Silnik asynchroniczny: zasada działania, urządzenie i typy

Nowoczesna produkcja przemysłowa, jako stale dynamicznie rozwijający się system, wymaga stosowania nowych i innowacyjnych rozwiązań technicznych do rozwiązywania różnych problemów. Jednocześnie w wielu gałęziach przemysłu nadal stosuje się stare, niezawodne silniki asynchroniczne jako silniki do obrabiarek, maszyn i różnych mechanizmów.

Wśród stosowanych w produkcji układów elektronicznych i maszyn elektrycznych szczególne miejsce zajmuje silnik asynchroniczny - maszyna elektryczna z elektroniczną jednostką sterującą, która wykorzystuje prąd zmienny do przetwarzania energii elektrycznej na mechaniczny.

Głębsze ujawnienie tej koncepcji opiera się na zasadzie wykorzystania pola magnetycznego do wytworzenia rotacyjnego ruch - stojan wytwarza pole magnetyczne o nieco większej częstotliwości niż częstotliwość wirującego pola magnetycznego wirnik.

Pole magnetyczne powoduje obrót wirnika, podczas gdy jego częstotliwość obrotów jest nieco mniejsza niż zmiana pola magnetycznego stojana, wydaje się, że próbuje dogonić pole generowane przez stojan.

Silniki tej zasady są najczęstszymi typami maszyn elektrycznych. - Jest to najprostszy i najbardziej ekonomiczny sposób zamiany energii elektrycznej prądu przemiennego na energię mechaniczną obrotową.

Jak większość skomplikowanych technicznie mechanizmów, silniki te mają wiele pozytywnych aspektów, głównym z nich jest brak kontaktu elektrycznego między częściami ruchomymi i nieruchomymi samochody.

Ta zaleta silników asynchronicznych jest najważniejsza przy wyborze modeli silników w projekcie - brak kolektor i szczotki, styk statora z wirnikiem znacznie zwiększają niezawodność i obniżają koszty produkcji takich Motoryzacja.

Należy jednak zauważyć, że ta zasada obowiązuje tylko dla jednego z typów (choć najczęstszego typu) - silników klatkowych.

Opis obwodu

Działanie asynchronicznego silnika elektrycznego przeznaczonego do konwencjonalnej sieci prądu przemiennego można opisać następującym schematem:

1. Na uzwojeniu stojana silnika z każdej fazy dostarczany jest zmienny prąd elektryczny (jeśli silnik jest trójfazowy, jeśli prąd jest jednofazowy, to pozostałe uzwojenia są włączane poprzez włączenie w obwód kondensatorów rozruchowych, które pełnią rolę imitacji sieć trójfazowa).
2. W wyniku energetyzowania, w każdym z dostępnych uzwojeń powstaje pole elektryczne o częstotliwości napięcia, a ponieważ mają one przesunięcie 120 stopni względem siebie, wtedy następuje przemieszczenie paszy zarówno w czasie (nawet znikome), jak i w przestrzeni (wystarczy też mały).
3. Wynikowy wirujący strumień magnetyczny stojan swoją siłą wytwarza siłę elektromotoryczną w wirniku, a raczej w jego przewodach.
4. Strumień magnetyczny wytworzony w stojanieoddziałując z polem magnetycznym wirnika, wytwarza moment rozruchowy - którego pole magnetyczne ma tendencję do obracania się w kierunku pola magnetycznego stojana.
5. Pole magnetyczne stopniowo narasta i przekracza tzw. moment hamowania, obraca wirnik.

Tak więc schemat działania jednostki asynchronicznej polega na oddziaływaniu pola magnetycznego stojana i prądów generowanych przez to właśnie pole magnetyczne w wirniku silnika.

Urządzenie

Konstrukcję jednostki najdobitniej można przedstawić na przykładzie silnika asynchronicznego z wirnikiem klatkowym, drugi typ silników elektrycznych ma nieco inną konstrukcję, wynika to z faktu, że wykorzystują sieć przemysłową 380 Wolt.

Głównymi elementami takiej maszyny elektrycznej są stojan i wirnik.które nie stykają się ze sobą i mają szczelinę powietrzną. Taka konstrukcja głównych części wynika z faktu, że obie główne części silnika elektrycznego zawierają tak zwane części aktywne - uzwojenie wzbudzenia składające się z metalowego przewodnika.

Każda część ma swoje odpowiednio uzwojenia stojana i wirnika oraz stalowy rdzeń - obwód magnetyczny. Są to główne części silnika elektrycznego, zasadniczo niezbędne do działania maszyny, wszystkie pozostałe części to korpus, łożyska toczne, wał, wentylator - są konstrukcyjnie niezbędne, ale absolutnie nie wpływają na zasadę działania urządzenie.

Odgrywają ważną rolę na wiele sposobów, na przykład łożyska toczne, zapewniają płynną pracę, obudowa chroni przed naprężeniami mechanicznymi na głównej części roboczych, wentylator zapewnia nadmuch silnika i odprowadzanie ciepła wytworzonego podczas pracy, ale na zasadzie zamiany energii elektrycznej na energię mechaniczną wpływ.

Tak więc głównymi częściami asynchronicznego silnika elektrycznego, takiego jak maszyna elektryczna, są:

1. Stojan - główny element silnika elektrycznego, składający się z uzwojenia trójfazowego (lub wielofazowego). Osobliwością uzwojenia jest pewna kolejność rozmieszczenia zwojów - przewodniki są rozmieszczone równomiernie w szczelinach o kącie 120 stopni na całym obwodzie.
2. Wirnik - drugi główny element zespołu, którym jest cylindryczny rdzeń z rowkami odlanymi z aluminium. Ta konstrukcja, ze względu na swoją specyfikę, nazywana jest „klatką wiewiórkową” lub wirnikiem z klatką wiewiórkową. W nim miedziane pręty są zamknięte na końcach pierścieniem po obu stronach cylindra.

Oprócz najprostszego typu asynchronicznego silnika elektrycznego z prostym wirnikiem, do rodziny silników asynchronicznych obejmują również maszyny o bardziej złożonej konstrukcji, uzwojenia, które mają zarówno stojan, jak i wirnik.

Uzwojenia trójfazowe i strukturalnie po jednym dla każdej fazy są połączone jak uzwojenia stojana lub „gwiazda” lub „trójkąt”, a końce tych uzwojeń są wyprowadzane na pierścienie ślizgowe, które obracają się na wale, prąd elektryczny jest do nich przekazywany przez szczotki grafitowe. Ten typ silnika elektrycznego ma dużą moc i jest już stosowany w maszynach przemysłowych i obrabiarkach.

Obszar zastosowań

Ze względu na cechy konstrukcyjne i łatwość wytwarzania takie silniki elektryczne znalazły swoje główne zastosowanie w maszynach i mechanizmach, które nie wymagają dużego wysiłku i mocy podczas pracy.

Zasadniczo takie silniki są instalowane na prawie wszystkich urządzeniach gospodarstwa domowego:

• Maszynka do mielenia mięsa;
• suszarki do włosów;
• miksery elektryczne;
• wentylatory domowe;
• małe maszyny domowe o małej mocy;

Trójfazowe silniki asynchroniczne mają różne moce, od 150 W do kilku kilowatówi są wykorzystywane głównie w przemyśle jako silniki do maszyn i mechanizmów.

Zastosowanie tego typu silników wynika z akceptowalnego stosunku moc/wydajność pod względem stosunku moc/wydajność, poza tym podobnie jak ich najprostsze, takie silniki nie wymagają dużej uwagi i pracochłonnej konserwacji, szczególnie te typy ram, które są specjalnie zaprojektowane do pracy w trudnych warunkach produkcja.

Wyświetlenia

W związku z różnorodnymi zadaniami projektowymi stojącymi przed opracowywanymi maszynami i mechanizmami w przemysłowa, seryjna produkcja asynchronicznych liniowych silników elektrycznych głównych cztery rodzaje:

Silniki jednofazowe

Wirnik klatkowy.

Silniki dwufazowe

Wirnik klatkowy.

Silniki asynchroniczne trójfazowe

Wirnik klatkowy.

Silniki trójfazowe

Z wirnikiem fazowym.

Cechą konstrukcyjną jest nieodłączna zasada działania jednofazowego silnika asynchronicznego - ma tylko jedno działające uzwojenie stojana. Ale na początek stosuje się dodatkowe uzwojenie, którego celem jest połączenie z siecią przez kondensator. Takie połączenie służy do wytworzenia początkowego przesunięcia fazowego i początkowego momentu obrotowego, innymi słowy, aby wał zaczął się obracać.

Drugi typ silników elektrycznychc - silniki dwufazowe, mają dwa uzwojenia robocze. To rozwiązanie techniczne pozwala na najbardziej wydajną pracę z sieci jednofazowej, wykorzystując kondensator przesuwający fazę do uzyskania wirującego pola magnetycznego.

Trójfazowe urządzenia asynchroniczne, mają jedno uzwojenie dla każdej fazy przyłożonego napięcia - trzy uzwojenia robocze z odpowiednim przesunięciem względem siebie o 120 stopni. Pozwala to, po podłączeniu do sieci trójfazowej, uzyskać pole elektryczne, które napędza wirnik klatkowy.

W przypadku czwartej trójfazowej cewki indukcyjnej z wirnikiem fazowym stojan jest ustawiony w ten sam sposób - trzy uzwojenia połączone w gwiazdę.

Wirnik, w przeciwieństwie do kół wiewiórkowych, ma już pełnowartościowe uzwojenie z wyprowadzeniami do szczotek. Połączenie uzwojenia, które jest wykonywane zarówno bezpośrednio, jak i przez reostaty. Takie maszyny mają najwyższy moment rozruchowy i największą rozwiniętą moc.

Zasada działania przemienników częstotliwości

Oprócz wszystkich pozytywnych cech silników asynchronicznych zdarzają się również nieprzyjemne momenty - zbyt wysoki prąd rozruchowy i niemożność regulacji prędkości wirnika.

Możesz rozwiązać te problemy za pomocą przetwornic częstotliwości.

Zasadę działania takiego urządzenia w pigułce można opisać następująco: za pomocą elektronicznego obwodu prostownika napięcie sieciowe jest najpierw wygładzane, a następnie filtrowane za pomocą kondensatorów.

Zastosowanie takich przemienników częstotliwości przy rozruchu pozwala uniknąć wstecznych obrotów wału silnika i znacznie zmniejszyć (do 50%) zużycie energii.