Asinhronā motora darbības princips

Asinhronais motors ir maiņstrāvas elektriskā mašīna, kas pārveido elektrisko enerģiju mehāniskajā enerģijā. Asinhronais motors tiek plaši izmantots, sākot no sadzīves tehnikas līdz smagajai rūpniecībai. Iekārtai ir tik daudz lietojumu, kuras ir grūti saskaitīt, un jūs varat iedomāties mērogu, zinot, ka gandrīz 30% no visā pasaulē saražotās elektroenerģijas patērē paši asinhronie motori. Šo apbrīnojamo mašīnu ir izgudrojis izcilais zinātnieks Nikola Tesla, un šis izgudrojums ir neatgriezeniski mainījis cilvēka civilizācijas gaitu.

Šeit ir daži vienfāzes un trīsfāžu asinhrono motoru pielietojumi, kurus mēs varam atrast ikdienas dzīvē.

Vienfāzes asinhrono motoru pielietojums:

• Elektriskie ventilatori mājās
• Urbjmašīnas
• Sūkņi
• Dzirnaviņas
• Rotaļlietas
• Putekļu sūcējs
• Izplūdes ventilatori
• Kompresori un elektriskie skuvekļi

Trīsfāzu asinhrono motoru pielietojums:

• Maza mēroga, vidēja un liela mēroga nozares.
• Pacēlāji
• Celtņi
• Virpošanas mašīnu vadīšana
• Naftas ieguves rūpnīcas
• Robotu rokas
• Konveijeru lentu sistēma
• Smagie drupinātāji

Ar indukcijas motori nāk dažādos izmēros un formās, kam relatīvo funkcijas un elektriskās vērtējumi. To lielums svārstās no dažiem centimetriem līdz dažiem metriem, un to jauda ir no 0,5 ZS līdz 10000 ZS. Lietotājs var izvēlēties vispiemērotāko no modeļu okeāna, lai apmierinātu viņa / viņas pieprasījumu.

Motoru pamati un tā darbība jau ir apspriesta iepriekšējā rakstā. Šeit mēs detalizēti apspriedīsim indukcijas motora uzbūvi un darbību.

Indukcijas motora darbības princips

Lai saprastu asinhronā motora darbības principu, vispirms apsveriet vienkāršu iestatīšanu, kā parādīts attēlā.

Šeit,

• Tiek paņemti divi vienāda izmēra dzelzs vai ferīta serdeņi, kas atstaroti gaisā.
• Uz augšējā serdeņa ir ievilkta emaljēta vara stieple, kam seko apakšējais un divi gali tiek novirzīti uz vienu pusi, kā parādīts attēlā.
• Kodols šeit darbojas kā līdzeklis magnētiskās plūsmas pārvadāšanai un koncentrēšanai, ko darbības laikā rada spole.

Tagad, ja savienosim maiņstrāvas avotu abos vara galos, mums būs kaut kas līdzīgs zemāk.

AC pozitīvā cikla laikā:

Šeit pirmā pusgada laikā pozitīvais spriegums punktā “A” pakāpeniski iet no nulles uz maksimālo un pēc tam atgriežas līdz nullei. Šajā periodā pašreizējo plūsmu tinumā var attēlot kā.

Šeit,

• Maiņstrāvas avota pozitīvā cikla laikā strāva abos tinumos pakāpeniski palielinās no nulles līdz maksimālajam un pēc tam pakāpeniski atgriežas no maksimuma līdz nullei. Tas ir tāpēc, ka saskaņā ar Ohma likumu strāva vadītājā ir tieši proporcionāla spailes spriegumam, un mēs to daudzkārt apspriedām iepriekšējos rakstos.
• Tinumi ir savīti tādā veidā, ka strāva abos tinumos plūst vienā virzienā, un mēs varam redzēt to pašu, kas attēlots diagrammā.

Tagad atcerēsimies likumu, ko sauc par Lenca likumu, kuru mēs pirms tam pētījām. Saskaņā ar Lenca likumu: " Vadītājs, kurš ved strāvu, radīs magnētu, kas piepildīts ap tā virsmu",

un, ja mēs piemērosim šo likumu iepriekš minētajā piemērā, tad katra cilpa abās spolēs radīs magnētisko lauku. Ja mēs pievienosim magnētisko plūsmu, ko ģenerē visa spole, tad tā iegūs ievērojamu vērtību. Visa šī plūsma parādīsies uz dzelzs kodola, kad spole tika uzvilkta uz serdes ķermeņa.

Ērtības labad, ja mēs abos galos uzzīmējam magnētiskās plūsmas līnijas, kas koncentrētas uz dzelzs serdi, tad mums būs kaut kas līdzīgs zemāk.

Šeit jūs varat redzēt, kā magnētiskās līnijas koncentrējas dzelzs serdeņos un tā kustībā caur gaisa spraugu.

Šī plūsmas intensitāte ir tieši proporcionāla strāvai, kas plūst spirālēs, kas savītas abos dzelzs ķermeņos. Tātad pozitīvā pusperioda laikā plūsma iet no nulles uz maksimālo un pēc tam tiek samazināta no maksimuma uz nulli. Pēc pozitīvā cikla pabeigšanas lauka intensitāte gaisa spraugā arī sasniegs nulli, un pēc tam mums būs negatīvs cikls.

AC negatīvā cikla laikā:

Šajā sinusoidālā sprieguma negatīvajā ciklā pozitīvais spriegums punktā “B” pakāpeniski iet no nulles uz maksimālo un pēc tam atgriežas līdz nullei. Kā parasti, šī sprieguma dēļ būs strāvas plūsma, un mēs varam redzēt šīs strāvas plūsmas virzienu tinumos zemāk redzamajā attēlā.

Tā kā strāva ir lineāri proporcionāla spriegumam, tā lielums abos tinumos pakāpeniski palielinās no nulles līdz maksimālajam un pēc tam samazinās no maksimuma līdz nullei.

Ja mēs ņemsim vērā Lenca likumu, tad ap spirālēm parādīsies magnētiskais lauks pašreizējās plūsmas dēļ, kas līdzīgs pozitīvajā ciklā pētītajam gadījumam. Šis lauks koncentrēsies ferīta serdeņu centrā, kā parādīts attēlā. Tā kā plūsmas intensitāte ir tieši proporcionāla strāvai, kas plūst spirālēs, kas savītas abos dzelzs ķermeņos, šī plūsma arī iet no nulles līdz maksimālajai un pēc tam samazinās no maksimuma uz nulli, ievērojot strāvas lielumu. Lai gan tas ir līdzīgs pozitīvajam ciklam, ir atšķirība, un tas ir magnētiskā lauka līniju virziens. Diagrammās varat novērot šo plūsmas virziena atšķirību.

Pēc viņa negatīvā cikla nāk pozitīvs cikls, kam seko vēl viens negatīvs cikls, un tas turpinās līdz brīdim, kad tiek noņemts maiņstrāvas sinusoidālais spriegums. Un tāpēc, ka šī mijas sprieguma ciklu, tad magnētiskā lauka centrā uz dzelzs kodoliem tur mainās gan lieluma un virzienu.

Visbeidzot, izmantojot šo iestatījumu,

• Mēs esam izstrādājuši magnētiskā lauka koncentrētu laukumu dzelzs serdeņu centrā.
• Magnētiskā lauka intensitāte gaisa spraugā mainās gan lielumā, gan virzienā.
• Lauks seko maiņstrāvas sinusoidālā sprieguma viļņu formai.

Faradejas likums par elektromagnētisko indukciju

Šī līdz šim apspriestā iestatīšana ir vispiemērotākā, lai realizētu Faradejas elektromagnētiskās indukcijas likumu. Tas ir tāpēc, ka pastāvīgi mainīgais magnētiskais lauks ir galvenā un vissvarīgākā elektromagnētiskās indukcijas prasība.

Mēs šeit pētām šo likumu, jo indukcijas motors darbojas pēc Faradeja elektromagnētiskās indukcijas likuma principa.

Tagad, lai izpētītu elektromagnētiskās indukcijas parādību, ņemsim vērā tālāk norādīto iestatījumu.

• Tiek uzņemts diriģents, kurš to veido kvadrātā, kura abos galos ir īssavienojums.
• Vadītāja kvadrāta centrā ir piestiprināts metāla stienis, kas darbojas kā uzstādīšanas ass.
• Tagad vadītāja kvadrāts var brīvi griezties pa asi, un to sauc par rotoru.
• Rotors ir novietots gaisa spraugas centrā tā, lai vadītāja cilpa varētu izjust maksimālo rotora ruļļu radīto lauku.

Mēs zinām saskaņā ar Faradeja elektromagnētiskās indukcijas likumu, " kad mainīgs magnētiskais lauks sagriež metāla vadītāju, tad vadītājā tiek inducēts EMF vai spriegums" .

Ļaujiet mums piemērot šo likumu, lai saprastu indukcijas motora darbību:

• Saskaņā ar šo elektromagnētiskās indukcijas likumu EMF vajadzētu inducēties rotora vadītājā, kas novietots centrā, mainīgā magnētiskā lauka dēļ, ko tas piedzīvo.
• Šī inducētā EML un vadītāja īssavienojuma dēļ visā kontūrā plūst strāva, kā parādīts attēlā.
• Šeit ir indukcijas motora darbības atslēga. Mēs zinām, ka saskaņā ar Lenca likumu strāvu vadošais vadītājs ap to rada magnētisko lauku, kura intensitāte ir proporcionāla strāvas lielumam.
• Tā kā likums ir universāls, rotora vadītājcilpai ir jāizveido arī magnētiskais lauks, jo elektromagnētiskās indukcijas dēļ caur to plūst strāva.
• Ja statora tinumu un dzelzs serdeņa izveidoto magnētisko lauku saucam par galveno plūsmu vai par statora plūsmu. Tad magnētisko lauku, ko rada rotora vadītāja cilpa, mēs varam saukt par Rotora plūsmu.
• Galvenās plūsmas un rotora plūsmas mijiedarbības dēļ rotors izjūt spēku. Šis spēks mēģina pretoties EML indukcijai rotorā, pielāgojot rotora stāvokli. Tādējādi mēs šajā laikā piedzīvosim kustību vārpstas stāvoklī.
• Tagad magnētiskais lauks mainās mainīgā sprieguma dēļ, un spēks arī nepārtraukti bez apstājas pielāgo rotora stāvokli.
• Tātad rotors turpina griezties mainīgā sprieguma dēļ, un tādējādi mums ir mehāniskā jauda pie rotora vārpstas vai ass.

Ar to mēs esam redzējuši, kā elektromagnētiskās indukcijas dēļ rotorā pie vārpstas ir mehāniskā jauda. Tātad šo iestatījumu sauc par indukcijas motoru.

Līdz šim mēs esam apsprieduši asinhronā motora darbības principu, taču atcerieties, ka gan teorija, gan praktiskā ir atšķirīgas. Indukcijas motora darbībai ir nepieciešama papildu iestatīšana, kuru mēs apspriedīsim tālāk.

Vienfāzes indukcijas motors

Indukcijas motoru, kas darbojas ar vienfāzes maiņstrāvu, sauc par vienfāzes indukcijas motoru.

Elektroenerģijas līnija, kas mums pieejama mājās, ir 240V / 50Hz maiņstrāvas vienfāzes elektrolīnija, un Inductions motorus, kurus mēs ikdienā izmantojam savās mājās, sauc par vienfāzes indukcijas motoriem.

Lai labāk izprastu vienfāzes asinhronā motora darbības principu, apskatīsim vienfāzes asinhronā motora konstrukciju.

Šeit,

• Mēs paņemsim vairākus vadītājus un uzstādīsim tos uz brīvi rotējošā vārpstas, kā parādīts attēlā.
• Mēs arī saīsināsim visu vadītāju galus ar metāla gredzenu, tādējādi izveidojot vairākas vadītāju cilpas, kuras mēs iepriekš pētījām.
• Šis rotora uzstādījums tuvāk apskatot izskatās kā vāveres būris, un tāpēc to sauc par vāveres būra indukcijas motoru. Apskatīsim vāveres būra rotora 3D struktūru.

• Stators, kas tika uzskatīts par pilnīgu dzelzs gabalu, faktiski ir plānu sakausētu dzelzs lokšņu grupa. Viņi ir tik cieši saspiesti, ka starp tiem burtiski nebūs gaisa. Mēs izmantojam dzelzs lokšņu kaudzi, nevis vienu dzelzs gabalu tā paša iemesla dēļ, ko mēs izmantojam velmētas dzelzs loksnes jaudas transformatora gadījumā, kura mērķis ir samazināt dzelzs zudumus. Izmantojot kraušanas metodi, mēs ievērojami samazināsim enerģijas zudumus, vienlaikus saglabājot to pašu.

Šī iestatījuma darbība ir līdzīga uzstādījumam, ko izmanto, izskaidrojot asinhronā motora darbības principu.

• Pirmkārt, mēs nodrošināsim maiņstrāvas spriegumu, un šī sprieguma dēļ strāva plūst caur statora tinuma brūci gan augšējā, gan apakšējā segmentā.
• Strāvas dēļ magnētiskais lauks tiek ģenerēts gan augšējā, gan apakšējā tinumā.
• Lielākā daļa dzelzs lokšņu darbojas kā galvenā barotne spoles radītā magnētiskā lauka pārvadāšanai.
• Šis mainīgais magnētiskais lauks, ko pārvadā dzelzs serde, koncentrējas centrālajā gaisa spraugā tīša konstrukcijas projekta dēļ.
• Tā kā rotors ir ievietots šajā gaisa spraugā, arī uz rotora piestiprinātie īssavienojumu vadītāji piedzīvo šo mainīgo lauku.
• Lauka dēļ rotora vadītājos tiek ierosināta strāva.
• Tā kā strāva iet caur rotora vadītājiem, arī ap rotoru rodas magnētiskais lauks.
• Mijiedarbojoties starp ģenerētā rotora magnētisko lauku un statora magnētisko lauku, rotors piedzīvo spēku.
• Šis spēks pārvieto rotoru pa asi, un tādējādi mums būs rotācijas kustība.
• Tā kā spriegums nepārtraukti maina sinusoidālo spriegumu, rotors arī turpina nepārtraukti griezties pa savu asi. Tādējādi mums būs nepārtraukta mehāniskā izeja dotajam vienfāzes ieejas spriegumam.

Lai gan mēs esam pieņēmuši, ka rotors rotē automātiski pēc jaudas piešķiršanas vienfāzes motoram, kas tā nav. Tā kā vienfāzes asinhronā motora radītais lauks ir mainīgs magnētiskais lauks, nevis rotējošs magnētiskais lauks. Tātad motora sākumā rotors tiek bloķēts savā stāvoklī, jo spēks, ko tas piedzīvo apakšējās spoles un augšējās spoles dēļ, būs tāda paša lieluma un pretējs virzienā. Tātad sākumā rotora radītais tīrais spēks ir nulle. Lai no tā izvairītos, mēs izmantosim asinhronā motora papildu tinumu, lai tas kļūtu par pašdarbīgu motoru. Šī papildu tinums nodrošinās nepieciešamo lauku, lai rotors sāktu kustēties. Piemērs šim gadījumam ir elektriskais ventilators, ko mēs redzam ikdienas dzīvē,kas ir kondensatora palaišana un darbojas asinhronais motors ar palīg tinumu, kas sērijveidā savienots ar kondensatoru.

Trīsfāžu indukcijas motors

Indukcijas motoru, kas darbojas ar trīsfāžu maiņstrāvas elektrisko jaudu, sauc par trīsfāzu indukcijas motoru. Parasti trīsfāžu indukcijas motorus izmanto rūpniecībā un tie nav piemēroti lietošanai mājās.

Rūpniecībai pieejamā strāvas līnija ir 400 V / 50 Hz Trīsfāzu četrrindu maiņstrāva, un Inductions motorus, kas rūpniecībā strādā pie šīs piegādes, sauc par trīsfāzu indukcijas motoriem.

Lai labāk izprastu trīsfāzu asinhronā motora darbības principu, apskatīsim trīsfāzu asinhronā motora konstrukciju.

Šeit,

• A fāze tinumu sāk no augšējā segmenta, kam seko apakšējais segments, kā parādīts attēlā.
• Kas attiecas uz abiem fāzes galiem, tinumu viens ir savienots ar trīsfāzu barošanas avota A fāzes elektropārvades līniju, bet otrs gals ir savienots ar to pašu trīs fāžu četrrindu barošanas avota neitrālu. Tas ir iespējams, jo trīsfāzu četrrindu barošanas avotā mums ir pirmās trīs līnijas, kurās ir trīs līniju spriegumi, bet ceturtā līnija ir neitrāla.
• Pārējiem divfāžu tinumiem ir tāds pats paraugs kā A fāzei. B fāzes tinumu divos galos viens ir savienots ar trīsfāzu barošanas avota B fāzes elektropārvades līniju, bet otrs gals ir savienots ar šo pašu trīs fāžu neitrālu četru līniju barošana.
• Rotora struktūra ir līdzīga vāveres būrim un ir tāda paša veida rotors, ko izmanto vienfāzes asinhronajā motorā.

Tagad, ja mēs nodrošinām elektrisko jaudu statora trīsfāzu tinumiem, strāva sāk plūst visos trīs tinumos. Šīs strāvas plūsmas dēļ spoles radīs magnētisko lauku, un šis lauks plūdīs caur mazāku magnētiskās pretestības ceļu, ko nodrošina laminētā serde. Šeit motora struktūra ir veidota tā, ka kodola nestais magnētiskais lauks koncentrējas uz gaisa spraugu centrā, kur atrodas rotors. Tātad magnētiskais lauks, ko kodols koncentrē centra spraugā, ietekmē rotora vadītājus, tādējādi inducējot tajos strāvu.

Vadītāja strāvas klātbūtnē rotors arī rada magnētisko lauku, kas jebkurā brīdī mijiedarbojas ar statora lauku. Šīs mijiedarbības dēļ rotors piedzīvo spēku, kas noved pie motora rotācijas.

Šeit statora radītais magnētiskais lauks ir rotējošs trīsfāzu jaudas dēļ, atšķirībā no mainīgā tipa, kuru mēs apspriedām vienfāzes motorā. Šī rotējošā magnētiskā lauka dēļ rotors pats sāk griezties arī bez sākotnēja grūdiena. Tas padara trīsfāzu motoru par pašu iedarbināmu tipu, un mums šāda veida motoriem nav nepieciešama papildu tinuma.