Прылада і прынцып дзеяння асінхроннага рухавіка. Асінхронны тып рухавіка: прынцып працы, апісанне і функцыі

Як і большасць электраматораў, асінхронны рухавік пераменнага току (ПЕКЛА) мае фіксаваную знешнюю частку, якая называецца статарам, і ротар, які верціцца ўнутры. Паміж імі ёсць старанна разлічаны паветраны зазор.

Як гэта працуе?

Прылада і прынцып дзеяння асінхронных рухавікоў, як і ўсіх іншых, заснаваныя на тым, што для прывядзення ў рух ротара выкарыстоўваюць кручэнне магнітнага поля. Трохфазны ПЕКЛА з'яўляецца адзіным тыпам матора, у якой яна ствараецца натуральным чынам з-за характару харчавання. У рухавіках пастаяннага току для гэтага выкарыстоўваецца механічная або электронная камутацыя, а ў аднафазных ПЕКЛА - дадатковыя электрычныя элементы.

Для працы электраматора неабходна наяўнасць двух набораў электрамагнітаў. Прынцып дзеяння асінхроннага электрарухавіка складаецца ў тым, што адзін набор фарміруецца ў статары, так як да яго абмотцы падключаецца крыніца пераменнага току. У адпаведнасці з законам Ленца, гэта індукуе ў ротары электрамагнітную сілу (ЭРС) гэтак жа, як напружанне індукуецца у другаснай абмотцы трансфарматара, ствараючы іншы набор электрамагнітаў. Адсюль і яшчэ адна назва ПЕКЛА - індукцыйны матор. Прылада і прынцып дзеяння асінхронных рухавікоў заснаваныя на тым, што ўзаемадзеянне паміж магнітнымі палямі гэтых электрамагнітаў генеруе крутоўны сілу. У выніку ротар круціцца ў кірунку выніковага моманту.

статар

Статар складаецца з некалькіх тонкіх пласцін з алюмінія або чыгуну. Іх спрасоўваюць адзін з адным, каб сфармаваць полы цыліндр стрыжня з пазамі. У іх укладваюць ізаляваныя правады. Кожная група абмотак разам з навакольным іх стрыжнем пасля падачы на яе пераменнага току ўтварае электрамагніт. Лік палюсоў ПЕКЛА залежыць ад унутранага злучэння абмотак статара. Яно зроблена такім чынам, што пры падключэнні крыніцы харчавання утворыцца верціцца магнітнае поле.

ротар

Ротар складаецца з некалькіх тонкіх сталёвых пласцін з раўнамерна размешчанымі па перыферыі стрыжнямі з алюмінія або медзі. У найбольш папулярным яго тыпе - каротказамкнутым, або «трусіным клетцы», - стрыжні на канцах механічна і па-электрычнаму злучаныя з дапамогай кольцаў. Амаль у 90% АД выкарыстоўваецца такая канструкцыя, так як яна простая і надзейная. Ротар складаецца з цыліндрычнага пласціністага стрыжня з аксіяльна размешчанымі паралельнымі пазамі для ўстаноўкі правадыроў. У кожны пазу ўкладваецца стрыжань з медзі, алюмінія або сплаву. Яны замкнёныя накоротко з абодвух бакоў з дапамогай канцавых кольцаў. Такая канструкцыя нагадвае вавёрчыных клетку, з-за чаго і атрымала адпаведную назву.

Пазы ротара не зусім раўналежныя вале. Іх робяць з невялікім перакосам па двух асноўных прычынах. Першая заключаецца ў забеспячэнні плыўнай працы ПЕКЛА за кошт памяншэння магнітнага шуму і гармонік. Другая заключаецца ў зніжэнні верагоднасці застопоривания ротара: яго зубцы зачэпліваюцца за прарэзы статара за кошт прамога магнітнага прыцягнення паміж імі. Гэта адбываецца, калі іх лік супадае. Ротар усталёўваецца на вале з дапамогай падшыпнікаў на кожным канцы. Адна частка звычайна выступае больш, чым іншая, для прывядзення ў рух нагрузкі. У некаторых рухавіках на непрацоўным канцы вала мацуюцца датчыкі хуткасці або палажэнні.

Паміж статарам і ротарам маецца паветраны зазор. Праз яго перадаецца энергія. Згенераваны крутоўны момант прымушае ротар і нагрузку круціцца. Па-за залежнасці ад тыпу выкарыстоўванага ротара, прылада і прынцып дзеяння асінхроннага рухавіка застаюцца нязменнымі. Як правіла, ПЕКЛА класіфікуюцца па ліку абмотак статара. Адрозніваюць аднафазныя і трохфазныя электрычныя маторы.

Прылада і прынцып дзеяння аднафазнага асінхроннага рухавіка

Аднафазныя ПЕКЛА складаюць найбольшую частку электраматораў. Цалкам лагічна, што найменш дарагі і непатрабавальны да абслугоўвання рухавік выкарыстоўваецца найбольш часта. Як вынікае з назвы, прызначэнне, прынцып дзеяння асінхроннага рухавіка гэтага тыпу заснаваныя на наяўнасці толькі адной абмоткі статара і працы з аднафазным крыніцай харчавання. Ва ўсіх ПЕКЛА дадзенага тыпу ротар з'яўляецца каротказамкнутым.

Аднафазныя маторы самастойна не запускаюцца. Калі рухавік падключаецца да крыніцы харчавання, па асноўнай абмотцы пачынае цячы пераменны ток. Ён генеруе пульсавалае магнітнае поле. З-за індукцыі ротар знаходзіцца пад напругай. Паколькі галоўнае магнітнае поле пульсуе, крутоўны момант, неабходны для кручэння рухавіка, ня генеруецца. Ротар пачынае вібраваць, а не круціцца. Таму для аднафазнага ПЕКЛА патрабуецца наяўнасць пускавога механізму. Ён можа забяспечыць пачатковы штуршок, які прымушае вал рухацца.

Стартавы механізм аднафазнага ПЕКЛА складаецца ў асноўным з дадатковай абмоткі статара. Ёй могуць спадарожнічаць паслядоўны кандэнсатар або цэнтрабежны выключальнік. Пры падачы напругі сілкавання ток у асноўнай абмотцы адстае ад напружання з-за яе супраціву. У той жа час электрычнасць у стартавай абмотцы адстае або апярэджвае напружанне харчавання ў залежнасці ад імпедансу пускавога механізму. Ўзаемадзеянне паміж магнітнымі палямі, генераванымі асноўны абмоткай і стартавай схемай, стварае выніковае магнітнае поле. Яно круціцца ў адным кірунку. Ротар пачынае паварочвацца ў напрамку выніковага магнітнага поля.

Пасля таго як хуткасць матора дасягне каля 75% ад намінальным, цэнтрабежны выключальнік адключае пускавую абмотку. Далей рухавік можа падтрымліваць дастатковы крутоўны момант, каб дзейнічаць самастойна. За выключэннем матораў з адмысловым стартавым кандэнсатарам, усе аднафазныя электрарухавікі, як правіла, выкарыстоўваюцца для стварэння магутнасці, якая не перавышае 500 Вт. У залежнасці ад розных метадаў пуску, аднафазны ПЕКЛА дадаткова класіфікуюцца, як апісана ў наступных раздзелах.

ПЕКЛА з расшчапленне фазай

Прызначэнне, прылада і прынцып дзеяння асінхроннага рухавіка з расшчапленне фазай заснаваныя на выкарыстанні ў ім двух абмотак: стартавай і асноўны. Пускавая выканана з дроту меншага дыяметра і меншай колькасцю віткоў ў адносінах да асноўнай, каб стварыць большы супраціў. Гэта дазваляе арыентаваць яе магнітнае поле пад вуглом. Ён адрозніваецца ад кірунку асноўнага магнітнага поля, што прыводзіць да кручэння ротара. Рабочая абмотка, якая зроблена з провада большага дыяметра, забяспечвае функцыянаванне рухавіка ў астатні час.

Пускавы момант нізкі, як правіла, ад 100 да 175% ад намінальнага. Рухавік спажывае высокі стартавы ток. Ён у 7-10 разоў перавышае намінальны. Максімальны крутоўны момант таксама ў 2,5-3,5 разы больш. Дадзены тып матораў выкарыстоўваецца ў невялікіх шліфавальных машынках, вентылятарах і мяхах, а таксама ў іншых прыладах, якія патрабуюць нізкага крутоўнага моманту, магутнасцю ад 40 да 250 Вт. Варта пазбягаць прымянення падобных рухавікоў там, дзе частыя цыклы ўключэння-выключэння або патрабуецца высокі крутоўны момант.

ПЕКЛА з кандэнсатарным пускам

Конденсаторный асінхронны тып рухавіка і прынцып яго працы заснаваныя на тым, што да яго пускавы абмотцы з расшчапленне фазай паслядоўна падключана ёмістасць, якая забяспечвае стартавы «імпульс». Як і ў папярэдняй разнавіднасці матораў, тут таксама маецца цэнтрабежны выключальнік. Ён адключае стартавы контур, калі хуткасць рухавіка дасягае 75% ад намінальнай. Так як кандэнсатар уключаны паслядоўна, гэта стварае большы пускавы момант, які дасягае 2-4-кратнага памеру ад рабочага. А пускавы ток, як правіла, складае ў 4,5-5,75 разоў перавышае намінальны, што значна ніжэй, чым у выпадку расшчапленне фазы, з-за большага драты ў стартавай абмотцы.

Мадыфікаваным варыянтам пуску адрозніваецца рухавік з актыўным супрацівам. У гэтым тыпе матора ёмістасць заменена рэзістарам. Супраціў выкарыстоўваецца ў тых выпадках, калі патрабуецца меншы стартавы крутоўны момант, чым пры выкарыстанні кандэнсатара. Акрамя больш нізкай кошту, гэта не дае перавагі перад ёмістным пускам. Дадзеныя рухавікі выкарыстоўваюцца ў агрэгатах з рэмень прывадам: невялікіх канвеерах, вялікіх вентылятарах і помпах, а таксама ў шматлікіх прыладах з прамым прывадам або з выкарыстаннем рэдуктара.

ПЕКЛА з рабочым фазосдвигающим кандэнсатарам

Прылада і прынцып дзеяння асінхроннага рухавіка дадзенага тыпу заснаваныя на сталым падлучэнні кандэнсатара, паслядоўна злучанага з пускавой абмоткай. Пасля выхаду матора на намінальны хуткасць стартавы контур становіцца дапаможным. Бо ёмістасць павінна быць разлічана на бесперапыннае выкарыстанне, яна не можа забяспечыць пачатковы імпульс пускавога кандэнсатара. Пускавы момант такога рухавіка нізкі. Ён складае 30-150% ад намінальнага. Пускавы ток невялікі - менш за 200% ад намінальнага, што робіць электраматоры дадзенага тыпу ідэальнымі там, дзе патрабуецца частае ўключэнне і выключэнне.

Такая канструкцыя мае шэраг пераваг. Схему лёгка змяніць для выкарыстання з кантролерамі хуткасці. Электраматоры можна наладзіць на аптымальную эфектыўнасць і высокі каэфіцыент магутнасці. Яны лічацца самымі надзейнымі з аднафазных рухавікоў у асноўным таму, што ў іх не выкарыстоўваецца цэнтрабежны пускавы выключальнік. Прымяняюцца ў вентылятарах, мяхах і часта ўключаюцца прыладах. Напрыклад, у рэгулявальных механізмах, сістэмах адкрыцця брамы і гаражных дзвярэй.

ПЕКЛА з пускавым і працоўным кандэнсатарам

Прылада і прынцып дзеяння асінхроннага рухавіка дадзенага тыпу заснаваныя на паслядоўным падключэнні стартавага кандэнсатара да пускавы абмотцы. Гэта дае магчымасць стварыць большы крутоўны момант. Акрамя таго, у яго маецца пастаянны кандэнсатар, які падключаецца паслядоўна са дапаможнай абмоткай пасля адключэння пускавы ёмістасці. Такая схема дапускае вялікія перагрузкі крутоўнага моманту.

Гэты тып рухавіка разлічаны на больш нізкія токі поўнай нагрузкі, што забяспечвае яго вялікую эфектыўнасць. Дадзеная канструкцыя найбольш выдатковая з-за наяўнасці пускавога, працоўнага кандэнсатараў і цэнтрабежнага выключальніка. Ўжываецца ў дрэваапрацоўчых станках, паветраных кампрэсарах, вадзяных помпах высокага ціску, вакуумных помпах і там, дзе неабходны высокі крутоўны момант. Магутнасць - ад 0,75 да 7,5 кВт.

ПЕКЛА з экранаваным полюсам

Прылада і прынцып дзеяння асінхроннага рухавіка дадзенага тыпу складаюцца ў тым, што ў яго ёсць толькі адна асноўная абмотка і няма стартавай. Пуск вырабляецца дзякуючы таму, што вакол невялікай частцы кожнага з палюсоў статара ёсць экрануе меднае кальцо, у выніку чаго магнітнае поле ў дадзенай галіне адстае ад поля ў неэкранированной часткі. Ўзаемадзеянне двух палёў прыводзіць да кручэння вала.

Бо няма ні пускавы шпулькі, ні перамыкача або кандэнсатара, матор электрічным просты і недарагі. Акрамя таго, яго хуткасць можна рэгуляваць зменай напругі або праз многоотводную абмотку. Канструкцыя рухавіка з экранаванымі полюсамі дазваляе яго масавае вытворчасць. Яго, як правіла, лічаць «аднаразовым», так як яго нашмат танней замяніць, чым адрамантаваць. Акрамя станоўчых якасцяў, у такой канструкцыі ёсць шэраг недахопаў:

• нізкі пускавы момант, роўны 25-75% ад намінальнага;
• высокае слізгаценне (7-10%);
• нізкі ККД (менш за 20%).

Нізкая пачатковы кошт дазваляе выкарыстоўваць ПЕКЛА дадзенага тыпу ў маламагутных або рэдка выкарыстоўваюцца прыладах. Гаворка ідзе пра бытавых шматхуткачсныя вентылятарах. Але нізкі крутоўны момант, нізкі ККД і невысокія механічныя характарыстыкі не дазваляюць іх камерцыйнае або прамысловае прымяненне.

трохфазныя ПЕКЛА

Дадзеныя электраматоры знайшлі шырокае прымяненне ў прамысловасці. Прылада і прынцып працы трохфазнага асінхроннага рухавіка вызначаюцца яго канструктыўным выкананнем - з каротказамкнутым або з фазным ротарам. Для яго пуску не патрабуецца кандэнсатар, стартавая абмотка, цэнтрабежны выключальнік або іншую прыладу. Пускавы момант сярэдні і высокі, як і магутнасць і эфектыўнасць. Выкарыстоўваюцца ў шліфавальных, такарных, свідравальных станках, помпах, кампрэсарах, канвеерах, сельскагаспадарчай тэхніцы і інш.

ПЕКЛА з замкнёным ротарам

Гэта трохфазны асінхронны рухавік, прынцып працы і прылада якога былі апісаны вышэй. Складае амаль 90% усіх трохфазных электраматораў. Выпускаецца магутнасцю ад 250 Вт да некалькіх сотняў кВт. У параўнанні з однофазовыми рухавікамі магутнасцю ад 750 Вт, яны танней і вытрымліваюць вялікія нагрузкі.

ПЕКЛА з фазным ротарам

Прылада і прынцып дзеяння трохфазнага асінхроннага рухавіка з фазным ротарам адрозніваюцца ад ПЕКЛА тыпу «вавёрчыных клетка» тым, што на ротары ёсць набор абмотак, канцы якіх не замкнёныя накоротко. Яны выведзеныя на кантактныя кальца. Гэта дазваляе падключаць да іх знешнія рэзістары і контакторы. Максімальны крутоўны момант прама прапарцыйны супраціву ротара. Таму на нізкіх хуткасцях яго можна павысіць дадатковым супрацівам. Высокае супраціў дазваляе атрымаць вялікі крутоўны момант пры нізкім пускавым токе.

Па меры паскарэння ротара супраціў памяншаецца для змены характарыстыкі матора, каб задаволіць патрабаванням нагрузкі. Пасля таго як рухавік дасягне базавай хуткасці, знешнія рэзістары адключаюцца. І электраматор працуе як звычайны ПЕКЛА. Дадзены тып ідэальны для высокай інэрцыйнай нагрузкі, якая патрабуе прыкладання крутоўнага моманту пры амаль нулявы хуткасці. Ён забяспечвае разгон да максімуму за мінімальны час з мінімальным спажываннем току.

Недахопам такіх рухавікоў з'яўляецца тое, што кантактныя кальца і шчоткі маюць патрэбу ў рэгулярным абслугоўванні, чаго не патрабуецца для матора з каротказамкнутым ротарам. Калі абмотка ротара замкнёная і вырабляецца спроба пуску (т. Е. Прылада становіцца стандартным ПЕКЛА), у ім будзе цячы вельмі высокі ток. Ён у 14 разоў перавышае намінальны пры вельмі нізкім круцячы момант, якое складае 60% ад базавай. У большасці выпадкаў прымяненне гэта не знаходзіць.

Змяняючы залежнасць хуткасці кручэння ад крутоўнага моманту шляхам рэгулявання супраціваў ротара, можна вар'іраваць абароты пры пэўнай нагрузцы. Гэта дазваляе эфектыўна зніжаць іх прыкладна на 50%, калі нагрузка патрабуе пераменнага моманту і абаротаў, што часта сустракаецца ў друкаваных машынах, кампрэсарах, транспарцёр, пад'ёмніках і ліфтах. Памяншэнне хуткасці ніжэй за 50% прыводзіць да вельмі нізкай эфектыўнасці за кошт больш высокай рассейванай магутнасці ў супрацівах ротара.