Veda o elektrine sa v 19. a 20. storočí rýchlo rozvíjala, čo viedlo k vytvoreniu elektrických asynchrónnych motorov. Vďaka týmto zariadeniam urobil vývoj priemyslu obrovský skok vpred a dnes si už nemožno predstaviť továrne a závody bez pomoci asynchrónnych strojov.
Obsah
História
História asynchrónneho motora siaha do roku 1888, keď Nikola Tesla patentoval elektrický motorový obvod, v tom istom roku iný elektrotechnický vedec Gallileo Ferraris uverejnil článok o teoretických aspektoch asynchrónneho stroja.
V roku 1889 ruský fyzik Michail Osipovič Dolivo-Dobrovolský bol v Nemecku udelený patent na asynchrónny trojfázový elektromotor.
Všetky tieto vynálezy umožnili zdokonaliť elektrické stroje a viedli k masovému používaniu elektrických strojov v priemysle, ktoré výrazne urýchlili všetky výrobné procesy, zvýšili efektívnosť a znížili náročnosť práce.
V súčasnosti sa v priemysle najčastejšie používa prototyp elektrického stroja, ktorý vytvoril Dolivo-Dobrovolskij.
Konštrukcia a princíp činnosti asynchrónneho motora
Hlavnými komponentmi asynchrónneho elektromotora sú stator a rotor, ktoré sú od seba oddelené vzduchovou medzerou. Činnú prácu v motore vykonáva vinutie a jadro rotora.
Asynchrónia motora je definovaná ako rozdiel medzi otáčkami rotora a otáčkami elektromagnetického poľa.
Stator - je pevná časť motora, ktorej jadro je vyrobené z elektrotechnickej ocele a je namontované v základnom ráme. Rám je odliaty z nemagnetického materiálu (napr. liatiny, hliníka atď.).liatina, hliník). Statorové vinutie je trojfázový systém, v ktorom sú vodiče uložené v drážkach s uhlom vychýlenia 120 stupňov. Vinutia sú štandardne pripojené k sieti do hviezdy alebo trojuholníka.
Rotor - je pohyblivá časť motora. Existujú dva typy rotorov pre asynchrónne motory: rotory s klietkou a fázové rotory. Tieto typy sa líšia konštrukciou rotorového vinutia.
Indukčný motor s rotorom s klietkou
Tento typ elektrického stroja prvýkrát patentoval M.O. Dolivo-Dobrovolského a ľudovo sa nazýva "veveričie koleso" kvôli svojmu vzhľadu. Skratové vinutie rotora pozostáva zo skratovaných medených tyčí (hliník, mosadz) a sú vložené do drážok vinutia jadra rotora. Tento typ rotora nemá žiadne pohyblivé kontakty, preto sú tieto motory veľmi spoľahlivé a odolné v prevádzke.
Asynchrónny motor s fázovým rotorom
Toto zariadenie umožňuje meniť rýchlosť v širokom rozsahu. Fázový rotor je trojfázové vinutie, ktoré je zapojené do hviezdy alebo trojuholníka. Tieto motory sú vybavené špeciálnymi kefami, ktorými možno regulovať otáčky rotora. Ak sa do mechanizmu takéhoto motora pridá špeciálny reostat, zníži sa rozbehový odpor motora a minimalizujú sa nábehové prúdy, ktoré majú škodlivý vplyv na sieť a samotné zariadenie.
Princíp fungovania
Keď sa do vinutia statora privedie elektrický prúd, vzniká magnetický tok. Keďže fázy sú voči sebe posunuté o 120 stupňov, spôsobuje to otáčanie toku vo vinutí. Ak je rotor skratovaný, toto otáčanie vytvára v rotore prúd, ktorý vytvára elektromagnetické pole. Vzájomne pôsobiace magnetické polia rotora a statora spôsobujú otáčanie rotora elektromotora. Ak je rotor fázovaný, na stator a rotor sa súčasne privádza napätie, v každom mechanizme vzniká magnetické pole, ktoré na seba vzájomne pôsobí a otáča rotorom.
Výhody asynchrónnych motorov
| S rotorom s klietkou | S rotorom s fázovým vinutím |
|---|---|
| 1. Jednoduché spúšťacie zariadenie a obvod | 1. Nízky štartovací prúd |
| 2. Nízka výrobná cena | 2. Variabilná rýchlosť. |
| 3. Otáčky hriadeľa sa s rastúcim zaťažením nemenia. | 3. Prevádzka s nízkym preťažením bez kolísania otáčok. |
| 4. Dokáže odolať krátkodobému preťaženiu. | 4. Môže použiť automatický štart |
| 5. Spoľahlivá a odolná prevádzka | 5. Má vysoký krútiaci moment |
| 6. Vhodné do akýchkoľvek pracovných podmienok | |
| 7. Má vysokú účinnosť |
Nevýhody asynchrónnych motorov
| S rotorom s klietkou | S rotorom s fázovým vinutím |
|---|---|
| 1. Otáčky rotora nie je možné regulovať | 1. nadrozmerné |
| 2. Nízky štartovací moment | 2. Nižšia účinnosť |
| 3. Vysoký štartovací prúd | 3. Častá údržba z dôvodu opotrebovaných kief |
| 4. Určitá zložitosť konštrukcie a pohyblivých kontaktov |
Asynchrónne motory sú veľmi účinné zariadenia s dobrými mechanickými vlastnosťami, a preto sú najčastejšie používaným typom motorov.
Režimy prevádzky
Asynchrónny elektromotor je univerzálny mechanizmus a má niekoľko prevádzkových režimov z hľadiska trvania:
- Priebežne;
- Krátkodobo;
- Prerušované; periodické;
- Prerušované;
- Špeciálne.
Nepretržitá prevádzka - Základný režim prevádzky asynchrónnych zariadení, ktorý sa vyznačuje nepretržitou prevádzkou elektromotora bez vypínania pri konštantnom zaťažení. Tento spôsob prevádzky je najbežnejší a používa sa v priemyselných závodoch na celom svete.
Krátkodobá prevádzka - Beží, kým sa nedosiahne stabilné zaťaženie počas určeného času (10 až 90 minút) bez toho, aby sa stihli zahriať. Po uplynutí tohto času sa vypne. Tento režim sa používa na prepravu kvapalín (vody, oleja, plynu atď.).voda, ropa, plyn) a iných situáciách.
Prerušovaná prevádzka - Trvanie prevádzky je pevne stanovené a po ukončení pracovného cyklu sa vypne. Prevádzkový režim štart-stop. Môže sa vypnúť na určitý čas, kým sa nestihne ochladiť na vonkajšiu teplotu, a potom sa opäť zapne.
Prerušovaná prevádzka - Motor sa nezahreje na maximálnu teplotu, ale ani sa neochladí na teplotu okolia. Používa sa vo výťahoch, pohyblivých schodoch atď.
Špeciálny režim - Trvanie a doba aktivácie sú ľubovoľné.
V elektrotechnike existuje princíp reverzibility elektrických strojov - to znamená, že zariadenie môže premieňať elektrickú energiu na mechanickú a vykonávať aj opačnú činnosť.
Asynchrónne motory sa tiež riadia týmto princípom a majú motorový a generátorový režim.
Prevádzka motora - je základný prevádzkový režim asynchrónneho elektromotora. Keď sa na vinutie privedie napätie, vytvorí sa elektromagnetický krútiaci moment, ktorý spojí rotor s hriadeľom, a tak sa hriadeľ začne otáčať, motor dosiahne konštantné otáčky a vykonáva užitočnú prácu.
Režim generátora - je založený na princípe, že elektrický prúd vo vinutí motora vzniká otáčaním rotora. Ak sa rotor motora otáča mechanicky, vo vinutí statora sa vytvára elektromotorická sila, pričom vo vinutí je kondenzátor, vytvára sa kapacitný prúd. Ak má kapacita kondenzátora určitú hodnotu, v závislosti od charakteristiky motora dôjde k samovybudeniu generátora a vznikne trojfázový napäťový systém. Motor s klietkou preto pracuje ako generátor.
Regulácia otáčok pre asynchrónne motory
Na reguláciu otáčok asynchrónnych elektromotorov a na riadenie ich prevádzkových režimov existujú tieto metódy:
- Frekvencia - zmenou frekvencie prúdu v elektrickej sieti sa menia otáčky elektromotora. Pri tejto metóde sa používa zariadenie nazývané frekvenčný menič;
- Reostat - zmenou odporu reostatu v rotore sa menia otáčky. Táto metóda zvyšuje rozbehový moment a kritický sklz;
- Impulzná - metóda riadenia, pri ktorej sa na motor privádza špeciálny typ napätia.
- Vinutia sa počas chodu elektromotora prepínajú z hviezdy na trojuholník, čím sa znižujú rozbehové prúdy;
- Regulácia so zmenou párov pólov pre rotory s klietkou;
- Pripojenie indukčného odporu pre motory s fázovo vinutým rotorom.
S rozvojom elektronických systémov je riadenie rôznych asynchrónnych motorov čoraz účinnejšie a presnejšie. Takéto motory sa používajú všade na svete, rozmanitosť úloh, ktoré takéto mechanizmy vykonávajú, sa každým dňom zvyšuje a ich potreba neklesá.
Súvisiace články:
