Асинхронний двигун – принцип роботи пристрою, схема частотного перетворювача

Зміст:

  • Опис схеми ?
  • Пристрій ?
  • Область застосування ?
  • Види ?
  • Мотори для однофазної мережі ?
  • ?
  • Двигуни для двофазної мережі ?
  • ?
  • Трифазні асинхронні двигуни ?
  • ?
  • Трифазні двигуни ?
  • Принцип роботи частотних перетворювачів ?

Сучасне промислове виробництво, як постійно динамічно розвивається, вимагає застосування для вирішення різних завдань нових та інноваційних технічних рішень. Разом з тим, багато хто виробництва і зараз використовують в якості двигунів верстатів, машин і різних механізмів старих надійних асинхронних двигунів.

6df8bd19c58ebc1f7b53f33f0f624da0 Асинхронний двигун   принцип роботи пристрою, схема частотного перетворювача

Серед застосовуваних в виробництві електронних систем і електричних машин, особливе місце займає асинхронний двигун – електрична з електронним блоком управління машина, що використовує змінний струм для перетворення електричної енергії в механічну.

Більш глибоке розкриття цього поняття засноване на принципі використання магнітного поля для створення обертового руху – статор створює магнітне поле, дещо більший за частотою, ніж частота магнітного поля обертового ротора.

Магнітне поле примушує обертатися ротор, при цьому, його частота обертання дещо менше, ніж зміна магнітного поля статора, він намагається наздогнати образовываемое статором полі.

Двигуни такого принципу є найбільш поширеними видами електричних машин – це найбільш простий та економічний тип перетворення електричної енергії змінного струму в обертальну механічну енергію.

Як і у більшості технічно складних механізмів, у таких моторів є маса позитивних сторін, головна з яких є відсутність електричного контакту між рухомими і нерухомими частинами машини.

Це гідність асинхронников і є основним при виборі моделей двигунів у конструкторських розробках – відсутність колектора і щіток, контактів між статором і ротором значно підвищують надійність і здешевлюють виробництво таких моторів.

Однак, слід зауважити, що це правило справедливо тільки до одного з видів (хоча і найбільш поширеним видом) – двигунів з короткозамкненим ротором.

Опис схеми

7940b68c217aabe8fc759ccf79e1e9fa Асинхронний двигун   принцип роботи пристрою, схема частотного перетворювача

Роботу асинхронного електродвигуна, призначеного для звичайної електромережі змінного електричного струму можна описати такою схемою:

  • На обмотки статора двигуна подається змінний електричний струм від кожної фази (у випадку, якщо двигун трифазний, якщо однофазний струм, то включення інших обмоток відбувається за допомогою включення в схему пускових конденсаторів, що грають роль імітації трифазної мережі).
  • В результаті подачі напруги, в кожній з наявних обмоток створюється електричне поле з частотою напруги, і оскільки вони мають зсув на 120 градусів відносно один одного, то відбувається зміщення подачі як у часі (навіть мізерно малого), так і в просторі (теж досить невеликого).
  • Одержаний в результаті обертовий магнітний потік статора своєю силою створює в роторі, вірніше в його провідниках, електрорушійну силу.
  • Створений в статорі магнітний потік, який взаємодіючи з магнітним полем ротора, створює пусковий момент – магнітне поле якого прагне повернутися в напрямку магнітного поля статора.
  • Магнітне поле поступово наростаючи і перевищуючи так званий гальмівний момент, провертає ротор.
  • Таким чином, схемою роботи асинхронного агрегату, є взаємодія магнітного поля статора і струмів, що утворюються цим самим магнітним полем в роторі двигуна.

    Пристрій

    7a0bb59f0b4e2b6798309b8d93875dc3 Асинхронний двигун   принцип роботи пристрою, схема частотного перетворювача

    Пристрій двигуна

    Найбільш наочно уявити конструкцію агрегату можна на прикладі асинхронного двигуна, що має короткозамкнений ротор, другий вид електромоторів має дещо іншу конструкцію, це викликано тим, що вони використовують промислову мережу в 380 Вольт.

    Основними складовими частинами такої електричної машини є статор і ротор, які не стикаються між собою і мають повітряний зазор. Така конструкція основних частин пов’язана з тим, що до складу обох основних частин електромотора входять так звані активні частини складаються з металевого провідника обмотка збудження.

    Для кожної частини є своя відповідно статорна і роторні обмотки і сталевий сердечник – магнітопровід. Це основні частини електродвигуна, принципово необхідні для роботи машини, всі інші частини – корпус, підшипники кочення, вал, вентилятор – це конструктивно необхідні, але абсолютно не впливають на принцип роботи приладу.

    Вони багато в чому відіграють важливу роль, наприклад, підшипники кочення, забезпечують можливість плавності ходу, корпус захищає від механічного впливу на основні робочі частини, вентилятор забезпечує охолодження двигуна і відведення тепла, що виділяється при роботі, але на принцип перетворення електричної енергії в механічну не впливають.

    Отже, основними частинами асинхронного електромотора, як електричної машини є:

  • Статор – основний елемент електромотора, що складається з трифазного (або багатофазної) обмотки. Особливістю обмотки є певний порядок розташування витків – провідники рівномірно розташовані в пазах, що мають кут 120 градусів по всій окружності.
  • Ротор – другий основний елемент агрегату, що представляє собою циліндричний сердечник з залитими алюмінієм пазами. Така конструкція із-за своєї особливості називається «біляча клітка» або короткозамкненим типом ротора. В ній мідні стрижні замкнуті на кінцях кільцем з обох сторін циліндра.
  • Крім самого найпростішого виду асинхронного електромотора з простим ротором, до сімейства асинхронних двигунів належать і машини, які мають більш складну конструкцію, обмотки, в яких є як статора, так і ротора.

    Трифазні обмотки, а конструктивно їх по одній на кожну фазу, з’єднуються подібно обмоток статора або «зіркою» або «трикутником», і кінці обмоток цих виводяться на контактні кільця, які обертаються на валу, електричний струм на них передається через щітки з графіту. Цей тип електродвигунів має велику потужність і застосовується вже в промислових машинах і верстатах.

    Область застосування

    834ab12ed8348f223fac6de01e9833f6 Асинхронний двигун   принцип роботи пристрою, схема частотного перетворювачаВ увазі особливості конструкції і простоту виготовлення, подібні електромотори знайшли основне застосування в машинах і механізмах у яких не потрібно велике зусилля і потужність при роботі.

    В основному, такі мотори встановлюються практично на всіх побутових приладах:

    • м’ясорубки;
    • фени;
    • електричні міксери;
    • побутові вентилятори;
    • невеликі малопотужні побутові верстати;

    Трифазні асинхронні двигуни мають різну потужність, від 150 Вт до кількох кіловат, і застосовуються в основному в промисловості в якості двигунів для машин і механізмів.

    Застосування подібного типу моторів обумовлено прийнятним з точки зору співвідношення потужність/продуктивність, до того ж, як і їх найпростіші зібратися такі двигуни не вимагають великої уваги і копіткої обслуговування, особливо ті типи корпусу, які спеціально розроблені для роботи у важких умовах виробництва.

    Види

    У вигляді різних конструкторських завдань, що стоять перед розробляються машинами та механізмами в промисловому, серійному виробництві, знайшли своє застосування асинхронні лінійні електромотори основних чотирьох видів:

    Мотори для однофазної мережі

    b97268f078f8c7aaa0a10e697139b75c Асинхронний двигун   принцип роботи пристрою, схема частотного перетворювача

    З короткозамкненим ротором.

    Двигуни для двофазної мережі

    8bc27f8bbbdb707a0a50e3556ce2d511 Асинхронний двигун   принцип роботи пристрою, схема частотного перетворювача

    З короткозамкненим ротором.

    Трифазні асинхронні двигуни

    3a88f2713be630bfdc342b92e2ca9866 Асинхронний двигун   принцип роботи пристрою, схема частотного перетворювача

    З короткозамкненим ротором.

    Трифазні двигуни

    bbd8dbd17117a3adc95c7c0d37b09d19 Асинхронний двигун   принцип роботи пристрою, схема частотного перетворювача

    З фазним ротором.

    Особливістю конструкції є закладений принцип роботи однофазного асинхронного двигуна – у нього тільки одна робоча обмотка статора. А ось для пуску використовується додаткова обмотка, її призначення — підключення до мережі за допомогою конденсатора. Таке підключення використовується для створення початкового зсуву фаз і пускового моменту, простіше кажучи, для того, щоб вал почав обертатися.

    Другий тип електричних моторо — двофазні двигуни, мають дві робочі обмотки. Таке технічне рішення дозволяє найбільш ефективно працювати від однофазної мережі, використовуючи фазосдвігающій конденсатор для одержання обертового магнітного поля.

    Трифазні асинхронники, мають у своєму складі по одній обмотці на кожну фазу подаваної напруги – три робочі обмотки з відповідним зсувом відносно один одного на 120 градусів. Це дозволяє при включенні в трифазну мережу, отримати електричне поле, що приводить в рух короткозамкнений ротор.

    Для четвертого трифазного асинхронника з фазним ротором, статор влаштований таким же чином – три обмотки з’єднання типу зірка.

    Ротор, на відміну від білячих коліс, має вже повноцінну обмотку з висновками на щітки. Підключення обмотки, якого проводиться як безпосередньо, так і через реостати. Такі машини мають найбільший пусковий момент і найбільшу розвивається потужність.

    Принцип роботи частотних перетворювачів

    c12e6bdcbd5435c9787c044376de04f0 Асинхронний двигун   принцип роботи пристрою, схема частотного перетворювача

    Разом з усіма позитивними якостями асинхронних двигунів, існує і неприємні моменти – занадто великий пусковий струм і неможливість регулювати швидкість обертання ротора.

    Вирішити ці проблеми можна, використовуючи частотні перетворювачі.

    Принцип роботи такого пристрою в двох словах можна описати наступним чином: за допомогою електронної схеми випрямляча, мережеве напруга спочатку згладжується, а після, фільтрується за допомогою конденсаторів.

    Використання таких частотних перетворювачів при пуску, дозволяє уникнути зворотного обертання вала двигуна, і суттєво скоротити (до 50%) споживану енергію.

    Оцініть статтю
    Довідник корисних порад