Ασύγχρονοι ηλεκτροκινητήρες με τυλιγμένο ρότορα

Επί του παρόντος, οι ασύγχρονοι κινητήρες αντιπροσωπεύουν τουλάχιστον το 80% όλων των ηλεκτροκινητήρων που παράγονται από τη βιομηχανία. Αυτά περιλαμβάνουν τριφασικούς ασύγχρονους κινητήρες.

Οι τριφασικοί ασύγχρονοι ηλεκτροκινητήρες χρησιμοποιούνται ευρέως σε συσκευές αυτοματισμού και τηλεμηχανικής, οικιακές και ιατρικές συσκευές, συσκευές εγγραφής ήχου κ.λπ.

Πλεονεκτήματα των ασύγχρονων ηλεκτροκινητήρων

Η ευρεία χρήση των τριφασικών ασύγχρονων κινητήρων οφείλεται στην απλότητα του σχεδιασμού τους, στην αξιοπιστία στη λειτουργία, στις καλές λειτουργικές ιδιότητες, στο χαμηλό κόστος και στην ευκολία συντήρησης.

Η συσκευή των ασύγχρονων ηλεκτροκινητήρων με τυλιγμένο ρότορα

Τα κύρια μέρη οποιουδήποτε επαγωγικού κινητήρα είναι το ακίνητο τμήμα, ο στάτορας και το περιστρεφόμενο τμήμα, που ονομάζεται ρότορας.

Ο στάτορας ενός τριφασικού επαγωγικού κινητήρα αποτελείται από ένα πολυστρωματικό μαγνητικό κύκλωμα που πιέζεται σε ένα χυτό πλαίσιο. Στην εσωτερική επιφάνεια του μαγνητικού κυκλώματος υπάρχουν κανάλια για την τοποθέτηση των καλωδίων περιέλιξης. Αυτά τα καλώδια είναι οι πλευρές των μαλακών πηνίων πολλαπλών περιστροφών που σχηματίζουν τις τρεις φάσεις της περιέλιξης του στάτορα.Οι γεωμετρικοί άξονες των πηνίων μετατοπίζονται στο χώρο μεταξύ τους κατά 120 μοίρες.

Οι φάσεις περιέλιξης μπορούν να συνδεθούν σύμφωνα με το σχήμα αστέρι ή τρίγωνο ανάλογα με την τάση του δικτύου. Για παράδειγμα, εάν το διαβατήριο του κινητήρα αναφέρει τάσεις 220/380 V, τότε με τάση δικτύου 380 V, οι φάσεις συνδέονται μέσω ενός "αστέρι". Εάν η τάση του δικτύου είναι 220 V, τότε οι περιελίξεις συνδέονται σε ένα «τρίγωνο». Και στις δύο περιπτώσεις, η τάση φάσης του κινητήρα είναι 220 V.

Ο ρότορας ενός τριφασικού ασύγχρονου κινητήρα είναι ένας κύλινδρος κατασκευασμένος από σφραγισμένα φύλλα ηλεκτρικού χάλυβα και τοποθετημένος σε έναν άξονα. Ανάλογα με τον τύπο της περιέλιξης, οι ρότορες των τριφασικών ασύγχρονων κινητήρων χωρίζονται σε ρότορες σκίουρου και φάσης.

Σε ασύγχρονους ηλεκτροκινητήρες υψηλότερης ισχύος και ειδικές μηχανές χαμηλής ισχύος, χρησιμοποιούνται ρότορες φάσης για τη βελτίωση των ιδιοτήτων εκκίνησης και ρύθμισης. Σε αυτές τις περιπτώσεις, ένα τριφασικό τύλιγμα τοποθετείται στον ρότορα με τους γεωμετρικούς άξονες των πηνίων φάσης (1) να μετατοπίζονται στο χώρο μεταξύ τους κατά 120 μοίρες.

Οι φάσεις της περιέλιξης συνδέονται με αστέρι και τα άκρα τους συνδέονται με τρεις δακτυλίους ολίσθησης (3) που είναι τοποθετημένοι στον άξονα (2) και ηλεκτρικά απομονωμένοι τόσο από τον άξονα όσο και μεταξύ τους. Μέσω βουρτσών (4), οι οποίες βρίσκονται σε ολισθαίνουσα επαφή με τους δακτυλίους (3), είναι δυνατό να συμπεριληφθούν ρυθμιστικοί ρεοστάτες (5) στα κυκλώματα της περιέλιξης φάσης.

Ένας επαγωγικός κινητήρας με ρότορα έχει καλύτερες ιδιότητες εκκίνησης και ρύθμισης, αλλά χαρακτηρίζεται από μεγαλύτερη μάζα, διαστάσεις και κόστος από έναν επαγωγικό κινητήρα με ρότορα κλωβού σκίουρου.

Η αρχή της λειτουργίας των ασύγχρονων ηλεκτροκινητήρων

Η αρχή της λειτουργίας μιας ασύγχρονης μηχανής βασίζεται στη χρήση ενός περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου.Όταν μια τριφασική περιέλιξη στάτορα συνδέεται στο δίκτυο, περιστρέφεται μαγνητικό πεδίοη γωνιακή ταχύτητα του οποίου καθορίζεται από τη συχνότητα του δικτύου f και τον αριθμό των ζευγών πόλων της περιέλιξης p, δηλ. ω1 = 2πf / p

Διασχίζοντας τα καλώδια των περιελίξεων του στάτορα και του ρότορα, αυτό το πεδίο προκαλεί ένα EMF στις περιελίξεις (σύμφωνα με το νόμο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής). Όταν η περιέλιξη του ρότορα είναι κλειστή, το EMF του προκαλεί ρεύμα στο κύκλωμα του ρότορα. Ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης του ρεύματος με το προκύπτον μικρό πεδίο, δημιουργείται μια ηλεκτρομαγνητική ροπή.Αν αυτή η ροπή υπερβεί τη στιγμή αντίστασης του άξονα του κινητήρα, ο άξονας αρχίζει να περιστρέφεται και θέτει σε κίνηση τον μηχανισμό εργασίας. Συνήθως, η γωνιακή ταχύτητα του δρομέα ω2 δεν είναι ίση με τη γωνιακή ταχύτητα του μαγνητικού πεδίου ω1, το οποίο ονομάζεται σύγχρονο. Εξ ου και το όνομα του κινητήρα ασύγχρονος, δηλαδή ασύγχρονος.

Η λειτουργία μιας ασύγχρονης μηχανής χαρακτηρίζεται από ολίσθηση s, που είναι η σχετική διαφορά μεταξύ των γωνιακών ταχυτήτων του πεδίου ω1 και του δρομέα ω2: s = (ω1-ω2) / ω1

Η τιμή και το πρόσημο της ολίσθησης, ανάλογα με τη γωνιακή ταχύτητα του ρότορα σε σχέση με το μαγνητικό πεδίο, καθορίζουν τον τρόπο λειτουργίας της επαγωγικής μηχανής. Έτσι στην ιδανική κατάσταση ρελαντί, ο ρότορας και το μαγνητικό πεδίο περιστρέφονται με την ίδια συχνότητα προς την ίδια κατεύθυνση, ολίσθηση s = 0, ο ρότορας είναι ακίνητος σε σχέση με το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο, το EMF στην περιέλιξή του δεν προκαλείται, ο ρότορας το ρεύμα και η ηλεκτρομαγνητική ροπή της μηχανής είναι μηδέν. Κατά την εκκίνηση, ο ρότορας είναι ακίνητος την πρώτη στιγμή του χρόνου: ω2 = 0, s = 1. Βασικά, η ολίσθηση στη λειτουργία κινητήρα αλλάζει από s = 1 κατά την εκκίνηση σε s = 0 στην ιδανική κατάσταση ρελαντί .

Όταν ο ρότορας περιστρέφεται με ταχύτητα ω2> ω1 προς την κατεύθυνση περιστροφής του μαγνητικού πεδίου, η ολίσθηση γίνεται αρνητική. Το μηχάνημα μπαίνει σε λειτουργία γεννήτριας και αναπτύσσει τη ροπή πέδησης. Όταν ο ρότορας περιστρέφεται προς την αντίθετη κατεύθυνση από την φορά περιστροφής του μαγνητικού πόλου (s> 1), η επαγωγική μηχανή μεταβαίνει στην αντίθετη λειτουργία και αναπτύσσει επίσης μια ροπή πέδησης. Έτσι, ανάλογα με την ολίσθηση, γίνεται διάκριση μεταξύ των τρόπων λειτουργίας του κινητήρα (s = 1 ÷ 0), της γεννήτριας (s = 0 ÷ -∞) και του αντίθετου τρόπου λειτουργίας (s = 1 ÷ + ∞). Οι λειτουργίες εναλλαγής γεννήτριας και μετρητής χρησιμοποιούνται για τη διακοπή των επαγωγικών κινητήρων.

Δείτε επίσης: Εκκίνηση κινητήρα τυλιγμένου ρότορα