Asynchroniczne silniki elektryczne z uzwojonym wirnikiem

Obecnie silniki asynchroniczne stanowią co najmniej 80% wszystkich silników elektrycznych produkowanych przez przemysł. Należą do nich trójfazowe silniki asynchroniczne.

Silniki elektryczne asynchroniczne trójfazowe znajdują szerokie zastosowanie w urządzeniach automatyki i telemechaniki, urządzeniach domowych i medycznych, urządzeniach rejestrujących dźwięk itp.

Zalety asynchronicznych silników elektrycznych

Szerokie zastosowanie trójfazowych silników asynchronicznych wynika z prostoty ich konstrukcji, niezawodności działania, dobrych właściwości eksploatacyjnych, niskiego kosztu i łatwości obsługi.

Urządzenie asynchronicznych silników elektrycznych z uzwojonym wirnikiem

Głównymi częściami każdego silnika indukcyjnego są część nieruchoma, stojan i część wirująca, zwana wirnikiem.

Stojan trójfazowego silnika indukcyjnego składa się z laminowanego obwodu magnetycznego wciśniętego w odlewaną ramę. Na wewnętrznej powierzchni obwodu magnetycznego znajdują się kanały do ​​układania drutów uzwojenia. Druty te są bokami wieloobrotowych miękkich cewek, które tworzą trzy fazy uzwojenia stojana.Osie geometryczne cewek są przesunięte w przestrzeni względem siebie o 120 stopni.

Fazy ​​uzwojenia można podłączyć zgodnie ze schematem gwiazda lub trójkąt w zależności od napięcia sieciowego. Na przykład, jeśli paszport silnika podaje napięcia 220/380 V, to przy napięciu sieciowym 380 V fazy są połączone „gwiazdą”. Jeśli napięcie sieciowe wynosi 220 V, uzwojenia są połączone w „trójkąt”. W obu przypadkach napięcie fazowe silnika wynosi 220 V.

Wirnik trójfazowego silnika asynchronicznego jest cylindrem wykonanym z tłoczonych blach ze stali elektrotechnicznej i osadzonym na wale. W zależności od rodzaju uzwojenia wirniki trójfazowych silników asynchronicznych dzielą się na wirniki wiewiórkowe i fazowe.

W asynchronicznych silnikach elektrycznych o większej mocy i specjalnych maszynach o małej mocy wirniki fazowe stosuje się w celu poprawy właściwości rozruchowych i regulacyjnych. W takich przypadkach na wirniku umieszcza się uzwojenie trójfazowe z geometrycznymi osiami cewek fazowych (1) przesuniętymi w przestrzeni względem siebie o 120 stopni.

Fazy ​​uzwojenia są połączone w gwiazdę, a ich końce są połączone trzema pierścieniami ślizgowymi (3) osadzonymi na wale (2) i odizolowanymi elektrycznie zarówno od wału, jak i od siebie nawzajem. Za pomocą szczotek (4), które stykają się ślizgowo z pierścieniami (3), możliwe jest włączenie w obwody uzwojenia fazowego reostatów regulacyjnych (5).

Silnik indukcyjny z wirnikiem ma lepsze właściwości rozruchowe i regulacyjne, ale charakteryzuje się większą masą, gabarytami i kosztem niż silnik indukcyjny z wirnikiem klatkowym.

Zasada działania asynchronicznych silników elektrycznych

Zasada działania maszyny asynchronicznej opiera się na wykorzystaniu wirującego pola magnetycznego.Gdy trójfazowe uzwojenie stojana jest podłączone do sieci, obraca się pole magnetycznektórego prędkość kątowa jest określona przez częstotliwość sieci f i liczbę par biegunów uzwojenia p, tj. ω1 = 2πf / p

Przecinając przewody uzwojeń stojana i wirnika, pole to indukuje w uzwojeniach pole elektromagnetyczne (zgodnie z prawem indukcji elektromagnetycznej). Kiedy uzwojenie wirnika jest zamknięte, jego pole elektromagnetyczne indukuje prąd w obwodzie wirnika. W wyniku oddziaływania prądu z powstałym niewielkim polem powstaje moment elektromagnetyczny, który przekracza moment oporu wału silnika, wał zaczyna się obracać i wprawia w ruch mechanizm roboczy. Zwykle prędkość kątowa wirnika ω2 nie jest równa prędkości kątowej pola magnetycznego ω1, co nazywamy synchronicznym. Stąd nazwa silnika asynchronicznego, czyli asynchronicznego.

Praca maszyny asynchronicznej charakteryzuje się poślizgiem s, który jest względną różnicą prędkości kątowych pola ω1 i wirnika ω2: s = (ω1-ω2) / ω1

Wartość i znak poślizgu w zależności od prędkości kątowej wirnika względem pola magnetycznego determinują tryb pracy maszyny indukcyjnej. Tak więc w idealnym trybie jałowym wirnik i pole magnetyczne obracają się z tą samą częstotliwością w tym samym kierunku, poślizg s = 0, wirnik jest nieruchomy względem wirującego pola magnetycznego, pole elektromagnetyczne w jego uzwojeniu nie jest indukowane, wirnik prąd i moment elektromagnetyczny maszyny są równe zeru. Podczas rozruchu wirnik jest nieruchomy w pierwszej chwili: ω2 = 0, s = 1. Zasadniczo poślizg w trybie pracy silnika zmienia się od s = 1 przy rozruchu do s = 0 w idealnym stanie jałowym .

Gdy wirnik obraca się z prędkością ω2> ω1 w kierunku wirowania pola magnetycznego, poślizg staje się ujemny. Maszyna przechodzi w tryb generatora i rozwija moment hamowania. Gdy wirnik obraca się w kierunku przeciwnym do kierunku obrotu bieguna magnetycznego (s>1), maszyna indukcyjna przełącza się w przeciwny tryb i również wytwarza moment hamujący. Zatem w zależności od poślizgu rozróżnia się tryb pracy silnika (s = 1 ÷ 0), generatora (s = 0 ÷ -∞) i przeciwny (s = 1 ÷ + ∞). Tryby komutacji generatora i licznika służą do zatrzymywania silników indukcyjnych.

Zobacz też: Uruchamianie silnika z wirnikiem uzwojonym