Asynchronní elektromotor: zařízení a princip činnosti – OOO SZEMO Electrodvigatel

V mnoha případech je na hřídeli umístěno další zařízení. fanoušci. Bez ohledu na to, jak vysoká je účinnost, topení se nelze vyhnout. Ventilátory chladí motor.

Stojí za zmínku, že ne každý rotor má vinutí, která jsou v podstatě elektromagnetem. Místo toho lze použít permanentní magnety, jako u bezkomutátorových stejnosměrných motorů.

Typy rotorů

Dnes se v praxi používají tyto typy rotorů:

• Fáze. V tomto případě je použito několik nezávislých cívek s vodiči, které jsou vůči sobě umístěny pod úhlem 120 stupňů (nebo 60 stupňů, podle toho, ze které strany se díváte). Vodiče cívky jsou vyvedeny a střídavě napájeny pomocí kartáčového systému.
• Zkratované struktury. Zařízení je vybaveno pevným válcovým jádrem a vyfrézovanými drážkami pro tyče. Jsou vyrobeny z mědi nebo hliníku. Říká se jim zkratované, protože konce jsou navzájem spojeny v kruhu.

Který typ rotoru je lepší – fázový nebo veverčí klec?

Setkáme-li se v praxi s oběma výše popsanými typy rotačních zařízení, znamená to, že mají pozitivní i negativní stránky jejich použití.

Předpokládá se, že fázové rotory mají rychlejší a hladší start, schopnost přesněji a dalo by se říci „přesněji“ regulovat rychlost. Na druhou stranu jsou paradoxně stále populárnější možnosti nakrátko. Nejčastěji je to dáno ekonomickou stránkou problému. V takových systémech je pohyblivá část nesrovnatelně jednodušší a levnější. Kromě toho jsou rotory klece nakrátko odolnější a vyžadují méně pozornosti při údržbě. Všechno je zde jednoduché: neexistují žádné kartáče, které vždy „vylétnou“ jako první nebo se během provozu jednoduše opotřebují.

Otáčky rotoru a motoru

Rychlost otáčení magnetického pole motoru (synchronní rychlost):

n1 = 60f / p [ot./min],

kde p je počet párů pólů motoru,

f je frekvence sítě (50 Hz).

• 2 póly – 3000 ot./min;
• 4 póly – 1500 ot./min (standardně);
• 6 pólů – 1000 ot./min;
• 8 pólů – 750 ot./min;
• 10 pólů – 600 ot./min;
• 12 pólů – 500 ot./min.

Rychlost otáčení rotoru asynchronního motoru je menší než rychlost otáčení magnetického pole:

Historie vzniku rotačního motoru

Druhý název rotačního motoru (RPE) je Wankel (jakýsi analog dieselového motoru). Právě Felixu Wankelovi se dnes připisují vavříny vynálezce motoru s rotačním pístem a dokonce se vypráví dojemná historka o tom, jak Wankel kráčel ke svému cíli ve stejnou chvíli, kdy k němu kráčel Hitler.

Ve skutečnosti byly věci trochu jiné: talentovaný inženýr Felix Wankel skutečně pracoval na vývoji nového, jednoduchého motoru s vnitřním spalováním, ale byl to jiný motor, založený na kombinované rotaci rotorů.

Po válce byl Wankel naverbován německou firmou NSU, která se zabývala především výrobou motocyklů, do jedné z pracovních skupin pracujících na vytvoření rotačního motoru pod vedením Waltera Freuda.

Wankelovým přínosem byl rozsáhlý výzkum těsnění rotačních ventilů. Základní konstrukční a konstrukční koncept je Freudův. Wankel měl sice patent na duální rotaci.

První motor měl rotační komoru a stacionární rotor. Nepříjemnost designu vedla k myšlence na změnu rozvržení.

První motor s rotujícím rotorem začal fungovat v polovině roku 1958. Od svého potomka našich dnů se lišil jen málo – kromě toho, že svíčky musely být přesunuty k tělu.

Brzy společnost oznámila, že se jí podařilo vytvořit nový a velmi slibný motor. Licence na výrobu tohoto motoru si zakoupila téměř stovka automobilek. Třetina licencí skončila v Japonsku.

Jaký je rozdíl mezi rotorem a statorem?

Další dobrá otázka je, jaký je rozdíl mezi rotorem a statorem a k čemu jsou určeny? Rotor a stator jsou součástí systému generátoru, který dodává vozu elektřinu. Ve statoru vzniká rotující magnetické pole, které se přenáší na rotor a uvádí jej do pohybu.

Hlavním rozdílem bude design dílů. Je také třeba si uvědomit, že stator je stacionární a rotor je opačný. Když tyto dvě části v systému fungují, dostává vůz dostatečné množství proudu.

Rotor elektromotoru

Elektromotory využívají tzv. „veverčí kola“ (rotory v kleci), jejichž konstrukce připomíná veverčí bubny.

Když se stator otáčí, magnetické pole se pohybuje kolmo na vinutí vodičů rotoru a objevuje se proud. Tento proud cirkuluje vinutími vodičů a vytváří magnetická pole kolem každého vodiče rotoru. Protože se magnetické pole ve statoru neustále mění, mění se i pole v rotoru. Tato interakce způsobuje pohyb rotoru. Stejně jako stator je rotor vyroben z elektroocelových plechů. Ale na rozdíl od statoru s vinutími vyrobenými z měděného drátu jsou vinutí rotoru vyrobena z litého hliníku nebo siluminu, které fungují jako vodiče.

U primitivního elektromotoru se rotor skládá z dvouhrotové kotvy na jednom vinutí s jasně definovanými póly. Konstrukce zajišťuje otáčení hřídele elektromotoru.

Popsané zařízení má významnou nevýhodu: když se rotace kotvy zastaví, její vinutí zaujmou stabilní polohu. Pro opětovné spuštění elektromotoru je nutné dodat hřídeli určitý krouticí moment.

Kotva se třemi nebo více závity nemá tuto vážnou nevýhodu. Níže uvedený obrázek ukazuje třívinutý rotor.

Takové rotory jsou zcela běžné u malých elektromotorů s nízkým výkonem.

Pro stavbu výkonných trakčních elektromotorů a pro zvýšení stability frekvence otáčení se používají kotvy s velkým počtem vinutí.

Rotor asynchronního motoru

Asynchronní motor — jedná se obvykle o litinové pouzdro, do kterého je zalisován magnetický obvod. Má speciální drážky, kde je umístěno vinutí statoru, sestavené z měděného drátu. Drážky jsou vůči sobě posunuty o 120º, takže jsou pouze tři. Tvoří tři fáze.

Asynchronní elektromotor s fázovým rotorem má velké rozměry a hmotnost. Má ale výborné vlastnosti ohledně startovacích a nastavovacích momentů. Motory s rotorem ve veverce jsou dnes považovány za nejspolehlivější. Jsou designově jednoduché, a proto levné. Jejich jedinou nevýhodou je vysoký startovací proud, se kterým se nyní bojuje propojením statorových vinutí z hvězdy do trojúhelníku. To znamená, že start se provádí hvězdicovým připojením, po nabrání rychlosti se provede přepnutí na trojúhelník.

Dále je nutné zmínit tak důležitou vlastnost asynchronního motoru, jako je prokluz rotoru. Tento jev spočívá v rozdílu mezi otáčkami rotoru a magnetickým polem vytvářeným statorem. To se vysvětluje právě tím, že proud se v rotoru indukuje pouze tehdy, když se pohybuje vzhledem k magnetickému poli. A pokud by byly rychlosti otáčení stejné, pak by tento pohyb jednoduše nenastal. V důsledku toho se rotor snaží „dohnat“ magnetické pole v rychlosti, a pokud k tomu dojde, přestane se indukovat proud ve vinutí a rotor se zpomalí. V tuto chvíli síla působící na něj roste, začíná opět zrychlovat. Tak se dosáhne efektu stabilizace rychlosti otáčení, pro který jsou tyto elektromotory velmi žádané.

Oprava rotoru elektromotoru – klíčové fáze

Bez ohledu na typ zvolené služby zahrnuje převíjení rotoru elektromotoru následující operace:

• demontáž a demontáž elektrických instalací;
• odstranění starého vinutí a vadných mechanismů;
• obnova izolačních vrstev, vinutí, lamel a dalších dílů;
• výměna ložisek s následným nátěrem karoserie;
• montáž el. motor;
• vizuální hodnocení kvality vinutí;
• konečná diagnostika zařízení.

Stojí za to pochopit, že přesný seznam fází závisí na rozsahu poškození a požadavcích zákazníka.

Oprava rotoru vyžaduje odborné znalosti a dovednosti!

Oprava průmyslových rotorů je složitá, a proto ji musí provádět kvalifikovaní odborníci. Je obtížné provést nejen samotný proces, ale také výběr vhodného drátu nebo jeho vinutí. Navíc takové opravy vyžadují odpovídající vybavení. Nesprávné přetočení může vést k nepříjemným následkům. To může mít za následek snížení výkonu elektromotoru nebo dokonce jeho nevratné poškození.

Nejúčinnějším zařízením, které přeměňuje elektrickou energii na mechanickou, je asynchronní motor, vynalezený inženýrem Dolivo-Dobrovolským na konci 19. století. S ohledem na rostoucí zájem současníků o vývoj a montáž obráběcích strojů, samojízd a dalších mechanismů se pokusíme vysvětlit, jak funguje asynchronní elektromotor, abyste pochopili princip jeho činnosti a efektivně jej používali.

Zařízení asynchronního motoru

Jeho design obsahuje následující prvky:

• Válcový stator, sestavené z ocelových plechů. Jádro statoru má štěrbiny, ve kterých jsou umístěna vinutí. Jejich osy jsou vůči sobě posunuty o 120 stupňů.
• Rotor (zkrat nebo fáze). První možností je jádro s hliníkovými tyčemi zkratovanými koncovými kroužky (klec na veverku). Druhou variantu tvoří třífázové vinutí, nejčastěji zapojené do hvězdy.
• Konstrukční detaily – hřídel, ložiska, tlapky, ložiskové štíty, oběžné kolo a skříň ventilátoru, svorkovnice – zajišťující otáčení, chlazení a ochranu mechanismu.

Schéma asynchronního motoru s uvedením jeho detailů lze snadno najít na internetu nebo v manuálech.

Princip činnosti asynchronního motoru

Princip činnosti asynchronního elektromotoru je naznačen již v jeho názvu (nesynchronní). To znamená, že stator a rotor, když jsou zapnuté, vytvářejí magnetická pole rotující na různých frekvencích. V tomto případě je frekvence otáčení magnetického pole rotoru vždy menší než frekvence otáčení magnetického pole statoru.

Chcete-li si tento proces jasněji představit, vezměte permanentní magnet a roztočte jej kolem své osy poblíž měděného disku. Disk se s mírným zpožděním začne otáčet po magnetu. Faktem je, že když se magnet otáčí ve struktuře disku, jsou excitovány Foucaultovy proudy (indukční proudy), pohybující se v uzavřeném kruhu. V podstatě jsou to zkratové proudy, které zahřívají kov. V disku se „vynoří“ jeho vlastní magnetické pole, které následně interaguje s polem magnetu.

Asynchronní motor využívá vinutí statoru k vytvoření točivého pole. Jimi tvořený magnetický tok vytváří EMF ve vodičích rotoru. Při interakci magnetického pole statoru s indukovaným proudem ve vinutí rotoru vzniká elektromagnetická síla, která způsobuje otáčení hřídele motoru.

Postup krok za krokem je následující:

1. Při nastartování motoru se magnetické pole statoru protíná s obvodem rotoru a indukuje elektromotorickou sílu.
2. Ve zkratovaném rotoru vzniká střídavý proud.
3. Dvě magnetická pole (stator a rotor) vytvářejí krouticí moment.
4. Spřádací rotor se snaží „dohnat“ pole statoru.
5. V okamžiku, kdy se frekvence otáčení magnetického pole statoru a rotoru shodují, elektromagnetické procesy v rotoru slábnou a točivý moment se stává nulovým.
6. Magnetické pole statoru vybudí obvod rotoru, který se v tomto okamžiku opět zpozdí.

To znamená, že rotor je vždy pomalejší než magnetické pole statoru, což zajišťuje asynchronii.

Vzhledem k tomu, že rotorový proud je indukován bezkontaktně, nejsou potřeba kluzné kontakty, díky čemuž jsou indukční motory spolehlivější a účinnější. Změnou směru proudu v jednom z vinutí (k tomu je třeba změnit fáze na svorkách), můžete „přinutit“ motor otáčet se jedním nebo druhým směrem.

Směr elektromagnetické síly lze snadno určit zapamatováním školního kurzu fyziky a pomocí „pravidla levé ruky“.

Frekvence rotace magnetického pole statoru je ovlivněna frekvencí napájecí sítě a počtem pólových párů. Protože počet pólových párů závisí na typu motoru a zůstává konstantní, pokud chcete změnit rychlost pole, musíte změnit napájecí frekvenci pomocí měniče.

Výhody asynchronních motorů

Vzhledem k tomu, že konstrukce a princip činnosti asynchronního elektromotoru jsou poměrně jednoduché, má mnoho výhod a je široce používán ve všech oblastech národního hospodářství a v každodenním životě. Motory tohoto typu se vyznačují:

• Spolehlivost a životnost. Absence kontaktu mezi pohyblivými a stacionárními částmi minimalizuje možnost opotřebení a poškození.
• Nízká cena. Jsou dostupné (ne nadarmo je 90 % všech motorů vyrobených na světě asynchronních).
• Snadné použití. K jejich použití není nutné mít speciální znalosti a dovednosti.
• Všestrannost. Mohou být instalovány na téměř jakékoli zařízení.

Vynález asynchronního elektromotoru byl významným přínosem pro rozvoj vědy, průmyslu a zemědělství. S ním se náš život stal pohodlnějším.