Puterea impresionantă a unui motor electric asincron, care transformă electricitatea în energie de rotație, nu este creată din cauza vreunei componente mecanice: pentru o rotație atât de puternică, în „umplutura” sa se folosesc doar electromagneți.

Rotorul motorului cu inducție: design

Rotor - un element al unui motor electric care se rotește în interiorul statorului (componentă fixă), al cărui arbore este conectat la părțile unităților de lucru, de exemplu, ferăstraie, turbine și pompe. Miezul laminat este realizat din plăci individuale de oțel electric cu caneluri semi-închise sau deschise.

Rotorul masiv este un cilindru solid din oțel plasat în interiorul statorului, cu un miez presat pe suprafața sa.

Fără contact, nu este conectat la niciun extern circuit electricînfășurarea rotorului creează cuplu și este de două tipuri:

• scurtcircuitat (rotor în scurtcircuit);
• fază (rotor de fază).

rotor cu colivie

Tijele de cupru foarte conductive (pentru mașinile de mare putere) sau tijele de aluminiu (pentru mașinile de putere mai mică) lipite sau turnate în suprafața miezului și scurtcircuitate de la capete cu două inele joacă rolul de electromagneți cu polii orientați spre stator . Acest design este numit „cușcă de veverițe”, dat de inginerul electric rus M. O. Dolivo-Dobrovolsky.

Tijele de înfășurare nu au nicio izolație, deoarece tensiunea într-o astfel de înfășurare este zero. Folosit mai frecvent pentru tijele motoarelor de putere medie, aluminiul care se topește ușor se caracterizează prin densitate scăzută și conductivitate electrică ridicată. Pentru a reduce armonicile superioare ale forței electromotoare (EMF) și pentru a elimina ondulația camp magnetic, tijele rotorului au un anumit unghi calculat de înclinare în raport cu axa de rotație.

La motoarele de putere redusă, canelurile miezului sunt de obicei închise: separând rotorul de spațiul de aer - o placă de oțel vă permite să fixați suplimentar înfășurările, dar în detrimentul unei creșteri a rezistenței lor inductive.

rotorul de fază

Se caracterizează practic prin faptul că nu este diferit de înfășurarea statorului trifazat (în mai multe caz general- înfășurare multifazică așezată în canelurile miezului, ale cărei capete sunt conectate conform schemei „stea”. Cablurile de înfășurare sunt conectate la inele de contact fixate pe arborele rotorului, de care, la pornirea motorului, sunt presate și alunecate perii staționare din grafit sau metal-grafit conectate la reostat.

Pentru a limita curenții turbionari rezultați, o peliculă de oxid aplicată pe suprafața înfășurărilor este de obicei suficientă, în loc de lacuri izolante.

Un rezistor de pornire sau de reglare trifazat adăugat circuitului de înfășurare a rotorului vă permite să modificați rezistența activă a circuitului rotorului, ajutând la reducerea curenților mari de pornire. Reostatele pot fi utilizate:

• sarma metalica sau treptata - cu comutare manuala sau automata de la un nivel de rezistenta la altul;
• lichid, a cărui rezistență este reglată de adâncimea de scufundare în electrolitul electrozilor.

Pentru a crește durabilitatea periilor, unele modele de rotoare de fază sunt echipate cu un mecanism special de cușcă de veveriță care ridică periile după pornirea motorului și închide inelele.

Motoarele asincrone cu rotor de fază se caracterizează printr-un design mai complex decât cu o cușcă de veveriță, dar în același timp, caracteristici mai optime de pornire și control.

Principiul de funcționare

Electromagneții statori sunt amplasați aproape de barele rotorului și le transmit energie electrică pentru a-l roti. Câmpul magnetic indus în rotor va urma câmpul magnetic al statorului, realizând astfel rotația mecanică a arborelui rotorului și a unităților asociate. În același timp, inducția electromagnetică creată de bobinele statorului împinge curentul de pe tije strict departe de sine. Valoarea curentului din tije se modifică în timp.

Scrie comentarii, completări la articol, poate am omis ceva. Aruncă o privire, mă voi bucura dacă vei găsi altceva util pe site-ul meu. Toate cele bune.

Însuși numele acestui dispozitiv electric indică acest lucru Energie electrica, care ajunge la ea, se transformă în mișcare de rotație rotor. Mai mult, adjectivul „asincron” caracterizează discrepanța, întârzierea vitezelor de rotație a armăturii față de câmpul magnetic al statorului.

Cuvântul „monofazat” provoacă o definiție ambiguă. Acest lucru se datorează faptului că în electricitate determină mai multe fenomene:

deplasare, diferență de unghi între mărimile vectoriale;

conductor potențial cu două, trei sau patru fire circuit electric curent alternativ;

una dintre înfășurările statorului sau rotorului motor trifazat sau un generator.

Releul principal este alimentat printr-un set de 4 relee, care sunt deconectate din cauza faptului că un releu nu este controlat de sursa de alimentare. Astfel, releul principal furnizează putere trifazată motorului, care este oprit. Termistorul este conectat la corpul motorului cu inducție pentru a detecta temperatura. Dacă temperatura crește, al 4-lea releu este dezactivat.

În plus, acest design poate fi dezvoltat folosind senzori de curent pentru protecție la suprasarcină și un senzor de secvență de faze pentru a proteja motorul de secvența incorectă a fazelor. Astfel, toate acestea privesc sistemul de protectie al motoarelor asincrone. Sperăm că înțelegeți mai bine acest concept.

Prin urmare, clarificăm imediat asta motor electric monofazat se obişnuieşte să se numească pe cel care lucrează din rețea cu două fire curent alternativ, reprezentat prin fază și potențial zero. Numărul de înfășurări montate în diferite modele de stator nu afectează această determinare.

Design motor

Conform dispozitivului său tehnic, un motor asincron este format din:

1. stator - o parte statică, fixă, realizată de un corp cu diverse elemente electrice amplasate pe acesta;

2. un rotor rotit de forţele câmpului electromagnetic al statorului.

Legarea mecanică a acestor două părți se realizează prin rulmenți de rotație, ale căror inele interioare sunt așezate pe prizele montate ale arborelui rotorului, iar inelele exterioare sunt montate în capace laterale de protecție fixate pe stator.

Rotor

Dispozitivul său pentru aceste modele este același ca pentru toate motoarele asincrone: un circuit magnetic este montat pe un arbore de oțel format din plăci laminate pe bază de aliaje de fier moale. Pe suprafața sa exterioară sunt realizate caneluri în care sunt montate tije de înfășurare din aluminiu sau cupru, scurtcircuitate la capete la inelele de închidere.

curge în înfăşurarea rotorului electricitate, indus de câmpul magnetic al statorului, iar circuitul magnetic servește la trecere buna fluxul magnetic creat aici.

Modelele de rotoare separate pentru motoarele monofazate pot fi realizate din materiale nemagnetice sau feromagnetice sub formă de cilindru.

stator

Designul statorului este, de asemenea, prezentat:

corp;

circuit magnetic;

serpuit, cotit.

Scopul său principal este de a genera un câmp electromagnetic staționar sau rotativ.

Înfășurarea statorului constă de obicei din două circuite:

1. muncitor;

2. lansator.

Pentru cele mai simple modele, concepute pentru derularea manuală a armăturii, se poate realiza o singură înfășurare.

Principiul de funcționare a unui motor electric monofazat asincron

Pentru a simplifica prezentarea materialului, să ne imaginăm că înfășurarea statorului este realizată cu o singură tură a buclei. Firele sale din interiorul statorului sunt purtate într-un cerc cu 180 de grade unghiulare. Prin el trece un curent sinusoidal alternativ, având semiunde pozitive și negative. Nu creează un câmp magnetic rotativ, ci un câmp magnetic pulsatoriu.

Cum apar pulsațiile câmpului magnetic

Să analizăm acest proces folosind exemplul fluxului unei semi-unde de curent pozitiv la momentele t1, t2, t3.

Se trece de-a lungul părții superioare a conductorului spre noi și de-a lungul părții inferioare departe de noi. În planul perpendicular reprezentat de circuitul magnetic, în jurul conductorului iau naștere fluxuri magnetice F.

Curenții care își schimbă amplitudinea la momentele de timp considerate creează câmpuri electromagnetice de amplitudine diferită F1, F2, F3. Deoarece curentul în jumătatea superioară și inferioară este același, dar bobina este îndoită, fluxurile magnetice ale fiecărei părți sunt direcționate opus și anulează reciproc acțiunea. Puteți determina acest lucru după regula brațului sau a mâinii drepte.

După cum puteți vedea, cu o jumătate de undă pozitivă de rotație, câmpul magnetic nu este observat, ci doar pulsația acestuia are loc în părțile superioare și inferioare ale firului, care este, de asemenea, echilibrat reciproc în circuitul magnetic. Același proces are loc în secțiunea negativă a sinusoidei, când curenții își schimbă direcția în sens opus.

Deoarece nu există un câmp magnetic rotativ, rotorul va rămâne staționar, deoarece nu i se aplică forțe pentru a începe să se rotească.

Cum este creată rotația rotorului într-un câmp pulsatoriu

Dacă acum dăm rotirea rotorului, chiar dacă manual, atunci acesta va continua această mișcare.

Pentru a explica acest fenomen, arătăm că fluxul magnetic total se modifică în frecvența sinusoidei curente de la zero la o valoare maximă în fiecare semiciclu (cu o schimbare de direcție spre opus) și este format din două părți formate în partea superioară. și ramurile inferioare, așa cum se arată în figură.

Câmpul magnetic pulsatoriu al statorului este format din două circulare cu amplitudine Фmax/2 și care se deplasează în direcții opuse cu aceeași frecvență.

npr=nrev=f60/p=1.

Această formulă indică:

npr și nrrev ale frecvenței de rotație a câmpului magnetic al statorului în direcțiile înainte și înapoi;

n1 este viteza fluxului magnetic rotativ (rpm);

p este numărul de perechi de poli;

f este frecvența curentului în înfășurarea statorului.

Acum vom da motorului de rotație manual într-o direcție și va prelua imediat mișcarea din cauza apariției unui moment de rotație cauzat de alunecarea rotorului în raport cu diferite fluxuri magnetice ale direcțiilor înainte și invers.

Să presupunem că fluxul magnetic al direcției înainte coincide cu rotația rotorului și, respectiv, inversul va fi opus. Dacă notăm cu n2 frecvența de rotație a armăturii în rpm, atunci putem scrie expresia n2< n1.

În acest caz, notăm Spr \u003d (n1-n2) / n1 \u003d S.

Aici, indicii S și Spr sunt alunecări ale motorului cu inducție și rotorul fluxului magnetic relativ al direcției înainte.

Pentru fluxul invers, alunecarea Srev este exprimată printr-o formulă similară, dar cu o schimbare de semn n2.

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

În conformitate cu legea inducției electromagnetice, sub acțiunea fluxurilor magnetice directe și inverse în înfășurarea rotorului, forta electromotoare, care va crea în el curenți de aceleași direcții I2pr și I2arr.

Frecvența lor (în herți) va fi direct proporțională cu cantitatea de alunecare.

f2pr=f1∙Spr;

f2rev=f1∙Srev.

Mai mult, frecvența f2rev, formată din curentul indus I2rev, depășește semnificativ frecvența f2rev.

De exemplu, motorul electric funcționează pe o rețea de 50 Hz cu n1=1500 și n2=1440 rpm. Rotorul său are alunecare față de fluxul magnetic în direcția înainte Spr=0,04 și frecvența curentului f2pr=2 Hz. Alunecare inversă Srev=1,96, iar frecvența curentă f2rev=98 Hz.

Pe baza legii lui Ampère, atunci când curentul I2pr interacționează cu câmpul magnetic Фpr, va apărea un cuplu Mpr.

Mpr \u003d cm ∙ Fpr ∙ I2pr ∙cosφ2pr.

Aici, valoarea coeficientului constant cM depinde de proiectarea motorului.

În acest caz, acționează și fluxul magnetic invers Mobr, care este calculat prin expresia:

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

Ca urmare a interacțiunii acestor două fluxuri, va apărea cel rezultat:

M= Mpr-Mobr.

Atenţie! Când rotorul se rotește, în el sunt induși curenți de diferite frecvențe, care creează momente de forțe cu direcții diferite. Prin urmare, armătura motorului se va roti sub acțiunea unui câmp magnetic pulsatoriu în direcția din care a început să se rotească.

În timpul depășirii sarcinii nominale de către un motor monofazat, se creează o mică alunecare cu ponderea principală a cuplului direct Mpr. Contracararea câmpului magnetic de frânare, invers Mobr afectează foarte puțin din cauza diferenței de frecvență a curenților din direcțiile înainte și invers.

curentul f2reverse depășește semnificativ f2reverse, iar cel generat reactanța inductivă X2obr depășește cu mult componenta activă și oferă un efect mare de demagnetizare al fluxului magnetic invers Fobre, care în cele din urmă scade.

Deoarece factorul de putere al motorului sub sarcină este mic, fluxul magnetic invers nu poate avea un efect puternic asupra rotorului rotativ.

Când o fază a rețelei este alimentată la un motor cu un rotor fix (n2=0), atunci ambele alunecări înainte și inversă sunt egale cu unul, iar câmpurile magnetice și forțele fluxurilor înainte și inversă sunt echilibrate, iar rotația nu apar. Prin urmare, este imposibil să desfășurați armătura motorului electric de la alimentarea unei faze.

Cum să determinați rapid turația motorului:

Cum este creată rotația rotorului într-un motor asincron monofazat

De-a lungul întregii istorii a funcționării unor astfel de dispozitive, au fost dezvoltate următoarele soluții de proiectare:

1. rotirea manuală a arborelui cu mâna sau snur;

2. utilizarea unei înfășurări suplimentare conectate la momentul lansării datorită rezistenței ohmice, capacitive sau inductive;

3. scindarea printr-o bobină magnetică scurtcircuitată a circuitului magnetic stator.

Prima metodă a fost folosită în dezvoltarea inițială și nu a mai fost folosită din cauza posibilelor riscuri de rănire în timpul lansării, deși nu necesită conectarea lanțurilor suplimentare.

Utilizarea unei înfășurări cu defazare într-un stator

Pentru a da rotația inițială a rotorului înfășurării statorului, în plus, în momentul lansării, este conectat un alt auxiliar, dar deplasat în unghi doar cu 90 de grade. Se execută cu un fir mai gros pentru a trece curenți mai mari decât cei care curg în cel de lucru.

Schema de conectare a unui astfel de motor este prezentată în figura din dreapta.

Aici se folosește pentru pornire un buton de tip PNVS, care este special conceput pentru astfel de motoare și a fost utilizat pe scară largă în funcționarea mașinilor de spălat rufe fabricate în URSS. Acest buton pornește imediat 3 contacte în așa fel încât, după apăsare și eliberare, cele două extreme rămân fixe în starea de pornire, iar cea din mijloc se închide pentru scurt timp, apoi revine în poziția inițială sub acțiunea lui. primăvara.

Contactele extreme închise pot fi dezactivate apăsând butonul „Stop” alăturat.

Pe lângă comutatorul cu buton, pentru a dezactiva înfășurarea suplimentară în modul automat, se folosesc următoarele:

1. întrerupătoare centrifuge;

2. relee diferențiale sau de curent;

Pentru a îmbunătăți pornirea motorului sub sarcină, elemente suplimentareîntr-o înfăşurare cu defazare.

Într-un astfel de circuit, o rezistență ohmică este montată în serie pe înfășurarea suplimentară a statorului. În acest caz, înfășurarea spirelor se realizează într-un mod bifilar, ceea ce asigură că coeficientul de autoinducție al bobinei este foarte aproape de zero.

Datorită implementării acestor două tehnici, atunci când curenții trec prin diferite înfășurări, între ele are loc o schimbare de fază de ordinul a 30 de grade, ceea ce este suficient. Diferența de unghi este creată prin modificarea rezistențelor complexe din fiecare circuit.

Cu această metodă, poate exista și începând să înfășoare cu inductanță scăzută și rezistență ridicată. Pentru aceasta, se utilizează înfășurarea cu un număr mic de spire de sârmă cu o secțiune transversală subestimată.

Schimbarea de fază capacitivă a curenților vă permite să creați o conexiune pe termen scurt a unei înfășurări cu un condensator conectat în serie. Acest circuit funcționează numai când motorul este pornit și apoi se oprește.

Pornirea capacitivă produce mai mult cuplu și un factor de putere mai mare decât pornirea rezistivă sau inductivă. Poate ajunge la 45÷50% din valoarea nominală.

În circuitele separate, capacitatea este adăugată și la lanțul înfășurării de lucru, care este în mod constant pornit. Din acest motiv, curenții din înfășurări sunt deviați de un unghi de ordinul π/2. În același timp, o schimbare a maximelor de amplitudine este foarte vizibilă în stator, ceea ce asigură un cuplu bun pe arbore.

Datorită acestei tehnici, motorul este capabil să genereze mai multă putere în timpul pornirii. Cu toate acestea, această metodă este utilizată numai cu unități de pornire grele, de exemplu, pentru a învârti tamburul. mașină de spălat umplut cu lenjerie cu apă.

Pornirea condensatorului vă permite să schimbați direcția de rotație a armăturii. Pentru a face acest lucru, trebuie doar să schimbați polaritatea conexiunii bobinării de pornire sau de lucru.

Conectarea unui motor monofazat cu stâlp umbrit

La motoarele asincrone cu o putere mică de aproximativ 100 W, se utilizează divizarea fluxului magnetic al statorului datorită includerii unei bobine de cupru scurtcircuitate în polul circuitului magnetic.

Un astfel de stâlp tăiat în două părți creează un câmp magnetic suplimentar, care este deplasat față de cel principal de-a lungul unghiului și îl slăbește în locul acoperit de bobină. Acest lucru creează un câmp rotativ eliptic care generează un cuplu de direcție constantă.

În astfel de modele, se pot găsi șunturi magnetice din plăci de oțel care închid marginile vârfurilor polilor statorului.

Motoare cu modele similare pot fi găsite în dispozitivele ventilatoare pentru suflarea aerului. Ei nu au capacitatea de a inversa.