De wetenschap van de elektriciteit maakte in de XIXe en XXe eeuw een snelle ontwikkeling door, die leidde tot het ontstaan van elektrische asynchrone motoren. Met deze apparaten heeft de ontwikkeling van de industrie een grote sprong voorwaarts gemaakt en asynchrone machines zijn niet meer weg te denken uit fabrieken en fabrieken.
Inhoud
Geschiedenis
De geschiedenis van de asynchrone motor gaat terug tot 1888 toen Nikola Tesla patenteerde een elektromotorcircuit, in hetzelfde jaar dat een andere elektrotechnische wetenschapper Gallileo Ferraris een artikel gepubliceerd over de theoretische aspecten van de asynchrone machine.
In 1889 werd een Russische natuurkundige Mikhail Osipovich Dolivo-Dobrovolsky werd in Duitsland een octrooi toegekend voor een asynchrone driefasige elektromotor.
Al deze uitvindingen hebben het mogelijk gemaakt de elektrische machines te verbeteren en hebben geleid tot het massale gebruik van elektrische machines in de industrie, die alle industriële processen sterk hebben versneld, de efficiëntie hebben verbeterd en de arbeidsintensiteit hebben verminderd.
Momenteel is de meest gebruikte elektrische motor in de industrie het prototype van de elektrische machine die door Dolivo-Dobrovolsky werd gecreëerd.
Ontwerp en werkingsprincipe van asynchrone motor
De belangrijkste onderdelen van een asynchrone elektromotor zijn de stator en de rotor, die van elkaar gescheiden zijn door een luchtspleet. Het actieve werk in de motor wordt verricht door de wikkelingen en de rotorkern.
Asynchronie van de motor wordt gedefinieerd als het verschil tussen het toerental van de rotor en het toerental van het elektromagnetisch veld.
Stator - is een vast onderdeel van de motor waarvan de kern van elektrisch staal is en in het basisframe is gemonteerd. Het frame is gegoten uit een materiaal dat niet magnetisch is (bv. gietijzer, aluminium, enz.).gietijzer, aluminium). De statorwikkelingen zijn een driefasensysteem waarin de draden zijn gelegd in sleuven met een afbuighoek van 120 graden. De wikkelingsfasen zijn standaard op het netwerk aangesloten in ster- of driehoekschakeling.
De rotor - is het bewegende deel van de motor. Er zijn twee soorten rotoren voor asynchrone motoren: eekhoornkooi en faserotoren. Deze types verschillen in het ontwerp van de rotorwikkeling.
Inductiemotor met eekhoornkooi rotor
Dit type elektrische machine werd voor het eerst gepatenteerd door M.O. Dolivo-Dobrovolsky en wordt in de volksmond "Eekhoorn wiel" vanwege zijn uiterlijk. De kortgesloten rotorwikkeling bestaat uit kortgesloten koperen staven (aluminium, messing) en worden in de wikkelingssleuven van de rotorkern geplaatst. Dit type rotor heeft geen bewegende contacten, zodat deze motoren zeer betrouwbaar en duurzaam zijn in het gebruik.
Asynchrone motor met faserotorotor
Met dit apparaat kan de snelheid over een groot bereik worden gevarieerd. De fase-faserotor is een driefasige wikkeling die in ster- of driehoek geschakeld is. Deze motoren zijn uitgerust met speciale borstels waarmee de snelheid van de rotor kan worden geregeld. Indien aan het mechanisme van een dergelijke motor een speciale regelweerstand wordt toegevoegd, zal de aanloopweerstand van de motor worden verminderd en zullen de inschakelstromen, die een nadelig effect hebben op het elektriciteitsnet en op het toestel zelf, tot een minimum worden beperkt.
Principe van werking
Wanneer elektrische stroom op de statorwikkelingen wordt gezet, wordt een magnetische flux opgewekt. Aangezien de fasen ten opzichte van elkaar 120 graden uit elkaar staan, veroorzaakt dit een draaiing van de flux in de wikkelingen. Als de rotor wordt kortgesloten, wekt deze rotatie een stroom in de rotor op die een elektromagnetisch veld creëert. In wisselwerking met elkaar zorgen de magnetische velden van de rotor en de stator ervoor dat de rotor van de elektromotor gaat draaien. Als de rotor gefaseerd is, wordt er gelijktijdig spanning op de stator en de rotor gezet, er verschijnt een magnetisch veld in elk mechanisme, zij werken op elkaar in en laten de rotor draaien.
Voordelen van asynchrone motoren
| Met eekhoornkooi rotor | Met fase-gewonden rotor |
|---|---|
| 1. Eenvoudige opstartinrichting en -schakeling | 1. Lage aanloopstroom |
| 2. Lage productieprijs | 2. Variabele snelheid. |
| 3. Het toerental van de as verandert niet met toenemende belasting. | 3. Werking met lage overbelastingen zonder snelheidsvariatie. |
| 4. Bestand tegen overbelasting van korte duur. | 4. Kan een automatische herstart toepassen |
| 5. Betrouwbaar en duurzaam in gebruik | 5. Heeft een hoog koppel |
| 6. Geschikt voor alle werkomstandigheden | |
| 7. Heeft een hoog rendement |
Nadelen van asynchrone motoren
| Met eekhoornkooi rotor | Met fase-gewonden rotor |
|---|---|
| 1. Het toerental van de rotor kan niet worden geregeld | 1. te groot |
| 2. Laag startkoppel | 2. Lagere efficiëntie |
| 3. Hoge aanloopstroom | 3. Frequent onderhoud wegens versleten borstels |
| 4. Enige complexiteit in ontwerp en bewegende contacten |
Inductiemotoren zijn zeer efficiënte toestellen met uitstekende mechanische eigenschappen en zijn daarom het meest gebruikte type motor.
Werkingsmodi
Een asynchrone elektromotor is een veelzijdig mechanisme en heeft verschillende werkingsmodi in termen van duur:
- Ononderbroken;
- Korte tijd;
- Intermitterend. Periodiek;
- Intermitterend;
- Speciaal.
Ononderbroken werking - De basiswerkwijze van asynchrone toestellen, die gekenmerkt wordt door de continue werking van de elektromotor zonder uitschakelingen bij een constante belasting. Deze werkingswijze is het meest gangbaar en wordt in industriële installaties over de hele wereld toegepast.
Kortstondige werking - Loopt tot een constante belasting is bereikt gedurende een gespecificeerde tijd (10 tot 90 minuten) zonder genoeg tijd te hebben om op te warmen. Na deze tijd wordt hij uitgeschakeld. Deze modus wordt gebruikt voor het transport van vloeistoffen (water, olie, gas, enz.).water, olie, gas) en andere situaties.
Intermitterende werking - De werkingsduur is vast en na voltooiing van de werkcyclus wordt hij uitgeschakeld. Start-operate-stop bedrijfsmodus. Hij kan gedurende enige tijd worden uitgeschakeld voordat hij de tijd heeft om af te koelen tot de buitentemperatuur en vervolgens weer worden ingeschakeld.
Intermitterende werking - De motor warmt niet op tot maximumtemperatuur, maar koelt ook niet af tot omgevingstemperatuur. Het wordt gebruikt in liften, roltrappen, enz.
Speciale modus - De duur en de periode van activering zijn willekeurig.
In de elektrotechniek bestaat het principe van de omkeerbaarheid van elektrische machines - dit betekent dat het apparaat zowel elektrische energie in mechanische energie kan omzetten als de omgekeerde handeling kan verrichten.
Asynchrone motoren voldoen ook aan dit principe en hebben een motor- en een generator-mode.
Werking van de motor - is de basiswerkwijze van een asynchrone elektromotor. Wanneer spanning op de wikkelingen wordt gezet, wordt een elektromagnetisch koppel opgewekt dat de rotor met de as verbindt, waardoor de as begint te draaien, de motor een constante snelheid bereikt en nuttig werk verricht.
Generator mode - is gebaseerd op het principe dat de elektrische stroom in de motorwikkelingen wordt opgewekt door de rotatie van de rotor. Als de motorrotor mechanisch wordt rondgedraaid, wordt in de statorwikkelingen een elektromotorische kracht opgewekt, met een condensator in de wikkelingen, wordt een capacitieve stroom opgewekt. Als de capaciteit van de condensator een bepaalde waarde heeft, afhankelijk van de karakteristieken van de motor, zal de generator zelfexcitatie vertonen en zal een driefasig spanningssysteem ontstaan. De eekhoornkooi motor zal dus werken als een generator.
Toerentalregeling voor asynchrone motoren
Er zijn de volgende methoden om de snelheid van asynchrone elektromotoren te regelen en hun werkingsmodi te regelen:
- Frequentie - door de frequentie van de stroom in het elektriciteitsnet te veranderen, wordt de snelheid van de elektromotor gewijzigd. Voor deze methode wordt een apparaat gebruikt dat frequentieomvormer wordt genoemd;
- Reostaat - door de weerstand van de reostaat in de rotor te veranderen, verandert de rotatiesnelheid. Deze methode verhoogt het aanloopkoppel en de kritische slip;
- Gepulseerd - de regelmethode waarbij een speciaal soort spanning op de motor wordt gezet.
- De wikkelingen worden tijdens de werking van de elektromotor omgeschakeld van een ster- naar een driehoekschakeling, waardoor de aanloopstromen worden verminderd;
- Controle met verandering van poolparen voor rotors met eekhoornkooi;
- Aansluiting van een inductieve weerstand voor fase-rotormotoren.
Met de ontwikkeling van elektronische systemen wordt de regeling van diverse asynchrone motoren steeds efficiënter en nauwkeuriger. Dergelijke motoren worden overal ter wereld gebruikt, de verscheidenheid van de taken die door dergelijke mechanismen worden uitgevoerd neemt met de dag toe, en de behoefte eraan neemt niet af.
Verwante artikelen:
