IM z wirnikiem fazowym: zasada działania, urządzenie i zakres zastosowania silnika asynchronicznego

Silnik asynchroniczny (IM) z wirnikiem uzwojonym to wielofunkcyjna elektrownia, która wspomaga regulację poprzez wprowadzenie dodatkowych rezystancji do obwodu wirnika. Urządzenie różni się od klasycznych modeli wirnikiem klatkowym wyższym momentem rozruchowym i niskim prądem rozruchowym. Klasyfikację urządzeń przeprowadza się z uwzględnieniem ich właściwości i konstrukcji.

informacje ogólne

Aby zrozumieć, jak działa silnik asynchroniczny z uzwojonym wirnikiem, należy dokładnie przestudiować cechy jego rozruchu. Po uruchomieniu instalacji jej wirnik przechodzi równolegle ze stanu spoczynku do powolnego i równomiernego obrotu. W takim przypadku układ równoważy moment sił oporu za pomocą własnego wału.

Podczas rozruchu zaczyna się zwiększone zużycie zasobów energii, co wiąże się z pokonywaniem momentu hamowania i kompensacją strat wewnątrz elektrowni. Często parametry początkowego momentu rozruchowego są dalekie od wymaganych, dlatego silnik asynchroniczny nie jest w stanie przejść do pełnej pracy. W takim przypadku przyspieszenie zostaje wstrzymane, a ciągłe narażenie na nadmierny prąd prowadzi do przegrzania wewnętrznych elementów instalacji.

Z tego powodu częstotliwość uruchamiania silnika jest ograniczona do kilku rozruchów. Jeżeli urządzenie było eksploatowane w sieci elektrycznej małej mocy, to podobne zjawisko może obniżyć ogólne napięcie i zakłócić pracę innych urządzeń podłączonych do tej linii.

Obecność rezystorów rozruchowych w obwodzie wirnika zmniejsza prąd elektryczny, ale jednocześnie podnosi początkowy moment rozruchowy, aż osiągnie poziom szczytowy. Uruchomienie elektrowni jest łatwe, normalne lub trudne.

W zależności od tego współczynnika można określić optymalne parametry rezystancji rezystorów.

Po udanym starcie pozostaje utrzymanie stabilnego momentu obrotowego w fazie przyspieszania wirnika, co skróci czas przejścia ze stanu spokojnego do etapu rotacji i zmniejszy prawdopodobieństwo ogrzewanie. Aby to zrobić, konieczne jest zmniejszenie wartości rezystancji rezystorów.

Przełączanie różnych rezystorów wynika z połączenia styczników przyspieszenia w kolejności sekwencyjnej. Możliwe jest odłączenie silnika od sieci elektrycznej tylko przy zwartym obwodzie wirnika. Jeśli ten wymóg zostanie zignorowany, pojawi się ryzyko znacznego przepięcia w fazach uzwojenia stojana.

Specyfikacje

Istnieją ustalone wymagania, które gwarantują wysoką jakość pracy silników indukcyjnych z uzwojonym wirnikiem. Od nich zależą podstawowe parametry i cechy systemu, w tym:

1. Wymiary i moc instalacji są zgodne z przepisami technicznymi.
2. Ochrona przed wpływami zewnętrznymi. Jego stopień zależy od warunków środowiskowych, w jakich maszyna będzie się znajdować. Faktem jest, że niektóre instalacje są zaprojektowane do pracy w pomieszczeniach, podczas gdy inne mogą funkcjonować na zewnątrz. Ponadto jednostki dostępne na rynku różnią się warunkami klimatycznymi. Na przykład istnieją silniki, które mogą wytrzymać ekstremalne zimno lub ekstremalne ciepło. Posiadają charakterystyczną konstrukcję i ochronę w zależności od warunków użytkowania.
3. Stopień izolacji. Silniki asynchroniczne z uzwojonym wirnikiem muszą być odporne na wskaźniki wysokiej temperatury i ewentualne nagrzewanie się mechanizmów wewnętrznych. Aby zapobiec pożarom, zabezpieczone są specjalnymi warstwami izolacyjnymi.
4. Zgodność z ustalonymi standardami i trybami działania.
5. Obecność wydajnego układu chłodzenia, który pasuje do trybu pracy silnika.
6. Poziom hałasu podczas rozruchu na biegu jałowym. Odpowiada drugiej klasie lub niższej.

Urządzenie i projekt

Chcąc kupić asynchroniczny silnik elektryczny z uzwojonym wirnikiem, trzeba dobrze zorientować się w jego budowie i cechach konstrukcyjnych. Przede wszystkim musisz to wiedzieć główne części instalacji to stojan, który jest nieruchomy, a wirnik jest mechanizmem obrotowym w stojanie. Pomiędzy obydwoma elementami znajduje się szczelina powietrzna, a ich powierzchnia pokryta jest specjalnym uzwojeniem.

Uzwojenie stojana jest podłączone do sieci napięcia przemiennego, która jest przekazywana do uzwojenia wirnika. Interakcja węzłów wynika z strumienia magnetycznego.

Jeśli chodzi o obudowę stojana, stosuje się taką samą obudowę silnika, wewnątrz której znajduje się wprasowany rdzeń. Ta ostatnia zawiera żyły uzwojenia zabezpieczone przed zwarciem izolacją. Uzwojenie rdzenia składa się z kilku odcinków zamkniętych w cewkach.

Wirnik posiada wał i rdzeń wykonany z montowanych płyt. Ostatni element wykonany jest na bazie stali high-tech i posiada symetryczne rowki z przewodnikami. Podczas pracy wał wirnika przenosi moment obrotowy na napęd agregatu. W zależności od typu wirnika istnieją dwa rodzaje silników:

1. Wirnik klatkowy.
2. Z wirnikiem fazowym.

W pierwszym typie wirników znajdują się aluminiowe pręty, które znajdują się wewnątrz rdzenia i są zamknięte na końcach pierścieniami. Nazywa się je również „kołem wiewiórki”. Zwykle rowki instalacji są obrabiane aluminium, co zwiększa ich wytrzymałość.

Wirnik fazowy silnika asynchronicznego różni się znacznie od poprzedniej wersji. Liczba cewek zainstalowanych pod określonym kątem w takich modelach zależy od liczby sparowanych biegunów. W takim przypadku pary biegunów w wirniku tego typu są zawsze porównywalne z podobnymi parami stojanów.

Zasada działania

Po zapoznaniu się z urządzeniem IM z wirnikiem fazowym i jego uruchomieniem można przystąpić do dokładniejszego zbadania pracy takiej instalacji. Można go podzielić na kilka punktów:

1. Stojan trójuzwojeniowy zasilany jest napięciem trójfazowym z sieci prądu przemiennego.
2. Następnie zaczyna się tworzenie pola magnetycznego, które prowadzi do obrotu wirnika. W miarę przyspieszania ruchów obrotowych prędkość wirnika znacznie wzrasta.
3. Po osiągnięciu określonych wskaźników poszczególne linie pól obu węzłów przecinają się, co powoduje pojawienie się siły elektromotorycznej. Działa na uzwojenie wirnika, dzięki czemu powstaje w nim prąd elektryczny.
4. W pewnym momencie zaczyna się interakcja między polem magnetycznym stojana a prądem w wirniku, tworząc moment obrotowy. To dzięki niemu wykonywana jest praca silnika asynchronicznego.

Zalety i wady

Agregaty asynchroniczne zyskują ostatnio na popularności. Wiąże się to z wieloma zaletami, jakie mają. Pomiędzy nimi:

1. Wysokie wartości przy początkowym momencie obrotowym.
2. Zdolność do przyjęcia wszelkich przeciążeń mechanicznych bez znaczącej zmiany wydajności lub zakłócenia stabilnej pracy instalacji. Nawet jeśli w układzie występują różne przeciążenia, jednostka nadal pracuje z zadaną prędkością i praktycznie nie odbiega od trybu podstawowego.
3. Zmniejszony prąd rozruchowy. W przeciwieństwie do innych modeli asynchronicznych, na przykład z wirnikiem klatkowym, silniki te mają stosunkowo niskie prądy rozruchowe.
4. Możliwość pełnej automatyzacji pracy.
5. Prostota projektu.
6. Prosty schemat uruchamiania.
7. Stosunkowo niska cena.
8. Nie ma potrzeby skomplikowanej i kosztownej konserwacji.

Oprócz wielu zalet silniki tego typu mają również wady. Kluczowe wady to dość duże wymiary, przez które instalacja i dalsza eksploatacja systemu są skomplikowane, a także zmniejszona wydajność w porównaniu z wieloma analogami.

Według tego ostatniego wskaźnika urządzenia z wirnikiem klatkowym są bardziej wydajne.

Aplikacje

Obecnie wiele silników przemysłowych to silniki indukcyjne. Ich popularność wynika z powyższych zalet i dostępności. Obszary zastosowania takich jednostek są bardzo rozległe, dlatego są aktywnie wykorzystywane do pracy automatykę ze sfery telemechanicznej, sprzęt AGD i medyczny oraz instalacje do nagrywania dźwięku. Silnik indukcyjny jest użytecznym wynalazkiem współczesności, który ułatwia życie ludzkie i zapewnia dobrą wydajność przy minimalnym zużyciu energii.