Under 1800- och 1900-talen utvecklades elektricitetsvetenskapen snabbt, vilket ledde till skapandet av elektriska asynkronmotorer. Med dessa apparater har industrins utveckling tagit ett stort steg framåt och det är nu omöjligt att föreställa sig fabriker och anläggningar utan hjälp av asynkrona maskiner.
Innehåll
Historia
Historien om asynkronmotorer går tillbaka till 1888 då Nikola Tesla patenterade en elektrisk motorkrets, samma år som en annan elforskare, Gallileo Ferrari, tog patent på en elektrisk motorkrets. Gallileo Ferraris publicerade en artikel om de teoretiska aspekterna av den asynkrona maskinen.
År 1889 var en rysk fysiker Michail Osipovitj Dolivo-Dobrovolskij fick ett patent i Tyskland för en asynkron trefasig elmotor.
Alla dessa uppfinningar har gjort det möjligt att förbättra elektriska maskiner och har lett till massanvändning av elektriska maskiner inom industrin, vilket har påskyndat alla tillverkningsprocesser avsevärt, förbättrat effektiviteten och minskat arbetsintensiteten.
För närvarande är den vanligaste elmotorn som används inom industrin prototypen av den elektriska maskinen som skapades av Dolivo-Dobrovolsky.
Konstruktion och funktionssätt för en asynkronmotor
Huvudkomponenterna i en asynkron elmotor är statorn och rotorn, som är separerade från varandra genom ett luftgap. Det aktiva arbetet i motorn utförs av lindningarna och rotorkärnan.
Motor asynkronitet definieras som skillnaden mellan rotorns hastighet och det elektromagnetiska fältets hastighet.
Stator - är en fast del av motorn vars kärna är tillverkad av elektriskt stål och är monterad i basramen. Ramen är gjuten av ett material som inte är magnetiserat (t.ex.gjutjärn, aluminium). Statorlindningarna är ett trefasigt system där trådarna är lagda i slitsar med en avböjningsvinkel på 120 grader. Som standard är lindningarna anslutna till nätet i stjärn- eller deltakretsar.
Rotorn - är motorns rörliga del. Det finns två typer av rotorer för asynkrona motorer: ekorrhjulskorvar och fasrotorer. Dessa typer skiljer sig åt i utformningen av rotorlindningen.
Induktionsmotor med rotor med ekorrhjul
Denna typ av elektrisk maskin patenterades först av M.O. Dolivo-Dobrovolsky och kallas populärt för "ekorrhjul" på grund av dess utseende. Den kortslutna rotorlindningen består av kortslutna kopparstänger (aluminium, mässing) och sätts in i rotorkärnans lindningsspår. Denna typ av rotor har inga rörliga kontakter, så dessa motorer är mycket tillförlitliga och hållbara i drift.
Asynkronmotor med en fasrotor
Denna anordning gör det möjligt att variera hastigheten över ett brett område. Fasfasrotorn är en trefaslindning som är ansluten i ett stjärn- eller deltaarrangemang. Dessa motorer är utrustade med speciella borstar som kan användas för att styra rotorns hastighet. Om en speciell reostat läggs till i mekanismen för en sådan motor kommer motorns startmotstånd att minskas och inströmmarna, som har en skadlig effekt på nätet och själva apparaten, kommer att minimeras.
Principen för drift
När elektrisk ström tillförs statorlindningarna genereras ett magnetiskt flöde. Eftersom faserna är förskjutna i förhållande till varandra med 120 grader, får detta flödet i lindningarna att rotera. Om rotorn kortsluts genererar rotationen en ström i rotorn som skapar ett elektromagnetiskt fält. I samverkan med varandra får magnetfälten i rotorn och statorn elmotorns rotor att rotera. Om rotorn är fasad, läggs spänning på statorn och rotorn samtidigt, ett magnetfält uppstår i varje mekanism, de interagerar med varandra och roterar rotorn.
Fördelar med asynkronmotorer
| Med rotor med ekorrhjul | Med faslindad rotor |
|---|---|
| 1. Enkel startanordning och krets | 1. Låg startström |
| 2. Lågt tillverkningspris | 2. Variabel hastighet. |
| 3. Axelns hastighet ändras inte med ökande belastning. | 3. Drift med låga överbelastningar utan hastighetsvariation. |
| 4. Kan motstå kortvariga överbelastningar. | 4. Kan tillämpa en automatisk start |
| 5. Tillförlitlig och hållbar i drift | 5. Har ett högt vridmoment |
| 6. Lämplig för alla arbetsförhållanden | |
| 7. Har en hög verkningsgrad |
Nackdelar med asynkronmotorer
| Med rotor med ekorrhjul | Med faslindad rotor |
|---|---|
| 1. Rotorns hastighet kan inte kontrolleras | 1. överdimensionerad |
| 2. Lågt startmoment | 2. Lägre effektivitet |
| 3. Hög startström | 3. Frekvent underhåll på grund av slitna borstar. |
| 4. Viss komplexitet i utformning och rörliga kontakter |
Asynkronmotorer är mycket effektiva enheter med goda mekaniska egenskaper och är därför den mest använda typen av motor.
Driftsätt
En asynkron elmotor är en mångsidig mekanism och har flera olika driftsformer när det gäller varaktighet:
- Kontinuerligt;
- Korttid;
- Intermittent; Periodisk;
- Intermittent;
- Särskilt.
Kontinuerlig drift - Det grundläggande driftssättet för asynkrona enheter, som kännetecknas av kontinuerlig drift av elmotorn utan avstängningar med en konstant belastning. Detta driftsätt är det vanligaste och används i industrianläggningar över hela världen.
Kortvarig drift - Körs tills en jämn belastning har uppnåtts under en angiven tid (10 till 90 minuter) utan att hinna värmas upp. Efter denna tid stängs den av. Detta läge används för transport av vätskor (vatten, olja, gas osv.).vatten, olja, gas) och andra situationer.
Intermittent drift - Driftstiden är bestämd och när arbetscykeln är avslutad stängs den av. Driftsättet start-operate-stop. Den kan stängas av under en viss tid innan den hinner svalna till utomhustemperaturen och sedan slås på igen.
Intermittent drift - Motorn värms inte upp till maximal temperatur, men svalnar inte heller till omgivningstemperatur. Den används i hissar, rulltrappor osv.
Särskilt läge - Aktiveringens varaktighet och period är godtycklig.
Inom elektroteknik finns det en princip om reversibilitet för elektriska maskiner - det innebär att anordningen både kan omvandla elektrisk energi till mekanisk energi och utföra den omvända åtgärden.
Asynkronmotorer följer också denna princip och har ett motor- och ett generatorläge.
Drift av motorn - är det grundläggande driftssättet för en asynkron elmotor. När spänning läggs på lindningarna genereras ett elektromagnetiskt vridmoment som drar med sig rotorn till axeln och därmed börjar axeln rotera, motorn får en konstant hastighet och utför ett användbart arbete.
Generatorläge - bygger på principen att den elektriska strömmen i motorlindningarna genereras av rotorns rotation. Om motorns rotor roteras mekaniskt genereras en elektromotorisk kraft i statorlindningarna, med en kondensator i lindningarna genereras en kapacitiv ström. Om kondensatorkapaciteten har ett visst värde, beroende på motorns egenskaper, kommer generatorn att självspänning och ett trefasigt spänningssystem att uppstå. Ekorrellkorgsmotorn fungerar därför som en generator.
Hastighetsreglering för asynkrona motorer
Det finns följande metoder för att reglera hastigheten hos asynkrona elmotorer och för att styra deras driftlägen:
- Frekvens - genom att ändra frekvensen på strömmen i elnätet ändras elmotorns hastighet. För denna metod används en anordning som kallas frekvensomvandlare;
- Reostat - genom att ändra motståndet i reostaten i rotorn ändras rotationshastigheten. Denna metod ökar startmomentet och den kritiska glidningen;
- Pulserad - en styrmetod där en speciell typ av spänning läggs på motorn.
- Lindningarna växlas från stjärna till delta medan elmotorn är igång, vilket minskar startströmmarna;
- Styrning med byte av polpar för ekorrhjulskorvarotorer;
- Anslutning av ett induktivt motstånd för motorer med faslindad rotor.
Med utvecklingen av elektroniska system blir styrningen av olika asynkronmotorer allt effektivare och mer exakt. Sådana motorer används överallt i världen, de olika uppgifter som utförs av sådana mekanismer ökar dag för dag och behovet av dem minskar inte.
Relaterade artiklar:
