Asynkrone elmotorer med viklet rotor
I øjeblikket tegner asynkronmotorer sig for mindst 80 % af alle elektriske motorer produceret af industrien. Disse omfatter trefasede asynkronmotorer.
Trefasede asynkrone elektriske motorer er meget udbredt i automatiserings- og telemekaniske enheder, husholdnings- og medicinske enheder, lydoptagelsesudstyr mv.
Fordele ved asynkrone elektriske motorer
Den brede brug af trefasede asynkronmotorer skyldes enkelheden i deres design, driftssikkerhed, gode driftsegenskaber, lave omkostninger og nem vedligeholdelse.
Enheden af asynkrone elektriske motorer med en viklet rotor
Hoveddelene af enhver induktionsmotor er den stationære del, statoren og den roterende del, kaldet rotoren.
Statoren i en trefaset induktionsmotor består af et lamineret magnetisk kredsløb presset ind i en støbt ramme. På den indre overflade af det magnetiske kredsløb er der kanaler til at lægge viklingstrådene. Disse ledninger er siderne af multi-turn bløde spoler, der danner de tre faser af statorviklingen.De geometriske akser af spolerne er forskudt i rummet i forhold til hinanden med 120 grader.
Viklingsfaserne kan tilsluttes i henhold til skemaet stjerne eller trekant afhængig af netspændingen. For eksempel, hvis motorens pas angiver spændinger på 220/380 V, så er faserne forbundet med en netspænding på 380 V via en "stjerne". Hvis netspændingen er 220 V, er viklingerne forbundet i et «delta». I begge tilfælde er motorens fasespænding 220 V.
Rotoren på en trefaset asynkronmotor er en cylinder lavet af stemplede plader af elektrisk stål og monteret på en aksel. Afhængigt af typen af vikling er rotorerne på trefasede asynkronmotorer opdelt i egern og faserotorer.
I asynkrone elektriske motorer med højere effekt og specielle maskiner med lav effekt bruges faserotorer til at forbedre start- og reguleringsegenskaberne. I disse tilfælde placeres en trefaset vikling på rotoren med fasespolernes (1) geometriske akser forskudt i rummet i forhold til hinanden med 120 grader.
Viklingens faser er stjerneforbundne, og deres ender er forbundet med tre slæberinge (3) monteret på akslen (2) og elektrisk isoleret både fra akslen og fra hinanden. Ved hjælp af børster (4), som er i glidende kontakt med ringene (3), er det muligt at inkludere regulerende reostater (5) i faseviklingens kredsløb.
En induktionsmotor med en rotor har bedre start- og reguleringsegenskaber, men er kendetegnet ved større masse, dimensioner og omkostninger end en induktionsmotor med en egern-burrotor.
Princippet om drift af asynkrone elektriske motorer
Princippet om drift af en asynkron maskine er baseret på brugen af et roterende magnetfelt.Når en trefaset statorvikling er forbundet til nettet, roterer den magnetfelthvis vinkelhastighed er bestemt af frekvensen af netværket f og antallet af polpar af viklingen p, dvs. ω1 = 2πf / p
Krydser ledningerne til stator- og rotorviklingerne, inducerer dette felt en EMF i viklingerne (i henhold til loven om elektromagnetisk induktion). Når rotorviklingen er lukket, inducerer dens EMF en strøm i rotorkredsløbet. Som et resultat af strømmens vekselvirkning med det resulterende lille felt skabes et elektromagnetisk moment. Hvis dette moment overstiger motorakslens modstandsmoment, begynder akslen at rotere og sætter arbejdsmekanismen i gang. Normalt er vinkelhastigheden af rotoren ω2 ikke lig med vinkelhastigheden af magnetfeltet ω1, som kaldes synkron. Deraf navnet på motoren asynkron, det vil sige asynkron.
Driften af en asynkron maskine er karakteriseret ved slip s, som er den relative forskel mellem vinkelhastighederne af feltet ω1 og rotoren ω2: s = (ω1-ω2) / ω1
Værdien og tegnet på slip, afhængigt af rotorens vinkelhastighed i forhold til magnetfeltet, bestemmer induktionsmaskinens driftsmåde. Så i den ideelle tomgangstilstand roterer rotoren og magnetfeltet med samme frekvens i samme retning, slip s = 0, rotoren er stationær i forhold til det roterende magnetfelt, EMF i dens vikling induceres ikke, rotoren strøm og maskinens elektromagnetiske moment er nul. Ved opstart er rotoren stationær på det første tidspunkt: ω2 = 0, s = 1. Grundlæggende ændres slip i motortilstanden fra s = 1 ved opstart til s = 0 i den ideelle tomgangstilstand .
Når rotoren roterer med en hastighed ω2> ω1 i magnetfeltets rotationsretning, bliver slipningen negativ. Maskinen går i generatortilstand og udvikler bremsemomentet. Når rotoren roterer i den modsatte retning af den magnetiske pols rotationsretning (s> 1), skifter induktionsmaskinen til den modsatte tilstand og udvikler også et bremsemoment. Alt efter slip skelnes der således mellem motorens tilstande (s = 1 ÷ 0), generatoren (s = 0 ÷ -∞) og den modsatte tilstand (s = 1 ÷ + ∞). Generator- og modkommuteringstilstande bruges til at stoppe induktionsmotorer.
Se også: Start af en viklet rotormotor