Асинхронний двигун - Energie Plus Сайт

Асинхронний двигун

Загальність

Асинхронний двигун, з'єднаний з перетворювачем частоти, на сьогоднішній день є найбільш широко використовуваним типом двигуна для застосувань, де необхідно контролювати швидкість та переміщення вантажу.

Система моторного приводу добре підходить для таких застосувань, як ліфти, оскільки ми прагнемо чудової точності як з точки зору швидкості (комфорт користувача), так і точності положення автомобіля щодо підшипників.

Що стосується лише асинхронного двигуна, його популярність обумовлена низьким рівнем необхідного обслуговування, простотою конструкції, стандартизацією та міцністю.

Принцип роботи

Принцип роботи асинхронного двигуна заснований на:

З одного боку, про створення індукованого електричного струму в провіднику, розміщеному в обертовому магнітному полі. Провідник, про який йде мова, є однією з бічних клітинних стрижнів, що внизу складають ротор двигуна. Індукцію струму можна здійснити лише за умови короткого замикання провідника (це так, оскільки два бічних кільця з'єднують всі шини).
З іншого боку, про створення рушійної сили на розглянутому провіднику (пройдений струмом і поміщений у обертове або змінне магнітне поле), значення якого надається правилом трьох пальців правої руки.

Як показано на схемі вище, обертове поле в даний момент орієнтоване вгору. Розглядаючи два діаметрально протилежні провідники, можна побачити, що струми, наведені в цих двох провідниках, знаходяться в протилежному напрямку і, пов’язані з магнітним полем, створюють рушійні сили в протилежному напрямку. Ротор, вільно обертаючись на осі X-Y, поєднує обидві сили, щоб надати обом провідникам крутний момент, що дозволяє обертати клітку білки: винайдено електродвигун.

Для підтримання обертання двигуна необхідно змінювати або силу струму в провідниках клітки, або магнітне поле. В асинхронному двигуні саме магнітне поле змінюється у формі обертового поля, створеного в статорі.

При запуску обертове поле змінює провідники свого потоку з кутовою швидкістю синхронізму. Обертовий ротор має тенденцію наздоганяти обертається поле. Щоб у провідниках був стійкий крутний момент, зміна потоку повинна бути постійно присутньою; це означає, що якщо провідники обертаються зі швидкістю синхронізму подібно до обертового поля, коливання потоку на провідниках стає нульовим, а крутний момент двигуна зникає.

Тому асинхронний ротор двигуна ніколи не обертається з синхронною швидкістю (50 Гц). Для двигуна з парою полюсів (при 50 Гц швидкість обертання обертового поля становить 3000 [об/хв]), наприклад, швидкість обертання ротора може становити 2950 [об/хв]; Поняття ковзання тут набуває значення.

Статор

Статор трифазного двигуна (найпоширеніший середньої та великої потужності), як випливає з його назви, є статичною частиною асинхронного двигуна. В основному він складається з:

туші,
підшипники,
несучі фланці,
вентилятор, що охолоджує двигун,
кришка, що захищає вентилятор.

Внутрішня частина статора по суті містить:

багатошаровий залізний сердечник, щоб направляти магнітний потік,
обмотки (або мідні обмотки) трьох фаз, розміщені в вирізах сердечника.

У трифазному двигуні є мінімум три обмотки, зміщені одна від одної на 120 °, як показано на схемі нижче.

Вплив кількості пар полюсів на швидкість обертання та форму результуючого поля статора.

Коли обмотки статора обходять трифазним струмом, вони створюють магнітне поле, що обертається зі швидкістю синхронізму. Швидкість синхронізму є функцією частоти мережі живлення (50 Гц в Європі) і кількості пар полюсів. Оскільки частота фіксована, швидкість обертання поля обертання двигуна може змінюватися лише залежно від кількості пар полюсів.

Полюсні пари	1	2	3	4	6
Кількість полюсів	2	4	6	8	12
n0 [об/хв]	3000	1500	1000	750	500

Ротор

Ротор - це рухома частина асинхронного двигуна. Наприклад, механічно приєднавшись до лебідки ліфта, він створить крутний момент двигуна, здатний забезпечити роботу для підйому та опускання кабіни ліфта. По суті, він складається з:

Стек тонких дисків, ізольованих між ними та закріплених на валу ротора, щоб спрямовувати та полегшувати проходження магнітного потоку.
Лита алюмінієва клітка для білок, штанги якої мають форму трапеції для стандартних асинхронних двигунів і закриті збоку двома провідними "фланцями".

Ковзання

Як ми бачили з точки зору принципу роботи асинхронного двигуна, швидкість обертання вала двигуна відрізняється від швидкості синхронізму (швидкості обертового поля).

Ковзання представляє різницю в швидкості обертання між валом двигуна та полем обертання статора; це виражається наступним співвідношенням:

Ковзання зазвичай виражається у відсотках від синхронної швидкості n0.

Швидкість синхронізму, зі свого боку, є функцією частоти мережі та кількості пар полюсів. Це виражається наступним співвідношенням:

Пара

Крутний момент C асинхронного двигуна є функцією потужності P і швидкості обертання n двигуна. Це виражається наступним співвідношенням:

С = (Р х 9550)/п

Однією з найбільш характерних кривих асинхронних двигунів є крутний момент як функція ковзання:

Крутний момент залежно від співвідношення:
швидкість обертання/швидкість синхронізму.

На графіку вище ми відразу бачимо, що тип двигуна потрібно вибирати відповідно до застосування: для моторизації ліфта ми віддаємо перевагу двигунам з двома клітками з більш плоским профілем кривої залежно від ковзання, щоб отримати вигоду від відносно постійного крутного моменту незалежно від навантаження.

Однією з важливих характеристик асинхронного двигуна є те, що він може за певних умов перетворюватися на асинхронний генератор. Коли кабіна ліфта опускається під максимальним навантаженням, двигун повертає енергію в електромережу.

Наступні криві показують це явище:

Функція двигуна або генератора залежно від резистивного крутного моменту .

Для завершення можна зазначити, що звичайний асинхронний двигун має такі характеристики:

Пусковий струм приблизно в 6-7 разів перевищує номінальний струм. Важливо забезпечити системи обмеження струму при запуску (зірка/трикутник, перетворювач частоти тощо).
Початковий крутний момент високий (приблизно в 2,5 рази від номінального крутного моменту).
Крутний момент максимальний для ковзання близько 30%.

Характеристики класичного асинхронного двигуна.