Motor tak segerak fasa tunggal. Motor tak segerak. Prinsip operasi. Jenis motor tak segerak

Motor tak segerak ialah peranti tak segerak yang direka untuk menukar daripada kerugian yang minimum tenaga elektrik arus ulang alik ke dalam tenaga mekanikal yang diperlukan untuk memulakan peranti yang berjalan pada enjin ini. Untuk mempunyai pemahaman yang lebih jelas tentang prinsip operasi motor tak segerak, adalah perlu untuk membiasakan diri dengan reka bentuk peranti ini, serta mengetahui jenis mesin ini yang wujud hari ini.

Sejarah ciptaan

Prinsip kemagnetan putaran ditemui pada tahun 1824 oleh ahli fizik Perancis D. F. Aragon. Hasil daripada eksperimennya, saintis mendapati bahawa adalah mungkin untuk menggerakkan cakera kuprum yang dipasang pada paksi menegak dengan bertindak di atasnya dengan magnet kekal. Ahli fizik Inggeris William Bailey meneruskan kerja pada karya Aragon pada tahun 1879. Dalam eksperimennya, dia mempengaruhi cakera tembaga dengan empat elektromagnet yang disambungkan kepada sumber arus terus. Walau bagaimanapun, rumusan lengkap fenomena ini diberikan pada tahun 1888 oleh ahli fizik Itali Ferraris dan Nikola Tesla, yang bekerja secara bebas antara satu sama lain.

Pada tahun 1888, Tesla membentangkan dunia dengan prototaip pertamanya bagi motor tak segerak. Namun begitu aplikasi yang luas dia tidak mendapatnya kerana rendah penunjuk teknikal pada masa ini enjin dihidupkan. Reka bentuk moden Pengubah putar, dalam bentuk yang kita ketahui hari ini, telah dibangunkan oleh jurutera Perancis P. Bouchereau, yang membangunkan analog motor tak segerak moden.

Peranti motor tak segerak

Mana-mana motor elektrik, tanpa mengira kuasa dan dimensi, terdiri daripada elemen berikut:

• Stator;
• pemutar;
• Gegelung pemegun dan pemutar;
• Teras magnet.

Rotor ialah unit motor boleh alih yang bertanggungjawab untuk menukar satu tenaga kepada tenaga lain dengan memutarkan rotor di sekelilingnya paksi Motor beroperasi pada arus ulang alik dan menerima tenaga menggunakan medan magnet dan aruhan dipanggil tak segerak. Mereka direka berdasarkan prinsip penggulungan sekunder pengubah, itulah sebabnya nama kedua mereka adalah pengubah berputar. Yang paling meluas ialah motor tak segerak dengan pensuisan tiga fasa.

Reka bentuk motor tak segerak adalah berdasarkan peraturan tangan kiri gimlet, yang menunjukkan interaksi medan magnet dan konduktor, dan juga menetapkan arah putaran motor elektrik.

Undang-undang kedua yang wujud dalam reka bentuk dan pengendalian transformer berputar ialah undang-undang aruhan elektromagnet Faraday, yang berbunyi:

1. Daya elektromotif, atau singkatannya EMF, diinduksi dalam penggulungan peranti, tetapi fluks elektromagnet sentiasa berubah dari semasa ke semasa;
2. Daya gerak elektrik berubah bergantung pada variasi masa fluks elektromagnet.
3. EMF dan elektrik mempunyai arah pergerakan yang bertentangan.

Prinsip pengendalian motor tak segerak

Prinsip operasi dan gelongsor dalam mesin AC tak segerak adalah sangat mudah. Dalam penggulungan elektrik stator, apabila voltan digunakan padanya, medan magnet dicipta. Apabila voltan AC digunakan, fluks magnet yang dihasilkan oleh stator berubah. Oleh itu, medan magnet stator berubah dan fluks magnet memasuki rotor, yang memacunya dan menyebabkan ia berputar. Namun, untuk memastikan kerja tak segerak pemegun dan pemutar, adalah perlu bahawa fluks magnet dan voltan pemegun adalah sama dengan magnitud dengan arus ulang alik. Ini akan memastikan ia boleh beroperasi secara eksklusif daripada sumber AC.

Jika motor tak segerak berfungsi sebagai penjana, ia akan menghasilkan arus terus. Dalam kes ini, putaran rotor

akan disediakan kerana kesannya sumber luar, sebagai contoh, turbin. Jika kemagnetan sisa yang dipanggil terdapat dalam reka bentuk pemutar, maka ia akan mempunyai sifat magnet tertentu yang wujud dalam magnet. Dalam kes ini, fluks berselang-seli akan dijana dalam belitan stator pegun. Oleh itu, voltan teraruh akan mengalir ke dalam belitan gegelung stator mengikut prinsip aruhan magnetik.

Skop penggunaan penjana aruhan agak luas. Mereka digunakan untuk menyediakan sumber sandaran bekalan elektrik kedai kecil dan rumah persendirian. Ini adalah salah satu jenis radiator yang paling murah dan paling mudah untuk dipasang dan dikendalikan. DALAM tahun lepas Penjana aruhan semakin digunakan di banyak negara di seluruh dunia di mana terdapat masalah yang berkaitan dengan penurunan voltan berterusan dalam rangkaian elektrik. Semasa operasi penjana, pemutar digerakkan oleh enjin diesel berkuasa rendah yang disambungkan kepada penjana tak segerak.

Prinsip putaran pemutar

Prinsip operasi pemutar adalah berdasarkan hukum elektromagnet Faraday. Ia berputar disebabkan oleh pengaruh daya gerak elektrik yang terhasil daripada interaksi fluks magnet dan belitan rotor. Pada hakikatnya ia kelihatan seperti ini: antara pemegun, pemutar dan belitannya terdapat jurang tertentu yang melaluinya fluks magnet berputar. Akibatnya, voltan timbul dalam konduktor rotor, yang merupakan punca pembentukan EMF.

Motor dengan konduktor pemutar litar tertutup beroperasi sedikit berbeza. Motor jenis ini menggunakan rotor sangkar tupai, di mana arah arus dan daya gerak elektrik ditentukan oleh peraturan Lenz, mengikut mana emf menentang penjanaan arus. Putaran rotor berlaku disebabkan oleh fluks magnet yang bergerak di antaranya dan konduktor pegun.

Oleh itu, untuk mengurangkan kelajuan relatif, pemutar mula berputar serentak dengan fluks magnet pada belitan stator, cenderung berputar serentak. Dalam kes ini, kekerapan daya gerak elektrik pemutar adalah sama dengan kekerapan bekalan stator.

Sikat motor tak segerak

Apabila menyerahkan voltan rendah bekalan kepada rotor sangkar tupai, belitannya tidak teruja. Ini berlaku kerana bahawa rotor dan stator mempunyai bilangan gigi yang sama, akibatnya penetapan magnet di antara mereka adalah sama, yang menyebabkan mereka meneutralkan bersama. Dalam fizik, fenomena ini dipanggil penguncian gigi atau penguncian magnet. Untuk menyelesaikan masalah ini, anda hanya perlu menambah bilangan gigi pada stator atau rotor.

Prinsip menyambung motor tak segerak

Pengendalian motor tak segerak boleh dihentikan pada bila-bila masa. Untuk melakukan ini, semua yang anda perlu lakukan ialah menukar mana-mana dua terminal stator. Ini mungkin diperlukan jika pelbagai jenis situasi kecemasan. Selepas ini, brek antifasa berlaku, hasil daripada perubahan arah aliran berputar, yang menghentikan bekalan kuasa ke pemutar.

Untuk mengelakkan keadaan ini, motor tak segerak fasa tunggal menggunakan peranti kapasitor khas yang disambungkan kepada memulakan penggulungan enjin. Walau bagaimanapun, sebelum menggunakan peranti ini, adalah perlu untuk mengira parameter optimum untuk operasi. Ia harus diambil kira bahawa kuasa kapasitor yang digunakan dalam satu atau dua fasa mesin elektrik arus ulang alik mestilah sama dengan kuasa enjin itu sendiri.

Prinsip gandingan

mempertimbangkan spesifikasi Transformer berputar AC yang digunakan dalam pembuatan peralatan industri, dan prinsip operasi mereka, seseorang boleh mencari analogi dengan prinsip pengendalian klac mekanikal berputar. Nilai tork pada aci pemacu mestilah sepadan dengan nilai pada aci pemacu. Di samping itu, adalah sangat penting untuk memahami bahawa kedua-dua perkara ini adalah sama antara satu sama lain. Kerana transduser linear didorong oleh duri antara cakera yang terletak di dalam gandingan.

Klac elektromagnet

Teknologi serupa dilaksanakan dalam motor daya tarikan, yang menggunakan pemutar fasa. Sistem motor ini terdiri daripada bingkai dan 4 tiang utama dan 4 tiang tambahan. Kutub utama ialah gegelung kuprum yang mula berputar disebabkan oleh penghantaran gear didorong oleh teras yang juga dipanggil angker aci. Bekalan kuasa daripada rangkaian berlaku terima kasih kepada empat kabel fleksibel. Bidang utama penggunaan motor berbilang kutub adalah kejuruteraan berat. Mereka sedang membuat persembahan tenaga penggerak untuk jentera pertanian besar, pengangkutan kereta api dan peralatan mesin untuk beberapa jenis industri.

Kebaikan dan keburukan motor tak segerak

Pengubah putar telah mendapat populariti yang besar kerana serba boleh, membolehkan mereka digunakan dalam banyak industri. Walau bagaimanapun, mekanisme ini, seperti mana-mana peranti lain, mempunyai kelebihan dan kekurangannya. Mari kita lihat dengan lebih dekat setiap daripada mereka.

Kelebihan transformer putar AC:

1. Reka bentuk enjin mudah;
2. Kos peranti yang murah;
3. Ciri prestasi tinggi;
4. Kawalan reka bentuk mudah;
5. Keupayaan untuk bekerja dalam keadaan yang sukar.

Prestasi tinggi motor aruhan AC dicapai kerana kuasa tinggi, kerugiannya diminimumkan kerana ketiadaan geseran semasa operasinya.

Kelemahan transformer berputar termasuk:

1. Kehilangan kuasa apabila menukar kelajuan.
2. Tork berkurangan apabila beban meningkat.
3. Kuasa rendah semasa permulaan.

Tambahkan tapak pada penanda halaman

Bahagian mesin yang tidak bergerak, stator, mempunyai teras dalam bentuk silinder penuh. Dalam alur dengan dalam Teras ini mengandungi belitan tiga fasa. Penggulungan ini bertenaga rangkaian tiga fasa, dan arus yang timbul di dalamnya merangsang mesin.

Bahagian yang bergerak, rotor, mempunyai teras silinder. Ia dipasang pada aci mesin. Alur pada permukaan teras menempatkan penggulungan pemutar, yang dalam kebanyakan kes adalah litar pintas. Jika anda secara mental mengeluarkannya dari teras, ia akan kelihatan seperti sangkar silinder daripada batang tembaga atau aluminium yang ditutup pada hujungnya oleh dua cincin daripada bahan yang sama. Penggulungan ini dipanggil "roda tupai". Rod penggulungan dimasukkan ke dalam slot rotor tanpa penebat. Selalunya belitan rotor litar pintas dibuat dengan menuang aluminium cair ke dalam slot teras. Selain itu, cincin penutup juga dibuang.

Penggulungan stator motor elektrik dijalankan wayar bertebat dan sesuai dengan alur stator. Setiap gegelung diedarkan ke beberapa slot. Jika belitan terdiri daripada tiga gegelung, maka sistem tiga fasa arus yang mengalir di sekelilingnya merangsang putaran dua kutub yang diterangkan di atas. Dalam satu tempoh arus ulang alik, medan sedemikian membuat satu revolusi. Oleh itu, pada frekuensi industri standard 50 Hz, iaitu 50 kitaran sesaat, medan dua kutub menjadikan 50 x 60 = 3000 rpm. Kelajuan pemutar biasanya hanya beberapa peratus kurang daripada kelajuan medan.

Untuk mendapatkan motor dengan kelajuan medan yang lebih rendah, adalah perlu untuk meningkatkan bilangan kutub medan magnet berputar menggunakan belitan berbilang kutub. Setiap tiga gegelung belitan stator sepadan dengan sepasang kutub medan berputar. Oleh itu, jika belitan stator tiga fasa terdiri daripada gegelung K. maka bilangan pasangan kutub medan berputar yang diuja oleh belitan ini ialah: P=K:Z.

Arah putaran pemutar motor tak segerak ditentukan oleh arah putaran medan magnetnya.

Dan arah putaran medan ditentukan oleh urutan fasa A, B, C rangkaian tiga fasa. Untuk menukar arah putaran motor, cukup untuk menukar sambungan belitan stator ke rangkaian supaya terminal stator, pada mulanya disambungkan ke fasa A rangkaian, disambungkan ke fasa B rangkaian. Sehubungan itu, terminal stator yang disambungkan ke fasa B rangkaian mesti disambungkan ke fasa A rangkaian. Sambungan pengapit pemegun ketiga ke rangkaian kekal tidak berubah.

Walaupun pemutar pegun, keadaan dalam motor tak segerak adalah serupa dengan pengubah: belitan utama pengubah sepadan dengan belitan stator, dan belitan sekunder sepadan dengan belitan rotor. Voltan pada terminal setiap belitan fasa pemegun diseimbangkan oleh EMF yang disebabkan dalam belitan ini oleh medan magnet berputar. Arus dalam belitan rotor diaruhkan oleh medan magnet berputar.

Mengikut prinsip Lenz, arus teraruh ini cenderung melemahkan medan magnet yang mendorongnya. Tetapi melemahkan medan magnet mengurangkan EMF yang disebabkan oleh medan ini dalam belitan stator. Akibatnya, imbangan elektrik di terminal stator terganggu. Ini mewujudkan lebihan voltan yang tidak seimbang. Ini menyebabkan peningkatan arus dalam belitan stator. Arus stator menguatkan medan magnet kepada lebih kurang nilai sebelumnya, dan keseimbangan elektrik pada terminal stator dipulihkan.

Nisbah arus pemegun dan pemutar dalam motor tak segerak adalah serupa dengan nisbah primer dan arus sekunder dalam transformer. Arus pemegun tidak bermagnet, dan arus pemutar menyahmagnetkan. Sebarang perubahan dalam arus pemutar menyebabkan perubahan berkadar dalam arus pemegun.

Apabila enjin dihidupkan, medan magnet berputar melintasi penggulungan rotor dengan kelajuan tinggi (halaju sudut W:P) dan mendorong EMF yang ketara di dalamnya. EMF ini mencipta arus permulaan yang besar dalam rotor sangkar tupai. Sehubungan itu, arus permulaan yang ketara juga timbul dalam belitan stator. Ia adalah kira-kira tujuh kali lebih besar daripada arus operasi motor. Impuls arus permulaan adalah tipikal untuk motor tak segerak dengan rotor sangkar tupai.

Apabila kelajuan rotor meningkat. EMF teraruh di dalamnya berkurangan, dan bersama-sama dengannya, arus pemutar dan pemegun berkurangan. Pada akhir memulakan enjin yang tidak dimuatkan, arus pemutar mestilah sedemikian rupa sehingga tork yang dihasilkan oleh enjin meliputi semua kehilangan mekanikalnya daripada geseran dalam galas terhadap udara, dsb.

Jika anda memuatkan motor tak segerak yang sudah berputar, tork brek mekanikal pada aci motor pada mulanya akan lebih panjang daripada tork dan pemutar akan mengurangkan kelajuan n2 /. Sehubungan itu, perbezaan kelajuan n1 – n2 medan dan rotor akan meningkat, iaitu gelinciran akan meningkat.

Medan berputar akan melintasi rotor pada kelajuan yang agak tinggi dan mendorong emf besar dalam rotor. Peningkatan EMF akan menyebabkan peningkatan arus dalam rotor. Selaras dengan kekuatan semasa, tork akan meningkat dan mengimbangi tork brek beban pada aci motor Pada masa yang sama, peningkatan arus pemutar akan menyebabkan peningkatan yang sepadan dalam arus stator, akibatnya. penggunaan kuasa motor daripada rangkaian juga akan meningkat. Oleh itu, dengan peningkatan beban pada aci motor, gelincir, kekuatan arus pemegun dan penggunaan kuasa motor daripada peningkatan rangkaian.

Motor elektrik tak segerak(AD) digunakan secara meluas dalam ekonomi negara. Menurut pelbagai sumber, sehingga 70% daripada semua tenaga elektrik yang ditukar kepada tenaga mekanikal gerakan putaran atau translasi digunakan oleh motor tak segerak. Tenaga elektrik ditukar kepada tenaga mekanikal gerakan translasi oleh motor elektrik tak segerak linear, yang digunakan secara meluas dalam daya tarikan elektrik, untuk melaksanakan operasi teknologi. Penggunaan meluas AD dikaitkan dengan beberapa kelebihan mereka. Motor tak segerak- ini adalah yang paling mudah dalam reka bentuk dan pembuatan, boleh dipercayai dan paling murah daripada semua jenis motor elektrik. Mereka tidak mempunyai unit pengumpul berus atau unit pengumpulan arus gelongsor, yang sebagai tambahan kepada kebolehpercayaan yang tinggi memastikan kos operasi yang minimum. Bergantung kepada bilangan fasa bekalan, motor tak segerak tiga fasa dan fasa tunggal dibezakan. di syarat-syarat tertentu boleh melaksanakan fungsinya dengan jayanya walaupun dikuasakan oleh rangkaian fasa tunggal. IM digunakan secara meluas bukan sahaja dalam industri, pembinaan, pertanian, tetapi juga dalam sektor swasta, dalam kehidupan seharian, dalam bengkel rumah, pada plot taman. Motor tak segerak fasa tunggal ditetapkan ke dalam putaran mesin basuh, kipas, mesin kerja kayu kecil, alatan elektrik, pam untuk bekalan air. Selalunya untuk membaiki atau mencipta mekanisme dan peranti pengeluaran industri atau reka bentuk mereka sendiri, tekanan darah tiga fasa digunakan. Lebih-lebih lagi, pereka bentuk boleh mempunyai rangkaian tiga fasa dan satu fasa untuk kegunaannya. Masalah timbul dalam mengira kuasa dan memilih motor untuk kes tertentu, memilih litar kawalan yang paling rasional untuk motor tak segerak, mengira kapasitor yang memastikan operasi motor tak segerak tiga fasa dalam mod satu fasa, memilih keratan rentas dan jenis wayar, alat kawalan dan perlindungan. Buku ini dikhaskan untuk masalah praktikal tersebut. Buku ini juga menyediakan penerangan tentang reka bentuk dan prinsip pengendalian motor tak segerak, perhubungan reka bentuk asas untuk motor dalam tiga fasa dan mod fasa tunggal.

Reka bentuk dan prinsip pengendalian motor elektrik tak segerak

1. Reka bentuk motor tak segerak tiga fasa

Motor tak segerak tiga fasa(IM) reka bentuk tradisional, menyediakan pergerakan putaran, adalah kereta elektrik, terdiri daripada dua bahagian utama: stator pegun dan rotor berputar pada aci motor. Pemegun motor terdiri daripada bingkai di mana teras pemegun elektromagnet yang dipanggil ditekan, termasuk teras magnet dan belitan pemegun teragih tiga fasa. Tujuan teras adalah untuk mengmagnetkan mesin atau mencipta medan magnet berputar. Litar magnet stator terdiri daripada kepingan nipis (dari 0.28 hingga 1 mm) yang terlindung antara satu sama lain, dicap daripada keluli elektrik khas. Dalam helaian, zon bergigi dan kuk dibezakan (Rajah 1.a). Lembaran dipasang dan diikat sedemikian rupa sehingga gigi stator dan alur terbentuk dalam litar magnet (Rajah 1.b). Teras magnet mewakili rintangan magnet yang rendah untuk fluks magnet yang dicipta oleh belitan stator, dan disebabkan fenomena magnetisasi, fluks ini dipertingkatkan.

nasi. 1

Belitan stator tiga fasa teragih diletakkan di dalam alur teras magnet. Dalam kes yang paling mudah, penggulungan terdiri daripada tiga gegelung fasa, paksi yang dialihkan dalam ruang relatif kepada satu sama lain sebanyak 120°. Gegelung fasa disambungkan antara satu sama lain mengikut litar bintang atau segitiga (Rajah 2).

Rajah 2.

Maklumat lebih terperinci tentang gambar rajah sambungan dan simbol Permulaan dan penghujung belitan dibentangkan di bawah. Pemutar motor terdiri daripada litar magnetik, juga diperbuat daripada kepingan keluli yang dicop, dengan alur dibuat di dalamnya, di mana penggulungan pemutar terletak. Terdapat dua jenis belitan rotor: fasa dan litar pintas. Belitan fasa adalah serupa dengan belitan stator yang disambungkan dalam bintang. Hujung belitan pemutar disambungkan bersama dan terlindung, dan hujungnya disambungkan ke gelang gelincir yang terletak pada aci motor. Berus tetap diletakkan pada gelang gelincir, diasingkan antara satu sama lain dan dari aci motor dan berputar dengan pemutar, yang mana litar luaran disambungkan. Ini membolehkan, dengan menukar rintangan rotor, mengawal kelajuan dan had putaran enjin arus permulaan. Kebanyakan Aplikasi menerima belitan litar pintas jenis "sangkar tupai". Penggulungan rotor enjin besar termasuk rod tembaga atau tembaga, yang didorong ke dalam alur, dan cincin litar pintas dipasang di hujung, yang mana rod dipateri atau dikimpal. Untuk tekanan darah bersiri rendah dan kuasa sederhana Penggulungan rotor dibuat dengan pengacuan suntikan aloi aluminium. Dalam kes ini, rod 2 dan gelang litar pintas 4 dengan sayap kipas dibuang secara serentak dalam pakej rotor 1 untuk memperbaiki keadaan penyejukan enjin, kemudian bungkusan itu ditekan ke aci 3 (Gamb. 3). Bahagian yang diambil dalam rajah ini menunjukkan profil alur, gigi dan rod rotor.

nasi. 3.

Borang am siri motor tak segerak 4A ditunjukkan dalam Rajah. 4 . Rotor 5 ditekan pada aci 2 dan dipasang pada galas 1 dan 11 dalam lubang pemegun dalam perisai galas 3 dan 9, yang dipasang pada hujung pemegun 6 pada kedua-dua belah. Beban dipasang pada hujung bebas aci 2. Di hujung aci yang lain, kipas 10 dipasang (motor pengudaraan tertutup), yang ditutup dengan penutup 12. Kipas menyediakan penyingkiran haba yang lebih intensif daripada enjin untuk mencapai kapasiti beban yang sesuai. Untuk pemindahan haba yang lebih baik, bingkai dilontarkan dengan rusuk 13 ke atas hampir keseluruhan permukaan bingkai. Stator dan rotor dipisahkan oleh jurang udara, yang untuk mesin berkuasa rendah berkisar antara 0.2 hingga 0.5 mm. Untuk memasang enjin pada asas, bingkai atau terus ke mekanisme yang digerakkan, bingkai disediakan dengan kaki 14 dengan lubang untuk pengikat. Motor bebibir juga disediakan. Untuk mesin sedemikian, bebibir dibuat pada salah satu perisai galas (biasanya pada bahagian aci), membolehkan motor disambungkan ke mekanisme kerja.

nasi. 4.

Motor juga boleh didapati dengan kedua-dua kaki dan bebibir. Dimensi pemasangan enjin (jarak antara lubang pada kaki atau bebibir), serta ketinggian paksi putaran mereka, diseragamkan. Ketinggian paksi putaran ialah jarak dari satah di mana enjin terletak ke paksi putaran aci pemutar. Ketinggian paksi putaran enjin berkuasa rendah: 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100 mm.

2. Prinsip pengendalian motor tak segerak tiga fasa

Telah dinyatakan di atas bahawa belitan stator tiga fasa berfungsi untuk mengmagnetkan mesin atau mencipta medan magnet berputar yang dipanggil motor. Prinsip pengendalian motor tak segerak adalah berdasarkan undang-undang aruhan elektromagnet. Medan magnet berputar pemegun melintasi konduktor belitan rotor litar pintas, menyebabkan daya gerak elektrik teraruh dalam yang terakhir, menyebabkan arus ulang alik mengalir dalam belitan rotor. Arus pemutar mencipta medan magnetnya sendiri, interaksinya dengan medan magnet berputar stator membawa kepada putaran pemutar mengikut medan. Idea untuk mengendalikan motor tak segerak digambarkan dengan jelas melalui eksperimen mudah, yang ditunjukkan oleh ahli akademik Perancis Arago pada abad ke-18 (Rajah 5). Jika magnet ladam kuda diputar pada kelajuan malar berhampiran cakera logam yang terletak bebas pada paksi, maka cakera akan mula berputar selepas magnet pada kelajuan tertentu kurang daripada kelajuan putaran magnet.

nasi. 5. Pengalaman Arago, menerangkan

Fenomena ini dijelaskan berdasarkan hukum aruhan elektromagnet. Apabila kutub magnet bergerak berhampiran permukaan cakera, daya gerak elektrik teraruh dalam litar di bawah kutub dan arus muncul yang mewujudkan medan magnet cakera. Pembaca yang mengalami kesukaran membayangkan litar konduktif dalam cakera pepejal boleh membayangkan cakera sebagai roda dengan banyak jejari konduktif yang disambungkan oleh rim dan hab. Dua jejari, serta segmen rim dan sesendal yang menghubungkannya, mewakili kontur asas. Medan cakera dikaitkan dengan medan kutub berputar magnet kekal, dan cakera dibawa pergi oleh medan magnetnya sendiri. Jelas sekali, daya gerak elektrik yang paling besar akan teraruh dalam kontur cakera apabila cakera tidak bergerak, dan, sebaliknya, paling sedikit apabila ia hampir dengan kelajuan putaran cakera. Menjadi nyata motor tak segerak Ambil perhatian bahawa belitan pemutar litar pintas boleh disamakan dengan cakera, dan belitan stator dengan teras magnet boleh disamakan dengan magnet berputar. Walau bagaimanapun, putaran medan magnet dalam stator pegun a dilakukan berkat sistem tiga fasa arus yang mengalir dalam belitan tiga fasa dengan anjakan fasa ruang.

Motor tak segerak ialah peranti yang direka untuk menukar tenaga elektrik kepada tenaga mekanikal. Ia dipanggil tak segerak kerana proses di dalamnya tidak berlaku serentak: kelajuan putaran pemutar sentiasa mendahului frekuensi putaran medan magnet yang dihasilkan oleh stator. Mari kita lihat lebih dekat pada prinsip operasi dan reka bentuk mesin, serta perbezaannya daripada rakan sejawatan segeraknya.

Pengendalian motor elektrik AC adalah berdasarkan sifat medan magnet yang ia berinteraksi dengan medan lain. Jadi, jika medan pertama terkandung di dalam yang kedua, berputar di sekeliling paksinya, maka ia juga akan mula berputar. Fenomena ini terbukti secara eksperimen.

Magnet berbentuk arka dipasang supaya ia boleh digerakkan menggunakan pemegang. Sebuah silinder yang diperbuat daripada kuprum diletakkan di antara kutub utara dan selatan. Ia boleh berputar.

Jika anda memusingkan pemegang, magnet akan mula berputar mengelilingi paksinya. Oleh itu, fluks magnet yang melalui silinder akan berubah. Dan ini adalah syarat utama untuk pembentukan arus pusar di dalam silinder itu sendiri. Dan arus elektrik sentiasa mencipta medan magnet di sekelilingnya. Medan magnet dan silinder mula berinteraksi antara satu sama lain, mengakibatkan putaran silinder ini ke arah yang sama dengan magnet ladam kuda.

Oleh kerana putaran silinder adalah hasil daripada pengaruh medan magnet berputar, ia akan ketinggalan dengan jumlah tertentu, yang dipanggil gelincir. Ia dikira menggunakan formula (dinyatakan sebagai peratusan):

Di mana s ialah gelincir, n ialah kelajuan putaran magnet kekal (dipanggil segerak), n 0 ialah silinder kuprum (dipanggil asynchronous). Ia adalah perbezaan dalam kelajuan ini - syarat yang perlu untuk pengendalian motor elektrik.

Reka bentuk

Eksperimen yang dijalankan menunjukkan putaran silinder disebabkan oleh putaran magnet kekal. Oleh itu, reka bentuk belum mempunyai hak untuk dipanggil motor elektrik. Ia mesti ditukar supaya medan magnet yang diperlukan untuk memutar pemutar dicipta oleh elektrik. Dan ini mungkin apabila menggunakan arus tiga fasa.

Mesin tak segerak dibekalkan dengan:

• pemegun;
• pemutar;
• Paksi di mana pemutar duduk.

Dalam rajah itu, gelang luar ialah pemegun besi motor elektrik, yang terdiri daripada perumah dengan rangka dan teras besi. Pada tiangnya terdapat tiga belitan (H - permulaan, K - akhir). Sudut 120 darjah dikekalkan antara dua belitan bersebelahan. Setiap daripada mereka disambungkan kepada salah satu daripada fasa semasa tiga fasa.

Di dalam gelang pemegun terdapat silinder logam yang dipasang pada paksi yang mana ia boleh berputar. Ini adalah pemutar motor tak segerak. Ia boleh menjadi litar pintas atau fasa.

Peranti ini kelihatan seperti teras yang dipasang daripada keluli lembaran. Ia mempunyai alur di mana terdapat aluminium dituangkan dalam keadaan cair. Logam itu membentuk rod yang dihubung pintas oleh gelang hujung (oleh itu namanya). Sangkar tupai dibandingkan dengan rotor sangkar tupai kerana ia mempunyai persamaan luaran.

Penting! Untuk motor elektrik dengan rotor sangkar tupai berkuasa tinggi, kuprum dituangkan dan bukannya aluminium.

Reka bentuk mesin tak segerak dengan pemutar luka adalah kompleks. Walau bagaimanapun, mereka mempunyai kelebihan berbanding peranti litar pintas. Ia terdiri daripada keupayaan untuk menukar kelajuan putaran dengan lancar.

Pemutar fasa ialah aci yang dipasang pada teras berlamina yang mempunyai penggulungan tiga fasa. Dengan cara ini ia menyerupai reka bentuk stator. Permulaan belitan disambungkan dalam corak bintang, dan hujungnya disambungkan menggunakan gelang gelincir. Mereka terlindung antara satu sama lain dan terletak pada aci pemutar.

Agar gelang bersentuhan dengan pemutar fasa, setiap daripadanya disediakan dengan sepasang berus yang diperbuat daripada logam dan grafit. Ia diikat dalam pemegang khas yang menekannya pada gelang menggunakan mata air.

Dalam kes pemutar luka, belitan tiga fasa disambungkan kepada reostat permulaan. Oleh itu, rintangan tambahan terbentuk dalam litar elektrik rotor.

Prinsip operasi

Graf dengan gambar di bawah akan membantu anda memahami prinsip pengendalian motor tak segerak.

Terdapat 4 kedudukan yang diserlahkan pada graf (a, b, c dan d), setiap satunya mempunyai gambar rajah yang sepadan (A, B, C atau D). Talian disambungkan kepada arus fasa: l1 – pertama, l2 – kedua, l3 – fasa ketiga. Semasa operasi motor elektrik, perubahan berikut berlaku:

• Kedudukan a. Nilai semasa dalam l1 ialah 0, dalam l2 ialah nombor negatif, dalam l3 adalah positif. Dalam rajah, arah di mana arus akan mengalir ditunjukkan oleh anak panah. Fluks magnet akan dibuat, arah garisan yang boleh diwujudkan dengan menggunakan peraturan tangan kanan, membentuk kutub selatan (berlabel Y) di hujung kutub gegelung ke-3 di dalam stator. Dalam kes ini, kutub utara (C) akan dicipta pada gegelung ke-2. Ini menunjukkan bahawa garisan fluks magnet diarahkan melalui pemutar dari belitan ke-2 ke belitan ke-3.
• Kedudukan b. Nilai arus ulang alik dalam l2 ialah 0, dalam l1 ia adalah nombor positif, dalam l3 ia adalah negatif. Fluks magnet yang terhasil pada gegelung stator pertama mencipta kutub selatan, dan pada kutub ke-3 - kutub utara. Oleh itu, ia menukar arah tepat 120 darjah dan diarahkan melalui rotor dari belitan ke-3 ke belitan pertama.
• Kedudukan dalam. Nilai arus ulang alik dalam l3 ialah 0, dalam l2 ia adalah nombor positif, dalam l1 ia adalah negatif. Kini kutub utara sepadan dengan gegelung 1, dan kutub selatan dengan ke-2. Ini bermakna fluks magnet sekali lagi bertukar 120 darjah dan kini melalui pemutar dari belitan pertama ke belitan ke-2.
• Kedudukan d. Semua nilai arus ulang alik dalam setiap fasa, serta arah fluks magnet, sepadan dengan kedudukan a.

Ia adalah jelas bahawa kerja motor elektrik tak segerak mungkin dengan menukar arah arus ulang alik masuk belitan stator. Setiap tempoh perubahan semasa akan sepadan dengan satu revolusi fluks magnet, yang akan menyebabkan pemutar berputar. Dan tidak kira bagaimana belitan disambungkan, bintang atau segitiga.

Mesin tak segerak fasa tunggal

Biasanya, mesin tak segerak dikuasakan oleh arus ulang-alik tiga fasa. Tetapi motor satu fasa telah dibangunkan. Ia kurang biasa kerana ia mempunyai kuasa rendah dan memerlukan daya tambahan untuk memecut.

Peranti fasa tunggal motor elektrik termasuk satu penggulungan yang berfungsi. Itulah sebabnya ia dipanggil fasa tunggal. Tetapi pada dasarnya ia adalah mesin dua fasa, yang berfungsi kerana fakta bahawa semasa permulaan, tambahan, atau penggulungan permulaan, dimasukkan ke dalam litar.

Motor fasa tunggal dilengkapi dengan rotor sangkar tupai. Ini adalah salah satu kelebihan - kesederhanaan reka bentuk. Walau bagaimanapun, motor elektrik fasa tunggal mempunyai kelemahan - kekurangannya tork permulaan dan kecekapan rendah.

Aliran arus ulang alik fasa tunggal menyebabkan medan magnet terdiri daripada dua: amplitud mereka adalah sama, tetapi mereka berputar dalam arah yang bertentangan. Dengan pemutar dalam keadaan rehat, medan ini mencipta tork permulaan dengan magnitud yang sama. Tetapi kerana tanda-tanda mereka berbeza, tork permulaan yang terhasil adalah sifar. Oleh itu pemutar kekal pegun. Tetapi jika anda memaksanya berputar menggunakan daya tambahan, gelinciran terbentuk di antara dua medan - perbezaan momen. Momen yang diarahkan ke arah putaran pemutar akan diguna pakai. Kemudian pergerakan paksa itu boleh dihentikan: kerja selanjutnya disediakan dengan gelongsor.

Perbezaan antara motor tak segerak dan segerak

Kebanyakan mesin AC tak segerak dilengkapi dengan rotor sangkar tupai dan bukannya rotor fasa. Perbezaan mereka daripada motor segerak:

• Kuasa rendah;
• Peranti mudah;
• Kos rendah;
• Peningkatan hayat perkhidmatan kerana ketiadaan berus;
• Kawalan kelajuan yang kompleks (tetapi tidak memerlukan penukar).

Model dengan rotor luka berbeza daripada model sangkar tupai peranti kompleks, tetapi keupayaan untuk mengawal kelajuan dengan lancar. Kos dan kuasa mereka lebih tinggi, tetapi berus sering haus.

Motor elektrik jenis tak segerak digunakan secara meluas dalam rangkaian bekalan kuasa tiga fasa dan satu fasa. Mereka digunakan dalam industri dan di rumah. Tetapi hanya sebagai motor, dalam mod penjana, mesin segerak menghasilkan prestasi terbaik.

Motor tak segerak (aruhan) (IM) ialah peranti yang menukar tenaga elektrik kepada mekanikal. "Asynchronous" bermaksud masa yang berbeza. Motor elektrik tak segerak dikuasakan oleh rangkaian arus ulang-alik.

Ciri-ciri motor tak segerak

Permohonan

Motor elektrik sedemikian ( penukar frekuensi) tidak digunakan dalam rangkaian DC. Tetapi mereka digunakan secara meluas dalam semua industri ekonomi negara. Menurut statistik, sehingga 70% tenaga elektrik yang ditukar kepada tenaga mekanikal translasi atau pergerakan putaran, digunakan dengan tepat oleh motor elektrik aruhan.

Mesin tak segerak tidak disambungkan ke rangkaian DC.

Penukar frekuensi tak segerak tidak memerlukan pengeluaran yang kompleks dan mudah dalam reka bentuk, tetapi pada masa yang sama sangat boleh dipercayai. Motor sedemikian boleh beroperasi dari rangkaian fasa tunggal dan tiga fasa, menggunakan frekuensi yang berbeza. Penukar tidak sesuai untuk rangkaian DC. Untuk mengawalnya, skim yang agak mudah digunakan.

Apabila memilih motor tak segerak, masalah sering timbul dengan menentukan:

• kuasanya;
• ciri dan litar boleh diterima yang mana motor elektrik dikawal;
• mengira kuasa kapasitor yang diperlukan untuk penukar beroperasi dari satu fasa;
• gred wayar dan bahagian;
• peranti perlindungan dan kawalan yang dilengkapi dengan penukar.

Untuk memahami semua ini, anda perlu mengetahui struktur dan ciri operasi unit tak segerak. Ini akan membantu anda memilih penukar yang betul untuk tugas tertentu.

Unit induksi mendapat namanya kerana fakta bahawa medan magnet berputar pada kelajuan yang lebih tinggi daripada pemutar itu sendiri, jadi yang terakhir sentiasa cuba "mengejar" dengan kelajuan putaran medan.

Alat tekanan darah

Rotor dan pemegun adalah elemen utama motor aruhan.

Gambar rajah peranti unit tak segerak

Gambar rajah: aci (1), galas (2.6), cakar (4), pendesak (7), pemegun (10), kotak terminal (11), pemutar (9), selongsong kipas (5), pelindung galas (3,8). ).

Rajah menunjukkan struktur unit biasa. Pemegun IM mempunyai bentuk silinder. Dalaman mempunyai dimensi yang memberikan kelegaan antara rotor dan stator. Penggulungan terletak di alur teras. kapak mereka untuk Operasi biasa terletak relatif kepada satu sama lain pada sudut 1200. Hujung belitan dipasang bersama menggunakan litar "bintang" atau "delta", tetapi ini bergantung secara langsung pada voltan. Rotor boleh menjadi fasa atau sangkar tupai.

Rotor berputar mengikut arah medan magnet.

Penggulungan tiga fasa dipasang pada pemutar fasa; ia menyerupai belitan stator. Di satu pihak, hujung lilitan rotor luka biasanya disambungkan dalam bintang, dan hujung bebas disambungkan ke gelang gelincir. Untuk memasukkan rintangan tambahan dalam litar belitan pemutar luka, berus yang disambungkan kepada gelang digunakan. Reka bentuk ini tidak bertujuan untuk operasi dalam litar DC, kerana putaran yang diperlukan memberikan perubahan dalam fasa.

Rotor sangkar tupai ialah teras yang diperbuat daripada kepingan keluli. Slot dalam rotor sangkar tupai diisi dengan aluminium cair, menghasilkan rod yang terlitar pintas oleh gelang hujung.

Rotor sangkar tupai sedemikian mewujudkan keadaan yang minimum rintangan elektrik. Reka bentuk ini dipanggil "sangkar tupai" atau "roda tupai".

Reka bentuk sangkar tupai

Dalam rotor sangkar tupai berkuasa tinggi, alur diisi dengan tembaga atau loyang. Roda tupai ialah belitan rotor litar pintas.

Bergantung pada fasa yang disambungkan, unit induksi dibahagikan kepada fasa tunggal dan tiga fasa. Dengan mengambil kira parameter ini, prinsip operasi motor tak segerak dibezakan.

Mesin Aruhan Fasa Tunggal

Selalunya, motor AC fasa tunggal induksi dipasang perkakas rumah, kerana rumah itu dibekalkan dengan elektrik daripada rangkaian elektrik satu fasa. Kelebihan motor AC tersebut ialah reka bentuknya yang cukup teguh dan kos rendah, kekurangan skim kawalan yang kompleks.

Mereka agak sesuai untuk kerja jangka panjang, kerana mereka tidak memerlukannya penyelenggaraan. Biasanya motor fasa tunggal berkuasa rendah - sehingga 0.5 kW. Motor elektrik sedemikian dipasang di mesin basuh, pemampat peti sejuk dan perkakas rumah lain, di mana pemutar mencipta kelajuan putaran rendah dan jumlah arus yang agak kecil.

Skim kerja motor fasa tunggal kuasa rendah

Dalam unit aruhan fasa tunggal, pemegun dilengkapi dengan kawalan pemutar daripada dua belitan, yang dianjakkan antara satu sama lain sebanyak 900 arus untuk menjana tork permulaan. Satu belitan ialah belitan permulaan, dan yang kedua ialah belitan yang berfungsi.

Motor fasa tunggal tidak sesuai untuk rangkaian DC. Mereka dicirikan oleh penunjuk tenaga rendah dan kapasiti beban lampau yang rendah. Unit beroperasi secara normal melainkan julat frekuensi medan tertentu dilanggar. Selepas putaran bermula, peranti kawalan menyambungkan belitan yang berfungsi. Ini membolehkan anda mengurangkan penggunaan tenaga.

DALAM pemacu elektrik Dengan permulaan biasa, motor aruhan satu fasa dengan tiang terlindung biasanya dipasang. Dalam motor elektrik tak segerak seperti itu, fasa tambahan ialah litar pintas yang mempunyai rintangan minimum, terletak pada kutub pemegun yang disebut.

Memandangkan sudut spatial yang dibentuk oleh pusingan dan paksi fasa utama adalah kurang daripada 900, motor elektrik sedemikian mempunyai medan elips. Dengan bantuannya, daya yang agak kecil dicipta, yang menerangkan sifat operasi dan permulaan yang rendah bagi motor elektrik aruhan yang dilengkapi dengan tiang perisai bersambung fasa.

Induksi motor elektrik fasa tunggal yang mempunyai rotor sangkar tupai dibahagikan kepada:

• dengan peningkatan rintangan fasa permulaan;
• unit sangkar tupai dilengkapi dengan kapasitor kerja;
• dilengkapi dengan kapasitor permulaan fasa digabungkan dengan kawalan fasa, rotor sangkar tupai;
• digabungkan dengan kawalan fasa, rotor sangkar tupai;
• dengan tiang terlindung.

Motor tiga fasa

Dalam mesin aruhan tiga fasa, belitan direka untuk menghasilkan medan magnet berputar secara bulat yang melalui belitan rotor litar pintas. Peranti yang dicipta dengan kawalan fasa tidak digunakan dalam litar DC. Apabila medan melalui konduktor belitan stator, daya gerak elektrik dihasilkan, yang menyebabkan laluan arus ulang alik dalam belitan yang mengawal pemutar, yang mempunyai medan magnetnya sendiri. Medan magnet ini, apabila berinteraksi dengan medan putaran magnet fasa stator, menyebabkan putaran frekuensi tertentu mengikut medan di antaranya dan pemutar.

Gambar rajah kendalian unit tiga fasa aruhan

Prinsip ini dibangunkan oleh ahli akademik dari Perancis Arago. Dalam erti kata lain, jika magnet ladam dipasang berhampiran cakera logam yang dipasang secara longgar pada paksi dan diputar sambil mengekalkan kelajuan tertentu, maka cakera logam tanpa kawalan tambahan akan mula bergerak di belakang magnet, tetapi kelajuan putarannya akan kurang daripada kelajuan magnet.

Fenomena ini disebabkan oleh peraturan aruhan elektromagnet. Semasa putaran kutub magnet berhampiran permukaan cakera logam, daya gerak elektrik dengan frekuensi yang sepadan terbentuk dalam litar di bawah kutub, dan arus timbul yang mencipta medan magnet cakera logam. Medan magnet cakera mula berinteraksi dengan medan kutub magnet berputar, akibatnya cakera "diseret" oleh medan magnetnya.

Begitu juga, dalam unit tak segerak, belitan rotor litar pintas bertindak sebagai cakera logam, dan litar magnet dan belitan stator bertindak sebagai magnet.

Untuk memudahkan untuk mengawal dan memulakan motor elektrik tiga fasa apabila disambungkan ke rangkaian fasa tunggal (bergantian, bukan arus terus), pada masa permulaan, kapasitor permulaan juga dipasang selari dengan yang beroperasi. . Mereka mengimbangi kekurangan fasa dan kekerapan medan yang sepadan.

Memulakan motor tiga fasa

Enjin sedang berjalan. Video

Anda boleh melihat cara motor tak segerak berfungsi dalam mod penjana dalam video ini. Dibentangkan di sini nasihat yang baik mengenai pengoptimuman proses, termasuk yang berkaitan dengan litar kawalan putaran fasa.

Oleh itu, mengetahui ciri-ciri operasi mesin aruhan, kita boleh mengatakan dengan yakin bahawa penukaran tenaga elektrik kepada tenaga mekanikal berlaku akibat putaran aci motor elektrik (rotor).

Kelajuan putaran medan magnet pemutar dan pemegun secara langsung bergantung kepada kekerapan rangkaian bekalan dan bilangan pasangan kutub. Dalam kes di mana jenis motor mengehadkan bilangan pasangan kutub, penukar frekuensi digunakan untuk mengawal perubahan frekuensi rangkaian bekalan kepada julat yang lebih besar.

Ciri-ciri kawalan putaran fasa dibincangkan di atas. Juga diberikan adalah perbezaan dalam reka bentuk dengan rotor minimum sangkar tupai, yang digunakan untuk mengurangkan rintangan. Perlu diingat bahawa reka bentuk beberapa unit membayangkan kemungkinan penggunaannya hanya dalam litar DC. Penukar putaran fasa beroperasi pada kuasa AC.