Науката в областта на електричеството през 19-ти и 20-ти век се развива бързо, което води до създаването на електрически асинхронни двигатели. С помощта на такива устройства развитието на индустриалната индустрия е напреднало и сега е невъзможно да си представим заводи и фабрики без захранващи машини, използващи асинхронни електродвигатели.
Съдържание
История на външния вид
Историята на създаването на асинхронен електродвигател започва през 1888 г., когато Никола Тесла патентова схема на електродвигател, през същата година друг учен в областта на електротехниката Галилео Ферари публикува статия за теоретичните аспекти на работата на асинхронна машина.
През 1889 г. руският физик Михаил Осипович Доливо-Доброволски получи патент в Германия за асинхронен трифазен електродвигател.
Всички тези изобретения направиха възможно подобряването на електрическите машини и доведоха до масовото използване на електрически машини в промишлеността, което значително ускори всички технологични процеси в производството, повиши ефективността на работата и намали интензивността на труда.
В момента най-разпространеният електродвигател, използван в индустрията, е прототипът на електрическа машина, създадена от Доливо-Доброволски.
Устройството и принципът на работа на асинхронен двигател
Основните компоненти на асинхронния двигател са статорът и роторът, които са разделени един от друг с въздушна междина. Активната работа в двигателя се извършва от намотките и сърцевината на ротора.
Под асинхронност на двигателя се разбира разликата между скоростта на ротора и честотата на въртене на електромагнитното поле.
статор - това е неподвижна част от двигателя, чиято сърцевина е изработена от електрическа стомана и е монтирана в рамката. Леглото е направено отлято от материал, който не е магнитен (чугун, алуминий). Намотките на статора са трифазна система, в която проводниците са положени в канали с ъгъл на отклонение от 120 градуса. Фазите на намотките са стандартно свързани към мрежата според схемите "звезда" или "триъгълник".
ротор Това е движещата се част на двигателя. Роторите на асинхронните електродвигатели са от два вида: с катерична клетка и фазови ротори. Тези видове се различават един от друг по дизайна на намотката на ротора.
Асинхронен двигател с катерица
Този тип електрическа машина за първи път е патентована от M.O. Доливо-Доброволски и се нарича популярно "катерическо колело" поради външния вид на конструкцията. Намотката на ротора с късо съединение се състои от медни пръти, късо съединени с пръстени (алуминий, месинг) и се вкарва в жлебовете на намотката на сърцевината на ротора. Този тип ротор няма подвижни контакти, така че тези двигатели са много надеждни и издръжливи при работа.
Индукционен двигател с фазов ротор
Такова устройство ви позволява да регулирате скоростта на работа в широк диапазон. Фазовият ротор е трифазна намотка, която е свързана по схемата "звезда" или триъгълник. В такива електрически двигатели има специални четки в дизайна, с които можете да регулирате скоростта на ротора. Ако към механизма на такъв двигател се добави специален реостат, тогава при стартиране на двигателя активното съпротивление ще намалее и по този начин ще намалеят стартовите токове, което се отразява неблагоприятно на електрическата мрежа и самото устройство.
Принцип на действие
При подаване на електрически ток към намотките на статора възниква магнитен поток. Тъй като фазите се изместват една спрямо друга на 120 градуса, поради това потокът в намотките се върти. Ако роторът е на късо съединение, тогава при такова въртене в ротора се появява ток, който създава електромагнитно поле. Взаимодействайки помежду си, магнитните полета на ротора и статора карат ротора на електродвигателя да се върти. Ако роторът е фазов, тогава напрежението се прилага към статора и ротора едновременно, във всеки механизъм се появява магнитно поле, те взаимодействат помежду си и въртят ротора.
Предимства на асинхронните двигатели
| с ротор с катерична клетка | С фазов ротор |
|---|---|
| 1. Просто устройство и схема за стартиране | 1. Малък пусков ток |
| 2. Ниска производствена цена | 2. Възможност за регулиране на скоростта на въртене |
| 3. С увеличаване на натоварването скоростта на вала не се променя | 3. Работете с малки претоварвания, без да променяте скоростта |
| 4. Способни да издържат на краткотрайни претоварвания | 4. Може да се приложи автоматично стартиране |
| 5. Надежден и издръжлив в експлоатация | 5. Има голям въртящ момент |
| 6. Подходяща за всякакви условия на работа | |
| 7. Има висока ефективност |
Недостатъци на асинхронните двигатели
| с ротор с катерична клетка | С фазов ротор |
|---|---|
| 1. Скоростта на ротора не се регулира | 1. Големи размери |
| 2. Малък стартов въртящ момент | 2. Ефективността е по-ниска |
| 3. Висок стартов ток | 3. Честа поддръжка поради износване на четката |
| 4. Известна сложност на дизайна и наличието на подвижни контакти |
Асинхронните двигатели са много ефективни устройства с отлични механични характеристики, което ги прави лидери по честота на използване.
Режими на работа
Електродвигател от асинхронен тип е универсален механизъм и има няколко режима за продължителност на работа:
- Непрекъснато;
- краткосрочен;
- Периодични;
- Многократно-краткосрочни;
- Специален.
Непрекъснат режим - основният режим на работа на асинхронни устройства, който се характеризира с постоянна работа на електродвигателя без спирания с постоянно натоварване. Този режим на работа е най-разпространеният, използван в промишлените предприятия навсякъде.
Моментен режим - работи до достигане на постоянно натоварване за определено време (10 до 90 минути), няма време да се затопли колкото е възможно повече. След това се изключва. Този режим се използва при доставка на работни вещества (вода, нефт, газ) и други ситуации.
Периодичен режим - продължителността на работа има определена стойност и се изключва в края на цикъла на работа. Режим на работа старт-работа-стоп. В същото време може да се изключи за време, през което няма време да се охлади до външни температури и да се включи отново.
Прекъснат режим - двигателят не се загрява до максимум, но също така няма време да се охлади до външната температура. Използва се в асансьори, ескалатори и други устройства.
специален режим - продължителността и срокът на включване е произволен.
В електротехниката има принцип на обратимост на електрическите машини - това означава, че устройството може както да преобразува електрическата енергия в механична енергия, така и да извършва противоположни действия.
Асинхронните електродвигатели също отговарят на този принцип и имат двигателен и генераторен режим на работа.
Моторен режим - основният режим на работа на асинхронен електродвигател. Когато напрежението се приложи към намотките, възниква електромагнитен въртящ момент, който дърпа ротора с вала и по този начин валът започва да се върти, двигателят достига постоянна скорост, върши полезна работа.
генераторен режим - на основата на принципа на възбуждане на електрически ток в намотките на двигателя по време на въртене на ротора. Ако роторът на двигателя се върти механично, тогава върху намотките на статора се образува електродвижеща сила, при наличието на кондензатор в намотките възниква капацитивен ток.Ако капацитетът на кондензатора е определена стойност, в зависимост от характеристиките на двигателя, тогава генераторът ще се самовъзбужда и ще се появи трифазна система за напрежение. По този начин двигателят с катерица ще работи като генератор.
Контрол на скоростта на асинхронни двигатели
За регулиране на скоростта на въртене на асинхронните електродвигатели и контрол на техните работни режими има следните методи:
- Честота - когато честотата на тока в електрическата мрежа се промени, честотата на въртене на електродвигателя се променя. За този метод се използва устройство, наречено честотен преобразувател;
- Реостатичен - когато съпротивлението на реостата в ротора се промени, скоростта на въртене се променя. Този метод увеличава началния въртящ момент и критичното приплъзване;
- Импулс - метод за управление, при който към двигателя се прилага специален вид напрежение.
- Превключване на намотките по време на работа на електродвигателя от веригата "звезда" към веригата "триъгълник", което намалява пусковите токове;
- Контрол на смяната на двойката полюси за ротори с катерична клетка;
- Свързване на индуктивно съпротивление за двигатели с навит ротор.
С развитието на електронните системи управлението на различни електродвигатели от асинхронен тип става все по-ефективно и точно. Такива двигатели се използват навсякъде по света, разнообразието от задачи, изпълнявани от такива механизми, нараства всеки ден, а нуждата от тях не намалява.
Подобни статии:
