Η επιστήμη στον τομέα της ηλεκτρικής ενέργειας τον 19ο και 20ο αιώνα αναπτύχθηκε ραγδαία, γεγονός που οδήγησε στη δημιουργία ηλεκτρικών επαγωγικών κινητήρων. Με τη βοήθεια τέτοιων συσκευών, η ανάπτυξη της βιομηχανικής βιομηχανίας έχει προχωρήσει πολύ μπροστά και τώρα είναι αδύνατο να φανταστούμε εργοστάσια και εργοστάσια χωρίς μηχανές ισχύος που χρησιμοποιούν ασύγχρονους ηλεκτρικούς κινητήρες.
Περιεχόμενο
Ιστορία εμφάνισης
Η ιστορία της δημιουργίας ενός ασύγχρονου ηλεκτροκινητήρα ξεκινά το 1888, όταν Νίκολα Τέσλα κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας ένα κύκλωμα ηλεκτροκινητήρα, την ίδια χρονιά ένας άλλος επιστήμονας στον τομέα της ηλεκτρολογίας Gallileo Ferraris δημοσίευσε ένα άρθρο για τις θεωρητικές πτυχές της λειτουργίας μιας ασύγχρονης μηχανής.
Το 1889 ο Ρώσος φυσικός Μιχαήλ Οσίποβιτς Ντόλιβο-Ντομπροβόλσκι έλαβε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας στη Γερμανία για έναν ασύγχρονο τριφασικό ηλεκτροκινητήρα.
Όλες αυτές οι εφευρέσεις κατέστησαν δυνατή τη βελτίωση των ηλεκτρικών μηχανών και οδήγησαν στη μαζική χρήση ηλεκτρικών μηχανών στη βιομηχανία, η οποία επιτάχυνε σημαντικά όλες τις τεχνολογικές διαδικασίες στην παραγωγή, αύξησε την απόδοση της εργασίας και μείωσε την ένταση εργασίας της.
Αυτή τη στιγμή, ο πιο κοινός ηλεκτροκινητήρας που χρησιμοποιείται στη βιομηχανία είναι το πρωτότυπο μιας ηλεκτρικής μηχανής που δημιουργήθηκε από τον Dolivo-Dobrovolsky.
Η συσκευή και η αρχή λειτουργίας ενός ασύγχρονου κινητήρα
Τα κύρια εξαρτήματα ενός επαγωγικού κινητήρα είναι ο στάτορας και ο ρότορας, τα οποία χωρίζονται μεταξύ τους με ένα διάκενο αέρα. Η ενεργή εργασία στον κινητήρα εκτελείται από τις περιελίξεις και τον πυρήνα του ρότορα.
Ο ασύγχρονος κινητήρας νοείται ως η διαφορά μεταξύ της ταχύτητας του δρομέα και της συχνότητας περιστροφής του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου.
στάτωρ - αυτό είναι ένα σταθερό μέρος του κινητήρα, ο πυρήνας του οποίου είναι κατασκευασμένος από ηλεκτρικό χάλυβα και τοποθετείται στο πλαίσιο. Το κρεβάτι είναι κατασκευασμένο με χυτό τρόπο από υλικό που δεν είναι μαγνητικό (χυτοσίδηρος, αλουμίνιο). Οι περιελίξεις του στάτη είναι ένα τριφασικό σύστημα στο οποίο τα καλώδια τοποθετούνται σε αυλακώσεις με γωνία εκτροπής 120 μοιρών. Οι φάσεις των περιελίξεων συνδέονται τυπικά στο δίκτυο σύμφωνα με τα σχήματα "αστέρι" ή "τρίγωνο".
Στροφείο Είναι το κινούμενο μέρος του κινητήρα. Οι ρότορες των ασύγχρονων ηλεκτροκινητήρων είναι δύο τύπων: με ρότορες σκίουρου και φάσης. Αυτοί οι τύποι διαφέρουν μεταξύ τους στα σχέδια της περιέλιξης του ρότορα.
Ασύγχρονος κινητήρας σκίουρου-κλουβιού
Αυτός ο τύπος ηλεκτρικής μηχανής κατοχυρώθηκε για πρώτη φορά από τον M.O. Dolivo-Dobrovolsky και λέγεται ευρέως "σκίουρος τροχός" λόγω της εμφάνισης της δομής. Η περιέλιξη βραχυκυκλωμένου ρότορα αποτελείται από χάλκινες ράβδους βραχυκυκλωμένες με δακτυλίους (αλουμίνιο, ορείχαλκος) και εισάγεται στις αυλακώσεις της περιέλιξης του πυρήνα του ρότορα. Αυτός ο τύπος ρότορα δεν έχει κινούμενες επαφές, επομένως αυτοί οι κινητήρες είναι πολύ αξιόπιστοι και ανθεκτικοί στη λειτουργία.
Επαγωγικός κινητήρας με ρότορα φάσης
Μια τέτοια συσκευή σας επιτρέπει να προσαρμόσετε την ταχύτητα της εργασίας σε ένα ευρύ φάσμα. Ο ρότορας φάσης είναι μια τριφασική περιέλιξη, η οποία συνδέεται σύμφωνα με τα σχήματα "αστέρι" ή τριγώνου. Σε τέτοιους ηλεκτρικούς κινητήρες, υπάρχουν ειδικές βούρτσες στο σχέδιο, με τις οποίες μπορείτε να ρυθμίσετε την ταχύτητα του ρότορα. Εάν προστεθεί ένας ειδικός ρεοστάτης στον μηχανισμό ενός τέτοιου κινητήρα, τότε κατά την εκκίνηση του κινητήρα, η ενεργή αντίσταση θα μειωθεί και ως εκ τούτου τα ρεύματα εκκίνησης θα μειωθούν, γεγονός που επηρεάζει αρνητικά το ηλεκτρικό δίκτυο και την ίδια τη συσκευή.
Λειτουργική αρχή
Όταν εφαρμόζεται ηλεκτρικό ρεύμα στις περιελίξεις του στάτη, εμφανίζεται μια μαγνητική ροή. Δεδομένου ότι οι φάσεις μετατοπίζονται μεταξύ τους κατά 120 μοίρες, εξαιτίας αυτού, η ροή στις περιελίξεις περιστρέφεται. Εάν ο ρότορας είναι βραχυκυκλωμένος, τότε με μια τέτοια περιστροφή, εμφανίζεται ένα ρεύμα στον ρότορα, το οποίο δημιουργεί ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Αλληλεπιδρώντας μεταξύ τους, τα μαγνητικά πεδία του ρότορα και του στάτορα προκαλούν την περιστροφή του ρότορα του ηλεκτροκινητήρα. Εάν ο ρότορας είναι φάσης, τότε εφαρμόζεται τάση στον στάτορα και στον ρότορα ταυτόχρονα, εμφανίζεται ένα μαγνητικό πεδίο σε κάθε μηχανισμό, αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και περιστρέφουν τον ρότορα.
Πλεονεκτήματα των ασύγχρονων κινητήρων
| με ρότορα κλουβιού σκίουρου | Με ρότορα φάσης |
|---|---|
| 1. Απλή συσκευή και κύκλωμα εκτόξευσης | 1. Μικρό ρεύμα εκκίνησης |
| 2. Χαμηλό κόστος κατασκευής | 2. Δυνατότητα ρύθμισης της ταχύτητας περιστροφής |
| 3. Με την αύξηση του φορτίου, η ταχύτητα του άξονα δεν αλλάζει | 3. Εργαστείτε με μικρές υπερφορτώσεις χωρίς να αλλάξετε την ταχύτητα |
| 4. Ικανότητα να αντέχει βραχυπρόθεσμες υπερφορτώσεις | 4. Μπορεί να εφαρμοστεί αυτόματη εκκίνηση |
| 5. Αξιόπιστο και ανθεκτικό στη λειτουργία | 5. Έχει μεγάλη ροπή |
| 6. Κατάλληλο για όλες τις συνθήκες εργασίας | |
| 7. Έχει υψηλή απόδοση |
Μειονεκτήματα των ασύγχρονων κινητήρων
| με ρότορα κλουβιού σκίουρου | Με ρότορα φάσης |
|---|---|
| 1. Η ταχύτητα του ρότορα δεν είναι ρυθμιζόμενη | 1. Μεγάλες διαστάσεις |
| 2. Μικρή ροπή εκκίνησης | 2. Η αποτελεσματικότητα είναι χαμηλότερη |
| 3. Υψηλό ρεύμα εκκίνησης | 3. Συχνή συντήρηση λόγω φθοράς της βούρτσας |
| 4. Κάποια πολυπλοκότητα σχεδιασμού και παρουσία κινούμενων επαφών |
Οι ασύγχρονοι κινητήρες είναι πολύ αποδοτικές συσκευές με εξαιρετικά μηχανικά χαρακτηριστικά, γεγονός που τους καθιστά ηγέτες στη συχνότητα χρήσης.
Τρόποι λειτουργίας
Ένας ηλεκτροκινητήρας ασύγχρονου τύπου είναι ένας καθολικός μηχανισμός και έχει διάφορους τρόπους λειτουργίας για τη διάρκεια λειτουργίας:
- Συνεχής;
- βραχυπρόθεσμη?
- Περιοδικός;
- Επαναλαμβανόμενα-βραχυπρόθεσμα;
- Ειδικός.
Συνεχής λειτουργία - ο κύριος τρόπος λειτουργίας των ασύγχρονων συσκευών, ο οποίος χαρακτηρίζεται από τη συνεχή λειτουργία του ηλεκτροκινητήρα χωρίς διακοπή λειτουργίας με σταθερό φορτίο. Αυτός ο τρόπος λειτουργίας είναι ο πιο συνηθισμένος, που χρησιμοποιείται σε βιομηχανικές επιχειρήσεις παντού.
Στιγμιαία λειτουργία - λειτουργεί μέχρι να επιτευχθεί σταθερό φορτίο για ορισμένο χρόνο (10 έως 90 λεπτά), μην έχοντας χρόνο να ζεσταθεί όσο το δυνατόν περισσότερο. Μετά από αυτό σβήνει. Αυτή η λειτουργία χρησιμοποιείται κατά την παροχή ουσιών εργασίας (νερό, πετρέλαιο, φυσικό αέριο) και άλλες καταστάσεις.
Περιοδική λειτουργία - η διάρκεια της εργασίας έχει μια ορισμένη τιμή και απενεργοποιείται στο τέλος του κύκλου εργασίας. Τρόπος λειτουργίας start-work-stop. Ταυτόχρονα, μπορεί να απενεργοποιηθεί για ένα διάστημα κατά το οποίο δεν έχει χρόνο να κρυώσει σε εξωτερικές θερμοκρασίες και να ανάψει ξανά.
Διαλείπουσα λειτουργία - ο κινητήρας δεν θερμαίνεται στο μέγιστο, αλλά επίσης δεν έχει χρόνο να κρυώσει στην εξωτερική θερμοκρασία. Χρησιμοποιείται σε ανελκυστήρες, κυλιόμενες σκάλες και άλλες συσκευές.
ειδικό καθεστώς - η διάρκεια και η περίοδος ένταξης είναι αυθαίρετη.
Στην ηλεκτρική μηχανική, υπάρχει μια αρχή της αναστρεψιμότητας των ηλεκτρικών μηχανών - αυτό σημαίνει ότι η συσκευή μπορεί να μετατρέψει την ηλεκτρική ενέργεια σε μηχανική ενέργεια και να εκτελέσει τις αντίθετες ενέργειες.
Οι ασύγχρονοι ηλεκτροκινητήρες αντιστοιχούν επίσης σε αυτήν την αρχή και έχουν τρόπο λειτουργίας κινητήρα και γεννήτριας.
Λειτουργία κινητήρα - ο κύριος τρόπος λειτουργίας ενός ασύγχρονου ηλεκτροκινητήρα. Όταν εφαρμόζεται τάση στις περιελίξεις, δημιουργείται μια ηλεκτρομαγνητική ροπή, σύροντας τον ρότορα με τον άξονα, και έτσι ο άξονας αρχίζει να περιστρέφεται, ο κινητήρας φτάνει σε σταθερή ταχύτητα, κάνοντας χρήσιμη εργασία.
λειτουργία γεννήτριας - βασίζεται στην αρχή της διέγερσης του ηλεκτρικού ρεύματος στις περιελίξεις του κινητήρα κατά την περιστροφή του ρότορα. Εάν ο ρότορας του κινητήρα περιστρέφεται μηχανικά, τότε σχηματίζεται ηλεκτροκινητική δύναμη στις περιελίξεις του στάτορα, παρουσία πυκνωτή στις περιελίξεις, εμφανίζεται ένα χωρητικό ρεύμα.Εάν η χωρητικότητα του πυκνωτή είναι μια ορισμένη τιμή, ανάλογα με τα χαρακτηριστικά του κινητήρα, τότε η γεννήτρια θα αυτοδιεγερθεί και θα εμφανιστεί ένα τριφασικό σύστημα τάσης. Έτσι, ο κινητήρας του κλωβού σκίουρου θα λειτουργήσει ως γεννήτρια.
Έλεγχος ταχύτητας ασύγχρονων κινητήρων
Για τη ρύθμιση της ταχύτητας περιστροφής των ασύγχρονων ηλεκτροκινητήρων και τον έλεγχο των τρόπων λειτουργίας τους, υπάρχουν οι ακόλουθες μέθοδοι:
- Συχνότητα - όταν αλλάζει η συχνότητα του ρεύματος στο ηλεκτρικό δίκτυο, αλλάζει η συχνότητα περιστροφής του ηλεκτροκινητήρα. Για αυτή τη μέθοδο, χρησιμοποιείται μια συσκευή που ονομάζεται μετατροπέας συχνότητας.
- Ρεοστατικός - όταν αλλάζει η αντίσταση του ρεοστάτη στον ρότορα, αλλάζει η ταχύτητα περιστροφής. Αυτή η μέθοδος αυξάνει τη ροπή εκκίνησης και την κρίσιμη ολίσθηση.
- Παλμός - μια μέθοδος ελέγχου στην οποία εφαρμόζεται ένας ειδικός τύπος τάσης στον κινητήρα.
- Εναλλαγή των περιελίξεων κατά τη λειτουργία του ηλεκτροκινητήρα από το κύκλωμα "αστέρι" στο κύκλωμα "τρίγωνο", το οποίο μειώνει τα ρεύματα εκκίνησης.
- Έλεγχος αλλαγής ζεύγους πόλων για ρότορες κλωβού σκίουρου.
- Σύνδεση επαγωγικής αντίδρασης για κινητήρες με περιελιγμένο ρότορα.
Με την ανάπτυξη ηλεκτρονικών συστημάτων, ο έλεγχος διαφόρων ηλεκτροκινητήρων ασύγχρονου τύπου γίνεται πιο αποτελεσματικός και ακριβής. Τέτοιοι κινητήρες χρησιμοποιούνται παντού στον κόσμο, η ποικιλία των εργασιών που εκτελούνται από τέτοιους μηχανισμούς αυξάνεται καθημερινά και η ανάγκη για αυτούς δεν μειώνεται.
Παρόμοια άρθρα:
