Věda v oblasti elektřiny v 19. a 20. století se rychle rozvíjela, což vedlo k vytvoření elektrických indukčních motorů. S pomocí takových zařízení pokročil vývoj průmyslového průmyslu daleko kupředu a nyní si nelze představit závody a továrny bez pohonných strojů využívajících asynchronní elektromotory.
Obsah
Historie vzhledu
Historie vzniku asynchronního elektromotoru začíná v roce 1888, kdy Nikola Tesla patentoval obvod elektromotoru, ve stejném roce další vědec v oboru elektrotechniky Gallileo Ferrari publikoval článek o teoretických aspektech provozu asynchronního stroje.
V roce 1889 ruský fyzik Michail Osipovič Dolivo-Dobrovolskij získal v Německu patent na asynchronní třífázový elektromotor.
Všechny tyto vynálezy umožnily zdokonalit elektrické stroje a vedly k masivnímu nasazení elektrických strojů v průmyslu, což výrazně urychlilo všechny technologické procesy ve výrobě, zvýšilo efektivitu práce a snížilo její pracnost.
V současné době je nejběžnějším elektromotorem používaným v průmyslu prototyp elektrického stroje vytvořený společností Dolivo-Dobrovolsky.
Zařízení a princip činnosti asynchronního motoru
Hlavní součásti indukčního motoru jsou stator a rotor, které jsou od sebe odděleny vzduchovou mezerou. Aktivní práci v motoru vykonávají vinutí a jádro rotoru.
Asynchronií motoru se rozumí rozdíl mezi otáčkami rotoru a frekvencí rotace elektromagnetického pole.
stator - jedná se o pevnou část motoru, jehož jádro je vyrobeno z elektrooceli a je uloženo v rámu. Postel je vyrobena litým způsobem z materiálu, který není magnetický (litina, hliník). Statorová vinutí jsou třífázový systém, ve kterém jsou dráty uloženy v drážkách s úhlem vychýlení 120 stupňů. Fáze vinutí jsou standardně připojeny k síti podle schémat "hvězda" nebo "trojúhelník".
Rotor Je to pohyblivá část motoru. Rotory asynchronních elektromotorů jsou dvojího typu: s rotory nakrátko a s fázovými rotory. Tyto typy se od sebe liší provedením vinutí rotoru.
Asynchronní motor s kotvou nakrátko
Tento typ elektrického stroje byl poprvé patentován společností M.O. Dolivo-Dobrovolsky a je lidově nazýván "kolo veverky" kvůli vzhledu konstrukce. Zkratované vinutí rotoru se skládá z měděných tyčí zkratovaných kroužky (hliník, mosaz) a vloží se do drážek vinutí jádra rotoru. Tento typ rotoru nemá pohyblivé kontakty, takže tyto motory jsou velmi spolehlivé a odolné v provozu.
Indukční motor s fázovým rotorem
Takové zařízení umožňuje nastavit rychlost práce v širokém rozsahu. Fázový rotor je třífázové vinutí, které je zapojeno podle schémat "hvězdy" nebo trojúhelníku. V takových elektromotorech jsou v designu speciální kartáče, pomocí kterých můžete nastavit rychlost rotoru. Pokud je do mechanismu takového motoru přidán speciální reostat, pak se při nastartování motoru sníží aktivní odpor a tím se sníží startovací proudy, což nepříznivě ovlivňuje elektrickou síť a samotné zařízení.
Princip fungování
Když je na vinutí statoru aplikován elektrický proud, vzniká magnetický tok. Vzhledem k tomu, že fáze jsou vůči sobě posunuty o 120 stupňů, tok ve vinutí se otáčí. Pokud je rotor zkratován, pak se při takovém otáčení objeví v rotoru proud, který vytváří elektromagnetické pole. Magnetická pole rotoru a statoru při vzájemné interakci způsobují rotaci rotoru elektromotoru. Pokud je rotor fázový, pak je napětí aplikováno na stator a rotor současně, v každém mechanismu se objeví magnetické pole, vzájemně se ovlivňují a rotují rotor.
Výhody asynchronních motorů
| s rotorem nakrátko | S fázovým rotorem |
|---|---|
| 1. Jednoduché zařízení a spouštěcí obvod | 1. Malý startovací proud |
| 2. Nízké výrobní náklady | 2. Možnost nastavení rychlosti otáčení |
| 3. S rostoucím zatížením se otáčky hřídele nemění | 3. Pracujte s malými přetíženími bez změny rychlosti |
| 4. Schopný vydržet krátkodobá přetížení | 4. Lze použít automatický start |
| 5. Spolehlivý a odolný v provozu | 5. Má velký točivý moment |
| 6. Vhodné pro všechny pracovní podmínky | |
| 7. Má vysokou účinnost |
Nevýhody asynchronních motorů
| s rotorem nakrátko | S fázovým rotorem |
|---|---|
| 1. Otáčky rotoru nelze nastavit | 1. Velké rozměry |
| 2. Malý rozběhový moment | 2. Účinnost je nižší |
| 3. Vysoký startovací proud | 3. Častá údržba kvůli opotřebení kartáče |
| 4. Určitá složitost návrhu a přítomnost pohyblivých kontaktů |
Asynchronní motory jsou velmi účinná zařízení s vynikajícími mechanickými vlastnostmi, což z nich dělá lídry v četnosti použití.
Provozní režimy
Elektromotor asynchronního typu je univerzální mechanismus a má několik režimů po dobu provozu:
- Kontinuální;
- krátkodobý;
- Periodický;
- Opakované-krátkodobé;
- Speciální.
Nepřetržitý režim - hlavní režim provozu asynchronních zařízení, který se vyznačuje stálým chodem elektromotoru bez odstávek s konstantní zátěží. Tento způsob provozu je nejběžnější, používá se v průmyslových podnicích všude.
Momentální režim - funguje, dokud není dosaženo konstantní zátěže po určitou dobu (10 až 90 minut), nemající čas se co nejvíce zahřát. Poté se vypne. Tento režim se používá při dodávání pracovních látek (voda, ropa, plyn) a další situace.
Periodický režim - doba trvání práce má určitou hodnotu a na konci cyklu práce se vypne. Provozní režim start-work-stop. Zároveň se dokáže vypnout na dobu, po kterou nestihne vychladnout na vnější teploty, a znovu se zapnout.
Přerušovaný režim - motor se nezahřeje na maximum, ale také nestihne vychladnout na vnější teplotu. Používá se ve výtazích, eskalátorech a dalších zařízeních.
zvláštní režim - doba a doba zařazení je libovolná.
V elektrotechnice existuje princip reverzibility elektrických strojů - to znamená, že zařízení může jak přeměňovat elektrickou energii na mechanickou, tak provádět opačné akce.
Tomuto principu odpovídají i asynchronní elektromotory, které mají motorický a generátorový režim činnosti.
Motorový režim - hlavní režim činnosti asynchronního elektromotoru. Při přivedení napětí na vinutí vzniká elektromagnetický točivý moment, který táhne rotor s hřídelí a tím se hřídel začne otáčet, motor dosahuje konstantních otáček a koná užitečnou práci.
režim generátoru - na principu buzení elektrického proudu ve vinutí motoru při otáčení rotoru. Pokud se rotor motoru otáčí mechanicky, pak se na vinutí statoru vytváří elektromotorická síla, v přítomnosti kondenzátoru ve vinutích vzniká kapacitní proud.Pokud je kapacita kondenzátoru určitá hodnota, v závislosti na vlastnostech motoru, pak se generátor samovzbudí a objeví se třífázový napěťový systém. Motor s klecí nakrátko bude tedy fungovat jako generátor.
Řízení otáček asynchronních motorů
Pro regulaci rychlosti otáčení asynchronních elektromotorů a řízení jejich provozních režimů existují následující metody:
- Frekvence - při změně frekvence proudu v elektrické síti se mění frekvence otáčení elektromotoru. Pro tuto metodu se používá zařízení zvané frekvenční měnič;
- Reostatický - když se změní odpor reostatu v rotoru, změní se rychlost otáčení. Tato metoda zvyšuje rozběhový moment a kritický skluz;
- Pulzní - způsob řízení, při kterém je na motor aplikován speciální typ napětí.
- Přepínání vinutí během provozu elektromotoru z obvodu „hvězda“ na obvod „trojúhelník“, což snižuje startovací proudy;
- Ovládání změny páru pólů pro rotory s kotvou nakrátko;
- Zapojení indukční reaktance pro motory s vinutým rotorem.
S rozvojem elektronických systémů se řízení různých elektromotorů asynchronního typu stává efektivnější a přesnější. Takové motory se používají všude na světě, rozmanitost úkolů prováděných takovými mechanismy každým dnem roste a jejich potřeba neklesá.
Podobné články:
