Znanost na področju električne energije v XIX in XX stoletju se je hitro razvijala, kar je privedlo do ustvarjanja električnih asinhronih motorjev. S pomočjo takšnih naprav je razvoj industrijske industrije napredoval in zdaj si je nemogoče predstavljati obratov in tovarn brez pogonskih strojev z asinhronimi elektromotorji.
Vsebina
Zgodovina
Zgodovina asinhronega motorja se začne leta 1888, ko Nikola Tesla patentiral elektromotorno vezje, istega leta drugi elektroznanstvenik Gallileo Ferraris objavil članek o teoretičnih vidikih asinhronega stroja.
Leta 1889 je bil ruski fizik Mihail Osipovič Dolivo-Dobrovolski v Nemčiji prejel patent za asinhroni trifazni elektromotor.
Vsi ti izumi so omogočili izboljšanje električnih strojev in povzročili množično uporabo električnih strojev v industriji, kar je bistveno pospešilo vse tehnološke procese v proizvodnji, izboljšalo učinkovitost dela in zmanjšalo njegovo delovno intenzivnost.
Trenutno je najpogostejši električni motor, ki se uporablja v industriji, prototip električnega stroja, ki ga je ustvaril Dolivo-Dobrovolsky.
Zgradba in princip delovanja asinhronskega motorja
Glavni sestavni deli asinhronega elektromotorja sta stator in rotor, ki sta med seboj ločena z zračno režo. Aktivno delo v motorju opravljajo navitja in jedro rotorja.
Asinhroni motor pomeni razliko med hitrostjo rotorja in hitrostjo elektromagnetnega polja.
Stator - je fiksni del motorja, katerega jedro je izdelano iz elektro jekla in je vgrajeno v posteljo. Okvir je ulit iz materiala, ki ni magneten (litoželezo, aluminij). Navitja statorja so trifazni sistem, v katerem so žice položene v reže z odklonskim kotom 120 stopinj. Faze navitja so standardno priključene na omrežje v obliki zvezde ali trikota.
Rotor - je gibljivi del motorja. Rotorji asinhronih elektromotorjev so dveh vrst: rotorji z veverico in fazni rotorji. Ti tipi se med seboj razlikujejo po zasnovi navitja rotorja.
Indukcijski motor s kletkastim rotorjem
To vrsto električnega stroja je prvi patentiral M.O. Dolivo-Dobrovolsky in se popularno imenuje "veveričje kolo" zaradi videza dizajna. Kratkostično navitje rotorja je sestavljeno iz kratkostičnih bakrenih palic (aluminij, medenina) in vstavljen v reže navitja jedra rotorja. Ta vrsta rotorja nima gibljivih kontaktov, zato so takšni motorji zelo zanesljivi in vzdržljivi pri delovanju.
Asinhronski motor s faznim rotorjem
Takšna naprava vam omogoča prilagajanje hitrosti delovanja v širokem razponu. Fazni rotor je trifazno navitje, ki je povezano z zvezdico ali trikotnikom. Takšni motorji imajo v svoji zasnovi posebne krtače, s katerimi je mogoče regulirati hitrost rotorja. Če mehanizmu takšnega motorja dodamo poseben reostat, se ob zagonu motorja zmanjša aktivni upor in s tem zmanjšajo zagonski tokovi, ki škodljivo vplivajo na električno omrežje in samo napravo.
Načelo delovanja
Ko na navitja statorja teče električni tok, se pojavi magnetni tok. Ker sta fazi zamaknjeni med seboj za 120 stopinj, to povzroči vrtenje toka v navitjih. Če je rotor v kratkem stiku, to vrtenje povzroči tok v rotorju, ki ustvari elektromagnetno polje. V medsebojnem delovanju magnetna polja rotorja in statorja povzročijo vrtenje rotorja elektromotorja. V primeru fazno-faznega rotorja se napetost istočasno nanaša na stator in rotor, v vsakem mehanizmu se pojavi magnetno polje, medsebojno delujejo in vrtijo rotor.
Prednosti asinhronih motorjev
| Kratkostični rotor | Delnofazni rotor |
|---|---|
| 1. Preprosta zagonska naprava in vezje | 1. Nizek začetni tok |
| 2. Nizka cena izdelave | 2. Možnost prilagajanja hitrosti vrtenja |
| 3. Hitrost gredi se ne spreminja z naraščajočo obremenitvijo | 3. Delovanje z majhnimi preobremenitvami brez spreminjanja hitrosti |
| 4. Sposoben prenesti kratkotrajne preobremenitve | 4. Lahko uporabi samodejni zagon |
| 5. Zanesljivo in trajno delovanje | 5. Ima visok navor |
| 6. Primerno za vse delovne pogoje | |
| 7. Ima visoko učinkovitost |
Slabosti asinhronih motorjev
| Z kletkastim rotorjem | S fazno navitim rotorjem |
|---|---|
| 1. Hitrosti rotorja ni mogoče nastaviti | Velika velikost 1. |
| 2. Nizek začetni navor 2. | 2. Učinkovitost je manjša |
| 3.Visok začetni tok | Pogosto vzdrževanje zaradi obrabe ščetk |
| 4. Nekaj zapletenosti oblikovanja in premikajočih se kontaktov |
Indukcijski motorji so zelo učinkovite naprave z odličnimi mehanskimi lastnostmi, zaradi česar so vodilni po pogostosti uporabe.
Načini delovanja
Elektromotor asinhronega tipa je univerzalni mehanizem in ima več načinov delovanja glede na trajanje:
- Neprekinjeno;
- Kratek čas;
- občasno; Periodično;
- Ponavljajoče-kratkotrajno;
- Poseben.
Neprekinjen način - je glavni način delovanja asinhronih naprav, za katerega je značilno neprekinjeno delovanje elektromotorja brez izklopov s konstantno obremenitvijo. Ta način delovanja je najpogostejši, uporablja se v industrijskih podjetjih povsod.
Kratkotrajno delovanje - deluje, dokler ni dosežena enakomerna obremenitev za določen čas (od 10 do 90 minut), nima dovolj časa za ogrevanje. Po tem se izklopi. Ta način se uporablja pri dovajanju delovnih snovi (voda, olje, plin) in druge situacije.
Periodično delovanje - Trajanje delovanja ima definirano vrednost in se po končanem ciklu dela izklopi. Način delovanja start-operate-stop. V tem primeru se lahko za nekaj časa izklopi, preden se ohladi na zunanjo temperaturo, nato pa se ponovno vklopi.
Občasno delovanje - Motor se ne segreje do maksimuma, vendar se tudi nima časa ohladiti na temperaturo okolja. Uporablja se v dvigalih, tekočih stopnicah in drugih napravah.
Poseben način - Trajanje in obdobje aktivacije poljubno.
V elektrotehniki obstaja načelo reverzibilnosti električnih strojev - to pomeni, da lahko naprava pretvori električno energijo v mehansko in izvede obratno delovanje.
Temu principu ustrezajo tudi asinhroni elektromotorji, ki imajo motorni in generatorski način delovanja.
Motorno delovanje - je osnovni način delovanja asinhronega elektromotorja.Ko se napetost dovede do navitij, se ustvari elektromagnetni navor, ki zajame rotor z gredjo in tako se gred začne vrteti, motor se vrti s konstantno hitrostjo in opravlja koristno delo.
Generatorski način - temelji na principu vzbujanja električnega toka v navitjih motorja, ko se rotor vrti. Če mehansko vrtite rotor motorja, se v navitjih statorja ustvari elektromotorna sila, v prisotnosti kondenzatorja v navitjih je kapacitivni tok. Če je kapaciteta kondenzatorja določena vrednost, odvisno od značilnosti motorja, bo prišlo do samovzbujanja generatorja in nastal bo trifazni sistem napetosti. Motor s kletko bo torej deloval kot generator.
Regulacija hitrosti asinhronih motorjev
Obstajajo naslednji načini za uravnavanje hitrosti vrtenja asinhronih elektromotorjev in nadzor njihovih načinov delovanja:
- Frekvenca - s spreminjanjem frekvence toka v električnem omrežju se spreminja frekvenca vrtenja elektromotorja. Za to metodo se uporablja naprava, imenovana frekvenčni pretvornik;
- Reostat - s spreminjanjem upora reostata v rotorju se spreminja frekvenca vrtenja. Ta metoda poveča začetni navor in kritični zdrs;
- Impulz - metoda krmiljenja, pri kateri se na motor uporablja posebna napetost.
- Preklop navitij med delovanjem elektromotorja iz vezja "zvezda" v vezje "delta", kar zmanjša zagonske tokove;
- Krmiljenje z menjavo parov polov za kratkostične rotorje;
- Priključitev induktivnega upora za motorje s faznim rotorjem.
Z razvojem elektronskih sistemov postaja krmiljenje različnih asinhronih elektromotorjev vse bolj učinkovito in natančno.Takšni motorji se uporabljajo povsod po svetu, raznolikost nalog, ki jih opravljajo takšni mehanizmi, je vsak dan večja, potreba po njih pa ne manjša.
Povezani članki:
