Asynchronní elektromotory: schéma, princip činnosti a zařízení

Asynchronní elektromotor má dvě hlavní části – stator a rotor. Stacionární část motoru se nazývá stator. Na vnitřní straně statoru jsou vytvořeny drážky, do kterých je umístěno třífázové vinutí napájené třífázovým proudem. Rotační část stroje se nazývá rotor; Stator a rotor jsou sestaveny ze samostatných lisovaných plechů z elektrooceli o tloušťce 0,35-0,5 mm. Jednotlivé plechy jsou od sebe izolovány vrstvou laku. Vzduchová mezera mezi statorem a rotorem je co nejmenší (0,3-0,35 mm u strojů s nízkým výkonem a 1-1,5 mm u strojů s velkým výkonem).
V závislosti na konstrukci rotoru jsou asynchronní motory k dispozici s rotory nakrátko a vinutými rotory. Nejrozšířenější jsou motory s rotorem nakrátko, mají jednoduchou konstrukci a snadnou obsluhu.
Třífázové vinutí statoru je umístěno ve štěrbinách a skládá se z řady vzájemně spojených cívek. Každá cívka je vyrobena z jednoho nebo více závitů, izolovaných od sebe navzájem a od stěn drážky.

Rýže. 1. Různé typy vinutí statoru asynchronní elektromotory

Na Obr. 1, a) znázorňuje vinutí statoru asynchronního elektromotoru. V tomto vinutí se každá cívka skládá ze dvou vodičů. Vinutí sestávající ze tří cívek vytváří magnetické pole se dvěma póly. Během jedné periody třífázového proudu udělá magnetické pole jednu otáčku. Při frekvenci 50 Hz by to odpovídalo 50 ot./s nebo 3000 ot./min.
Na Obr. 1, b) znázorňuje vinutí, ve kterém každá strana cívky sestává ze dvou vodičů.
Rychlost otáčení magnetického pole čtyřpólového statoru je poloviční než rychlost otáčení pole dvoupólového statoru, tj. 1500 ot/min (při 50 Hz). Vinutí čtyřpólového statoru s jedním vodičem na pól a fázi je na Obr. 1, c) a se dvěma vodiči na pól a fázi – na obr. 1, d). Magnetické pole šestipólového statoru má rychlost třikrát nižší než u dvoupólového statoru, tedy 1000 ot/min (při 50 Hz). Vinutí šestipólového statoru s jedním vodičem na pól a fázi je na Obr. 1, d). Počet všech drážek na statoru se rovná trojnásobku součinu počtu pólů statoru a počtu štěrbin na pól a fázi.

Asynchronní elektromotor s rotorem nakrátko je nejběžnější elektromotor používaný v průmyslu. Podívejme se na jeho zařízení. Na stacionární části motoru – statoru 1 – je třífázové vinutí 2 (obr. 2), napájené třífázovým proudem. Začátky tří fází tohoto vinutí jsou vyvedeny do společného stínění namontovaného externě na skříni elektromotoru.

Obr. 2. Asynchronní elektromotor s rotorem nakrátko
Sestavené jádro statoru je zesíleno v litinové skříni 3 motorů. Rotační část motoru – rotor 4 – je rovněž sestavena ze samostatných ocelových plechů. V drážkách rotoru jsou umístěny měděné tyče, které jsou na obou stranách připájeny k měděným kroužkům.

Rýže. 3. Rotor s klecí nakrátko
a – rotor s vinutím nakrátko, b – „veverka“,
c — rotor s klecí nakrátko vyplněný hliníkem;
1 – jádro rotoru, 2 – uzavírací kroužky, 3 – měděné tyče,
4 — ventilační lamely
Tím jsou všechny tyče na obou stranách zkratovány. Pokud si představíte vinutí takového rotoru samostatně, bude to vypadat jako „veverčí kolo“. V současné době se u všech motorů s výkonem do 100 kW vyrábí „veverčí kolo“ z hliníku tak, že se pod tlakem nalije do drážek rotoru. Hřídel 6 se otáčí v uložených ložiskách ložiskové štíty 7 a 8. Kryty jsou připevněny ke skříni motoru šrouby. Na jednom konci hřídele rotoru je namontována řemenice pro přenos rotace na pracovní stroje nebo stroje.
Statorové zařízení asynchronní motor s vinutým rotorem a jeho vinutí se neliší od konstrukce statoru motoru s rotorem nakrátko. Rozdíl mezi těmito elektromotory spočívá v konstrukci rotoru.

Rýže. 4. Řez asynchronním motorem s vinutým rotorem
1 – hřídel motoru, 2 – rotor, 3 – vinutí rotoru, 4 – stator, 5 – vinutí statoru, 6 – pouzdro, 7 – víka ložisek, 8 – ventilátor, 9 – sběrací kroužky
Fázový rotor má tři fázová vinutí spojená navzájem hvězdou (méně často trojúhelníkem). Konce fázových vinutí rotoru jsou spojeny se třemi měděnými kroužky namontovanými na hřídeli rotoru a izolovanými jak od sebe navzájem, tak od ocelového jádra rotoru, v důsledku čehož se tento motor také nazývá motor se sběracím kroužkem. Na hřídeli rotoru jsou pevně namontovány tři kroužky (přes izolační rozpěrky). Kartáče jsou umístěny na kroužcích, které jsou umístěny v držákech kartáčů namontovaných na jednom z vík ložisek.
Kartáče klouzající po povrchu rotorových kroužků s nimi mají vždy dobrý elektrický kontakt a jsou tak spojeny s vinutím rotoru. Kartáče jsou napojeny na třífázový reostat.

Zdroj: Kuzněcov M.I. Studijní příručka.
Ed. 10., revidováno “Vysoká škola”, 1970.

Týdenní zásilky po celém Rusku:

Balashikha, Podolsk, Chimki, Korolev, Mytishchi, Ljubertsy, Krasnogorsk, Elektrostal, Kolomna, Odintsovo, Domodedovo, Serpukhov, Shchelkovo, Orechovo-Zuevo, Ramenskoye, Dolgoprudny, Zhukovsky, Pushkino, Region-Dugintov, Posad , Taganrog, Shakhty, Volgodonsk, Novočerkassk, Bataysk, Novošachtinsk, Ufa, Sterlitamak, Salavat, Neftekamsk, Okťabrskij, Stavropol, Pjatigorsk, Kislovodsk, Nevinnomyssk, Essentuki, Čeljabinsk, Magnitogorsk, Zlatoust, Miass, Makvytkala, Makvyt, Kopeisk Kaspijsk, Kazaň, Naberežnyje Čelnyj, Nižněkamsk, Almetěvsk, Krasnodar, Soči, Novorossijsk, Armavir, Vladivostok, Ussurijsk, Nachodka, Arťom, Samara, Toljatti, Syzran, Novokujbyševsk, Jekatěrinburg, Kamenskral-Keropolskij, Peržanskij, Kamenskral-U. Jevpatoria, Surgut, Nižněvartovsk, Neftejugansk, Krasnojarsk, Norilsk, Ačinsk, Barnaul, Bijsk, Rubcovsk, Kovrov, Murom, Volgograd, Volžskij, Kamyšin, Irkutsk, Bratsk, Angarsk, Novokuzněck, Kemersko, Džejnsk, Novžinsk, Nižrodnyj Prokopyev, Saratov, Engels, Balakovo, Čeboksary, Novocheboksarsk, Nový Urengoj, Nojabrsk, Perm, Berezniki, Chabarovsk, Komsomolsk na Amuru, Archangelsk, Severodvinsk, Bělgorod, Stary Oskol, Čerepovec, Vologda, Lipetsk, Kurgorsk, Zhez, Yelets, Novosibirsk, Berdsk, Orenburg, Orsk, Tomsk, Seversk, Tula, Novomoskovsk, Uljanovsk, Dimitrovgrad, Jaroslavl, Rybinsk, Majkop, Ulan-Ude, Nazran, Nalčik, Elista, Cherkessk, Petrozavodsk, Syktyvkar, Yoshkar-Ola, Saransk, Vladikavkaz, Iževsk, Abakan, Groznyj, Jakutsk, Čita, Petropavlovsk-Kamčatskij, Blagoveščensk, Astrachaň, Brjansk, Voroněž, Ivanovo, Kaliningrad, Kirov, Kostroma, Kurgan, Petrohrad, Murmansk, Velký Novgorod, Omsk, Orel, Penza, Moskva, Sevastopol, Sevastopol, P , Rjazaň, Južno-Sachalinsk, Smolensk, Tambov, Tver, Ťumeň

Asynchronní elektromotor je elektrická jednotka s rotujícím rotorem. Rychlost otáčení rotoru se liší od rychlosti otáčení magnetického pole statoru. To je jedna z důležitých vlastností provozu jednotky, protože pokud se otáčky vyrovnají, magnetické pole neindukuje proud v rotoru a působení síly na rotorovou část se zastaví. Proto se motor nazývá asynchronní (synchronní motory mají stejnou rychlost otáčení).

V tomto článku se zaměříme na to, jaké je provozní schéma takového motoru a hlavně, jak efektivní je při jeho provozu.

Zařízení a princip činnosti

Proud ve vinutí statoru vytváří rotující magnetické pole. Toto pole indukuje v rotoru proud, který začne interagovat s magnetickým polem takovým způsobem, že se rotor začne otáčet ve stejném směru jako magnetické pole.

Relativní rozdíl mezi otáčkami rotoru a frekvencí střídavého magnetického pole se nazývá skluz. V ustáleném stavu je skluz malý: 1-8% v závislosti na výkonu.

Indukční motor

Více o principech činnosti asynchronního elektromotoru – zejména na příkladu trojfázového agregátu si můžete přečíst zde na webových stránkách v jednom z našich materiálů. Dále se podíváme na to, jaké typy asynchronních elektrických strojů existují.

Typy asynchronních motorů

Existují 3 základní typy asynchronních elektromotorů:

• 1-fázový – s rotorem nakrátko
• 3-fázový – s rotorem nakrátko
• 3-fázový – s vinutým rotorem

Schéma konstrukce asynchronního motoru s rotorem nakrátko

To znamená, že motory jsou klasifikovány podle počtu fází (1 a 3) a podle typu rotoru – klec nakrátko a fáze. V tomto případě není počet fází s instalovaným typem rotoru nijak propojen.

Dalším typem je asynchronní motor s masivním rotorem. Rotor je celý vyroben z feromagnetického materiálu a je to vlastně ocelový válec, který plní roli jak magnetického jádra, tak i vodiče (místo vinutí). Tento typ motoru je velmi odolný a má vysoký rozběhový moment, ale v rotoru může docházet k velkým ztrátám energie a může se velmi zahřát.

Který rotor je lepší, fázový nebo veverčí klec?

• Víceméně konstantní rychlost bez ohledu na různé zatížení
• Přijatelnost krátkodobých mechanických přetížení
• Jednoduchý design, snadné spouštění a automatizace
• Vyšší cos φ (účiník) a účinnost než motory s vinutým rotorem

• Potíže s regulací rychlosti otáčení
• Vysoký startovací proud
• Nízký koeficient výkonu při nízké zátěži

• Vysoký rozběhový moment
• Přijatelnost krátkodobých mechanických přetížení
• Víceméně konstantní otáčky při různém přetížení
• Nižší startovací proud než motory s kotvou nakrátko
• Možnost použití automatických startovacích zařízení

• Velké rozměry
• Účiník a účinnost jsou nižší než u motorů s kotvou nakrátko

Jaký motor je lepší vybrat?

Asynchronní nebo kolektorový? Synchronní nebo asynchronní? Nelze jednoznačně říci, že určitý typ motoru je lepší. Ve prospěch asynchronních modelů hovoří následující výhody.

• Relativně nízké náklady
• Nízké provozní náklady
• Při připojení k síti nejsou potřeba převodníky (pouze pro zátěže, které nevyžadují regulaci rychlosti)
• Není potřeba další zdroj energie – na rozdíl od synchronních analogů

Asynchronní systémy však mají nevýhody. A to:

• Nízký rozběhový moment
• Vysoký startovací proud
• Nedostatek možnosti upravit rychlost při připojení k síti
• Omezení maximální rychlosti frekvencí sítě
• Vysoká závislost elektromagnetického momentu na napájecím napětí
• Nízký účiník – na rozdíl od synchronních jednotek

Všechny výše uvedené nevýhody však lze odstranit, pokud je asynchronní motor napájen ze statického frekvenčního měniče. Pokud navíc dodržíte provozní řád a jednotky nepřetěžujete, budou vám dobře sloužit dlouhou dobu.

Ale i když mají synchronní stroje docela konkurenční výhody, většina motorů je dnes asynchronních. Průmysl, zemědělství, bydlení a komunální služby a mnoho dalších sektorů je využívá pro jejich vysokou efektivitu. Účinnost však může být výrazně snížena v důsledku takových parametrů, jako jsou:

• Vysoký startovací proud
• Slabý startovací moment
• Nesoulad mezi mechanickým točivým momentem na hnacím hřídeli a mechanickým zatížením (to vyvolává vysoký nárůst proudové síly a nadměrné zatížení během spouštění, stejně jako snížení účinnosti při sníženém zatížení)
• Neschopnost přesně nastavit rychlost zařízení

Další faktory, na kterých závisí účinnost asynchronního elektromotoru, jsou:

• stupeň zatížení motoru ve vztahu ke jmen
• design a model
• stupeň opotřebení
• odchylka síťového napětí od jmenovitého.

Jak se vyhnout snížení účinnosti?

• Zajištění stabilní úrovně zatížení – ne nižší než 75 %
• Zvyšující se účiník
• Upravte napětí a frekvenci dodávaného proudu

Chcete-li to provést, použijte:

• Frekvenční měniče – plynule mění otáčky motoru změnou frekvence napájecího napětí
• Softstartéry – omezují rychlost náběhu startovacího proudu a jeho maximální hodnotu, jako jeden z faktorů, kvůli kterému klesá účinnost

Asynchronní motor má tedy poměrně širokou škálu použití a používá se v mnoha ekonomických a průmyslových oblastech činnosti. U nás v RUSELT máme široký výběr elektromotorů tohoto typu, které můžete pořídit za výrazně výhodnější ceny než konkurence.