Устройство за асинхронен електродвигател, работа, съвети

Предишна

Съдържание:

  • Устройство за асинхронен двигател
  • Статор на асинхронен двигател
  • Ротор на асинхронен двигател
  • Как работи асинхронен двигател
  • Как да определим оборотите на асинхронен двигател

Англоезичният справочник нарича асинхронен електродвигател индукция. И веднага всичко си идва на мястото. Целият интернет е пълен с въпроси за това как този тип машина се различава от колекторните и синхронните аналози, но всъщност всичко е просто. Това е единственият тип двигатели, при които явлението индукция се използва за създаване на полюси. Във всички останали случаи се използват постоянни магнити, намотки, захранвани с ток... И само при индукционните - тоест искахме да кажем - асинхронните двигатели, се използва насочване за създаване на движещата сила. Това определя тяхната характеристика - разликата между скоростта на въртене на вала и честотата на полето.

Устройство за асинхронен двигател

Статорът е класически

Статор на асинхронен двигател

Нека започнем с най-простия и най-често срещан вариант: когато променливотоковото захранване се подава към намотките на статора. Какво представляват? Вижте снимката: пред нас е типичен образец на статора. Ако махнете ротора от него, дори не можете да разберете към кой тип двигател принадлежи този конкретен. И така, стигнахме до основното заключение: статорът най-често не определя метода за формиране на движещата сила. По-скоро това е опора, спрямо която действа статорът.

Виждаме пред нас композитно ядро, съдържащо две намотки. Именно те, поради посоката на намотката, създават два основни полюса. Не можете да ги наречете север или юг, защото посоката на напрежението непрекъснато се променя (при двойна честота на мрежата, например 100 Hz). Сглобяването обикновено се извършва по следния начин: (Вижте също: Как да направите свой собствен електродвигателръце)

  • Бобините се навиват напълно отделно. Дизайнерите вече знаят колко навивки са необходими и кой проводник да използвате.
  • Полученото чиле внимателно се поставя върху дистанционните елементи на магнитния проводник (обикновено във формата на буквата Т). За изолация се полага слой от винил или друг полимер.
  • След това краищата на намотките са леко огънати към периферията, а завоите са плътно притиснати към основата на буквата Т.
  • В нашия случай сърцевината е композитна, т.е. вътрешната част с намотките е вкарана във външния пръстен. Но най-често дизайнът е по-прост.

    • Ядрото е сглобено от плочи, изолирани една от друга с лак. Когато асинхронен електродвигател 220 V работи, променливото поле индуцира вихрови токове и предизвиква ефекта на намагнитване. За да се намалят загубите, сърцевината се разбива на плочи. А специалната стомана със силициеви добавки има нисък коефициент на електропроводимост.

    работа

    Статор на асинхронен двигател

    Домакинските асинхронни електродвигатели имат само два полюса на статора. Но има изключение от този модел. На друга снимка виждаме статора на трискоростен асинхронен подов вентилатор. Има цели осем полюса и е необходим кондензатор, за да захранва такава купчина желязо. Той измества фазата на напрежението с минус 90 градуса спрямо тока. Благодарение на това става възможно да се създаде променливо въртящо се поле вътре в статора. Този тип асинхронни двигатели се наричат ​​кондензаторни.

    Схемата изглежда така:

  • Четири намотки лежат на върховете на кръста и се захранват от мрежа 220 V. Две от тях - срещуположни - имат един полюсен знак, а останалите - друг. Оказва се, че полето се върти с половината от скоростта на мрежата (25 Hz). Това е напълно достатъчно за работата на вентилатора.
  • Мек старт на асинхронен електродвигател и работа са възможни самов условия, при които полето е изгладено. За тези цели се използват четири намотки, разположени диагонално. Тук напрежението се измества с 90 градуса. Благодарение на спомагателните бобини, техническите характеристики са подобрени.

    • И как се регулират оборотите? Такива регулатори на скоростта на асинхронен електродвигател превключват намотката. Клавиатурата за управление е подредена по такъв начин, че само един от бутоните може да бъде натиснат по всяко време или всички те са изключени. Всяка от осемте намотки от своя страна има няколко крана. Необходимото превключване се извършва в статора, включително някои клонове, захранвани от кондензатор. В резултат на това натискането на всеки бутон активира само част от намотката. Статорът е напълно работещ само при по-висока скорост.

    Принципът на действие на схемата

    На снимката е показана приблизителна диаграма, демонстрираща принципа на работа. Скоростта на въртене се задава чрез превключване на намотките с помощта на бутони 1, 2 и 3. Необходимостта от защита срещу едновременно включване е продиктувана от изискванията за нормална работа на устройството. В резултат на това се изпълнява с най-простите методи за контрол на скоростта.

    Сърцевината на магнитната верига, както и преди, е сглобена от листове електрическа стомана, за да се намалят топлинните загуби. Но дори и в този случай температурата може да достигне значителни размери, така че роторът на асинхронния двигател на вентилатора е снабден с лопатки (виж снимката). Това означава, че всеки вентилатор в действителност може да загрява само въздуха, но не и обратното.

    Лопатки на ротора

    Ротор на асинхронен двигател

    В този случай двигателят е насочен към дългосрочна работа. Следователно роторът е оборудван с тангенциални лопатки на вентилатора. Това помага за охлаждане на конструкцията в горещите летни нощи. И собственикът може да спи спокойно, без да мисли за възможността от пожар. Всяко е доброустройството работи по подобен начин (самоохлажда се). В този случай двигателят е проектиран по схемата с ротор с късо съединение. Това означава, че има барабан, който седи на вала, където медните проводници са потопени в силумина. И всички те са съединени един с друг чрез пръстен конектор. Подобно техническо решение традиционно се нарича в литературата бяла клетка (колело) по обясними причини. (Вижте също: Как да разглобите електрически мотор)

    Асинхронният електродвигател с късо съединение е доминиращ в ежедневието. Полетата в проводниците се индуцират от статора, след което тяхното свързване става през етера и валът започва да се върти. Но никога няма да настигне честотата на мрежата. Тъй като в този случай индукционните токове изчезват и връзката се прекъсва. Валът се забавя, отново се подхваща от полето и т.н. По подобен начин работят монофазните асинхронни електродвигатели и всякакви други. По същество няма значение как се създава променливото поле.

    Отличава се още едно голямо семейство. Устройството на асинхронен електродвигател в този случай е коренно различно. Роторът е оборудван с намотки, точно като колекторен двигател. Обикновено са трифазни. Това позволява много по-силни полета, но също така създава голям проблем: трудно се движи валът. Огромната напрегнатост на полето създава невероятни сили на сцепление, поради което има възможност за повреда на оборудването. Освен това валът изобщо няма да се върти така.

    Ето защо, за да се намали силата на индуцираните токове (а следователно и силата на полето), във веригата на всички фази на ротора се включва реостат. Активното му съпротивление не позволява на ЕДС да развие цялата си мощност върху вала: част от него се превръща в обикновена топлина при активното съпротивление. В резултат на това началният момент на асинхронен двигател с фазов ротор е доста голям, но оборотите не спират.Ясно е, че стойността на съпротивлението на реостата е различна за всеки дизайн. Определя се от ротора на асинхронния електродвигател, зададените характеристики, стартовото натоварване и много други.

    Имайте предвид, че във всички случаи с асинхронни двигатели имаме доста големи загуби. Това е особено забележимо на примера на реостат. В този случай мощността на асинхронния електродвигател се изразходва директно за разсеяна топлина. Основното предимство на разглеждания клас устройства е простотата на конструкцията и поддръжката. В противен случай всички видове асинхронни електродвигатели биха били захвърлени на бунището на историята.

    Как работи асинхронен двигател

    Вече казахме, че статорът създава въртящо се магнитно поле. Посоката на линиите на напрежение се определя от правилото на свредлото (дясна ръка). Затова засега ще оставим статора настрана и ще се опитаме да разберем какво се случва на ротора в този момент. Да започнем с бялата клетка.

    Вътре в статора има поле, чиито напреженови линии в първото приближение са насочени към центъра, където се намира валът. Те пресичат проводника на бялата клетка под ъгъл, близък до 90 градуса. Съгласно правилото на дясната ръка, променливото поле индуцира ЕДС, която на свой ред генерира ток. Резултатът е отговор.

    Всяка двойка проводници на бялата клетка се превръща в рамка. И полето на статора се върти. Поради това, според правилото на палеца, се появява съответно поле, противоположно на първоначалната посока. На практика това изглежда така:

  • Роторът се движи по-бавно от статора. Нека въртенето е по посока на часовниковата стрелка.
  • В един момент северният полюс започва да настига един от проводниците на бялата клетка.
  • Токът е насочен така, че кръговите линии на интензитета на съответното магнитно поле да вървят към полюса.
  • Оказва се, че предразбира се, стълбът се натъква на едноименния знак за заряд и започва да го бута. В същото време отзад се образува "югът", който се опитва да тича след терена.

    • Принципът на действие

    Това е просто и кратко обяснение защо бялата клетка в крайна сметка започва да се върти. В същото време роторът не трябва да бъде твърде тежък, тъй като свързването на полетата не е много силно. Това обяснява ниската теглителна сила, развивана от асинхронния двигател в началото. В същото време стартовият ток е висок, тъй като нищо не пречи на генерирането на поле вътре в статора. Моля, обърнете внимание, че в ротора на еднофазния асинхронен двигател, показан на снимката в началото на статията, проводниците на клетката са леко наклонени спрямо оста на барабана. Това помага да се създаде по-равномерен магнитен полюс, който компенсира недостатъците (предимно неравномерността) на въртенето на полето на статора.

    Фазовият ротор се състои от намотки, чиято нормала е насочена приблизително към центъра на двигателя (вала). Можете да си представите всяка от тях като хипертрофирала клетка на белите клетки. Поради факта, че има много завои (бормашина, например, има около 40 от тях), силата на полето е много по-висока. В този случай, поради рязък скок в началото, консумираната енергия ще стане твърде голяма. И нивото на ЕМП е значително (защото зависи от скоростта на промяна на магнитния поток). Ето защо в роторната верига е включен реостат. Той намалява тока, което естествено намалява съответното поле, генерирано от проводниците.

    В същото време фазовият ротор може значително да подобри характеристиките на асинхронните електродвигатели, тъй като два или три проводника (грубо казано) дават повече теглителна сила. Недостатъците на такова техническо решение включват токови колектори и устройство за четка. За да се намали износването при някои асинхронни двигатели, роторът се скъсява чрез специален механизъм след набор от обороти. С настоящотоживотът на оборудването значително се удължава.

    Не виждаме причина да разглеждаме по-подробно фазовия ротор, защото най-добрата му илюстрация е подсилената бяла клетка. Представете си, че те бяха четиридесет вместо един! Готино? И количеството (от 40 и по-долу) се регулира от съпротивлението на реостата.

    Как да определим оборотите на асинхронен двигател

    Вече казахме, че всеки, включително асинхронен трифазен електродвигател, не може да развие обороти, дори близки до честотата на полето. Затова се опитват да намалят броя на стълбовете. Но дори и в този случай рядко е възможно да се достигнат желаните 3000 rpm (50 Hz x 60 sec). За да бъдем по-точни, това е принципно невъзможно. Обратно, увеличаването на броя на полюсите на статора се практикува, за да се намалят оборотите, както беше показано по-горе на примера на подов вентилатор.

    Но още по-често се свързва асинхронен електродвигател с ротор с късо съединение към трифазен амплитуден регулатор. Този метод ви позволява да постигнете резултата възможно най-лесно. Токовете на асинхронните електродвигатели са големи в началото, също поради загубите в сърцевината на ротора (те намаляват с увеличаване на оборотите). Не бихме казали, че ремонтът на статори със собствените си ръце принадлежи към категорията на простите, но е много по-добре от пренавиването на ротора на колектора. Простотата на дизайна обяснява любовта на индустрията към този тип устройства.

    Следваща

    Прочетете също: