukují proudy různých frekvencí, které vytvářejí momenty sil s různými směry. Proto se kotva motoru bude otáčet působením pulzujícího magnetického pole ve směru, ze kterého se začala otáčet.

Při překonávání jmenovité zátěže jednofázovým motorem vzniká malý skluz s hlavním podílem přímého momentu Mpr. Protipůsobení brzdného, ​​zpětného magnetického pole Mobr ovlivňuje velmi málo kvůli rozdílu ve frekvencích proudů dopředného a zpětného směru.

f2reverse proud výrazně převyšuje f2reverse, a generovaný indukční reaktance X2obr výrazně převyšuje aktivní složku a poskytuje velký demagnetizační účinek zpětného magnetického toku Fobre, který se nakonec snižuje.

Protože účiník motoru pod zatížením je malý, zpětný magnetický tok nemůže mít silný vliv na rotující rotor.

Když je jedna fáze sítě napájena motorem s pevným rotorem (n2=0), pak jsou skluzy vpřed i vzad rovny jedné a magnetická pole a síly dopředného a zpětného toku jsou vyvážené a nedochází k rotaci. Proto je nemožné odvinout kotvu elektromotoru z napájení jedné fáze.

Jak rychle určit otáčky motoru:

Jak vzniká rotace rotoru u jednofázového asynchronního motoru

Během celé historie provozu těchto zařízení byla vyvinuta následující konstrukční řešení:

1. ruční předení hřídele ručně nebo šňůrou;

2. použití přídavného vinutí připojeného v době startu z důvodu ohmického, kapacitního nebo indukčního odporu;

3. rozdělení magnetickou cívkou nakrátko magnetického obvodu statoru.

První metoda byla použita v počátečním vývoji a nebyla dále používána kvůli možným rizikům zranění při startu, i když nevyžaduje připojení dalších řetězů.

Použití fázově posunutého vinutí ve statoru

Aby došlo k počáteční rotaci rotoru vinutí statoru, je navíc v době startu připojen další pomocný, ale pouze posunutý o 90 stupňů. Provádí se silnějším drátem, aby procházel většími proudy, než které tečou v pracovním.

Schéma zapojení takového motoru je znázorněno na obrázku vpravo.

Zde se pro zapnutí používá tlačítko typu PNVS, které je speciálně navrženo pro takové motory a bylo široce používáno v provozu praček vyráběných v SSSR. Toto tlačítko okamžitě sepne 3 kontakty tak, že po stisknutí a uvolnění dva krajní zůstanou fixovány v zapnutém stavu a prostřední se na krátkou dobu sepne a pak se působením pružiny vrátí do původní polohy.

Sepnuté krajní kontakty lze vypnout stisknutím sousedního tlačítka "Stop".

K deaktivaci přídavného vinutí v automatickém režimu se kromě tlačítkového spínače používají následující:

1. odstředivé spínače;

2. diferenciální nebo proudová relé;

Chcete-li zlepšit startování motoru při zatížení, doplňkové prvky ve vinutí s fázovým posunem.

V takovém obvodu je ohmický odpor namontován v sérii k přídavnému vinutí statoru. V tomto případě se navíjení závitů provádí bifilárním způsobem, což zajišťuje, že koeficient samoindukce cívky je velmi blízký nule.

Díky implementaci těchto dvou technik, když proudy procházejí různými vinutími, dochází mezi nimi k fázovému posunu v řádu 30 stupňů, což je docela dost. Úhlový rozdíl vzniká změnou komplexních odporů v každém obvodu.

U této metody může být také spouštění vinutí s nízkou indukčností a vysokým odporem. K tomu se používá vinutí s malým počtem závitů drátu podhodnoceného průřezu.

Kapacitní fázový posun proudů umožňuje vytvořit krátkodobé spojení vinutí se sériově zapojeným kondenzátorem. Tento obvod funguje pouze při zapnutém motoru a poté se vypne.

Kapacitní spouštění vytváří větší točivý moment a vyšší účiník než odporové nebo indukční spouštění. Může dosáhnout 45÷50 % nominální hodnoty.

V samostatných obvodech se kapacita také přidává do řetězce pracovního vinutí, které je neustále zapnuté. Díky tomu jsou proudy ve vinutí vychylovány o úhel řádově π/2. Zároveň je u statoru velmi patrný posun amplitudových maxim, který zajišťuje dobrý kroutící moment na hřídeli.

Díky této technice je motor schopen generovat větší výkon při startování. Tato metoda se však používá pouze u těžkých startovacích pohonů, například k roztočení bubnu. pračka naplněné prádlem vodou.

Spuštění kondenzátoru umožňuje změnit směr otáčení kotvy. K tomu stačí změnit polaritu připojení startovacího nebo pracovního vinutí.

Připojení jednofázového stíněného pólového motoru

U asynchronních motorů o malém výkonu cca 100 W se využívá štěpení magnetického toku statoru díky zařazení měděné cívky nakrátko do pólu magnetického obvodu.

Takový pól rozříznutý na dvě části vytváří dodatečné magnetické pole, které je posunuto od hlavního podél úhlu a zeslabuje ho v místě pokrytém cívkou. To vytváří eliptické točivé pole, které generuje točivý moment konstantního směru.

V takových provedeních lze nalézt magnetické bočníky z ocelových plátů, které uzavírají okraje špiček pólů statoru.

Motory podobné konstrukce lze nalézt ve ventilátorových zařízeních pro foukání vzduchu. Nemají schopnost zpětného chodu.