Асинхронен двигател: принцип на работа, устройство и типове
- Електрическа мрежа
Модерното промишлено производство, като постоянно динамично развиваща се система, изисква използването на нови и новаторски технически решения за решаване на различни проблеми. В същото време много производители все още използват машините, машините и различните механизми на старите надеждни асинхронни двигатели като двигатели.
Сред използваните в производството на електронни системи и електрически машини, специално място се занимава с асинхронен двигател - електрическа машина с електронно управляващо устройство, което използва променлив ток за преобразуване на електрическата енергия в механична енергия.
По-задълбоченото разкритие на тази концепция се основава на принципа на използване на магнитно поле за създаване на ротационно движение - статорът създава магнитно поле малко по-високо по честота, отколкото честотата на магнитното поле на въртящия се ротор.
Магнитното поле прави ротора да се върти, докато неговата скорост на въртене е малко по-малка от промяната в магнитното поле на статора, той се опитва да се изравнят с полето, образувано от статора.
Двигателите на този принцип са най-често срещаните видове електрически машини - това е най-простият и най-икономичен тип преобразуване на електрическата енергия на променлив ток в ротационна механична енергия.
Подобно на повечето технически сложни механизми, такива двигатели имат много положителни страни, главната от които е липсата на електрически контакт между движещи се и неподвижни части на машината.
Това е предимството на асинхронните и е фундаментално при избора на двигателни модели при разработването на дизайна - липсата на колектор и четки, контактът между статора и ротора значително увеличава надеждността и намалява производствените разходи на такива мотори.
Трябва обаче да се отбележи, че това правило е валидно само за един от типовете (макар и най-често срещаните форми) - двигатели с ротор с катерици.
Описание на схемата
Работата на асинхронен двигател, проектиран за конвенционално захранване с променлив ток, може да бъде описан по следната схема:
- Върху статорните намотки на двигателя се захранва променлив електрически ток от всяка фаза (ако моторът е трифазен, ако токът е еднофазен, другите намотки са включени чрез включване на стартови кондензатори във веригата, които играят ролята на имитация на трифазна мрежа).
- В резултат на подаването на напрежение във всяко от намотките се създава електрическо поле с честота на напрежение и тъй като те се преместват на 120 градуса един спрямо друг, доставката се измества както във времето (дори и незначително), така и в пространството (също достатъчно малка ).
- Полученият въртящ се магнитен поток на статора със своята сила създава електродвижеща сила в ротора или по-скоро в неговите проводници.
- Магнитният поток, създаден в статора, взаимодейства с роторното магнитно поле, създава начален момент - магнитното поле, което има тенденция да се върти в посоката на магнитното поле на статора.
- Магнитното поле постепенно се увеличава и превишава т.нар. Спирачен момент, завърта ротора.
приспособление
Конструкцията на модула може да бъде представена най-ясно от примера на асинхронен двигател с късо съединение на ротора, а вторият тип електродвигатели има малко по-различен дизайн, защото те използват промишлена мрежа от 380 волта.
Основните компоненти на такава електрическа машина са статор и ротор, които не са в контакт един с друг и имат въздушна междина. Този дизайн на основните части се дължи на факта, че съставът на двете основни части на двигателя включва така наречените активни части - състоящи се от метална проводник възбуждаща намотка.
Всяка част има свои собствени статорни и роторни намотки и стоманена сърцевина - магнитна сърцевина, съответно. Това са основните части на електродвигателя, които са фундаментално необходими за работата на машината, всички други части - корпусът, търкалящите лагери, валът, вентилаторът - те са структурно необходими, но абсолютно не засягат принципа на работа на устройството.
Те играят важна роля по много начини, например, търкалящи лагери, осигуряват възможност за гладко движение, корпусът предпазва от механично въздействие върху основните работни части, вентилаторът осигурява въздушен поток към двигателя и топлината, генерирана по време на работа, но не засяга принципа на преобразуване на електрическата енергия в механична енергия.
Така че основните части на асинхронен електродвигател, подобно на електрическа машина, са:
- Статорът е основният елемент на електродвигател, състоящ се от трифазна (или многофазна) намотка. Специфична особеност на намотката е специфичната подредба на завоите - проводниците са равномерно разположени в канали с ъгъл от 120 градуса по цялата обиколка.
- Роторът е вторият основен елемент на агрегата, който е цилиндрично ядро с алуминиеви прорези. Такава конструкция се нарича "катерица с катерици" или късо съединение тип ротор поради своята особеност. В нея медните пръчки са затворени в краищата с пръстен от двете страни на цилиндъра.
Трифазните намотки и конструктивно една за всяка фаза са свързани като статорни намотки с или звезда или триъгълник, а краищата на тези намотки се извеждат, за да се приплъзват пръстените, които се въртят на вала, електрическият ток се предава към тях чрез четки от графит. Този тип електродвигатели има голяма мощност и вече се използва в индустриални машини и машини.
сфера на приложение
С оглед на дизайните характеристики и лекотата на производство, тези електродвигатели са намерили основната им употреба в машини и механизми, които не изискват много усилия и мощност по време на работа.
По принцип тези мотори са инсталирани на почти всички домакински уреди:
- месомелачки;
- сешоари за коса;
- електрически миксери;
- вътрешни фенове;
- малки домакински машини с малка мощност;
Трифазните асинхронни двигатели имат различна мощност от 150 W до няколко киловата и се използват главно в индустрията като двигатели за машини и механизми.
Използването на този тип двигатели, което е приемливо от гледна точка на съотношението мощност / производителност, освен това, както и най-простият им монтаж, не изискват много внимание и грижа за поддръжката, особено тези видове жилища, специално проектирани да работят в тежки условия на производство.
От гледна точка на различните задачи по проектиране, пред които са изправени разработените машини и механизми в промишленото, масово производство, са приложени асинхронни линейни електродвигатели от основните четири типа:
Еднофазни двигатели
С ротор с катерици.
Еднофазен асинхронен двигател: как работи
Самото име на това електрическо устройство показва, че доставената му електрическа енергия се превръща в ротационно движение на ротора. Освен това прилагателното "асинхронно" характеризира несъответствието, забавянето на скоростите на въртене на арматурата от магнитното поле на статора.
Думата "еднофазна" причинява двусмислено определение. Това се дължи на факта, че терминът "фаза" в електричеството определя няколко явления:
промяна, разлика в ъглите между стойностите на вектора;
потенциален проводник на две, три или четири проводникови електрически вериги на променлив ток;
една от статорните или роторни намотки на трифазен двигател или генератор.
Ето защо трябва незабавно да изясним, че е прието да се нарича еднофазен електродвигател, който работи от двупроводна AC мрежа, представена от фазов и нулев потенциал. Броят на намотките, монтирани в различни конструкции на статора, не се влияе от това определение.
Дизайн на двигателя
Според техническото си устройство асинхронният двигател се състои от:
1. статор - статична, неподвижна част, направена от корпус с различни електротехнически елементи, разположени върху него;
2. ротор, въртящ се от електромагнитното поле на статора.
Механичното свързване на тези две части се осъществява чрез въртящи лагери, чиито вътрешни пръстени са разположени върху монтираните процепи на роторния вал, а външните са монтирани в защитни странични капаци, монтирани върху статора.
ротор
Устройството му за тези модели е същото като това на всички асинхронни двигатели: магнитна сърцевина от ламинирани плочи на базата на меки железни сплави е монтирана върху стоманена вал. На външната му повърхност има жлебове, в които са монтирани пръти от алуминиеви или медни намотки, късани в краищата до затварящите пръстени.
Електрическият ток, предизвикан от магнитното поле на статора, протича в намотката на ротора и магнитната верига служи за доброто преминаване на магнитния поток, създаден тук.
Отделните дизайни на ротори за еднофазни двигатели могат да бъдат направени от немагнитни или феромагнитни материали под формата на цилиндър.
статор
Дизайнът на статора също е представен:
Основната му цел е да генерира стационарно или въртящо се електромагнитно поле.
Стационарната намотка обикновено се състои от две вериги:
В най-простият дизайн, предназначен за ръчно промотиране на котвата, може да се направи само една намотка.
Принципът на действие на асинхронен еднофазен електродвигател
За да се опрости представянето на материала, нека си представим, че статорната намотка е направена само с един ход на цикъла. Кабелите в статора са разположени в кръг с 180 ъглови градуса. С него протича променлив синусоидален ток с положителни и отрицателни полувълни. Той не създава ротационно, а пулсиращо магнитно поле.
Как се появяват пулсациите на магнитното поле?
Нека анализираме този процес чрез примера на потока на положителния половин вълнов ток по време t1, t2, t3.
Преминава през горната част на проводника към нас и по долната част - от нас. В перпендикулярна равнина, представена от магнитна верига, около проводника F възникват магнитни потоци.
Токовете, вариращи в амплитуда при разглежданите времеви точки, създават електромагнитни полета F1, F2, F3 с различно измерение. Тъй като токът в горната и долната половина е същият, но намотката е извита, магнитните потоци на всяка част са насочени в обратна посока и унищожават действието си. Това може да се определи от правилото на джудже или дясната ръка.
Както можете да видите, с положителна половин вълна от въртенето на магнитното поле не се наблюдава и има само негови вълни в горната и долната част на тел, който също е взаимно балансиран в магнитната сърцевина. Същият процес се случва, когато отрицателната част на синусоида, когато токовете променят посоката на обратното.
Тъй като няма ротационно магнитно поле, роторът ще остане неподвижен, защото няма сили, за да започне въртенето му.
Как въртенето на ротора се създава в пулсиращо поле
Ако сега върти ротора, поне с ръка, той ще продължи това движение.
За да се обясни това явление, ние показваме, че общите магнитния поток промени в честотата синусоида ток от нула до максимална стойност във всеки половин цикъл (с промяна в обратна посока) и се състои от две части, оформени в горните и долните клони, както е показано на фиг.
Магнитното пулсиращо поле на статора се състои от два кръга с амплитуда Fmax / 2 и се движи в противоположни посоки с една честота.
В тази формула са посочени:
npr и nbr на честотата на въртене на магнитното поле на статора в посока напред и обратно;
n1 е скоростта на въртящия се магнитен поток (rpm);
p е броят на двойките полюси;
f - честота на тока в намотката на статора.
Сега с нашата ръка ще дадем въртене на двигателя в една посока и веднага ще се вдигне движението поради появата на въртящ момент, причинен от плъзгането на ротора спрямо различни магнитни потоци в посока напред и обратно.
Нека приемем, че магнитният поток на посоката напред съвпада с въртенето на ротора, а обратното, съответно, ще бъде обратното. Ако обозначим с n2 скоростта на въртене на арматурата в об / мин, тогава можем да напишем израз n2
Например електрически мотор работи на мрежа с 50 Hz с n1 = 1500 и n2 = 1440 оборота в минута. Неговият ротор има приплъзване по отношение на магнитния поток на посоката напред Spr = 0,04 и честотата на тока f2pr = 2 Hz. Обратното приплъзване е Soobr = 1,96, а честотата на тока е f2obr = 98 Hz.
Въз основа на закона на Ампер, в взаимодействието на сегашния I2pr и магнитното поле Fpr ще се появи въртящ момент Mpr.
Тук стойността на постоянния коефициент cM зависи от конструкцията на двигателя.
В този случай обратният магнитен поток Mobr също действа, който се изчислява от израза:
В резултат на това взаимодействието между тези два потока ще доведе до:
Внимание! Когато роторът се върти, в него се предизвикват токове с различни честоти, които създават въртящи моменти с различни посоки. Следователно, арматурата на двигателя ще се върти под действието на пулсиращо магнитно поле в посоката, от която започва да се върти.
По време, когато монофазният мотор преодолява номиналното натоварване, се създава малък приплъзващ поток с основната част от директния въртящ момент Mpr. Противодействието на спирачното, обратно магнитно поле Mobr се отразява много малко поради разликата в честотите на токовете на посоката на движение напред и назад.
Текущият обратния ток f2 е много по-висок от f2pr и индуктивното съпротивление, генерирано от x2obr, значително надвишава активния компонент и осигурява голям демагнетизиращ ефект на обратния магнитен поток Fabr, който в крайна сметка намалява.
Тъй като факторът на мощността на двигателя при натоварване е малък, обратният магнитен поток не може да има силен ефект върху въртящия се ротор.
Когато една фаза на мрежата се захранва с мотор с фиксиран ротор (n2 = 0), приплъзването, както директно, така и обратно, е равно на едно, магнитните полета и силите на преден и обратен поток са балансирани и не се случва ротация. Следователно, от подаването на една фаза е невъзможно да се развие арматурата на електрическия мотор.
Как бързо да определите скоростта на двигателя:
Как се създава ротация на ротора в еднофазен асинхронен двигател
През цялата история на експлоатация на такива устройства са разработени следните дизайнерски решения:
1. ръчно завъртане на вала с ръка или въже;
2. използването на допълнителна намотка, свързана към момента на пускане в ход поради омично, капацитивно или индуктивно съпротивление;
3. разцепване на късо съединение магнитна намотка на статорната магнитна верига.
Първият метод бе използван при първоначалното разработване и не започна да се използва в бъдеще поради възможните рискове от нараняване при стартиране, въпреки че не изисква свързването на допълнителни вериги.
Използване на фазово-превключваща намотка в статора
За да се даде началното въртене на ротора на намотката на статора, по време на пускане в експлоатация е свързана друга помощна, но само под ъгъл с 90 градуса. Извършва се с по-дебела жица за преминаване на по-високи токове, отколкото при работа.
Диаграмата на свързване на такъв двигател е показана на фигурата отдясно.
Тук се използва бутон тип PNOS, който е специално създаден за такива двигатели и е широко използван при работа с перални машини, произведени в СССР. Този бутон веднага включва 3 контакта по такъв начин, че двата крайни, след като се натиснат и освободят, остават фиксирани в състояние "включено", докато средният е за кратко затворен и след това се връща в първоначалното си положение под действието на пружина.
Затворените крайни контакти могат да бъдат изключени чрез натискане на съседен бутон "Стоп".
В допълнение към бутона на бутона, за да се изключи допълнителната намотка, в автоматичен режим се използват:
1. центробежни ключове;
2. диференциални или токови релета;
За да се подобри стартирането на двигателя при натоварване, се използват допълнителни елементи в намотката за фазово преместване.
Свързване на еднофазен двигател с изходно съпротивление
В такава схема омамно съпротивление е последователно монтирано към допълнителната намотка на статора. В този случай намотката на намотките се извършва по двупосочен начин, осигурявайки коефициента на самоиндукция на намотката много близо до нула.
Поради прилагането на тези две техники, когато теченията преминават през различни намотки между тях, настъпва фазово отместване от около 30 градуса, което е достатъчно. Ъгловата разлика се създава чрез промяна на сложните съпротивления във всяка верига.
С този метод може да се получи начална намотка с ниска индуктивност и повишена устойчивост. За тази цел намотката се използва с малък брой завои от тел на подценено напречно сечение.
Свързване на еднофазен двигател с пускане на кондензатор
Капацитивното преместване на тока във фаза ви позволява да създадете краткотрайна връзка за намотаване със серийно свързан кондензатор. Тази верига работи само когато двигателят стартира и след това се изключва.
Стартирането на кондензатора генерира най-висок въртящ момент и по-висок фактор на мощността, отколкото резистивния или индуктивния стартов метод. Тя може да достигне стойност от 45 ÷ 50% от номиналната стойност.
В отделни схеми капацитетът се добавя и към работната верига на намотката, която постоянно се включва. Поради това се постигат отклонения на токовете в намотките под ъгъл от порядъка на π / 2. В този случай в статора е забележимо изместване на амплитудните максимуми, което осигурява добър въртящ момент на вала.
Благодарение на това техническо приемане, двигателят може да генерира повече мощност при стартиране. Този метод обаче се използва само при тежки стартови дискове, например, за да се върти барабана на пералня, пълна с дрехи, с вода.
Стартирането на кондензатора ви позволява да промените посоката на въртене на арматурата. За да направите това, достатъчно е да промените полярността на началната или работната намотка.
Свързване на еднофазен двигател с разделени полюси
При асинхронни двигатели с малка мощност от порядъка на 100 W се използва разцепване на магнитния поток от статор поради включването на късо съединение в мембраната.
Нарежете на две части, като този полюс създава допълнително магнитно поле, което се измества от основния ъгъл и го отслабва на мястото, покрито от намотката. Поради това се създава елиптично въртеливо поле, формиращо въртящ момент на постоянна посока.
В такива конструкции могат да се намерят магнитни шънтове, изработени от стоманени плочи, които затварят ръбовете на върховете на стълбовите стълбове.
Двигатели с подобен дизайн могат да бъдат намерени във вентилационните устройства за издухване на въздух. Те нямат възможност да се обърнат.
Принципът на работа на асинхронен двигател с диаграми на свързване
Трифазните електродвигатели са широко използвани както за промишлена употреба, така и за лични цели, поради факта, че те са много по-ефективни от двигателите за конвенционална двуфазна мрежа.
Принципът на трифазния двигател
Трифазен асинхронен двигател е устройство, състоящо се от две части: статор и ротор, които са разделени от въздушна междина и нямат механична връзка помежду си.
На статора има три намотки, навити на специална магнитна сърцевина, която е сглобена от специални електрически стоманени пластини. Намотките се навиват в процепите на статора и са подредени под ъгъл от 120 градуса един към друг.
Роторът е конструкция, поддържана от лагери, с ротор за вентилация. За целите на електрическото задвижване, роторът може да бъде директно свързан към механизма или чрез предавателни кутии или други механични системи за пренос на енергия. Роторите в асинхронни машини могат да бъдат два вида:
- Кратък ротор, който е система от проводници, свързани към краищата на пръстените. Създаден пространствен дизайн, приличащ на катерица. Роторът индуцира течения, създава свое собствено поле, взаимодействайки с магнитното поле на статора. Това е, което кара ротора.
- Масивният ротор е еднокомпонентна конструкция от феромагнитна сплав, в която се индуцират едновременно токове и който е магнитен проводник. Поради възникването на вихрови токове в масивния ротор, взаимодействат магнитните полета, което е движещата сила на ротора.
Основната движеща сила в трифазен асинхронен двигател е ротационното магнитно поле, което се дължи първо на трифазното напрежение и второ на относителното положение на намотките на статора. Под неговото влияние тече в ротора течения, създавайки поле, което взаимодейства с полето на статора.
Основните предимства на асинхронните двигатели
- Опростеността на конструкцията, която се постига поради отсъствието на групи колектори, които имат бързо износване и създават допълнително триене.
- За захранването на асинхронен мотор не се изискват допълнителни трансформации, то може да се захранва директно от индустриалната трифазна мрежа.
- Поради сравнително малкия брой части, асинхронните двигатели са много надеждни, имат дълъг експлоатационен живот и са лесни за поддръжка и ремонт.
Разбира се, трифазните машини не са без недостатъци.
- Асинхронните електродвигатели имат изключително малък начален въртящ момент, което ограничава обхвата на тяхното приложение.
- При стартиране тези двигатели консумират големи токове при стартиране, които могат да надвишават допустимите стойности в дадена система за електрозахранване.
- Асинхронните двигатели консумират значителна реактивна мощност, която не води до увеличаване на механичната мощност на двигателя.
Различни схеми за свързване на асинхронни двигатели към 380 волта мрежа
За да може двигателят да работи, има няколко различни диаграми на свързване, най-използваните сред тях са звездата и триъгълникът.
Как да свържете трифазен мотор "звезда"
Този метод на свързване се използва главно в трифазни мрежи с линейно напрежение 380 волта. Краищата на всички намотки: C4, C5, C6 (U2, V2, W2) - са свързани в една точка. Към началото на намотките: C1, C2, C3 (U1, V1, W1), - фазовите проводници A, B, C (L1, L2, L3) са свързани чрез комутационното оборудване. В този случай напрежението между началото на намотките ще бъде 380 волта и между точката на свързване на фазовия проводник и точката на свързване на намотките ще бъде 220 волта.
Типовата табелка на двигателя показва възможността да бъде свързана посредством "звезден" метод под формата на символ "Y" и може също така да посочи дали може да се свърже с друга верига. Връзката съгласно тази схема може да бъде с неутрален, който е свързан към точката на свързване на всички намотки.
Този подход ефективно предпазва двигателя от претоварване, използвайки четириполюсен прекъсвач.
Клемната кутия ще бъде видима веднага, когато електрическият мотор е свързан според звездната схема. Ако има скок между трите клеми на намотките, това ясно показва, че тази схема се използва. Във всички други случаи се прилага различна схема.
Извършваме връзката по схемата "триъгълник"
За да може трифазен двигател да развие своята максимална мощност, използвайте връзката, наречена "триъгълник". В същото време, края на всяка намотка е свързан с началото на следващата, което всъщност образува триъгълник на електрическата схема.
Клемите на намотките са свързани както следва: C4 е свързан към C2, C5 до C3 и C6 до C1. С новото етикетиране изглежда така: U2 се свързва с V1, V2 с W1 и W2 cU1.
В трифазните мрежи между клемите на намотките ще има линейно напрежение 380 волта, а връзката с неутрала (работна нула) не се изисква. Тази схема има характеристика и във факта, че има големи натискащи токове, които окабеляване може да не издържи.
На практика комбинирано свързване понякога се използва, когато звездата се използва на стартовата и овърклокционната фаза, а в режим на работа специални контактори превключват намотките към делта веригата.
В клемната кутия делта връзката се определя от наличието на три проникващи проводника между клемите на намотките. На плочата на двигателя възможността за свързване с триъгълник се обозначава със символа Δ и мощността, развита под схемите "звезда" и "триъгълник", също може да бъде посочена.
Трифазните асинхронни двигатели заемат значителна част от потребителите на електроенергия поради очевидните им предимства.
Трифазен асинхронен двигател
Трифазен асинхронен двигател с катеричка
Дизайн на асинхронни двигатели
Трифазният асинхронен електродвигател, както и всеки електромотор, се състои от две основни части - статора и ротора. Статор - неподвижна част, въртяща се роторна част. Роторът е разположен вътре в статора. Има малка дистанция между ротора и статора, наречена въздушна междина, обикновено 0.5-2 mm.
Статорът се състои от корпус и сърцевина с намотка. Статорното ядро е сглобено от тънка листова техническа стомана, обикновено с дебелина 0,5 мм, покрита с изолационен лак. Основната структура на ядрото допринася за значително намаляване на вихрови токове, възникващи в процеса на магнитно обръщане на сърцевината чрез въртеливо магнитно поле. Намотките на статора се намират в процепите на сърцевината.
Роторът се състои от сърцевина с къса намотка и вал. Роторното ядро също има ламиниран дизайн. В този случай роторните листове не са лакирани, тъй като токът има малка честота и оксидният филм е достатъчен за ограничаване на вихрови токове.
Принципът на действие. Въртящо се магнитно поле
Принципът на работа на трифазен асинхронен електродвигател се основава на способността на трифазна намотка, когато се включва в трифазна текуща мрежа, да се създаде въртящо се магнитно поле.
Ротационното магнитно поле е основната концепция на електродвигателите и генераторите.
Честотата на въртене на това поле или синхронната честота на въртене е пряко пропорционална на честотата на променливия ток f1 и е обратно пропорционален на броя двойки полюси p на трифазна намотка.
- където n1 - честотата на въртене на магнитното поле на статора, об / мин,
- е1 - честота на променлив ток, Hz,
- р е броят на двойките полюси
Концепцията за въртящо се магнитно поле
За да разберете по-добре феномена на въртящото се магнитно поле, помислете за опростена трифазна намотка с три завоя. Токът, преминаващ през проводника, създава магнитно поле около него. Фигурата по-долу показва областта, създадена от трифазен променлив ток в определен момент от времето.
Компонентите на променливия ток ще се променят с времето, в резултат на което магнитното поле, създадено от тях, ще се промени. В този случай полученото магнитно поле на трифазната намотка ще приеме различна ориентация, като същевременно се запази същата амплитуда.
Действие на въртящо се магнитно поле върху затворена намотка
Сега поставяме затворен проводник в ротационното магнитно поле. Съгласно закона за електромагнитната индукция, променящото се магнитно поле ще доведе до появата на електродвижеща сила (ЕМП) в проводник. На свой ред EMF ще предизвика ток в диригента. По този начин в магнитно поле ще има затворен проводник с ток, на който според закона на Ампер ще действа сила, в резултат на което веригата ще започне да се върти.
Индукционен двигател с роторна качулка
Асинхронният електродвигател работи и в съответствие с този принцип. Вместо рамка с ток в асинхронен двигател, има ротор на катерица с катерица, наподобяваща катерица в конструкция. Кратък ротор се състои от пръчки, къси от краищата на пръстените.
Трифазен променлив ток, преминаващ през намотките на статора, създава въртящо се магнитно поле. По този начин, точно както е описано по-рано, ще се индуцира ток в прътовете на ротора, предизвиквайки въртенето на ротора. На фигурата по-долу можете да забележите разликата между индуцираните токове в прътите. Това се дължи на факта, че магнитудът на промяната в магнитното поле се различава в различните двойки пръти, поради тяхното различно местоположение спрямо полето. Промяната на тока в прътите ще се промени с течение на времето.
Също така може да забележите, че роторните пръчки са наклонени по отношение на оста на въртене. Това се прави, за да се намалят по-високите хармоници на ЕМП и да се отървем от пулса на момента. Ако пръчките са насочени по оста на въртене, тогава в тях ще възникне пулсиращо магнитно поле поради факта, че магнитното съпротивление на намотката е много по-високо от магнитното съпротивление на зъбите на статора.
Асинхронен двигател с приплъзване. Скорост на ротора
Отличителната черта на индукционния двигател е, че скоростта на ротора n2 по-малка от синхронната честота на въртене на магнитното поле на статора n1.
Това се обяснява с факта, че ЕМП в роторите на намотката на ротора се индуцира само когато скоростта на въртене е неравномерна.2
- където s е хлъзгането на асинхронния двигател,
- п1 - честотата на въртене на магнитното поле на статора, об / мин,
- п2 - скорост на ротора, обороти на въртене,
Обмислете случая, при който скоростта на ротора ще съвпадне с честотата на въртене на магнитното поле на статора. В този случай относителното магнитно поле на ротора ще бъде постоянно, така че EMF няма да се създава в роторните пръти, а оттам и токът няма да бъде генериран. Това означава, че силата, действаща върху ротора, ще бъде нула. Така че роторът ще се забави. След това на роторните пръти ще действа отново редуващо се магнитно поле, като по този начин ще се увеличи индуцираният ток и сила. В действителност роторът на асинхронен електродвигател никога няма да достигне скоростта на въртене на магнитното поле на статора. Роторът ще се върти с определена скорост, която е малко по-малка от синхронната скорост.
Мотоцикленият индуктор може да варира в диапазона от 0 до 1, т.е. 0-100%. Ако s
0, това съответства на режим на празен ход, когато ротора на двигателя практически не изпитва противоположния момент; ако s = 1 - режим на късо съединение, в който роторът на двигателя е неподвижен (n2 = 0). Схемата зависи от механичното натоварване на вала на двигателя и се увеличава с нарастването му.
Схемата, съответстваща на номиналното натоварване на двигателя, се нарича номинално наклоняване. За асинхронни двигатели с ниска и средна мощност номиналното наклоняване варира от 8% до 2%.
Преобразуване на енергията
Асинхронен двигател преобразува подадената електрическа енергия в намотките на статора в механично (въртене на вала на ротора). Но входната и изходната мощност не са равни една на друга, тъй като по време на конверсията възникват загуби на енергия: триене, нагряване, вихрови токове и загуби от хистерезис. Тази енергия се разсейва като топлина. Следователно асинхронният двигател има вентилатор за охлаждане.
Асинхронна връзка на двигателя
Трифазен променлив ток
Трифазната електрическа мрежа е най-широко разпространената система за пренос на електрическа енергия. Основното предимство на трифазната система в сравнение с еднофазни и двуфазни системи е нейната ефективност. В трифазен кръг енергията се предава чрез три проводника, а токовете, протичащи в различни проводници, се преместват един спрямо друг във фаза с 120 °, докато синусоидалните емфи на различни фази имат същата честота и амплитуда.
Звезда и триъгълник
Трифазната намотка на статора на електродвигателя е свързана съгласно схемата "звезда" или "триъгълник", в зависимост от захранващото напрежение на мрежата. Краищата на трифазната намотка могат да бъдат: свързани във вътрешността на електрическия мотор (три проводника излизат от двигателя), изведени навън (шест проводника излизат), вкарани в кутията за свързване (шест проводника излизат на кутията, три от кутията).
Фазово напрежение - потенциалната разлика между началото и края на една фаза. Друга дефиниция: фазовото напрежение е разликата в потенциала между линия и неутрална.
Линейно напрежение - потенциалната разлика между два линейни проводника (между фазите).
Асинхронна връзка на двигателя
Принципът на работа на асинхронен двигател с диаграми на свързване
Трифазните електродвигатели са широко използвани както за промишлена употреба, така и за лични цели, поради факта, че те са много по-ефективни от двигателите за конвенционална двуфазна мрежа.
Принципът на трифазния двигател
Трифазен асинхронен двигател е устройство, състоящо се от две части: статор и ротор, които са разделени от въздушна междина и нямат механична връзка помежду си.
На статора има три намотки, навити на специална магнитна сърцевина, която е сглобена от специални електрически стоманени пластини. Намотките се навиват в процепите на статора и са подредени под ъгъл от 120 градуса един към друг.
Роторът е конструкция, поддържана от лагери, с ротор за вентилация. За целите на електрическото задвижване, роторът може да бъде директно свързан към механизма или чрез предавателни кутии или други механични системи за пренос на енергия. Роторите в асинхронни машини могат да бъдат два вида:
- Кратък ротор, който е система от проводници, свързани към краищата на пръстените. Създаден пространствен дизайн, приличащ на катерица. Роторът индуцира течения, създава свое собствено поле, взаимодействайки с магнитното поле на статора. Това е, което кара ротора.
- Масивният ротор е еднокомпонентна конструкция от феромагнитна сплав, в която се индуцират едновременно токове и който е магнитен проводник. Поради възникването на вихрови токове в масивния ротор, взаимодействат магнитните полета, което е движещата сила на ротора.
Основната движеща сила в трифазен асинхронен двигател е ротационното магнитно поле, което се дължи първо на трифазното напрежение и второ на относителното положение на намотките на статора. Под неговото влияние тече в ротора течения, създавайки поле, което взаимодейства с полето на статора.
Асинхронен двигател се нарича поради факта, че скоростта на ротора се задържи зад честотата на въртене на магнитното поле, роторът постоянно се опитва да "настигне" с полето, но честотата му винаги е по-малка.
Основните предимства на асинхронните двигатели
- Опростеността на конструкцията, която се постига поради отсъствието на групи колектори, които имат бързо износване и създават допълнително триене.
- За захранването на асинхронен мотор не се изискват допълнителни трансформации, то може да се захранва директно от индустриалната трифазна мрежа.
- Поради сравнително малкия брой части, асинхронните двигатели са много надеждни, имат дълъг експлоатационен живот и са лесни за поддръжка и ремонт.
Разбира се, трифазните машини не са без недостатъци.
- Асинхронните електродвигатели имат изключително малък начален въртящ момент, което ограничава обхвата на тяхното приложение.
- При стартиране тези двигатели консумират големи токове при стартиране, които могат да надвишават допустимите стойности в дадена система за електрозахранване.
- Асинхронните двигатели консумират значителна реактивна мощност, която не води до увеличаване на механичната мощност на двигателя.
Различни схеми за свързване на асинхронни двигатели към 380 волта мрежа
За да може двигателят да работи, има няколко различни диаграми на свързване, най-използваните сред тях са звездата и триъгълникът.
Как да свържете трифазен мотор "звезда"
Този метод на свързване се използва главно в трифазни мрежи с линейно напрежение 380 волта. Краищата на всички намотки: C4, C5, C6 (U2, V2, W2) - са свързани в една точка. Към началото на намотките: C1, C2, C3 (U1, V1, W1), - фазовите проводници A, B, C (L1, L2, L3) са свързани чрез комутационното оборудване. В този случай напрежението между началото на намотките ще бъде 380 волта и между точката на свързване на фазовия проводник и точката на свързване на намотките ще бъде 220 волта.
Типовата табелка на двигателя показва възможността да бъде свързана посредством "звезден" метод под формата на символ "Y" и може също така да посочи дали може да се свърже с друга верига. Връзката съгласно тази схема може да бъде с неутрален, който е свързан към точката на свързване на всички намотки.
Този подход ефективно предпазва двигателя от претоварване, използвайки четириполюсен прекъсвач.
Свързването на звездата не позволява електрически мотор, адаптиран за мрежи с напрежение 380 волта, да развие пълна мощност поради факта, че има напрежение от 220 волта на всяка отделна намотка. Въпреки това, тази връзка ви позволява да предотвратите свръхток, моторът започва гладко.
Клемната кутия ще бъде видима веднага, когато електрическият мотор е свързан според звездната схема. Ако има скок между трите клеми на намотките, това ясно показва, че тази схема се използва. Във всички други случаи се прилага различна схема.
Извършваме връзката по схемата "триъгълник"
За да може трифазен двигател да развие своята максимална мощност, използвайте връзката, наречена "триъгълник". В същото време, края на всяка намотка е свързан с началото на следващата, което всъщност образува триъгълник на електрическата схема.
Клемите на намотките са свързани както следва: C4 е свързан към C2, C5 до C3 и C6 до C1. С новото етикетиране изглежда така: U2 се свързва с V1, V2 с W1 и W2 cU1.
В трифазните мрежи между клемите на намотките ще има линейно напрежение 380 волта, а връзката с неутрала (работна нула) не се изисква. Тази схема има характеристика и във факта, че има големи натискащи токове, които окабеляване може да не издържи.
На практика комбинирано свързване понякога се използва, когато звездата се използва на стартовата и овърклокционната фаза, а в режим на работа специални контактори превключват намотките към делта веригата.
В клемната кутия делта връзката се определя от наличието на три проникващи проводника между клемите на намотките. На плочата на двигателя възможността за свързване с триъгълник се обозначава със символа Δ и мощността, развита под схемите "звезда" и "триъгълник", също може да бъде посочена.
Трифазните асинхронни двигатели заемат значителна част от потребителите на електроенергия поради очевидните им предимства.
Ясно и просто обяснение за това, как работи видеото.
Как да свържете асинхронен 220V мотор
Тъй като захранващите напрежения на различни потребители могат да се различават един от друг, необходимо е отново да се свържат електрическото оборудване. Свързването на асинхронен 220 V мотор е безопасно за по-нататъшна работа на оборудването е съвсем проста, ако следвате предложените инструкции.
Всъщност това не е невъзможна задача. Накратко, всичко, от което се нуждаем, е правилното свързване на намотките. Има два основни типа асинхронни мотори: трифазни намотки звезда-триъгълници и двигатели с начално намотване (еднофазни). Последните се използват например в перални машини от съветската конструкция. Техният модел е ABE-071-4C. Помислете за всеки вариант на свой ред.
- Три фаза
- Преминаване към желаното напрежение
- Увеличаване на напрежението
- Намаляване на напрежението
- Единична фаза
- Включване в работата
Три фаза
Асинхронният променливотоков електродвигател има много прост дизайн в сравнение с други видове електрически машини. Това е доста надеждно, което обяснява популярността му. Към променливотоковото напрежение трифазните модели са свързани със звезда или триъгълник. Такива електродвигатели също се различават по стойността на работното напрежение: 220-380 V, 380-660 V, 127-220 V.
По принцип такива електродвигатели се използват в производството, тъй като най-често се използва трифазно напрежение. И в някои случаи се случва, че вместо 380 инча има трифазен 220. Как да ги включите в мрежата, за да не изгаряте намотките?
Преминаване към желаното напрежение
Първо трябва да се уверите, че нашият двигател има необходимите параметри. Те са написани на етикет, прикрепен към него. Трябва да се посочи, че един от параметрите - 220V. След това гледаме връзката на намотките. Струва си да си спомним такъв модел: звездата е за по-ниско напрежение, триъгълникът е за по-високо напрежение. Какво означава това?
Увеличаване на напрежението
Да предположим, че маркерът казва: Δ / Ỵ220 / 380. Това означава, че имаме нужда от включване на триъгълник, защото най-често връзката по подразбиране е 380 волта. Как да направите това? Ако моторът в терминала има клемна кутия, това не е трудно. Има джъмпери и всичко, което е необходимо, е да ги превключите на желаната позиция.
Но какво ще стане, ако просто сте извадили три жици? След това трябва да разглобите устройството. На статора трябва да намерите три края, които са споени заедно. Това е връзката звезда. Проводниците трябва да изключат и да свържат триъгълника.
В тази ситуация това не създава трудности. Основното нещо, което трябва да запомните, е, че има начало и край на намотките. Например, нека вземем като начало краищата, които са били отгледани в електрическия мотор. Така че това, което е запоено е краят. Сега е важно да не се бърка.
Свързваме се по този начин: свързваме началото на една бобина до края на друга и т.н.
Както можете да видите, схемата е проста. Сега двигателят, който е свързан за 380, може да бъде свързан към мрежа от 220 волта.
Намаляване на напрежението
Да предположим, че маркерът казва: Δ / Ỵ 127/220. Това означава, че се нуждаете от звезда връзка. Отново, ако има клемна кутия, всичко е наред. И ако не, и нашият двигател е триъгълник? И ако краищата не са подписани, как да ги свържете правилно? В края на краищата, важно е също така да знаете къде започва началото на намотката и къде е краят. Има няколко начина за решаване на този проблем.
За начало ще разтворим всичките шест края на страните и ще намерим с омметъра статорните бобини.
Вземи лепенката, електрическата лента, нещо друго и ги маркирай. Сега е полезно, а може би и в бъдеще.
Взимаме обичайната батерия и се свързваме с краищата на a1-a2. Свързваме омметър към другите два края (v1-v2).
Когато контактът с акумулатора се счупи, стрелката на устройството ще се люлее на едната страна. Помнете къде се е завъртял и включете устройството до краищата на c1-c2, без да променяте полярността на батерията. Правете всичко отначало.
Нашите читатели препоръчват!
За да спестят таксите за електричество, нашите читатели препоръчват Кутията за спестяване на електроенергия. Месечните плащания ще бъдат с 30-50% по-малко, отколкото преди използването на икономиката. Той премахва реактивния компонент от мрежата, в резултат на което товарът се намалява и в резултат се получава текущото потребление. Електрическите уреди консумират по-малко електричество, което намалява цената на плащането.
Ако стрелката се отклони от другата страна, тогава променяме проводниците на някои места: c1 е означена като c2 и c2 е c1. Въпросът е, че отклонението е същото.
Сега свързваме батерията със спазването на полярността с краищата на c1-c2 и омметъра - на a1-a2.
Ние гарантираме, че деформацията на стрелата на която и да е бобина е една и съща. Проверете отново. Сега един пакет от кабели (например, с номер 1) ще имаме начало, а другият - краят.
Вземаме три края, например, a2, b2, c2, и се съединяват и изолират. Това ще бъде звезда връзка. Алтернативно, можем да ги доведем до терминала, маркирайте. Поставете диаграмата на свързване на капака (или нарисувайте маркер).
Превключващ триъгълник - звезда. Можете да се свържете с мрежата и да работите.
Единична фаза
Сега нека поговорим за друг тип асинхронни електродвигатели. Това са еднофазни AC кондензаторни машини. Те имат две намотки, от които след стартирането само един от тях работи. Тези двигатели имат свои собствени характеристики. Обмислете ги по примера на модела ABE-071-4C.
По друг начин те се наричат и асинхронни двигатели с разделена фаза. Те имат още една върху статора, допълнителна намотка, която е изместена от основната. Стартът се извършва с кондензатор с фазово преместване.
Еднофазна асинхронна верига на двигателя
От диаграмата е ясно, че електрическите машини ABE се различават от техните трифазни контрагенти, както и от еднофазни колектори.
Винаги четете внимателно какво е написано на етикета! Фактът, че са свързани три проводника, изобщо не означава, че е за 380V връзка. Просто изгаряйте хубаво нещо!
Включване в работата
Първото нещо, което трябва да направите, е да определите къде е средата на намотките, т.е. кръстовището. Ако асинхронното ни устройство е в добро състояние, то ще бъде по-лесно - цветът на кабелите. Можете да разгледате снимката:
Ако всичко е така получено, няма да има проблеми. Но най-често трябва да се справите с единици, извадени от пералнята, когато не е известна, и не е известно от кого. Тук, разбира се, ще бъде по-трудно.
Струва си да се опитаме да наречем краищата с омметър. Максималната устойчивост е две серпентини, свързани в серия. Маркирайте ги. След това разгледайте стойностите, които устройството показва. Стартовата бобина има съпротивление, по-голямо от работното.
Сега ще вземем кондензатора. Като цяло, на различни електрически автомобили те са различни, но за ABE е 6 uF, 400 волта.
Ако точно това не е, можете да вземете с подобни параметри, но с напрежение не по-малко от 350 V!
Нека да обърнем внимание: бутонът на фигурата служи за стартиране на асинхронен електродвигател тип ABE, когато той вече е свързан към мрежата 220! С други думи, трябва да има два превключвателя: един общ, а другият - стартовият, който след освобождаването му се изключва. В противен случай, апарат за сън.
Ако се нуждаете от обратна връзка, то се извършва съгласно следната схема:
Ако се направи правилно, то ще работи. Вярно е, че има един удар. Не всички краища могат да се извлекат. Тогава с обратното ще има трудности. Освен ако не ги разглобявате и изваждате сами.
Ето някои точки за това как да свържете асинхронни електрически машини към 220-волтова мрежа. Схемите са прости и с малко усилия е напълно възможно да се направи всичко това със собствените ми ръце.
Как да свържете монофазен мотор
Най-често една 220-милиметрова еднофазна мрежа е свързана с нашите домове, обекти и гаражи. Поради това оборудването и всички домашни продукти ги карат да работят от този източник на енергия. В тази статия ще разгледаме как да направим свързването на еднофазен двигател.
Асинхрон или колектор: как да различавате
По принцип е възможно да се разграничи типа на двигателя по табелката - на която са написани неговите данни и тип. Но това е само ако не е ремонтирано. В края на краищата, под корпуса може да бъде всичко. Така че, ако не сте сигурни, е по-добре да определите типа сам.
Това е новият монофазен кондензаторен двигател.
Как се намират колекторите?
Възможно е да се разграничат асинхронните и колекторни двигатели по тяхната структура. Колекторът трябва да има четки. Те се намират в близост до колектора. Друг задължителен признак на двигателя от този тип е наличието на меден барабан, разделен на секции.
Такива двигатели се произвеждат само еднофазни, често се инсталират в домакински уреди, тъй като те позволяват да се получи голям брой обороти в началото и след ускорението. Те също така са удобни, защото те лесно ви позволяват да промените посоката на въртене - само трябва да промените полярността. Лесно е да се организира промяна в скоростта на въртене - чрез промяна на амплитудата на захранващото напрежение или на ъгъла на изключването му. Следователно, тези двигатели се използват в повечето домакински и строителни съоръжения.
Структурата на колекторния двигател
Недостатъци на двигателите kollektory - висока производителност на шума при високи скорости. Спомнете си сонда, мелницата, прахосмукачката, пералнята и т.н. Шумът при работата им е приличен. При ниски обороти колекторните двигатели не са толкова шумни (пералня), но не всички инструменти работят в този режим.
Вторият неприятен момент - наличието на четки и постоянното триене води до необходимостта от редовна поддръжка. Ако текущият колектор не се почиства, замърсяването с графит (от миещи се четки) може да доведе до свързване на съседните секции в барабана, моторът просто спира да работи.
индукция
Асинхронният двигател има стартер и ротор, може да бъде еднофазен и трифазен. В тази статия разглеждаме свързването на монофазни двигатели, затова само ще ги обсъдим.
Асинхронните двигатели се отличават с ниско ниво на шум по време на работа, тъй като те са инсталирани в техника, чийто експлоатационен шум е критичен. Това са климатици, сплит системи, хладилници.
Асинхронна моторна структура
Има два вида еднофазни асинхронни двигатели - бифиларни (с начално намотване) и кондензаторни. Единствената разлика е, че при двуфазни еднофазни двигатели стартовата намотка работи само докато двигателят се ускори. След изключване от специално устройство - центробежен ключ или стартово реле (в хладилници). Това е необходимо, защото след овърклокването, то само намалява ефективността.
При еднофазни моторни кондензатори кондензаторната ликвидация протича през цялото време. Две намотки - основната и спомагателната - се отместват една спрямо друга с 90 °. Благодарение на това можете да промените посоката на въртене. Кондензаторът на такива двигатели обикновено е прикрепен към тялото и на тази основа е лесно да се идентифицират.
По-точно определете двуфазния или кондензаторния мотор пред вас чрез измерване на намотките. Ако съпротивлението на допълнителната намотка е по-малко от два пъти (разликата може да бъде още по-значима), вероятно е двуфазен двигател и тази допълнителна намотка започва, което означава, че трябва да има ключ или стартово реле в схемата. В кондензаторните двигатели и двете намотки са постоянно в действие, а свързването на еднофазен мотор е възможно чрез конвенционален бутон, превключвател, автоматичен.
Диаграми на свързване за еднофазни асинхронни двигатели
С начална намотка
За да свържете мотор с начална намотка, е необходим бутон, при който един от контактите се отваря след включване. Тези контакти за отваряне трябва да бъдат свързани към началната намотка. В магазините има такъв бутон - това е PNVS. Средният й контакт е затворен за продължителността на задържането и двата крайни остават в затворено състояние.
Появата на бутона PNVS и състоянието на контактите след пускането на бутона "старт"
Първо, използвайки измерванията, ние определяме коя ликвидация работи и кой започва. Обикновено изходът от двигателя има три или четири проводника.
Помислете за трижичната версия. В този случай, двете намотки са вече комбинирани, т.е. един от кабелите е общ. Вземете тестер, измерете съпротивлението между трите двойки. Работникът има най-малко съпротивление, средната стойност е началната намотка, а най-високата е общата мощност (се измерва съпротивлението на две серийно свързани намотки).
Ако има четири щифта, те звънят по двойки. Намерете две двойки. Този, при който съпротивлението е по-малко, работи, при което съпротивлението е по-голямо от първоначалното. След това свързваме един проводник от началните и работните намотки, изчертаваме общата жица. Общо остават три проводника (както при първото изпълнение):
- една от работещите ликвидатори;
- с начална намотка;
- общ.
Работим и с тези три проводника - ще го използваме за свързване на еднофазен мотор.
- Свързване на еднофазен мотор с начална намотка през бутона PNVS
еднофазна моторна връзка
И трите проводника са свързани към бутона. Има и три контакта. Уверете се, че сте включили кабела "поставен върху средния контакт (който се затваря само при стартиране), а другите два - на крайност (произволно). Свързваме захранващия кабел (от 220 V) към крайните входни контакти на PNVS, свързваме средния контакт с джъмпера към работника (забележете, а не с обичайния). Това е цялата схема на включване на еднофазен двигател с начална намотка (биполярно) чрез бутон.
кондензатор
Когато свързвате монофазен кондензаторен мотор, има опции: има три диаграми на свързване и всички с кондензатори. Без тях двигателят изнервя, но не започва (ако го свържете според описаната по-горе схема).
Схеми на присъединяване на монофазен кондензатор
Първата схема - с кондензатор в захранващата верига на стартовата намотка - започва добре, но по време на работа мощността е далеч от номиналната, но много по-ниска. Превключващата верига с кондензатор в свързващата верига на работната намотка има противоположен ефект: не е много добра работа при стартиране, а добра производителност. Съответно, първата схема се използва при устройства с тежък старт (например бетонови смесители) и с работен кондензатор - ако са необходими добри експлоатационни характеристики.
Верига с два кондензатора
Има и трети начин за свързване на еднофазен мотор (асинхронен) - за инсталиране на двата кондензатора. Оказва се нещо между горните възможности. Тази схема се прилага най-често. По-подробно е показано на снимката по-горе в средата или на снимката по-долу. Когато организирате тази схема, трябва да имате и PNVS тип бутон, който ще свърже кондензатора само с началното време, докато двигателят не ускори. След това две намотки ще останат свързани, а допълнителната намотка през кондензатора.
Свързване на еднофазен двигател: верига с два кондензатора - работеща и стартираща
При изпълнението на други схеми - с един кондензатор - се нуждаете от обикновен бутон, автоматичен или превключвател. Всичко е просто свързано.
Избор на кондензатори
Съществува доста сложна формула, чрез която можете точно да изчислите необходимия капацитет, но е напълно възможно да се отървете от препоръките, които произтичат от много експерименти:
- работен кондензатор се използва в размер на 0,7-0,8 микрофарда за 1 kW мощност на двигателя;
- стартер - 2-3 пъти повече.
Работното напрежение на тези кондензатори трябва да бъде 1,5 пъти по-високо от мрежовото напрежение, т.е. за 220 V мрежата ние приемаме кондензатори с работно напрежение 330 V и по-високо. И за да улесните стартирането, потърсете специален кондензатор в стартовата верига. Те имат думите "Старт" или "Започване на етикетиране", но можете също така да вземете обичайните.
Променете посоката на двигателя
Ако след свързването моторът работи, но валът се върти в грешната посока, можете да промените тази посока. Това се извършва чрез промяна на намотките на допълнителната намотка. Когато веригата беше сглобена, един от жиците беше подаден на един бутон, а вторият беше свързан към жицата от работната намотка и беше изведен общ проводник. Тук е необходимо да хвърлите проводниците.