Устройството и принципът на работа на индукционен двигател. Тип асинхронен двигател: принцип на действие, описание и функция

Подобно на повечето електрически двигатели, асинхронниМоторният променлив ток има фиксирана външна част, която се нарича статор, и ротор, който се върти вътре. Между тях има внимателно изчислена въздушна междина.

Как действа?

Устройството и принципът на работа на асинхроннидвигателите, както и всички други, се основават на факта, че въртенето на магнитното поле се използва за задвижване на ротора. Трифазният AD е единственият тип мотор, в който той се създава естествено поради естеството на храната. При мотори DC се използва механична или електронна комутация, а в еднофазни AD - допълнителни електрически елементи.

За работата на електрически мотор, двакомплекти електромагнити. Принципът на асинхронен електродвигател е, че в статора се образува един комплект, тъй като източник на променлив ток е свързан към неговата намотка. Според закона на Ленц това предизвиква електромагнитна сила (ЕМФ) в ротора, точно както напрежението се индуцира във вторичната намотка на трансформатора, създавайки друг набор от електромагнити. Следователно друго име за AD е индукционен двигател. Проектирането и работата на асинхронните двигатели се основават на факта, че взаимодействието между магнитните полета на тези електромагнити генерира сила на усукване. В резултат на това роторът се върти в посоката на резултантния момент.

статор

Статорът се състои от няколко тънки пластиниалуминий или чугун. Те се притискат заедно, за да образуват кух цилиндър с канали. В тях се поставят изолирани проводници. Всяка група намотки, заедно със сърцевината, която ги заобикаля, след прилагане на променлив ток към нея, образува електромагнит. Броят на полюсите на AD зависи от вътрешното свързване на намотките на статора. Той е направен по такъв начин, че когато е свързан източник на енергия, се образува въртящо се магнитно поле.

ротор

Роторът се състои от няколко тънки стоманиПлочи с равномерно разположени алуминиеви или медни пръти. В най-популярните си вид - късо или "кафезна", - в краищата на пръчките са механично и електрически свързан с пръстените. Почти 90% от BP използва този дизайн, защото е проста и надеждна. Роторът се състои от цилиндрична ламиниран ядро ​​с осово паралелни жлебове, разположени за монтаж проводници. Във всеки канал се полагат пръчици от мед, алуминий или сплав. Те са скъсани от двете страни посредством крайни пръстени. Такава конструкция прилича на катерица с катерици, поради което е подходящо наречена.

Жлебовете на ротора не са изцяло успоредни на вала. Те се правят с леко изкривяване поради две основни причини. Първата е да се осигури гладко функциониране на кръвното налягане чрез намаляване на магнитния шум и хармоници. Втората е да се намали вероятността от блокиране на ротора: зъбите му са заети зад статорните процепи поради директно магнитно привличане между тях. Това се случва, когато броят им е еднакъв. Роторът е монтиран на вала посредством лагери на всеки край. Една част обикновено изпъква повече от другата, за да задвижва товара. При някои двигатели сензорите за скорост или положение са прикрепени към неработещия край на вала.

Между статора и ротора има въздушна междина. Енергията се предава чрез нея. Генерираният въртящ момент предизвиква завъртането на ротора и натоварването. Независимо от вида на използвания ротор, устройството и принципът на работа на индукционния двигател остават непроменени. Обикновено кръвното налягане се класифицира според броя на статорните намотки. Има еднофазни и трифазни електрически двигатели.

Устройство и принцип на работа на еднофазен асинхронен двигател

Най-голяма част представлява еднофазовото кръвно наляганеелектрически двигатели. Логично е, че най-евтиният и непретенциозен за обслужване двигател се използва най-често. Както предполага името му, целта, принципът на работа на индукционен двигател от този тип се основава на наличието само на една намотка на статора и работата с еднофазен източник на енергия. Всички ротори от този тип имат ротор с късо съединение.

Еднофазовите мотори не се стартират. Когато моторът е свързан със захранващия източник, променлив ток започва да тече по главната намотка. Той генерира пулсиращо магнитно поле. Поради индукцията роторът се задейства. Тъй като основното магнитно поле пулсира, не се генерира въртящ момент, необходим за завъртане на двигателя. Роторът започва да вибрира и да не се върти. Поради това при еднофазно кръвно налягане е необходим механизъм за задействане. Тя може да осигури първоначален тласък, принуждавайки вала да се движи.

Стартовият механизъм на еднофазното кръвно налягане еглавно от допълнителната статорна намотка. Тя може да бъде придружена от сериен кондензатор или центробежен ключ. Когато захранващото напрежение е приложено, токът в основната намотка изостава от напрежението поради своята съпротива. В същото време електроенергията в стартовата намотка изостава или изпреварва захранващото напрежение, в зависимост от импеданса на спусъка. Взаимодействието между магнитните полета, генерирани от основната намотка и от изходната верига, създава полученото магнитно поле. Тя се върти в една посока. Роторът започва да се върти в посоката на полученото магнитно поле.

След като скоростта на мотора достигне около75% от номиналния, центробежният прекъсвач изключва стартовата намотка. Освен това двигателят може да поддържа достатъчно въртящ момент, за да работи независимо. С изключение на двигатели със специален стартов кондензатор, всички монофазни двигатели обикновено се използват за генериране на мощност, която не надхвърля 500 вата. В зависимост от различните начини на пускане, еднофазният AD се класифицира по-нататък, както е описано в следващите раздели.

АД с разделена фаза

Цел, устройство и принцип на работаасинхронен двигател с разделена фаза се основават на използването на две намотки в него: стартов и основен. Пускането е направено от тел с по-малък диаметър и по-малко завои по отношение на основната, за да се създаде по-голяма устойчивост. Това ви позволява да ориентирате магнитното поле под ъгъл. Тя се различава от посоката на основното магнитно поле, което води до въртене на ротора. Работната намотка, която е направена от тел с по-голям диаметър, осигурява работата на двигателя през останалото време.

Началният въртящ момент е нисък, обикновено от 100 до175% от номиналната. Моторът използва висок стартов ток. Тя е 7-10 пъти по-висока от номиналната. Максималният въртящ момент също е 2.5-3.5 пъти по-висок. Този тип мотор се използва в малки мелница, вентилатори и вентилатори, както и в други приложения, изискващи нисък капацитет въртящ момент от 40 до 250 вата. Избягвайте използването на такива двигатели, където чести цикли на включване-изключване или изискват висок въртящ момент.

АД с начало на кондензатора

Тип асинхронен двигател на кондензатора ипринципът на нейното функциониране се основава на факта, че към неговата начална намотка с разделена фаза в серия свързан капацитет, осигурявайки началния "импулс". Както и в предишната версия на двигателите, има и центробежен ключ. Тя изключва стартовата схема, когато скоростта на мотора достигне 75% от номиналната скорост. Тъй като кондензаторът е свързан последователно, това създава по-голям начален въртящ момент, достигайки 2-4 пъти размера на работника. И началният ток, като правило, е 4,5-5,75 пъти по-висок от номиналния ток, което е много по-ниско, отколкото при разделената фаза, поради по-големия проводник в стартовата намотка.

Модифицираната версия на старта е различнамотор с активно съпротивление. При този тип двигател капацитетът се заменя с резистор. Съпротивлението се използва в случаите, когато се изисква по-малък начален въртящ момент, отколкото при кондензатор. В допълнение към по-ниските разходи, това не дава предимство пред капацитивното стартиране. Тези мотори се използват в ремъчно задвижвани блокове: малки конвейри, големи вентилатори и помпи, както и в много директни задвижващи или зъбни предавки.

АД с работен кондензатор с фазова превивка

Устройството и принципът на работа на асинхронно устройствомотор от този тип се основават на постоянно свързване на кондензатор свързан последователно с началото ликвидация. След като двигателят достигне номиналната скорост, стартовата схема става спомагателна. От контейнера трябва да бъдат проектирани за продължителна употреба, тя не може да осигури първоначалния импулс пусков кондензатор. Стартовият момент на този двигател е нисък. То е 30-150% от номиналната. Пусков ток е малък - по-малко от 200% от номинала, което прави електрически двигатели от този тип идеален, когато е необходимо честото включване и изключване.

Такава конструкция има няколко предимства. Веригата е лесна за промяна при използване с регулатори на скоростта. Електромоторите могат да бъдат настроени за оптимална ефективност и висок коефициент на мощност. Те се считат за най-надеждните монофазни мотори, главно защото не използват центробежен пусков прекъсвач. Използват се във вентилатори, вентилатори и често включени устройства. Например, при механизми за регулиране, системи за отваряне на врати и гаражни врати.

АД с начален и работен кондензатор

Устройството и принципът на работа на асинхронно устройствоТози тип мотор се основава на серийното свързване на стартовия кондензатор с началната намотка. Това дава възможност за създаване на по-голям въртящ момент. Освен това той има постоянен кондензатор, свързан последователно с допълнителната намотка, след като стартерът е изключен. Тази схема позволява големи претоварвания на въртящия момент.

Този тип двигател е предназначен за по-ниски токовепълно натоварване, което осигурява по-голяма ефективност. Този дизайн е най-рентабилен заради стартирането, работните кондензатори и центробежния превключвател. Използва се в дървообработващи машини, въздушни компресори, водни помпи с високо налягане, вакуумни помпи и където се изисква висок въртящ момент. Мощност - от 0,75 до 7,5 kW.

АД с екраниран полюс

Устройството и принципът на работа на асинхронно устройствоТип на двигателя се състои във факта, че той има само един основен ликвидация и не начало. Старт се прави, защото малка част около всеки от полюсите на статора има екраниране меден пръстен, при което магнитното поле в тази област зад областта в незащитен част. Взаимодействието на двете полета води до въртене на вала.

Тъй като няма начална намотка или превключвателили кондензатор, двигателят е електрически прост и евтин. В допълнение, неговата скорост може да се регулира чрез промяна на напрежението или чрез намотка с няколко набора. Дизайнът на мотора със защитени стълбове позволява масовото му производство. Обикновено се счита за "еднократно", тъй като е много по-евтино да се замени, отколкото да се поправи. В допълнение към положителните качества, този дизайн има редица недостатъци:

• нисък начален въртящ момент, равен на 25-75% от номиналния;
• висока степен на приплъзване (7-10%);
• ниска ефективност (по-малко от 20%).

Ниска първоначална цена позволява използванетоАД от този тип при нискоенергийни или рядко използвани устройства. Става въпрос за домакинските много скоростни фенове. Но ниският въртящ момент, ниската ефективност и ниските механични характеристики не позволяват тяхното търговско или промишлено приложение.

Трифазно кръвно налягане

Тези електродвигатели са намерили широко приложение виндустрия. Устройството и принципът на работа на трифазен асинхронен двигател се определят от неговия дизайн - с катеричка или с фазов ротор. За да го стартирате, не се изисква кондензатор, стартерна намотка, центробежен прекъсвач или друго устройство. Началният момент е среден и висок, както и мощността и ефективността. Използва се в машини за шлифоване, струговане, пробиване, помпи, компресори, конвейери, селскостопанска техника и др.

АД с затворен ротор

Това е трифазен асинхронен двигател, принципработата и устройството, описани по-горе. Тя съставлява почти 90% от всички трифазни електрически двигатели. Предлага се с мощност от 250 W до няколкостотин кВт. В сравнение с еднофазни двигатели от 750 W, те са по-евтини и издържат на по-големи товари.

АД с фазов ротор

Устройството и принципа на работа на трифазниасинхронният двигател с фазов ротор се различава от "катерицата" тип AD, тъй като има набор от намотки върху ротора, чиито краища не са къси. Те се отвеждат към контактните пръстени. Това ви позволява да свържете външни резистори и контактори към тях. Максималният въртящ момент е директно пропорционален на съпротивлението на ротора. Следователно при ниски скорости може да се увеличи с допълнително съпротивление. Високата устойчивост прави възможно постигането на висок въртящ момент с нисък пусков ток.

Когато роторът ускорява, съпротивлениетосе намалява, за да се промени мощността на двигателя, за да се отговори на изискванията за натоварване. След като моторът достигне базовата скорост, външните резистори са изключени. А електрическият мотор работи като нормално кръвно налягане. Този тип е идеален за високи инерционни натоварвания, изискващи въртящ момент при почти нулева скорост. Тя осигурява ускорение до максимално минимално време с минимално потребление на ток.

Недостатъкът на такива двигатели е, чеконтактните пръстени и четките се нуждаят от редовна поддръжка, която не се изисква за мотор с ротор на катерица. Ако намотката на ротора е затворена и е направен опит за стартиране (т.е. устройството става стандартно BP), в него ще изтече много висок ток. Той е 14 пъти по-висок от номиналния при много нисък въртящ момент, който е 60% от базовия въртящ момент. В повечето случаи приложението не го намира.

Промяна на зависимостта на скоростта на въртеневъртящ момент чрез регулиране на съпротивлението на ротора, можете да промените скоростта при определен товар. Това може ефективно да ги намали с около 50%, ако товарът изисква променлив въртящ момент и скорост, което често се среща в печатни машини, компресори, конвейери, асансьори и асансьори. Намаляването на скоростта под 50% води до много ниска ефективност, дължаща се на по-голяма разсеяна мощност в съпротивленията на ротора.