Принцип асинхронный двигатель: Трехфазный асинхронный двигатель

Содержание

Принцип работы асинхронного двигателя | Заметки электрика

Здравствуйте, уважаемые посетители сайта http://zametkielectrika.ru.

Электрические машины переменного тока нашли широкое распространение, как в сфере промышленности (шаровые мельницы, дробилки, вентиляторы, компрессоры), так и в домашних условиях (сверлильный и наждачный станки, циркулярная пила).

Основная их часть является бесколлекторными машинами, которые в свою очередь разделяются на асинхронные и синхронные.

Асинхронные и синхронные электрические машины обладают одним замечательным свойством под названием обратимость, т.е. они могут работать как в двигательном режиме, так и в генераторном.

Но чтобы дальше перейти к более подробному их рассмотрению и изучению, необходимо знать принцип их работы. Поэтому в сегодняшней статье я расскажу Вам про принцип работы асинхронного двигателя. После прочтения данного материала Вы узнаете про электромагнитные процессы, протекающие в электродвигателях.

Итак, поехали.

Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя

С устройством асинхронного двигателя мы уже знакомились, поэтому повторяться второй раз не будем. Кому интересно, то переходите по ссылочке и читайте.

При подключении асинхронного двигателя в сеть необходимо его обмотки соединить звездой или треугольником. Если вдруг на выводах в клеммнике отсутствует маркировка, то необходимо самостоятельно определить начала и концы обмоток электродвигателя.

При включении обмоток статора асинхронного двигателя в сеть трехфазного переменного напряжения образуется вращающееся магнитное поле статора, которое имеет частоту вращения n1. Частота его вращения определяется по следующей формуле:

  • f — частота питающей сети, Гц
  • р — число пар полюсов

Это вращающееся магнитное поле статора пронизывает, как обмотку статора, так и обмотку ротора, и индуцирует (наводит) в них ЭДС (Е1 и Е2). В обмотке статора наводится ЭДС самоиндукции (Е1), которая направлена навстречу приложенному напряжению сети и ограничивает величину тока в обмотке статора.

Как Вы уже знаете, обмотка ротора замкнута накоротко, у электродвигателей с короткозамкнутым ротором, или через сопротивление, у электродвигателей с фазным ротором, поэтому под действием ЭДС ротора (Е2) в ней появляется ток. Так вот взаимодействие индуцируемого тока в обмотке ротора с вращающимся магнитным полем статора создает электромагнитную силу Fэм.

Направление электромагнитной силы Fэм можно легко найти по правилу левой руки.

Правило левой руки для определения направления электромагнитной силы

На рисунке ниже показан принцип работы асинхронного двигателя. Полюса вращающегося магнитного поля статора в определенный период обозначены N1 и S1. Эти полюса в нашем случае вращаются против часовой стрелки. И в другой момент времени они будут находится в другом пространственном положении.

Т.е. мы как бы зафиксировали (остановили) время и видим следующую картину.

Токи в обмотках статора и ротора изображены в виде крестиков и точек. Поясню. Если стоит крестик, то значит ток в этой обмотке направлен от нас. И наоборот, если точка, то ток в этой обмотке направлен к нам. Пунктирными линиями показаны силовые магнитные линии вращающегося магнитного поля статора.

Устанавливаем ладонь руки так, чтобы силовые магнитные линии входили в нашу ладонь. Вытянутые 4 пальца нужно направить вдоль направления тока в обмотке. Отведенный большой палец покажет нам направление электромагнитной силы Fэм для конкретного проводника с током.

На рисунке показаны только две силы Fэм, которые создаются от проводников ротора с током, направленным от нас (крестик) и к нам (точка). И как мы видим, электромагнитные силы Fэм пытаются повернуть ротор в сторону вращения вращающегося магнитного поля статора.

Поясняющий рисунок для определения электромагнитной силы Fэм для проводника с током, который направлен от нас (крестик).

Поясняющий рисунок для определения электромагнитной силы Fэм для проводника с током, который направлен к нам (точка).

Совокупность этих электромагнитных сил от каждого проводника с током создает общий электромагнитный момент М, который приводит во вращение вал электродвигателя с частотой n.

Эта частота называется, асинхронной.

Отсюда и произошло название асинхронный двигатель. Частота вращения ротора n всегда меньше частоты вращающегося магнитного поля статора n1, т.е. отстает от нее. Для определения величины отставания введен термин «скольжение», который определяется по следующей формуле:

Выразим из этой формулы частоту вращения ротора:

Пример расчета частоты вращения двигателя

Например, у меня есть двигатель типа АИР71А4У2 мощностью 0,55 (кВт):

  • число пар полюсов у него равно 4 (2р=4, р=2)
  • частота вращения ротора составляет 1360 (об/мин)

Вот его бирка.

Определим частоту вращения поля статора этого двигателя при частоте питающей сети 50 (Гц):

Найдем величину скольжения для этого двигателя:

Кстати, направление движения вращающегося магнитного поля статора, а следовательно, и направление вращения вала электродвигателя, можно изменить. Для этого необходимо поменять местами любые два вывода источника питающего трехфазного напряжения. Об этом я упоминал Вам в статьях про реверс электродвигателя и чередование фаз.

Принцип работы асинхронного двигателя. Выводы

Зная принцип работы асинхронного двигателя, можно сделать вывод, что электрическая энергия преобразуется в механическую энергию вращения вала электродвигателя.

Частота вращения магнитного поля статора, а следовательно и ротора, напрямую зависит от числа пар полюсов и частоты питающей сети. Если число пар полюсов ограничивается типом двигателя (р = 1, 2, 3 и 4), то частоту питающей сети можно изменить в большем диапазоне, например, с помощью частотного преобразователя.

Если в нашем примере частоту питающей сети увеличить всего на 10 (Гц), то частота вращения магнитного поля статора увеличится на 300 (об/мин).

Опыт по установке и монтажу частотных преобразователей у меня есть, но не большой. Несколько лет назад на городском водоканале мы проводили замену двух высоковольтных двигателей насосов холодной воды на низковольтные двигатели с частотными преобразователями. Но это уже отдельная тема для разговора. Сейчас покажу Вам несколько фотографий.

Вот фотография старого высоковольтного двигателя напряжением 6 (кВ).

А это новые двигатели напряжением 400 (В), установленные вместо старых высоковольтных.

Вот шкафы частотных преобразователей. На каждый двигатель свой шкаф. К сожалению, изнутри сфотографировать не успел.

Подписывайтесь на рассылку новостей с моего сайта, чтобы не пропустить самое интересное. В ближайшее время я расскажу Вам про пуск и способы регулирования частоты вращения трехфазных асинхронных двигателей двигателей, схемы их подключения и многое другое.

P.S. На этом статью про принцип работы асинхронного двигателя я завершаю. Спасибо за внимание.

Если статья была Вам полезна, то поделитесь ей со своими друзьями:


Асинхронный двигатель — технические характеристики и принцип работы

Среди разнообразия выпускаемых на сегодняшний день типов электрических моторов большое распространение получили асинхронные двигатели. Их мощность и эффективность обеспечивает использование в деревообрабатывающей и металлообрабатывающей промышленности, в насосных агрегатах, на фабриках, в станках и ручном электрическом инструменте.

асинхронный трехфазный двигатель

Содержание:

  1. Асинхронный двигатель: что это такое
  2. Трехфазный асинхронный двигатель. Принцип работы
  3. Однофазный асинхронный двигатель
  4. Двухфазный асинхронный двигатель
  5. Схемы подключения
  6. Функциональные и эксплуатационные особенности
  7. Как производятся расчеты

Асинхронный двигатель: что это

Асинхронный двигатель – это асинхронная электрическая машина, применяемая для преобразования электрической энергии в механическую.

Асинхронный дословно означает неодновременный – здесь имеется в виду, что у асинхронного двигателя магнитное поле всегда имеет большую частоту вращения, чем ротор, который словно пытается его догнать. Работают эти машины от сетей с переменным током.

Любой асинхронный двигатель состоит из двух ключевых составляющих: ротора и статора. Эти части не контактируют между собой и отделены друг от друга воздушным зазором, в котором формируется подвижное магнитное поле.

Статор асинхронной машины состоит из следующих частей:

  1. Корпус. Служит для скрепления всех деталей мотора. Для двигателей небольшого размера, как правило, используют цельные литые корпусы из чугуна, стальных и алюминиевых сплавов.
  2. Сердечник или магнитопроводник. Собирается из пластин, для изготовления которых применяют специальную электрическую сталь. Запрессовывается в корпус и улучшает магнитно-индукционные качества машины. Каждая пластина сердечника покрывается особым лаком, позволяющим уменьшить потери при возникновении вихревых токов. В некоторых случаях устройство асинхронного двигателя предусматривает установку корпуса-сердечника, совмещающего в себе обе функции.
  3. Обмотки. Устанавливаются в пазы сердечника. Представляет собой три катушки из меднопроволочных секций, расположенные под углом в 120˚ относительно друг друга. Называется первичной, потому что подключается к сети напрямую.

Конструкция ротора состоит из основного блока с вентиляционной крыльчаткой, опирающегося на подшипники. Связь ротора с приводимым в движение механизмом обеспечивается с помощью прямого подключения, редукторов или других способов передачи механической энергии. В асинхронных двигателях используются два вида роторов:

  1. Массивный ротор – единая схема из прочного ферромагнитного соединения. Внутри неё индуцируются токи, и она же выполняет в конструкции роль магнитопровода.
  2. Короткозамкнутый ротор (изобретён великим русским инженером Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским, как и весь трёхфазный ток) – система соединенных с помощью колец проводников, похожая по внешнему виду на беличье колесо. Внутри него индуцируются токи, чье электромагнитное поле вступает во взаимодействие с магнитным полем статора, в результате чего ротор приводится в движение.

беличье колесо

Рекомендуем посмотреть это видео. Оно хоть и старое, но интересное и познавательное. Позволит закрыть непонятные моменты.

Трехфазный асинхронный двигатель. Принцип работы

Принцип действия асинхронного двигателя заключается во взаимном расположении обмоток и трехфазном напряжении, что приводит к возникновению вращающегося магнитного поля, которое и выступает движущей силой.

Подробнее говоря, при подаче питания на первичную обмотку, на фазах образуются три магнитных потока, изменяющихся в зависимости от частоты входного напряжения. Они смещены между собой не только в пространстве, но и во времени, благодаря чему и появляется вращающийся магнитный поток.

Во время вращения результирующий поток создает ЭДС в роторных проводниках. По причине того, что обмотка ротора представляет собой замкнутую цепь, в ней создается ток, создающий пусковой момент в направлении вращения магнитного поля статора. Это приводит к вращению ротора после превышения пусковым моментом его тормозного момента. Наблюдаемое в этот момент явление называется скольжением — величиной, показывающей в виде процентов соотношение частоты вращения магнитного поля к частоте вращения ротора.

(n1 – частота магнитного поля статора; n2 – частота вращения ротора)

Скольжение является очень важным параметром. На старте его величина всегда равна 1 и, естественно, становится меньше по мере увеличения разности между n1 и n2, что сопровождается также уменьшением электродвижущей силы и вращающего момента. Во время работы на холостом ходу скольжение минимально и растет по мере увеличения статического момента. Достигнув критического скольжения (обозначается как sкр), может спровоцировать опрокидывание двигателя. После уравновешивания тормозного и электромагнитного момента изменения величин прекращаются.

Таким образом, принцип действия асинхронного двигателя основывается на взаимодействии магнитного поля ротора, находящегося во вращении, и токов, наведенных в роторе этим же полем. При этом обязательным условием возникновения вращающего момента является разница частот вращения полей.

Однофазный асинхронный двигатель

Фактически, любой асинхронный электродвигатель является трехфазным и предусматривает подключение к трехфазной сети с напряжением 380 В. Однофазным или двухфазным его называют при подключении к однофазной электросети с напряжением 200 В, когда питание подается лишь на две обмотки. В такой схеме на основную рабочую обмотку подается чистая фаза от сети, а на другую питание идет через фазосдвигающий элемент, как правило, конденсатор. Такая схема позволяет создать необходимую индукцию для смещения ротора и запустить асинхронный двигатель от однофазной сети. Для дальнейшей его работы даже необязательно, чтобы пусковая обмотка (которую подключают через конденсатор) оставалась под напряжением.

Дело в том, что трехфазный асинхронный двигатель продолжает функционировать (под малой нагрузкой) даже если во время работы от него отключить подачу энергии по одному из питающих проводов, сымитировав таким образом работу от однофазной сети. Это обусловлено тем, что результирующее магнитное поле сохраняет вращение.

Двухфазный асинхронный двигатель

Создать вращающееся магнитное поле можно и при использовании двухфазных обмоток. Для обеспечения работоспособности схемы фазы обмоток необходимо расположить с 90˚ смещением друг от друга. При их питании токами, которые смещены по фазе на 90˚, возникает вращающееся магнитное поле, как и в трехфазной машине.

Асинхронный двухфазный электродвигатель приводится в движение за счет токов, образуемых при взаимодействии результирующего поля с роторными стержнями. Он ускоряется до того момента, пока не будет достигнута предельная скорость его вращения. Для питания такого двигателя от электросети однофазного тока необходимо создать сдвиг по фазе на одной из обмоток. Для этого применяются конденсаторы необходимой ёмкости.

На сегодняшний день все большее применение находят двухфазные асинхронных двигатели с полым алюминиевым ротором. Вращение ему придают вихревые токи, образованные внутри цилиндра, при взаимодействии с вращающимся магнитным полем.

Инерционный момент ротора наделяет двигатель хорошими характеристиками для использования в некоторых специализированных отраслях, как, например, системы, регулирующие работу мостовых и компенсационных схем. Одна из обмоток в них подключается к питающей сети через конденсатор, а через вторую проходит управляющее напряжение.

Схемы подключения

Для того чтобы подключить трехфазный асинхронный двигатель используют несколько различных схем, но чаще всего применяются «треугольник» и «звезда».

Треугольник

Преимущество данной схемы заключается в том, что при подключении согласно ей трехфазный двигатель может развивать наибольшую номинальную мощность. Для этого обмотки соединяются по принципу конец-начало, что на схематичном изображении похоже на треугольник, однако в виде треугольника понять что к чему, не всегда удобно. По этому предлагаем для анализа схему снизу, а затем фотографию уже в сборе (еще ниже).

схема подключения «треугольник»

В трехфазных электрических сетях величина линейного напряжения между выводами обмоток составляет 380 В. При этом нет необходимости создания рабочего нуля. Важно отметить, что в такой схеме может возникнуть большой пусковой ток, значительно перегружающий проводку.

Звезда

Этот способ подключения является наиболее используемым в сетях с трехфазным током 380 В. Название схемы связано с тем, что концы обмоток соединяются в одной точке, словно звездные лучи. Начала обмоток подключаются посредством аппаратуры коммутации к фазным проводникам. В такой конструкции линейной напряжение между начал составляет 380 В, а между местом соединения и подключения проводника – 200 В. Ниже представлена схема, а еще ниже уже фотография в собранном виде.

схема подключения «звезда»

Трехфазный двигатель для 380 В сетей, подключенный таким образом, не способен развить максимальную силу из-за того, что напряжение на каждой обмотке составляет 220 В. В свою очередь, такая схема предотвращает возникновение перегрузок по току, чем обеспечивается плавный пуск.

Возможность подключения двигателя тем или иным способом, как правило, указывается на его табличке. Значок Y означает «звезду», а ∆ — «треугольник». Определить схему на уже подключенной машине можно по виду обмоток – одна двойная перемычка между ними говорит, что использована «звезда» (первое фото снизу), а если между клеммами обмоток видно три перемычки – «треугольник» (первое фото сверху).

Асинхронный двигатель, треугольник в сборе.

Асинхронный двигатель, звезда в сборе

В случае, когда необходимо запустить трехфазный асинхронный электродвигатель в обратном направлении вращения, следует поменять два питающих провода от трехфазного источника местами.

Функциональные и эксплуатационные особенности

Характерные преимущества асинхронных двигателей:

  • В их конструкции нет коллекторных групп, которые увеличивают износ других видов двигателей за счет дополнительного трения.
  • Питание асинхронных электрических машин не требует использования преобразователей и может осуществляться промышленной трехфазной сети.
  • Из-за меньшего количества деталей и конструктивных элементов они относительно легко обслуживаются и имеют большой срок службы.

Среди недостатков можно отметить:

  • Сфера применения асинхронных двигателей несколько ограничена из-за малого пускового момента.
  • Высокая реактивная мощность, которую они потребляют во время работы, не оказывает влияние на механическую мощность.
  • Большие пусковые токи, потребляемые на пуске этих двигателей, могут превышать допустимые значения некоторых систем.

Как производятся расчеты

Для того чтобы вычислить частоту вращения двигателя следует воспользоваться определенной нам ранее формулой скольжения:

И выразить из нее скорость вращения ротора:

В качестве примера возьмем двигатель модели АИР71А4У2 мощностью в 550 Вт с 4 парами полюсов и частотой вращения ротора 1360 об/мин.

При питании от сети с частотой 50 Гц статор будет вращаться со скоростью:

Таким образом, величина скольжения электродвигателя составляет:

И, наконец, прекрасное, хотя и устаревшее, видео рекомендуемое всем для одноразового просмотра.

Виды и принцип работы асинхронных электродвигателей

Содержание статьи:

  1. Особенности
  2. Преимущества и недостатки асинхронного двигателя
  3. Типы асинхронных двигателей
  4. Особенности эксплуатации
  5. Какой асинхронный двигатель выбрать?

Для преобразования электроэнергии при изготовлении электротехнических устройств чаще всего используют асинхронные двигатели — электроприборы с вращающимся ротором. Особенность такого двигателя — это отличие скоростей, с которыми вращаются ротор и статорное магнитное поле. Узнайте, из чего состоит асинхронный двигатель, каких видов бывает, где используется и как его выбрать.

Особенности

Компоненты устройства — сердечник, статор, 1-3 обмотки, ротор, преобразующий электрическую энергию в механическую. Мотор вырабатывает переменный магнитный ток в результате хода магнитного поля статора. Как следствие, мотор вращается в сторону движения магнитного поля.

Преимущества и недостатки асинхронного двигателя

Сильные стороны таких агрегатов — надежность, прочность, хорошее охлаждение. Их применяют в мощных промышленных установках, используют в быту. Если моторы простаивают, они сохраняют стойкость к скачкам напряжения. Их просто обслуживать. Есть наряду с преимуществами недостатки асинхронных двигателей — это квадратичная реакция на колебания напряжения в электросети, а также небольшой пусковой момент.

Типы асинхронных двигателей

Однофазные

С одной обмоткой. Питаются и от стандартной сети. Вращаются под воздействием однофазного тока. На статоре оснащены второй обмоткой. Подходят для вентиляторов низкой мощности.

Двухфазные

Функционируют на переменном токе. С парой обмоток, с фазосдвигающим конденсатором. Могут вращаться на высокой скорости. Устанавливаются в корпусах бытовой техники.

Трехфазные

С тремя обмотками, установленными со смещением по 120 градусов. Не боятся перегрузок, но у них сложно регулировать скорость оборотов.

Такие моторы применяют в циркулярных пилах, станках для сверления, кранах. Бывают трехфазные агрегаты с фазным и с короткозамкнутым ротором.

С короткозамкнутым или фазным ротором

  Короткозамкнутый Фазный
Преимущества
  • Стабильная скорость при любой нагрузке
  • Устойчивость к небольшим перегрузкам
  • Простая конструкция, легкий запуск
  • Коэффициент мощности выше
  • Вращающий момент вначале с максимальным значением
  • Устойчивость к небольшим перегрузкам
  • Стабильная скорость при перегрузках
  • Ток при пуске меньше
  • Допустимость эксплуатации пусковых автоустройств
Недостатки
  • Трудности регулировки скоростного режима
  • Ток при пуске больше
  • Коэффициент мощности при недогрузках ниже
  • Величина
  • Коэффициент мощности и полезного действия ниже

С массивным ротором

Весь он из ферромагнитного материала, служит проводником магнитного поля и электрического импульса взамен обмотки. У массивного ротора высокий пусковой момент, но также высокие энергопотери, степень нагрева.

Особенности эксплуатации

Любые моторы такого типа:

  • относительно недорогие,
  • малозатратные,
  • могут работать без преобразователей при питании от сети (для нагрузок, при которых не нужно регулировать скорость),
  • не требуют дополнительного источника питания.

К недостаткам асинхронных моторов относятся:

  • Небольшой пусковой момент.
  • Большие значения пускового тока.
  • Отсутствие возможности регулировать скорость сетевом питании.
  • Ограничение предельной частотными характеристиками сети.
  • Зависимость от сетевых напряжений.
  • Невысокий коэффициент мощности.

Упомянутые недостатки нивелирует подсоединение асинхронного двигателя от статического частотного преобразователя наряду с нормированной эксплуатацией электротехники.

Чтобы не сокращался КПД, необходимо правильно пользоваться асинхронным двигателем:

  • стабильно загружать его минимум на 75%,
  • повышать коэффициент мощности,
  • следить за напряжением, частотой тока.

Работая с асинхронными двигателями, следует применять:

  • Частотные преобразователи — они плавно изменяют скорость вращения двигателя путем изменения частоты питающего напряжения.
  • Устройства плавного пуска — они ограничивают скорость нарастания пускового тока и его предельное значение.

Какой асинхронный двигатель выбрать?

Мотор для оборудования нужно выбирать в зависимости от специфики его применения:

  • Для вентиляторов и насосов низкой мощности подходит однофазная модель.
  • Для бытовой техники и некоторых агрегатов — двухфазная.
  • Для производственного оборудования вроде веялки, домового лифта комбайна — трехфазная. Она устойчива к перегрузкам, но со сложной регулировкой скорости.

Заказать асинхронные электродвигатели различных типоразмеров вы можете в компании «Станкосервис». Чтобы получить консультацию по выбору оборудования или оформить заказ, обращайтесь по телефону +7 (4812) 24-41-02 или электронной почте [email protected] ru.

Принцип работы асинхронного двигателя

— руководство по электрике

Привет, друзья, в этой статье я собираюсь обсудить «принцип работы асинхронного двигателя» и надеюсь, что вам понравятся мои усилия.
 

 
На рисунке показана простая принципиальная схема асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором . Обмотка статора может быть соединена треугольником или звездой. Обмотка статора подключается к клеммам трехфазного питания. Ротор представлен так, как показано на рисунке, и в цепь ротора нельзя вводить сопротивление.
 

 
На рисунке показана простая принципиальная схема асинхронного двигателя с контактными кольцами. Статор может быть соединен треугольником или звездой. Ротор всегда соединен звездой , и любое сопротивление может быть включено в цепь ротора, как показано на рисунке.
 
Внешнее сопротивление обычно называют пусковым сопротивлением, поскольку оно обычно вводится в цепь ротора в начале для ограничения сильного броска тока и увеличения пускового момента.

При подключении трехфазной обмотки статора асинхронного двигателя к сети переменного тока в проводниках статора начинает протекать ток. Благодаря этому току в воздушном зазоре между статором и ротором создается вращающееся магнитное поле постоянной амплитуды и постоянной скорости.
 
Обмотка ротора все еще неподвижна. Так вращающееся магнитное поле перерезает неподвижные проводники ротора и индуцирует ЭДС в обмотке ротора. Индуцированное в роторе напряжение приводит к возникновению роторных токов.
 
Направление тока ротора таково, что оно противодействует причине, вызвавшей ток (закон Ленца). А причиной возникновения тока ротора является «относительная скорость» между ротором и вращающимся магнитным полем.
 
Значит, ток ротора будет течь в таком направлении, что на ротор будет действовать сила, ускоряющая его в том же направлении, что и вращающееся магнитное поле. На холостом ходу ротор вращается с несколько меньшей скоростью, чем Ns.
 
Скорость ротора (N) всегда меньше, чем N с .Поскольку, как только N = N s , относительная скорость между ротором и вращающимся магнитным полем становится равной нулю, и двигатель замедляется. Это происходит каждый раз, когда N стремится стать равным N s . Следовательно, ротор асинхронного двигателя не может вращаться с синхронной скоростью.
 
Когда мы нагружаем двигатель, его скорость (N) уменьшается для создания требуемого крутящего момента. Снижение скорости двигателя (N) прекратится, как только крутящий момент, создаваемый двигателем, точно сравняется с крутящим моментом нагрузки.Обмотка статора асинхронных двигателей может быть соединена треугольником или звездой.

Причины низкого коэффициента мощности асинхронного двигателя

Когда на трехфазный статор асинхронного двигателя подается трехфазное питание, в статоре создается вращающееся поле. Это поле (поток) создается и в воздушном зазоре между статором и ротором. Для создания этого потока в воздушном зазоре асинхронный двигатель потребляет от сети ток намагничивания, который отстает от вектора напряжения на 90 o .
 
Величина этого тока достаточно велика из-за большого сопротивления воздушного зазора между статором и ротором.
 
Коэффициент мощности асинхронного двигателя минимален на холостом ходу, так как этот ток намагничивания имеет доминирующее влияние.
 
Однако коэффициент мощности увеличивается с увеличением нагрузки на асинхронный двигатель и достигает максимума при полной нагрузке. Поэтому рекомендуется эксплуатировать асинхронный двигатель при полной нагрузке.
 
Спасибо, что прочитали о «принципе работы асинхронного двигателя».
 

Трехфазный асинхронный двигатель | Все сообщения

 

© http://www.yourelectricalguide.com/ Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя.

Принцип работы двигателя переменного тока с основами и конструкцией

Принцип работы двигателя переменного тока основан на простых принципах магнетизма. Но прежде чем подробно обсуждать принцип работы двигателя переменного тока, давайте разберемся с основами. AC является аббревиатурой от Переменный ток .В то время как постоянный или постоянный ток остается постоянным во времени, переменный ток периодически меняет свое направление.

 

Разница между переменным током и постоянным током:

Профиль напряжения постоянного тока показан на рисунке ниже. Посмотрите, как величина напряжения остается постоянной с течением времени. Для работы генератора постоянного тока и двигателя постоянного тока требуется такое напряжение.

Форма сигнала напряжения постоянного тока

 

Ниже приведен профиль напряжения переменного тока.

Один полный цикл источника переменного тока

 

  • В источнике переменного тока двигателя переменного тока величина напряжения начинается с нуля, увеличивается до максимального значения, а затем начинает уменьшаться, пока снова не достигнет нуля. Он совершает полупериод и известен как положительный полупериод .
Положительный полупериод источника переменного тока

 

  • После завершения полупериода величина напряжения снова увеличивается, но уже в обратном направлении.Он следует той же схеме, что и положительный полупериод, и известен как отрицательный полупериод .

 

Отрицательный полупериод источника переменного тока

 

  • Комбинация положительных и отрицательных циклов составляет один полный цикл.
  • Время, необходимое для завершения этого цикла, известно как Период времени . Обратная величина периода времени равна частоте . Таким образом, для электрической системы с частотой 50 Гц этот цикл завершается за 0.02 сек.
  • Двигатели переменного тока
  • работают по принципу электромагнитной индукции . Он преобразует электрическую энергию (в форме переменного тока) в механическую энергию (вращение вала).
  • Принцип работы двигателя переменного тока подробно объясняется после описания базовой конструкции двигателя переменного тока.

 

 

Базовая конструкция двигателя переменного тока

Конструкция двигателя переменного тока

** Источник изображения

Итак, после понимания основ, давайте узнаем, как двигатель переменного тока выглядит изнутри.

  • Если упростить конструкцию двигателя переменного тока, то он состоит из двух основных частей. Стационарная конструкция (статор) и вращающаяся часть (ротор).
  • Неподвижная часть состоит из катушек, покрывающих всю ее внутреннюю периферию. При прохождении электрического тока через эти обмотки электромагниты возбуждаются, создавая полюса с чередующейся полярностью.
  • В двигателях переменного тока
  • в качестве ротора используется либо постоянный магнит , либо сердечник из тонколистовой многослойной стали .Последний использует проводящие стержни вместо катушек проволоки в качестве проводника.
  • Вал удерживает вращающуюся часть двигателя. Подшипники между ними обеспечивают свободное перемещение ротора.
  • Внешняя рама охватывает как неподвижную, так и вращающуюся часть. Он защищает двигатель от воды или любых других факторов окружающей среды.
Статор (справа) и ротор (слева) двигателя переменного тока

**Изображение предоставлено

Подробное описание принципа работы двигателя переменного тока

Чтобы понять, как работает двигатель переменного тока, рассмотрим ротор с постоянными магнитами.Ротор свободно перемещается между двумя полюсами электромагнитного статора (полюсами А и В) с небольшим воздушным зазором между ними. Электромагниты подключаются непосредственно к источнику переменного тока.
При подаче переменного тока на электромагниты подается напряжение, и они образуют магнитные полюса.

Упрощенная конструкция, объясняющая принцип работы двигателя переменного тока

 

Случай 1:

Во время положительного полупериода переменного тока пусть полюс A достигает полярности северного полюса, а полюс B достигает полярности южного полюса.Теперь по закону магнетизма разноименные полюса будут притягиваться друг к другу. Итак, полюс А притягивает южный полюс ротора. И ротор выравнивается в положении, как показано на рисунке.

Ориентация ротора во время положительного полупериода

 

Случай 2:

Во время отрицательного полупериода полярность питания переменного тока меняется на противоположную, и, следовательно, меняется полярность полюсов. Так что теперь полюс А достигает полярности южного полюса, а полюс Б получает полярность северного полюса.
В этой ситуации одинаковые полюса обращены друг к другу.Таким образом, отталкивающая магнитная сила будет пытаться отклонить ротор от этого положения. Когда ротор отклоняется, в игру вступает сила магнитного притяжения. И, следовательно, теперь полюс А притягивает северный полюс ротора. Ротор выравнивается в новом положении, как показано на рисунке.

Ориентация ротора во время отрицательного полупериода

 

Вращающееся магнитное поле в двигателе переменного тока

Ротор повернулся на угол 180 градусов. Ротор снова поворачивается на 180 градусов в предстоящий положительный полупериод и так далее.Этот оборот ротора продолжается до тех пор, пока на обмотку статора подается питание.

Вращающееся магнитное поле статора с питанием переменным током

Если мы наблюдаем, магнитное поле статора постоянно меняется. В каждом цикле подачи переменного тока кажется, что магнитное поле вращается внутри периферии статора. С технической точки зрения это называется вращающимся магнитным полем.

 

Что такое RPM (количество оборотов в минуту)?

Оборот ротора на 180 градусов за один цикл переменного тока

Для любой вращающейся машины число оборотов в минуту означает скорость вращения ротора.Это количество оборотов ротора за одну минуту. На приведенном выше рисунке показано, что ротор вращается на 180 градусов за один цикл переменного тока. Таким образом, для системы с частотой 50 Гц ротор совершает один оборот за 0,02 секунды. Верный? Значит, за одну секунду этот ротор сделает 50 оборотов. И, следовательно, за одну минуту ротор успешно сделает 3000 оборотов внутри периферии статора. Очень быстро, да? Итак, в нашем обсуждаемом примере скорость вращения ротора составляет 3000 об/мин.

 

Заключение

Вышеупомянутая теория была всего лишь примером, объясняющим, как работает двигатель переменного тока.В электрических системах двигатели переменного тока обычно имеют более двух электромагнитных полюсов для лучшего распределения потока. Не во всех двигателях переменного тока используется постоянный магнит. В зависимости от применения требуются различные типы роторов. Но основной принцип работы двигателя переменного тока всегда остается неизменным. то есть заставляя ротор вращаться в соответствии с вращающимся магнитным полем статора.

Как работает асинхронный двигатель? Объясняется диаграммой

Электрический двигатель представляет собой электрическую машину, преобразующую электрическую энергию в механическую.В зависимости от типа источника питания существует три типа электродвигателей: 1. Двигатель постоянного тока (работает от источника постоянного тока) 2. Двигатель переменного тока (работает от источника переменного тока) 3. Универсальный двигатель (работает как от переменного, так и от постоянного тока) поставлять). Наиболее пригодные двигатели переменного тока работают по принципу электромагнитной индукции, поэтому их называют асинхронными двигателями. Асинхронный двигатель является наиболее удобным двигателем и имеет много преимуществ. В этой статье мы узнаем принцип работы асинхронного двигателя.

Принцип работы асинхронного двигателя

По сути, трехфазный асинхронный двигатель состоит из двух основных частей — статора и ротора.Статор состоит из трехфазной обмотки, которая должна быть подключена к источнику питания. Ротор свободно вращается и имеет короткозамкнутую обмотку.

Таким образом, когда трехфазный источник питания подается на обмотку статора, он создает вращающееся магнитное поле (RMF). Как только магнитное поле создается обмоткой статора, между обмоткой статора и ротора возникает электромагнитная индукция. Поскольку обмотка ротора закорочена, она также создает магнитное поле. Теперь из-за взаимодействия между магнитным полем ротора и магнитным полем статора крутящий момент развивается на роторе, и ротор начинает вращаться, поскольку он свободно вращается.

Асинхронный двигатель работает по тому же принципу, что и трансформатор. Здесь мы можем рассматривать обмотку статора как первичную обмотку, а обмотку ротора как вторичную обмотку. Так что не интересно, как работает асинхронный двигатель, но более интересно и необходимо знать, как вращающееся магнитное поле создает поле в статоре, ради которого вращается асинхронный двигатель.

Как вращающееся магнитное поле (RMF) создается в асинхронном двигателе?

RMF или вращающееся магнитное поле является основным явлением вращения асинхронного двигателя.Создание вращающегося магнитного поля зависит от расположения обмотки статора, частоты и переменного свойства трехфазного источника переменного тока. Величина и полярность источника переменного тока изменяются со временем. Величина всегда достигает нулевого значения и своего пикового значения. В трехфазном источнике переменного тока напряжение во всех трех фазах не достигает пикового значения одновременно.

На приведенной выше диаграмме видно, что сначала фаза R достигает своего пикового значения, затем фаза Y, затем фаза B.Таким образом, это свойство очень помогает создавать вращающееся магнитное поле в асинхронном двигателе.

Ниже приведена схема, чтобы было легче понять, как ротор вращается при изменении магнитного поля.

Здесь вы можете видеть, что обмотка статора имеет три витка — A, B, C. На практике очень много витков размещаются таким образом. Чтобы было проще понять, возьмем только три катушки. Вы можете видеть, что катушки A, B, C подключены к фазам R, Y, B соответственно. Теперь, если трехфазный источник переменного тока подается на обмотку статора, в соответствии с характером трехфазного источника питания сначала будет под напряжением катушка A, затем катушка B, затем катушка C, и это будет повторяться в зависимости от частоты. поставлять.Итак, теперь вы можете понять, что катушки A, B, C находятся под напряжением таким образом, что создают вращающееся магнитное поле. Таким образом, ротор асинхронного двигателя вращается с вращающимся магнитным полем.

Скорость асинхронного двигателя

Скорость асинхронного двигателя или скорость ротора полностью зависит от скорости вращающегося магнитного поля или RMF, поскольку из-за этого может вращаться только ротор. Итак, если мы контролируем скорость RMF, скорость ротора также будет контролироваться.Скорость вращающегося магнитного поля называется синхронной скоростью.

Скорость вращающегося магнитного поля можно регулировать двумя способами — 1. Управление частотой 2. Увеличением и уменьшением числа. полюсов.

Второй способ — увеличение и уменьшение кол. полюсов невозможно, когда двигатель находится в рабочем состоянии, поэтому используется первый метод, управление частотой. Когда частота трехфазного источника переменного тока увеличивается, скорость также увеличивается, и наоборот.

Помните, что скорость асинхронного двигателя не может точно регулироваться путем изменения напряжения питания, потому что большое изменение напряжения очень мало влияет на изменение скорости. На самом деле не рекомендуется изменять напряжение питания при подключении к большой нагрузке. Асинхронный двигатель с большой нагрузкой всегда должен работать при номинальном напряжении. Если мы внезапно понизим напряжение питания ниже номинального напряжения, он будет потреблять чрезмерный ток, и обмотка может сгореть.Так, управление скоростью путем изменения напряжения питания подходит только для однофазных или маломощных асинхронных двигателей.

Читайте также:  

Благодарим за посещение сайта. продолжайте посещать для получения дополнительных обновлений. Кроме того, подпишитесь на этот блог со своим идентификатором электронной почты.

Асинхронные двигатели переменного тока | Как работают двигатели переменного тока

Асинхронные двигатели переменного тока | Как работают двигатели переменного тока — объясните это Реклама

Вы знаете, как работают электродвигатели? Ответ, вероятно, да и нет! Хотя многие из нас узнали, как основные моторные работы, из простых научных книг и веб-страниц, таких как эта, многие из двигатели, которые мы используем каждый день — во всем, от заводских машин до электрички — вообще так не работают. Что за книги расскажите нам о простых двигателях постоянного тока (DC), которые имеют петля из проволоки, вращающаяся между полюсами постоянного магнита; в реальной жизни, большинство мощных двигателей используют переменный ток (AC) и работают совершенно по-другому: это то, что мы называем индукционными двигатели, и они весьма изобретательно используют вращающееся магнитное поле.Давайте посмотрим поближе!

Фото: Обычный асинхронный двигатель переменного тока со снятым корпусом и ротором, видны медные обмотки катушек, составляющих статор (статическая, неподвижная часть двигателя). Эти катушки предназначены для создания вращающегося магнитного поля, которое вращает ротор (подвижную часть двигателя) в пространстве между ними. Фото Дэвида Парсонса предоставлено Министерством энергетики США/NREL.

Как работает обычный двигатель постоянного тока?

Простые двигатели, описанные в научных книгах, основаны на кусок проволоки, согнутый в прямоугольную петлю, которая подвешивается между полюса магнита.(Физики назвали бы это проводник с током, находящийся в магнитном поле.) Когда вы подключаете такой провод к батарее, через него протекает постоянный ток, создавая вокруг него временное магнитное поле. Это временное поле отталкивает исходное поле от постоянного магнита, в результате чего проволока перевернуть. Обычно провод останавливается в этой точке, а затем снова переворачивается, но если мы используем остроумное вращающееся соединение называется коммутатором, мы можем менять направление тока каждый раз, когда проволока переворачивается, и это означает, что проволока будет продолжать вращаться в в том же направлении, пока течет ток.Это Суть простого электродвигателя постоянного тока, который был задуман в 1820-е годы Майкла Фарадея и превратилось в практическое изобретение о десять лет спустя Уильям Стерджен. (Более подробную информацию вы найдете в нашей вводной статье об электродвигателях.)

Рисунок: Электродвигатель постоянного тока основан на петле из проволоки, вращающейся внутри фиксированного магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом. Коммутатор (разрезное кольцо) и щетки (угольные контакты коммутатора) меняют направление электрического тока каждый раз, когда провод переворачивается, благодаря чему он вращается в том же направлении.

Прежде чем мы перейдем к двигателям переменного тока, давайте быстро обобщить, что здесь происходит. В двигателе постоянного тока магнит (и его магнитное поле) фиксируется на месте и образует внешнюю, статическую часть двигатель (статор), а катушка провода, несущая электрический ток формирует вращающуюся часть двигателя (ротор). Магнитное поле исходит от статора, который представляет собой постоянным магнитом, пока вы подаете электроэнергию на катушку, которая составляет ротор. Взаимодействие между постоянными магнитными поле статора и временное магнитное поле, создаваемое ротором что заставляет двигатель крутиться.

Рекламные ссылки

Как работает двигатель переменного тока?

В отличие от игрушек и фонариков, в большинстве домов, офисов, заводы и другие здания не питаются от маленьких батареек: они питаются не от постоянного тока, а от переменного (AC), который меняет свое направление примерно 50 раз в секунду (с частотой 50 Гц). Если вы хотите, чтобы двигатель работал от бытовой сети переменного тока, вместо батареи постоянного тока нужна другая конструкция двигателя.

В двигателе переменного тока есть кольцо электромагнитов. расположены снаружи (составляя статор), которые предназначены для создания вращающегося магнитного поля.Внутри статора есть сплошная металлическая ось, проволочная петля, катушка, беличья клетка из металлических стержней и межсоединений (например, вращающиеся клетки, которые люди иногда развлекают домашними мышами), или какая-либо другая свободно вращающаяся металлическая деталь, которая может проводить электричество. В отличие от двигателя постоянного тока, где вы отправляете энергию на внутреннюю ротор, в двигателе переменного тока вы отправляете мощность на внешние катушки, которые составляют статор. Катушки запитываются попарно, последовательно, создавая магнитное поле, которое вращается вокруг двигателя снаружи.

Фото: Статор создает магнитное поле с помощью плотно намотанных катушек из медной проволоки, которые называются обмотками. Когда электродвигатель изнашивается или перегорает, один из вариантов — заменить его другим двигателем. Иногда проще заменить обмотки двигателя новым проводом — квалифицированная работа, называемая перемоткой, что и происходит здесь. Фото Сета Скарлетта любезно предоставлено ВМС США.

Как это вращающееся поле заставляет двигатель двигаться? Помните, что ротор, подвешенный внутри магнитное поле, является электрическим проводником.Магнитное поле постоянно меняется (потому что оно вращается), поэтому согласно законам электромагнетизма (закону Фарадея, если быть точным), магнитное поле производит (или индуцирует, используя термин Фарадея) электрический ток внутри ротора. Если проводник представляет собой кольцо или проволоку, ток течет по нему по петле. Если проводник представляет собой просто цельный кусок металла, вокруг него закручиваются вихревые токи. В любом случае индуцированный ток производит свое собственного магнитного поля и, согласно другому закону электромагнетизма (закон Ленца) пытается остановить то, что его вызывает — вращающееся магнитное поле — также вращением.(Вы можете думать о роторе отчаянно пытаясь «догнать» вращающееся магнитное поле, чтобы устранить разница в движении между ними.) Электромагнитная индукция является ключом к тому, почему такой двигатель вращается, и поэтому он называется асинхронным двигателем.

Фото: Эффективный асинхронный двигатель переменного тока. Фото Аль Пуэнте любезно предоставлено НРЕЛ.

Как работает асинхронный двигатель переменного тока?

Вот небольшая анимация, чтобы подвести итог и, надеюсь, все прояснить:

  1. Две пары катушек электромагнита, показанные здесь красным и синим цветом, поочередно питаются от источника переменного тока (не показан, но подключен к выводам справа).Две красные катушки соединены последовательно и запитываются вместе, а две синие катушки подключены одинаково. Поскольку это переменный ток, ток в каждой катушке не включается и не выключается резко (как показано на этой анимации), а плавно возрастает и падает в форме синусоиды: когда красные катушки наиболее активны, синие катушки полностью неактивны, и наоборот. Другими словами, их токи не совпадают (на 90° не совпадают по фазе).
  2. Когда катушки находятся под напряжением, магнитное поле, которое они создают между ними, индуцирует электрический ток в роторе.Этот ток создает собственное магнитное поле, которое пытается противодействовать тому, что его вызвало (магнитному полю внешних катушек). Взаимодействие между двумя полями заставляет ротор вращаться.
  3. Поскольку магнитное поле чередуется между красной и синей катушками, оно эффективно вращается вокруг двигателя. Вращающееся магнитное поле заставляет ротор вращаться в том же направлении и (теоретически) почти с той же скоростью.

Асинхронные двигатели на практике

Что управляет скоростью двигателя переменного тока?

Фото: Частотно-регулируемый двигатель.Фото Уоррена Гретца предоставлено НРЕЛ.

В синхронных двигателях переменного тока ротор вращается точно с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле; в асинхронном двигателе ротор всегда вращается с меньшей скоростью, чем поле, что делает его примером так называемого асинхронного двигателя переменного тока. Теоретическая скорость ротора асинхронного двигателя зависит от частоты сети переменного тока и количества витков, составляющих статор, и при отсутствии нагрузки на двигатель приближается к скорости вращающегося магнитного поля.На практике нагрузка на двигатель (что бы он ни приводил) также играет роль, замедляя ротор. Чем больше нагрузка, тем больше «скольжение» между скоростью вращающегося магнитного поля и фактической скоростью вращения ротора. Чтобы контролировать скорость двигателя переменного тока (заставить его работать быстрее или медленнее), вы должны увеличить или уменьшить частоту источника переменного тока, используя так называемый частотно-регулируемый привод. Таким образом, когда вы регулируете скорость чего-то вроде фабричной машины, питаемой от асинхронного двигателя переменного тока, вы на самом деле управляете цепью, которая повышает или понижает частоту тока, приводящего в движение двигатель.

Что такое «фаза» двигателя переменного тока?

Мы не обязательно должны управлять ротором с четырьмя катушками (две противоположные пары), как показано здесь. Можно построить асинхронные двигатели с любым другим расположением катушек. Чем больше у вас катушек, тем плавнее будет работать двигатель. Количество отдельных электрических токов, питающих катушки независимо, не синхронно, известно как фаза двигателя, поэтому показанная выше конструкция представляет собой двухфазный двигатель (с двумя токами, питающими четыре катушки, которые работают не синхронно в двух парах). ).В трехфазном двигателе у нас может быть три катушки, расположенные вокруг статора треугольником, шесть равномерно расположенных катушек (три пары) или даже 12 катушек (три набора по четыре катушки) с одной, двумя или четырьмя катушками. включается и выключается одновременно тремя отдельными противофазными токами.

Анимация: трехфазный двигатель, работающий от трех токов (обозначен красным, зеленым и синие пары катушек), сдвинутые по фазе на 120°.

Преимущества и недостатки асинхронных двигателей

Преимущества

Самым большим преимуществом асинхронных двигателей переменного тока является их простота.У них есть только одна движущаяся часть, ротор, что делает их недорогими, тихими, долговечными и относительно безотказными. ОКРУГ КОЛУМБИЯ двигатели, напротив, имеют коллектор и угольные щетки, которые изнашиваются выходят из строя и время от времени нуждаются в замене. Трение между щетками и коммутатор также делает двигатели постоянного тока относительно шумными (а иногда даже довольно вонючими).

Художественное произведение: Электродвигатели чрезвычайно эффективны, обычно преобразуя около 85 процентов поступающей электрической энергии в полезную, исходящую механическую работу.Несмотря на это, внутри обмоток по-прежнему теряется довольно много энергии в виде тепла, поэтому двигатели могут сильно нагреваться. Большинство промышленных двигателей переменного тока имеют встроенную систему охлаждения. Внутри корпуса есть вентилятор, прикрепленный к валу ротора (на противоположном конце оси, приводящей в движение любую машину, к которой прикреплен двигатель), показанный здесь красным. Вентилятор всасывает воздух в мотор, обдувая его снаружи корпуса мимо ребер радиатора. Если вы когда-нибудь задумывались, почему у электродвигателей такие выступы снаружи (как вы можете видеть на верхнем фото на этой странице), то причина в том, что они охлаждают двигатель.

Недостатки

Поскольку скорость асинхронного двигателя зависит от частоты переменного тока, приводящего его в движение, он вращается со скоростью постоянная скорость, если вы не используете частотно-регулируемый привод; скорость двигателей постоянного тока намного легче контролировать, просто повышая или понижая напряжение питания. Хотя асинхронные двигатели относительно просты, они могут быть довольно тяжелыми и громоздкими из-за их катушек. В отличие от двигателей постоянного тока, они не могут работать от батарей или любого другого источника постоянного тока (например, солнечных батарей) без использования инвертора (устройства, которое превращает постоянный ток в переменный).Это потому, что им нужно переменное магнитное поле, чтобы вращать ротор.

Кто изобрел асинхронный двигатель?

Работа: Оригинальный дизайн Николы Теслы для асинхронного двигателя переменного тока. Это работает точно так же, как анимация выше, с двумя синими и двумя красными катушками, попеременно питаемыми генератором справа. Это произведение искусства взято из оригинального патента Теслы, депонированного в Бюро по патентам и товарным знакам США, с которым вы можете ознакомиться самостоятельно в приведенных ниже ссылках.

Никола Тесла (1856–1943) был физиком. и плодовитый изобретатель, чей удивительный вклад в науку и технику никогда не были полностью признаны. После того, как он прибыл в Соединенные Штаты в возрасте 28 лет, он начал работал на знаменитого пионера электротехники Томаса Эдисона. Но двое мужчин выпали катастрофически и вскоре стали заклятыми соперниками. Тесла твердо верил что переменный ток (AC) намного превосходит постоянный ток (DC), в то время как Эдисон думал об обратном. Со своим партнером Джорджем Вестингауз, Тесла защищали переменный ток, а Эдисон полны решимости управлять миром в округе Колумбия и придумывали всевозможные рекламные трюки, чтобы доказать, что переменный ток слишком опасен для широкого использования (изобретение электрического стула, чтобы доказать, что переменный ток может быть смертельным, и даже убить слона Топси электрическим током, чтобы показать, насколько это смертельно и жестоко).Битва между этими двумя очень разные взгляды на электроэнергию иногда называют Войной токов.

Несмотря на все (или худшие) усилия Эдисона, Тесла победил, и теперь электричество переменного тока обеспечивает большую часть энергии. мира. Во многом поэтому многие электродвигатели, электроприборы в наших домах, фабриках и офисах работают на переменном токе. асинхронные двигатели, работающие от вращающихся магнитных полей, которые Никола Тесла разработал в 1880-х годах (его патент, показанный здесь, был выдан в мае 1888 года).итальянский физик по имени Галилео Феррарис самостоятельно пришел к той же идее примерно в то же время, но история обошлась с ним еще более жестоко, чем Тесла и его имя теперь почти забыты.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

На других сайтах

Книги

Для читателей старшего возраста
Для юных читателей
  • Электричество для молодых мастеров: забавные и простые проекты «Сделай сам», Марк де Винк.Maker Media/O’Reilly, 2017. Отличное практическое введение в электричество, включая пару заданий, связанных с созданием электродвигателей с нуля. Возраст 9–12 лет.
  • Эксперименты с электродвигателем, Эд Соби. Enslow, 2011. Это отличное общее введение в электродвигатели с большим количеством более широкого контекста науки и техники. Однако по очевидным практическим соображениям и соображениям безопасности он ориентирован только на проекты с двигателями постоянного тока и лучше всего подходит для детей в возрасте 11–14 лет.
  • Сила и энергия Криса Вудфорда.Facts on File, 2004. Одна из моих книг, посвященная истории человеческих усилий по использованию энергии с древних времен до наших дней. Возраст 10+.
  • Никола Тесла: разработчик электроэнергии Криса Вудфорда, в книге «Изобретатели и изобретения», том 5. Нью-Йорк: Маршалл Кавендиш, 2008 г. Краткую биографию Теслы я написал несколько лет назад. На момент написания все это, кажется, было доступно в Интернете по этой ссылке на Google Книги. Возраст 9–12 лет.

Патенты

Патенты

предлагают более подробные технические детали и собственное понимание изобретателем своей работы.Вот очень небольшая подборка многих патентов США, касающихся асинхронных двигателей.

  • Патент США 381 968: Электромагнитный двигатель Николы Теслы, 1 мая 1888 г. Оригинальный патент на асинхронный двигатель переменного тока.
  • Патент США 2 959 721: Многофазные асинхронные двигатели Томас Х. Бартон и др., Lancashire Dynamo & Crypto Ltd, 8 ноября 1960 г. Асинхронный двигатель с улучшенным регулированием скорости.
  • Патент США 4 311 932: Жидкостное охлаждение для асинхронных двигателей Раймонда Н. Олсона, Sundstrand Corporation, 19 января 1982 г.Эффективный метод жидкостного охлаждения двигателя без чрезмерного сопротивления жидкости вращающимся компонентам.
  • Патент США 5,751,082: Асинхронный двигатель с высоким пусковым моментом, автор Umesh C. Gupta, Vickers, Inc., 12 мая 1998 г. Современный двигатель с высоким начальным крутящим моментом.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2012, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условия использования.

Подписывайтесь на нас

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней своим друзьям:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2012/2020) Асинхронные двигатели. Получено с https://www.explainthatstuff.com/induction-motors.html.[Доступ (вставьте дату здесь)]

Больше информации на нашем веб-сайте…

Как работают асинхронные двигатели переменного тока?

Если вы когда-либо включали вентилятор в жаркий день или достраивали белье в стиральной машине, вы лично сталкивались с асинхронным двигателем переменного тока. Это одни из самых универсальных и часто используемых двигателей в мире, а также один из многих типов электродвигателей, которые мы настраиваем в соответствии с вашими потребностями.

Несмотря на то, что конструкция асинхронных двигателей проста, принципы их работы требуют небольшого пояснения.

Асинхронные двигатели переменного тока: богатая история использования

История изобретения асинхронного двигателя насчитывает более 100 лет. Хотя несколько человек внесли свой вклад в его разработку, его изобретение часто приписывают Николе Тесле. Он был первым, кто подал заявку на патент в Соединенных Штатах в 1887 году.

В то же время Джордж Вестингауз разрабатывал систему для получения электроэнергии от переменного тока, что имело решающее значение для успеха асинхронного двигателя. Westinghouse заключила контракт с Tesla на разработку двигателя, но только когда General Electric лицензировала и усовершенствовала конструкцию 10 лет спустя, родился двигатель, который мы используем сегодня.

Асинхронные двигатели переменного тока: богатая история использования

История изобретения асинхронного двигателя насчитывает более 100 лет. Хотя несколько человек внесли свой вклад в его разработку, его изобретение часто приписывают Николе Тесле. Он был первым, кто подал заявку на патент в Соединенных Штатах в 1887 году.

В то же время Джордж Вестингауз разрабатывал систему для получения электроэнергии от переменного тока, что имело решающее значение для успеха асинхронного двигателя. Westinghouse заключила контракт с Tesla на разработку двигателя, но только когда General Electric лицензировала и усовершенствовала конструкцию 10 лет спустя, родился двигатель, который мы используем сегодня.

Две основные части: статор и ротор

Асинхронный двигатель переменного тока состоит из двух основных компонентов:

В соответствии со своим названием статор представляет собой внешнюю неподвижную камеру, в которой вращается ротор. Статор создает магнитную силу через переменный ток, который «заставляет» ротор вращаться.

Статор

Статор состоит из кольца электромагнитов. Он состоит из тонких стальных или железных слоев с прорезями, сложенных вместе в виде цилиндра.Медная проволока наматывается в чередующихся направлениях через внутреннюю часть цилиндра, создавая магнитные полюса.

Когда переменный ток протекает через эти проволочные катушки, они образуют пары чередующихся полюсов, один северный и один южный. Этот ток заставляет направленный поток и полярность полюсов прыгать между северным и южным полюсами с каждым полупериодом. Это приводит к переменному магнитному полю, которое вращается с единой силой.

Ротор

Ротор также состоит из группы электромагнитов, расположенных вокруг цилиндра.Этот похожий на ось аппарат прижимается внутри статора. Магнитные поля, индуцированные внутри ротора, притягиваются к магнитному полю, создаваемому статором, следуя за ним по мере его вращения с каждым полупериодом переменного тока.

Этот тип двигателя называется асинхронным, потому что магнитное поле, создаваемое в статоре, индуцирует магнитное поле в роторе. В роторе асинхронного двигателя нет постоянных магнитов.

Линейный асинхронный двигатель: принцип работы, характеристики и применение

LIM означает линейный асинхронный двигатель и представляет собой усовершенствованную версию роторного асинхронного двигателя, который производит линейное поступательное движение вместо вращательного движения.Помимо крутящего момента, это устройство генерирует линейное движение и силу. Вырезав вырез радикальной формы во вращающемся индукторе и, таким образом, выровняв сечение, конструкция и функциональность линейного асинхронного двигателя могут быть продемонстрированы на диаграмме ниже.

Каталог

 

Чарльз Уитстон начал проектировать линейный асинхронный двигатель в Лондоне в 1840-х годах, но он по-прежнему неэффективен. Тогда как Герман Кемпер разработал операционную модель в 1935 году, а Эрик представил полноразмерную операционную версию в 1940 году.После этого это устройство использовалось в различных приложениях в различных отраслях промышленности. Линейный асинхронный двигатель, его теория работы, производительность, архитектура, конструкция, преимущества и недостатки, а также основные области применения подробно описаны в этой статье. Давайте подробнее рассмотрим концепцию.

LIM расшифровывается как Linear Induction Motor и представляет собой улучшенную версию роторного асинхронного двигателя, который производит линейное поступательное движение вместо вращательного движения.Помимо крутящего момента, это устройство генерирует линейное движение и силу. Вырезав вырез радикальной формы во вращающемся индукторе и, таким образом, выровняв сечение, конструкция и функциональность линейного асинхронного двигателя могут быть продемонстрированы на диаграмме ниже.

Выход представляет собой ровный статор или статор с железными пластинами на верхней стороне, несущие трехфазные многополюсные обмотки с проводниками, расположенными под углом 900 градусов к направлению движения. Он также включает обмотку с беличьим корпусом, которая обычно состоит из бесконечного алюминиевого или медного листа, удерживаемого на твердой железной опоре.

Независимо от названия устройства, не все линейные асинхронные двигатели генерируют линейное движение, и лишь немногие из них используются для обеспечения оборотов большого диаметра, что делает использование бесконечных первичных секций более дорогим.

I. Общее введение в линейный асинхронный двигатель

1. Конструкция линейного асинхронного двигателя

И если это не кажется стандартным асинхронным двигателем, основная структура и архитектура линейного асинхронного двигателя почти такие же, как у трехфазного асинхронного двигателя.Первичная часть линейного асинхронного двигателя создается там, где делается разрез в секции статора многофазного асинхронного двигателя и располагается на плоской поверхности. Точно так же, когда разрез делается в части ротора многофазного асинхронного двигателя и располагается на плоской поверхности, формируется вторичная часть линейного асинхронного двигателя.

Кроме того, существует модель линейного асинхронного двигателя под названием DLIM (двухсторонний линейный асинхронный двигатель), которая используется для повышения производительности. В этой модели основной сегмент расположен на противоположном конце вторичного сегмента.Как на главной, так и на вторичной сторонах эта конструкция используется для увеличения использования потока. Так устроен линейный асинхронный двигатель.

2.  Принцип работы линейного асинхронного двигателя

Когда для питания первичной части двигателя используется управляемое трехфазное управление, поток потока возникает по всей длине первичной части. Вращающееся магнитное поле в статорной части трехфазного асинхронного двигателя эквивалентно этому линейному вращению магнитного поля.

Из-за относительного ускорения между проводником и движением потока может возникнуть индукция электрического тока в проводниках вторичной обмотки. Индуцированный ток взаимодействует с движением потока, создавая либо линейную, либо круговую тягу энергии, как видно из:

Vs = 2tfs м/сек

сила вынуждает вторичную секцию двигаться в том же направлении, что и первичную секцию, создавая требуемое прямолинейное смещение.Когда на устройство подается питание, создаваемое поле становится линейно движущимся полем со скоростью, представленной приведенным выше уравнением.

Величина частоты питания, рассчитанная в Гц, выражается в уравнении как fs.

Линейное движущееся поле, оцениваемое в м/с, обозначается буквой «Vs».

Буква «t» обозначает шаг линейного полюса, то есть расстояние между полюсами, измеренное в метрах.

В = (1-с)Вс

Согласно той же логике, в случае асинхронного двигателя вторичный бегунок не сохраняет ту же скорость, что и значение скорости магнитного поля.В результате этого происходит скольжение.

Ниже приведена схема линейного индукционного двигателя:

3. Преимущества и недостатки линейного индукционного двигателя

Преимущества

  • На момент сборки нет магнитных аттракционов силы. Поскольку в системах LIM нет постоянных магнитов, при сборке машины сила притяжения отсутствует.

  • Преимущество линейных асинхронных двигателей заключается в том, что они могут летать на большие расстояния.Постоянные магниты не имеют вторичных частей, поэтому эти системы в основном используются для приложений большой длины. Отсутствие магнитов во втором сегменте делает эти устройства недорогими, поскольку создание магнитной дорожки жизненно важно для цены устройства.

  • Подходит для тяжелых условий эксплуатации. Линейные асинхронные двигатели наиболее широко используются в линейных двигателях высокого давления, где требуется постоянное номинальное усилие ускорения около 25 г и сотни фунтов.

Недостатки

  • Системы LIM более сложны в разработке, поскольку требуют сложных алгоритмов управления.

  • На время службы усилили силы притяжения.

  • В состоянии покоя демонстрирует небольшое усилие.

  • Увеличенный физический размер устройства требует большего размера упаковки.

  • Для доступности требуется больше мощности.КПД линейных двигателей с постоянными магнитами ниже, и они выделяют больше тепла. Это требует интеграции оборудования водяного охлаждения в архитектуру.

II. Характеристики линейного асинхронного двигателя

Конечный эффект

По сравнению с круговыми асинхронными двигателями, LIM имеет функцию, известную как «Конечный эффект». Конечным результатом являются потери качества и выхода, которые вызваны отводом и понижением магнитной энергии в конце основной секции из-за относительного движения между первичной и вторичной секциями.

Только во вторичном сегменте система, как правило, обладает той же универсальностью, что и роторная машина, требуя, чтобы она была разнесена примерно на два полюса, но с минимальным основным уменьшением тяги, которое существует при малом скольжении, несмотря на тот факт, что это либо на 8 или более полюсов длиннее. Из-за характера концевых эффектов машины LIM не могут работать налегке, в то время как асинхронные двигатели общего назначения могут работать как двигатель с более близким синхронным полем в условиях низкой нагрузки.Для сравнения, линейные двигатели производят эквивалентные потери в результате конечного эффекта.

Тяга

Устройства LIM создают привод, который практически идентичен приводу обычных асинхронных двигателей. Даже если они модулируются конечными результатами, эти движущие силы имеют характеристическую кривую, очень похожую на скольжение. Тяговое усилие — еще один термин для этого. Это показано:

F = Pg/Vs

измеряется в ньютонах

Левитация

что приводит к существенно определенному расстоянию по мере увеличения скольжения в любом направлении.Это происходит только в односторонних двигателях, поскольку обычно этого не происходит, когда вторичный сегмент защищен железной опорной пластиной, поскольку это обеспечивает притяжение, которое преодолевает подъемную нагрузку.

Поперечный краевой эффект

Линейные асинхронные двигатели часто имеют поперечный краевой эффект, что означает, что пути тока в одном и том же направлении движения создают потери, минимизируя эффективную тягу. Как следствие, возникает поперечный краевой эффект.

Производительность

КПД линейного асинхронного двигателя можно рассчитать, используя принцип, описанный ниже, в котором синхронная скорость движущейся волны выражается как:

Vs = 2f (центр линейного полюса) ….м/с

‘f’ соответствует подаваемой частоте, измеренной в герцах

Скорость вторичной части роторного асинхронного двигателя в ЛАД меньше синхронной скорости и определяется как:

Vr = Vs (1-с), ‘ с ‘ — проскальзывание ЛАД и равно

S = (Vs Vr)/Vs

Линейная сила определяется как F = мощность воздушного зазора/Vs

Кривая скорости тяги ЛАД почти эквивалентна кривой зависимости скорости вращения асинхронного двигателя от крутящего момента.По сравнению с линейным асинхронным двигателем и вращающимся асинхронным двигателем линейный асинхронный двигатель требует большего воздушного зазора, что приводит к увеличению тока намагничивания и минимальной выходной мощности и коэффициенту мощности.

В RIM части статора и ротора имеют одинаковые участки, а в LIM один сегмент короче другого. Более короткий участок будет иметь более непрерывное прохождение, чем более длинный участок с постоянной скоростью.

III. Применение линейного асинхронного двигателя

В таких системах в основном используются линейные асинхронные двигатели.

  • конвейерные ремни с алюминиевым

  • контролирующих машин, которые электронные

  • Высокоскоростные выключатели выключателя

  • Приложения для улучшения шаттлов

Строительство, принцип работы, мощности и крутящий момент расчетов, Характеристики и регулирование скорости

— 2-

Ключевые слова: асинхронный двигатель; 3-фазные двигатели; Строительство асинхронного двигателя; Ротор;

Статор; Принцип действия; Моментно-скоростные характеристики; Контроль скорости.

Резюме В настоящее время более 90% механической энергии, используемой в промышленности, обеспечивается трехфазными асинхронными двигателями благодаря их надежной и простой конструкции и достаточно эффективному преобразованию энергии. Кроме того, трехфазная индукция имеет низкую стоимость, достаточно хороший коэффициент мощности, самозапуск и низкие затраты на техническое обслуживание. В этом исследовании

мы начнем с конструкции асинхронного двигателя и его основных частей. Функция. Затем

объясняется принцип работы асинхронной машины.Более того, подробные расчеты мощности и крутящего момента

с учетом эквивалентной схемы индукционной машины

. Однако показана схема потока мощности асинхронного двигателя, а затем

расчеты мощности, начиная с входной электрической мощности и заканчивая выходной

механической мощностью. И тем не менее, развиваемый крутящий момент асинхронного двигателя получается с использованием

выражения развиваемой механической мощности. Затем схема асинхронного двигателя решается, чтобы

получить ток ротора, крутящий момент и мощность с точки зрения напряжения на клеммах статора, скольжения

работы и параметров машины.Кроме того, в пятый раздел включены основные рабочие характеристики, такие как

, такие как характеристика скорости вращения, коэффициент мощности, ток и КПД асинхронных двигателей

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.