I det XIX. og XX. århundrede udviklede elektricitetsvidenskaben sig hurtigt, hvilket førte til oprettelsen af elektriske asynkrone motorer. Med disse enheder har udviklingen af industrien taget et kæmpe spring fremad, og det er nu umuligt at forestille sig fabrikker og anlæg uden hjælp fra asynkrone maskiner.
Indhold
Historie
Historien om asynkrone motorer går tilbage til 1888, hvor Nikola Tesla patenterede et elektrisk motorkredsløb, samme år som en anden elektroforsker Gallileo Ferraris udgav en artikel om de teoretiske aspekter af den asynkrone maskine.
I 1889 blev en russisk fysiker Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky fik tildelt et patent i Tyskland på en asynkron trefaset elektrisk motor.
Alle disse opfindelser har gjort det muligt at forbedre elektriske maskiner og har ført til masseanvendelse af elektriske maskiner i industrien, som i høj grad har fremskyndet alle fremstillingsprocesser, forbedret effektiviteten og reduceret arbejdsintensiteten.
I øjeblikket er den mest almindelige elmotor, der anvendes i industrien, prototypen af den elektriske maskine, der blev skabt af Dolivo-Dobrovolsky.
Design og funktionsprincip for asynkronmotorer
Hovedkomponenterne i en asynkron elektrisk motor er statoren og rotoren, som er adskilt fra hinanden af et luftspalte. Det aktive arbejde i motoren udføres af viklingerne og rotorens kerne.
Motorasychroni er defineret som forskellen mellem rotorens hastighed og det elektromagnetiske felts hastighed.
Stator - er en fast del af motoren, hvis kerne er fremstillet af elektrisk stål og er monteret i grundrammen. Rammen er støbt af et materiale, der ikke er magnetisk (f.eks. støbejern, aluminium osv.).støbejern, aluminium). Statorviklingene er et trefaset system, hvor ledningerne er lagt i slidser med en afbøjningsvinkel på 120 grader. Som standard er viklingerne tilsluttet til nettet i stjerne- eller deltakredsløb.
Rotoren - er den bevægelige del af motoren. Der findes to typer rotorer til asynkrone motorer: egernbur- og fase-rotorer. Disse typer adskiller sig fra hinanden ved udformningen af rotorviklingen.
Induktionsmotor med rotor med egernkobling
Denne type elektrisk maskine blev først patenteret af M.O. Dolivo-Dobrovolsky og kaldes i folkemunde "egernhjul" på grund af dens udseende. Den kortsluttede rotorvikling består af kortsluttede kobberstænger (aluminium, messing) og indsættes i rotorkernens viklingsspor. Denne type rotor har ingen bevægelige kontakter, så disse motorer er meget pålidelige og holdbare i drift.
Asynkronmotor med en fase-rotor
Med denne anordning kan hastigheden varieres over et bredt område. Fase-fase rotoren er en trefaset vikling, som er forbundet i en stjerne- eller deltaopstilling. Disse motorer er udstyret med specielle børster, som kan bruges til at styre rotorens hastighed. Hvis der tilføjes en særlig reostat til mekanismen i en sådan motor, vil motorens startmodstand blive reduceret, og indløbsstrømmene, som har en skadelig virkning på nettet og selve anordningen, vil blive minimeret.
Princippet for drift
Når der tilføres elektrisk strøm til statorviklingerne, genereres der magnetisk flux. Da faserne er forskudt 120 grader i forhold til hinanden, får dette fluxen i viklingerne til at rotere. Hvis rotoren er kortsluttet, skaber denne rotation en strøm i rotoren, som skaber et elektromagnetisk felt. Ved at interagere med hinanden får rotorens og statorens magnetfelter roteren i elmotoren til at rotere. Hvis rotoren er faset, påføres spænding på statoren og rotoren samtidig, opstår der et magnetfelt i hver mekanisme, de interagerer med hinanden og roterer rotoren.
Fordele ved asynkrone motorer
| Med rotor med egernkobling | Med faseoprullet rotor |
|---|---|
| 1. Enkel opstartsanordning og -kredsløb | 1. Lav startstrøm |
| 2. Lav fremstillingspris | 2. Variabel hastighed. |
| 3. Akselhastigheden ændres ikke med stigende belastning. | 3. Drift med lave overbelastninger uden hastighedsvariation. |
| 4. Kan modstå kortvarige overbelastninger. | 4. Kan anvende en automatisk start |
| 5. Pålidelig og holdbar i drift | 5. Har et højt drejningsmoment |
| 6. Egnet til alle arbejdsforhold | |
| 7. Har en høj effektivitet |
Ulemper ved asynkrone motorer
| Med rotor med egernkobling | Med faseoprullet rotor |
|---|---|
| 1. Rotorhastigheden kan ikke styres | 1. overdimensioneret |
| 2. Lavt startmoment | 2. Lavere effektivitet |
| 3. Høj startstrøm | 3. Hyppig vedligeholdelse på grund af slidte børster |
| 4. En vis kompleksitet i design og bevægelige kontakter |
Asynkronmotorer er meget effektive enheder med gode mekaniske egenskaber og er derfor den mest anvendte motortype.
Driftstilstande
En asynkron elektrisk motor er en alsidig mekanisme og har flere driftsmåder med hensyn til varighed:
- Kontinuerlig;
- Kort tid;
- Intermitterende; periodisk;
- Med mellemrum;
- Særligt.
Kontinuerlig drift - Den grundlæggende driftsform for asynkrone enheder, som er kendetegnet ved kontinuerlig drift af elmotoren uden afbrydelser med en konstant belastning. Denne driftsform er den mest almindelige og anvendes i industrianlæg i hele verden.
Kortvarig drift - Kører, indtil der er opnået en stabil belastning i et bestemt tidsrum (10 til 90 minutter) uden at have tid nok til at varme op. Efter denne tid slukkes den. Denne tilstand anvendes til transport af væsker (vand, olie, gas osv.).vand, olie, gas) og andre situationer.
Intermitterende drift - Driftstiden er fast, og når arbejdscyklussen er afsluttet, slukkes den. Start-operate-stop driftstilstand. Den kan slukkes i et stykke tid, før den har nået at køle ned til udetemperaturen, og derefter tændes igen.
Intermitterende drift - Motoren varmes ikke op til maksimal temperatur, men køler heller ikke ned til omgivelsestemperatur. Det anvendes i elevatorer, rulletrapper osv.
Særlig tilstand - Varigheden og perioden for aktivering er vilkårlig.
Inden for elektroteknik er der et princip om reversibilitet for elektriske maskiner - det betyder, at enheden både kan omdanne elektrisk energi til mekanisk energi og udføre den omvendte handling.
Asynkronmotorer er også i overensstemmelse med dette princip og har en motor- og en generatortilstand.
Motorens drift - er den grundlæggende funktionsmåde for en asynkron elektrisk motor. Når spænding påføres viklingerne, genereres et elektromagnetisk moment, som trækker rotoren med akslen, og akslen begynder at rotere, motoren får en konstant hastighed og udfører nyttigt arbejde.
Generatortilstand - er baseret på princippet om, at den elektriske strøm i motorens viklinger genereres af rotorens rotation. Hvis motorrotoren roteres mekanisk, opstår der en elektromotorisk kraft i statorviklingen, og med en kondensator i viklingen opstår der en kapacitiv strøm. Hvis kondensatorkapaciteten har en vis værdi, afhængigt af motorens egenskaber, vil generatoren selv excitere sig selv, og der vil opstå et trefaset spændingssystem. Egernkoblingsmotoren vil derfor fungere som en generator.
Hastighedsregulering for asynkrone motorer
Der findes følgende metoder til regulering af hastigheden for asynkrone elmotorer og til styring af deres driftstilstande:
- Frekvens - ved at ændre frekvensen af strømmen i det elektriske netværk ændres elektromotorens hastighed. Til denne metode anvendes en enhed, der kaldes en frekvensomformer;
- Reostat - ved at ændre modstanden i reostaten i rotoren ændres rotationshastigheden. Denne metode øger startmomentet og det kritiske slip;
- Impuls - den styringsmetode, hvor en særlig type spænding påføres motoren.
- Vindingerne skiftes fra stjerne til delta, mens elmotoren kører, hvilket reducerer startstrømmene;
- Styring med ændring af polpar for rotorer med egernkobling;
- Tilslutning af en induktiv modstand til fase-rotor-motorer.
Med udviklingen af elektroniske systemer bliver styringen af forskellige asynkrone motorer stadig mere effektiv og præcis. Sådanne motorer anvendes overalt i verden, og de mange forskellige opgaver, der udføres af sådanne mekanismer, bliver større dag for dag, og behovet for dem bliver ikke mindre.
Relaterede artikler:
