Thêm trang web vào dấu trang
Bộ phận đứng yên của máy, stato, có lõi hình trụ. Trong các rãnh có bên trong Lõi này chứa một cuộn dây ba pha. Cuộn dây này được cấp điện mạng ba pha, và dòng điện phát sinh trong đó kích thích máy móc.
Bộ phận chuyển động là rôto có lõi hình trụ. Nó được gắn trên trục máy. Các rãnh trên bề mặt lõi chứa cuộn dây rôto, trong hầu hết các trường hợp bị đoản mạch. Nếu bạn tưởng tượng loại bỏ nó khỏi lõi, nó sẽ trông giống như một cái lồng hình trụ gồm các thanh đồng hoặc nhôm được đóng ở hai đầu bằng hai vòng cùng chất liệu. Cuộn dây này được gọi là “bánh xe sóc”. Các thanh quấn được đưa vào các rãnh rôto không có lớp cách điện. Thông thường cuộn dây rôto bị ngắn mạch được chế tạo bằng cách đổ nhôm nóng chảy vào các rãnh của lõi. Hơn nữa, các vòng đóng cũng được đúc.
Việc quấn stato của động cơ điện được thực hiện dây cách điện và lắp vào các rãnh stato. Mỗi cuộn dây được phân phối trên một số khe. Nếu cuộn dây gồm ba cuộn dây thì hệ dòng điện ba pha chạy xung quanh nó sẽ kích thích chuyển động quay hai cực như mô tả ở trên. Trong một khoảng thời gian Dòng điện xoay chiều một lĩnh vực như vậy tạo nên một cuộc cách mạng. Do đó, ở tần số công nghiệp tiêu chuẩn là 50 Hz, tức là 50 chu kỳ mỗi giây, trường hai cực tạo ra 50 x 60 = 3000 vòng/phút. Tốc độ rôto thường chỉ nhỏ hơn vài phần trăm so với tốc độ trường.
Để thu được động cơ có tốc độ từ trường thấp hơn, cần phải tăng số cực của động cơ quay bằng cuộn dây nhiều cực. từ trường. Mỗi ba cuộn dây của cuộn dây stato tương ứng với một cặp cực của từ trường quay. Do đó, nếu cuộn dây stato ba pha gồm K cuộn dây. thì số cặp cực của từ trường quay được kích thích bởi cuộn dây này sẽ là: P=K:Z.
Hướng quay của rôto của động cơ không đồng bộ được xác định bởi hướng quay của từ trường của nó.
Và hướng quay của trường được xác định bởi trình tự các pha A, B, C của mạng ba pha. Để thay đổi hướng quay của động cơ, chỉ cần thay đổi kết nối của cuộn dây stato với mạng sao cho cực stato, ban đầu được kết nối với pha A của mạng, được kết nối với pha B của mạng. Theo đó, cực stator nối với pha B của mạng phải được nối với pha A của mạng. Kết nối của kẹp stato thứ ba với mạng vẫn không thay đổi.
Khi rôto đứng yên, các điều kiện trong động cơ không đồng bộ cũng tương tự như trong máy biến áp: cuộn sơ cấp của máy biến áp tương ứng với cuộn dây stato và cuộn thứ cấp tương ứng với cuộn dây rôto. Điện áp ở các đầu của mỗi cuộn dây pha của stato được cân bằng bởi EMF sinh ra trong cuộn dây này bởi từ trường quay. Dòng điện trong cuộn dây rôto được tạo ra bởi một từ trường quay.
Theo nguyên lý Lenz, dòng điện cảm ứng này có xu hướng làm suy yếu từ trường gây ra nó. Nhưng việc làm suy yếu từ trường sẽ làm giảm EMF do trường này gây ra trong cuộn dây stato. Kết quả là sự cân bằng điện ở các cực của stato bị phá vỡ. Điều này tạo ra một điện áp dư thừa không cân bằng. Điều này làm tăng dòng điện trong cuộn dây stato. Dòng điện stato tăng cường từ trường lên xấp xỉ giá trị trước đó và trạng thái cân bằng điện ở các cực của stato được khôi phục.
Tỷ số dòng điện stato và rôto trong động cơ không đồng bộ tương tự như tỷ số giữa dòng điện sơ cấp và dòng điện rôto. dòng điện thứ cấp trong máy biến áp. Dòng điện stato không từ hóa và dòng điện rôto khử từ. Bất kỳ sự thay đổi nào của dòng điện rôto đều gây ra sự thay đổi tỷ lệ của dòng điện stato.
Khi động cơ khởi động, một từ trường quay đi qua cuộn dây rôto với tốc độ cao (vận tốc góc W:P) và tạo ra một EMF đáng kể trong đó. EMF này tạo ra dòng điện khởi động lớn trong rôto lồng sóc. Theo đó, một dòng điện khởi động đáng kể cũng xuất hiện trong cuộn dây stato. Nó lớn hơn khoảng bảy lần so với dòng điện hoạt động của động cơ. Xung dòng điện khởi động là điển hình cho động cơ không đồng bộ có rôto lồng sóc.
Khi tốc độ rôto tăng lên. EMF gây ra trong nó giảm và cùng với nó, dòng điện rôto và stato cũng giảm. Khi kết thúc quá trình khởi động động cơ không tải, dòng điện rôto phải sao cho mô-men xoắn do động cơ tạo ra bao gồm tất cả các tổn thất cơ học của nó do ma sát trong ổ trục với không khí, v.v.
Nếu bạn tải một động cơ không đồng bộ đang quay, mômen hãm cơ học trên trục động cơ ban đầu sẽ dài hơn mômen xoắn và rôto sẽ giảm tốc độ n2/. Theo đó, độ chênh lệch tốc độ n1 – n2 của từ trường và rôto sẽ tăng lên, tức là độ trượt sẽ tăng lên.
Từ trường quay sẽ đi qua rôto với tốc độ tương đối cao và tạo ra lực điện động lớn trong rôto. Sự gia tăng EMF sẽ làm tăng dòng điện trong rôto. Tỷ lệ với cường độ dòng điện, mô men xoắn sẽ tăng lên và cân bằng mô men hãm của tải lên trục động cơ, đồng thời, dòng điện rôto tăng sẽ làm dòng điện stato tăng tương ứng, do đó. mức tiêu thụ điện năng của động cơ từ mạng cũng sẽ tăng lên. Do đó, khi tải trên trục động cơ tăng lên, độ trượt, cường độ dòng điện stato và mức tiêu thụ điện năng của động cơ từ mạng tăng lên.
Động cơ điện không đồng bộ(BP) được tìm thấy ở kinh tế quốc dân ứng dụng rộng rãi. Theo nhiều nguồn khác nhau, có tới 70% tổng số năng lượng điện, chuyển thành năng lượng cơ học của chuyển động quay hoặc tịnh tiến, được tiêu thụ bởi động cơ không đồng bộ. Năng lượng điện được chuyển hóa thành cơ năng của chuyển động tịnh tiến bằng động cơ điện không đồng bộ tuyến tính, được sử dụng rộng rãi trong lực kéo điện để thực hiện các hoạt động công nghệ. Việc sử dụng rộng rãi AD gắn liền với một số ưu điểm của chúng. Động cơ không đồng bộ- đây là những loại động cơ điện có thiết kế và chế tạo đơn giản nhất, đáng tin cậy và rẻ nhất trong tất cả các loại động cơ điện. Chúng không có bộ phận thu chổi than hoặc bộ thu dòng điện trượt, ngoài ra còn có độ tin cậy caođảm bảo chi phí vận hành tối thiểu. Tùy thuộc vào số lượng pha cung cấp, động cơ không đồng bộ ba pha và một pha được phân biệt. Tại điều kiện nhất định có thể thực hiện thành công các chức năng của nó khi được cấp nguồn từ mạng một pha. IM được sử dụng rộng rãi không chỉ trong công nghiệp, xây dựng, nông nghiệp, mà còn trong khu vực tư nhân, trong cuộc sống hàng ngày, trong các xưởng gia đình, trên mảnh vườn. Động cơ không đồng bộ một phađiều khiển máy giặt, quạt, máy chế biến gỗ nhỏ, Dụng cụ điện, máy bơm cấp nước. Thường xuyên nhất để sửa chữa hoặc tạo ra các cơ chế và thiết bị sản xuất công nghiệp hoặc thiết kế riêng của họ, huyết áp ba pha được sử dụng. Hơn nữa, người thiết kế có thể có cả ba pha và mạng một pha. Các vấn đề nảy sinh khi tính toán công suất và chọn động cơ cho một trường hợp cụ thể, chọn mạch điều khiển hợp lý nhất cho động cơ không đồng bộ, tính toán tụ điện đảm bảo cho động cơ không đồng bộ ba pha hoạt động ở chế độ một pha, chọn tiết diện và loại dây dẫn, thiết bị điều khiển và bảo vệ. Cuốn sách này được dành cho những vấn đề thực tế như vậy. Cuốn sách cũng cung cấp mô tả về thiết kế và nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ, các mối quan hệ thiết kế cơ bản cho động cơ ba pha và động cơ ba pha. chế độ một pha.
Thiết kế và nguyên lý hoạt động của động cơ điện không đồng bộ
1. Thiết bị ba pha động cơ không đồng bộ
Động cơ không đồng bộ ba pha(AD) của thiết kế truyền thống, cung cấp chuyển động quay, đại diện xe điện, gồm hai phần chính: stato đứng yên và rôto quay trên trục động cơ. Stator động cơ bao gồm một khung trong đó cái gọi là lõi stator điện từ được ép vào, bao gồm lõi từ tính và cuộn dây stato phân bố ba pha. Mục đích của lõi là từ hóa máy hoặc tạo ra từ trường quay. Mạch từ stato gồm các tấm mỏng (từ 0,28 đến 1 mm) cách điện với nhau, được đóng dấu từ thép điện đặc biệt. Trong các tấm, vùng răng và ách được phân biệt (Hình 1.a). Các tấm được lắp ráp và gắn chặt sao cho các răng và rãnh của stato được hình thành trong mạch từ (Hình 1.b). Lõi từ biểu thị điện trở từ thấp đối với từ thông do cuộn dây stato tạo ra và do hiện tượng từ hóa nên từ thông này được tăng cường.
Cơm. 1
Cuộn dây stato ba pha phân tán được đặt trong các rãnh của lõi từ. Trong trường hợp đơn giản nhất, cuộn dây bao gồm ba cuộn dây pha, các trục của chúng được dịch chuyển trong không gian so với nhau 120°. Các cuộn dây pha được nối với nhau theo mạch hình sao hoặc tam giác (Hình 2).
Hình 2.
Thông tin chi tiết hơn về sơ đồ kết nối và biểu tượng Sự bắt đầu và kết thúc của cuộn dây được trình bày dưới đây. Rôto động cơ bao gồm một mạch từ, cũng được làm bằng các tấm thép dập, có các rãnh để đặt cuộn dây rôto. Có hai loại cuộn dây rôto: pha và ngắn mạch. Cuộn dây pha tương tự như cuộn dây stato nối hình ngôi sao. Các đầu của cuộn dây rôto được nối với nhau và cách điện, còn các đầu được nối với các vòng trượt nằm trên trục động cơ. Bàn chải cố định được đặt trên các vòng trượt, cách ly với nhau và với trục động cơ và quay cùng với rôto, nơi các mạch bên ngoài được kết nối. Điều này cho phép, bằng cách thay đổi điện trở rôto, điều chỉnh tốc độ quay của động cơ và giới hạn dòng điện khởi động. Hầu hết các ứng dụng nhận được một cuộn dây ngắn mạch kiểu “lồng sóc”. Cuộn dây rôto của động cơ lớn bao gồm các thanh đồng thau hoặc đồng, được dẫn vào các rãnh và các vòng ngắn mạch được lắp ở hai đầu để hàn hoặc hàn các thanh này vào. Đối với huyết áp thấp nối tiếp và công suất trung bình Cuộn dây rôto được chế tạo bằng cách ép phun hợp kim nhôm. Trong trường hợp này, các thanh 2 và vòng ngắn mạch 4 có cánh quạt được đúc đồng thời vào rôto gói 1 để cải thiện điều kiện làm mát động cơ, sau đó gói này được ép lên trục 3 (Hình 3). Phần được lấy trong hình này thể hiện các biên dạng của các rãnh, răng và thanh rôto.
Cơm. 3.
Hình thức chungĐộng cơ không đồng bộ dòng 4A được thể hiện trên hình 2. 4 . Rôto 5 được ép vào trục 2 và lắp trên các ổ trục 1 và 11 trong lỗ stato ở các tấm chắn ổ trục 3 và 9, được gắn vào hai đầu của stato 6 ở cả hai bên. Tải trọng được gắn vào đầu tự do của trục 2. Ở đầu kia của trục, một quạt 10 được lắp (một động cơ thông gió kèm theo), được đóng bằng nắp 12. Quạt giúp loại bỏ nhiệt mạnh hơn khỏi động cơ để đạt được công suất tải thích hợp. Để truyền nhiệt tốt hơn, khung được đúc bằng các gân 13 trên gần như toàn bộ bề mặt của khung. Stator và rôto được ngăn cách bởi một khe hở không khí, khoảng cách này đối với các máy công suất thấp là từ 0,2 đến 0,5 mm. Để gắn động cơ vào bệ, khung hoặc trực tiếp vào cơ cấu được dẫn động, khung được cung cấp các chân 14 có lỗ để buộc chặt. Động cơ mặt bích cũng có sẵn. Đối với những máy như vậy, một mặt bích được chế tạo trên một trong các tấm chắn ổ trục (thường ở phía trục), cho phép kết nối động cơ với cơ cấu làm việc.
Cơm. 4.
Động cơ cũng có sẵn với cả chân và mặt bích. Kích thước lắp đặt của động cơ (khoảng cách giữa các lỗ trên chân hoặc mặt bích), cũng như chiều cao của trục quay của chúng đều được tiêu chuẩn hóa. Độ cao của trục quay là khoảng cách từ mặt phẳng đặt động cơ đến trục quay của trục rôto. Chiều cao trục quay của động cơ công suất nhỏ: 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100 mm.
2. Nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ ba pha
Ở trên đã lưu ý rằng cuộn dây stato ba pha có tác dụng từ hóa máy hoặc tạo ra cái gọi là từ trường quay của động cơ. Nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ dựa trên định luật cảm ứng điện từ. Từ trường quay của stato đi qua các dây dẫn của cuộn dây rôto bị ngắn mạch, sinh ra một suất điện động trong cuộn dây rôto làm cho dòng điện xoay chiều chạy trong cuộn dây rôto. Dòng điện rôto tạo ra từ trường riêng, sự tương tác của nó với từ trường quay của stato dẫn đến rôto quay theo từ trường. Ý tưởng vận hành một động cơ không đồng bộ được minh họa rõ ràng nhất bằng một thí nghiệm đơn giản, được viện sĩ người Pháp Arago chứng minh vào thế kỷ 18 (Hình 5). Nếu một nam châm hình móng ngựa quay với tốc độ không đổi gần một đĩa kim loại nằm tự do trên một trục thì đĩa sẽ bắt đầu quay sau nam châm với một tốc độ nhất định nhỏ hơn tốc độ quay của nam châm.
Cơm. 5. Kinh nghiệm của Arago, giải thích
Hiện tượng này được giải thích dựa trên định luật cảm ứng điện từ. Khi các cực nam châm di chuyển đến gần bề mặt đĩa, một suất điện động được sinh ra trong mạch điện phía dưới cực và xuất hiện dòng điện tạo ra từ trường của đĩa. Người đọc gặp khó khăn trong việc tưởng tượng các mạch dẫn điện trong một đĩa rắn có thể tưởng tượng cái đĩa như một bánh xe có nhiều nan dẫn điện được nối với nhau bằng một vành và một trục. Hai nan hoa, cũng như các đoạn vành và ống lót nối chúng, tượng trưng cho một đường viền cơ bản. Trường của đĩa được liên kết với trường của các cực của vật quay Nam châm vĩnh cửu và đĩa được mang đi bởi từ trường của chính nó. Rõ ràng, suất điện động lớn nhất sẽ sinh ra trong các đường viền của đĩa khi đĩa đứng yên, và ngược lại, suất điện động nhỏ nhất khi nó gần với tốc độ quay của đĩa. Trở thành hiện thực Động cơ không đồng bộ Lưu ý rằng cuộn dây rôto bị ngắn mạch có thể được ví như một cái đĩa và cuộn dây stato có lõi từ có thể được ví như một nam châm quay. Tuy nhiên, sự quay của từ trường trong stato đứng yên a được thực hiện nhờ hệ thống dòng điện ba pha chạy trong cuộn dây ba pha có độ lệch pha không gian.
Các thiết bị tương đối nhỏ, tiêu thụ điện năng thấp giống như vẻ bề ngoàiđộng cơ máy ba pha (ví dụ động cơ máy), có rôto kiểu đóng, được gọi là động cơ điện không đồng bộ một pha ngắn mạch. Chúng tôi đề nghị xem xét nguyên tắc hoạt động của các đơn vị, giải pháp mang tính xây dựng và phạm vi cũng như cách thiết lập ngược lại.
Sự khác biệt chính giữa mô hình này và động cơ ba pha là thiết bị đặc biệt thiết kế - nằm trên stato cuộn dây một pha, chiếm khoảng 2/5 điểm trên mỗi cực của động cơ. Cuộn dây này có thể được chế tạo riêng biệt và cũng có thể được chế tạo mà không cần nối hai cuộn dây của mô hình ba pha (như những người thợ thủ công tại nhà thường làm). Rôto thường được đóng trong hệ thống lồng sóc (ngắn mạch). Ngoài ra, trong các động cơ này còn có hộp số trục vít và hộp số thúc đẩy.
Ảnh: thiết bị một pha động cơ điện không đồng bộ
Khi cuộn dây stato được nối với nguồn điện sẽ tạo ra từ trường. MF này về bản chất dao động với mức tần số không đổi, giảm xuống 0 và tích lũy lại theo hướng ngược lại. Dưới tác dụng của máy biến áp, một dòng điện được tạo ra trong dây dẫn rôto, chống lại MMF của stato. Như vậy, trục của rôto MDS trùng với hướng của stato, góc quay bằng 0 nên khi khởi động sẽ không có mô men quay.
Sơ đồ kết nối động cơ điện không đồng bộ một pha
Nhưng làm thế nào để động cơ một pha quay?
Nếu bạn nhấn rôto động cơ bằng tay hoặc bằng bất kỳ phương tiện nào khác, theo bất kỳ hướng nào, nó sẽ tăng tốc và bắt đầu quay theo cùng hướng mà nó đã bắt đầu. Vì vậy, bản thân động cơ không đồng bộ một pha không phải là cơ cấu khởi động và một số phương pháp đặc biệt bắt đầu. Để phân tích hiệu suất của IM một pha, bạn có thể sử dụng 2 phương pháp, đó là:
- lý thuyết trường quay kép;
- lý thuyết về thập tự giá.
Cả hai lý thuyết đều có ưu điểm, nhược điểm và ứng dụng. Nhưng kết quả sẽ gần như giống nhau khi sử dụng cả hai. Hai kỹ thuật này khá phức tạp nhưng chúng tôi sẽ cố gắng giải thích mọi thứ đơn giản nhất có thể.
Lý thuyết trường quay kép
Từ trường dao động được tạo ra khi cuộn dây stato được cấp điện bằng nguồn xoay chiều. Trường dao động có thể được phân tách thành hai thành phần, đó là Số tiền bằng nhau, có hướng khác nhau Một động cơ không đồng bộ phản ứng với từng từ trường riêng biệt. Và mô men xoắn của động cơ bằng tổng khoảnh khắc do mỗi MP.
Trường chéo
Trường chéo chỉ được tạo khi rôto quay. Vì từ trường do dòng điện rôto tạo ra vuông góc với từ trường do dòng điện stato tạo ra nên nó được gọi là từ trường ngang hoặc chéo. Vì các trường ngang tác dụng vuông góc với từ trường stato và lệch pha thời gian 90° so với chúng, nên cả hai bộ tạo thành một từ trường quay với tốc độ đồng bộ.
Khu vực ứng dụng
Động cơ điện một pha không đồng bộ được sử dụng trong mạng 220 W với tần số 50 Hz. Thông thường chúng được sử dụng trong các máy gia dụng (mộc hoặc chế biến gỗ), cho máy ép gạch, máy trộn và các thiết bị gia dụng khác.
Động cơ điện một pha dầu của cuộn dây stato hai pha có tụ điện (dao và dak) hoặc động cơ không đồng bộ hai pha nhiều tốc độ công suất thấp (từ 15 oát đến 1 kW) là loại động cơ có được sử dụng để tụ điện hoạt động bình thường (xem ảnh). Những thiết bị này không nên được sử dụng ở những khu vực có độ rung hoặc nhiệt độ cao. Khu vực điểm đến: thiết bị gia dụng cơ giới hóa quy mô nhỏ (máy nghiền thức ăn tốc độ thấp, máy trộn bê tông), thiết bị truyền động điện, v.v. Ngoài ra, động cơ hai tốc độ một pha sử dụng máy bơm.
Ngoài ra, động cơ điện không đồng bộ tụ điện một pha được sử dụng cho máy nén tủ lạnh, máy giặt, máy hút mùi và quạt, giá của chúng thấp hơn rất nhiều.
Đảo ngược động cơ
Đảo ngược động cơ điện một pha thực tế không khác gì chất tương tự không đồng bộ ba pha và được tạo ra bởi các công tắc tơ, mạch như sau: nếu bạn nhấn nút công tắc tơ, cuộn dây của nó sẽ nhận được nguồn điện 220 volt dọc theo đường pha tiếp xúc pha. Để dừng, bạn cần nhấn lại nút công tắc tơ, như một diễn đàn thợ điện khuyên.
Đảo chiều động cơ điện không đồng bộ một pha
Khi bạn nhấn lại nút công tắc tơ “Quay lại”, động cơ bắt đầu di chuyển theo hướng ngược lại, tức là. tự mình đứng lên. Để dừng chuyển động ngược lại, nhấn nút dừng.
Ảnh: trạm nút nhấn Pke 222-3 để điều khiển động cơ điện không đồng bộ một pha
Cơ cấu đảo chiều được sử dụng để chuyển đổi tốc độ cao của động cơ máy trong điều kiện gia đình và công nghiệp.
Để mua được đồng bộ bền và chất lượng cao động cơ một pha, chúng tôi khuyên bạn chỉ nên chọn những sản phẩm đã được chứng minh, ví dụ nhà sản xuất nhập khẩu và các thương hiệu Abe, Emod, Eurotec, Raec (Bulgaria), Siemens (dòng 100 mm) và AIR. Trong tất cả các các thành phố lớn có một cửa hàng với thiết bị tương tự ở Ufa, Kyiv, Krasnodar, Krasnoyarsk, Lipetsk, Syktyvkar, Moscow hoặc Belgorod, và các cửa hàng Perm đặc biệt phổ biến. Việc bán hàng cũng được thực hiện trực tuyến hoặc ở nhiều thị trường khác nhau.
Động cơ không đồng bộ là một thiết bị được thiết kế để chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học. Nó được gọi là không đồng bộ vì các quá trình bên trong nó không xảy ra đồng thời: tốc độ quay của rôto luôn nhanh hơn tần số quay của từ trường do stato tạo ra. Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn về nguyên lý hoạt động và thiết kế của máy, cũng như sự khác biệt của nó so với đối tác đồng bộ của nó.
Hoạt động của động cơ điện xoay chiều dựa trên đặc tính của từ trường mà nó tương tác với các trường khác. Vì vậy, nếu trường đầu tiên được chứa bên trong trường thứ hai, quay quanh trục của nó, thì nó cũng sẽ bắt đầu quay. Hiện tượng này được chứng minh bằng thực nghiệm.
Nam châm hình vòng cung được gắn để có thể di chuyển bằng tay cầm. Một ống trụ làm bằng đồng được đặt giữa cực bắc và cực nam. Nó có thể xoay.
Nếu bạn xoay tay cầm, nam châm sẽ bắt đầu quay quanh trục của nó. Do đó từ thông đi qua hình trụ sẽ thay đổi. Và đây là điều kiện chính để hình thành dòng điện xoáy bên trong hình trụ. MỘT điện luôn tạo ra một từ trường xung quanh. Từ trường của nam châm và hình trụ bắt đầu tương tác với nhau, dẫn đến hình trụ này quay cùng chiều với nam châm móng ngựa.
Vì chuyển động quay của hình trụ là kết quả của tác động của từ trường quay nên nó sẽ bị tụt lại phía sau một khoảng nhất định, gọi là sự trượt. Nó được tính bằng công thức (tính bằng phần trăm):
Trong đó s là độ trượt, n là tốc độ quay của nam châm vĩnh cửu (gọi là đồng bộ), n 0 là trụ đồng (gọi là không đồng bộ). Đó là sự khác biệt ở những tốc độ này - Điều kiện cần thiết cho hoạt động của động cơ điện.
Thiết kế
Thí nghiệm được thực hiện đã chứng minh sự quay của hình trụ do sự quay của một nam châm vĩnh cửu. Vì vậy, thiết kế vẫn chưa đủ quyền gọi là động cơ điện. Nó phải được thay đổi sao cho từ trường cần thiết để quay rôto được tạo ra bởi điện. Và điều này có thể thực hiện được khi sử dụng dòng điện ba pha.
Máy không đồng bộ được cung cấp:
- stato;
- Cánh quạt;
- Trục mà rôto nằm trên đó.
Trong hình, vòng ngoài là stator sắt của động cơ điện, bao gồm vỏ có khung và lõi sắt. Ở hai cực của nó có ba cuộn dây (H - đầu, K - cuối). Một góc 120 độ được duy trì giữa hai cuộn dây liền kề. Mỗi trong số chúng được kết nối với một trong các pha hiện tại ba pha.
Bên trong vòng stato là một xi lanh kim loại được gắn trên một trục mà nó có thể quay. Đây là rôto của động cơ không đồng bộ. Nó có thể bị ngắn mạch hoặc pha.
Thiết bị này trông giống như một lõi được lắp ráp từ thép tấm. Nó có các rãnh trong đó nhôm được đổ ở trạng thái nóng chảy. Các thanh kim loại tạo thành các thanh được nối ngắn mạch bởi các vòng cuối (do đó có tên). Lồng sóc được so sánh với rôto lồng sóc vì chúng có hình dáng bên ngoài giống nhau.
Quan trọng!Đối với động cơ điện có rôto lồng sóc công suất lớn, người ta đổ đồng thay cho nhôm.
Thiết kế của máy điện không đồng bộ có rôto dây quấn rất phức tạp. Tuy nhiên, chúng có lợi thế hơn thiết bị đoản mạch. Nó bao gồm khả năng thay đổi tốc độ quay một cách trơn tru.
Rôto pha là một trục được gắn trên lõi nhiều lớp có cuộn dây ba pha. Theo cách này, nó giống với thiết kế của một stato. Các đầu của cuộn dây được nối theo hình ngôi sao và các đầu được nối bằng vòng trượt. Chúng được cách điện với nhau và nằm trên trục cánh quạt.
Để các vòng tiếp xúc với rôto pha, mỗi vòng được cung cấp một cặp chổi làm bằng kim loại và than chì. Chúng được cố định trong các giá đỡ đặc biệt để ép chúng vào các vòng bằng lò xo.
Trong trường hợp rôto dây quấn, cuộn dây ba pha được nối với biến trở khởi động. Do đó, điện trở bổ sung được hình thành trong mạch điện rôto.
Nguyên lý hoạt động
Biểu đồ có hình dưới đây sẽ giúp bạn hiểu rõ nguyên lý hoạt động của động cơ không đồng bộ.
Có 4 vị trí được đánh dấu trên biểu đồ (a, b, c và d), mỗi vị trí có một sơ đồ tương ứng (A, B, C hoặc D). Các đường dây được nối với dòng điện pha: l1 – pha thứ nhất, l2 – pha thứ hai, l3 – pha thứ ba. Trong quá trình hoạt động của động cơ điện sẽ xảy ra những thay đổi sau:
- Vị trí một. Giá trị hiện tại ở l1 là 0, ở l2 là số âm, ở l3 là dương. Trong sơ đồ, hướng dòng điện chạy được biểu thị bằng các mũi tên. Một từ thông sẽ được tạo ra, hướng của các đường thẳng có thể được xác định bằng cách áp dụng quy tắc tay phải, tạo thành cực nam (ký hiệu Y) ở cuối cực của cuộn dây thứ 3 bên trong stato. Trong trường hợp này, cực bắc (C) sẽ được tạo trên cuộn dây thứ 2. Điều này cho thấy các đường sức từ được dẫn qua rôto từ cuộn thứ 2 đến cuộn thứ 3.
- Vị trí b. Giá trị dòng điện xoay chiều ở l2 là 0, ở l1 là số dương, ở l3 là số âm. Từ thông sinh ra trên cuộn dây stato thứ 1 tạo ra cực nam và ở cực thứ 3 - cực bắc. Do đó, nó đổi hướng chính xác 120 độ và được truyền qua rôto từ cuộn thứ 3 đến cuộn thứ 1.
- Vị trí trong. Giá trị dòng điện xoay chiều ở l3 là 0, ở l2 là số dương, ở l1 là âm. Bây giờ cực bắc tương ứng với cuộn thứ 1 và cực nam tương ứng với cuộn thứ 2. Điều này có nghĩa là từ thông lại quay 120 độ và bây giờ đi qua rôto từ cuộn dây thứ 1 sang cuộn thứ 2.
- Vị trí d. Tất cả các giá trị của dòng điện xoay chiều trong mỗi pha cũng như hướng của từ thông đều tương ứng với vị trí a.
Có thể thấy, động cơ điện không đồng bộ có thể hoạt động được là nhờ sự thay đổi chiều của dòng điện xoay chiều trong cuộn dây stato. Mỗi chu kỳ thay đổi dòng điện sẽ tương ứng với một vòng quay của từ thông, làm cho rôto quay. Và không quan trọng các cuộn dây được kết nối như thế nào, ngôi sao hay hình tam giác.
Máy không đồng bộ một pha
Thông thường, một máy không đồng bộ được cấp nguồn bằng dòng điện xoay chiều ba pha. Nhưng nó đã được phát triển động cơ một pha. Nó ít phổ biến hơn vì nó có công suất thấp và cần thêm lực để tăng tốc.
Thiết bị một pha động cơ điện bao gồm một cuộn dây làm việc. Đó là lý do tại sao nó được gọi là một pha. Nhưng về cơ bản nó là một máy hai pha, hoạt động do trong quá trình khởi động, một cuộn dây phụ hoặc cuộn dây khởi động được đưa vào mạch điện.
Động cơ một pha được trang bị rôto lồng sóc. Đây là một trong những ưu điểm - sự đơn giản trong thiết kế. Tuy nhiên, động cơ điện một pha có một nhược điểm - thiếu mômen khởi động và hiệu suất thấp.
Dòng điện xoay chiều một pha tạo ra một từ trường gồm hai thành phần: biên độ của chúng bằng nhau nhưng quay ngược chiều nhau. Khi rôto đứng yên, các trường này tạo ra mômen khởi động có độ lớn bằng nhau. Nhưng vì dấu hiệu của chúng khác nhau nên kết quả mô-men xoắn khởi động bằng không. Do đó rôto vẫn đứng yên. Nhưng nếu bạn buộc nó quay bằng lực bổ sung, thì sự trượt sẽ được hình thành giữa hai trường - sự khác biệt về mômen. Mômen hướng vào chuyển động quay của rôto sẽ chiếm ưu thế. Khi đó chuyển động cưỡng bức của nó có thể bị dừng lại: công việc tiếp theođược cung cấp bằng cách trượt.
Sự khác biệt giữa động cơ không đồng bộ và động cơ đồng bộ
Hầu hết các máy điện xoay chiều không đồng bộ đều được trang bị rôto lồng sóc thay vì rôto pha. Sự khác biệt của chúng so với động cơ đồng bộ:
- Năng lượng thấp;
- Thiết bị đơn giản;
- Giá thấp;
- Tăng tuổi thọ sử dụng do không có bàn chải;
- Kiểm soát tốc độ phức tạp (nhưng không cần bộ chuyển đổi).
Các mẫu có rôto dây quấn khác với các mẫu có rôto lồng sóc thiết bị phức tạp, nhưng khả năng điều chỉnh tốc độ mượt mà. Giá thành và công suất của chúng cao hơn nhưng chổi thường bị mòn.
Động cơ điện loại không đồng bộ được sử dụng rộng rãi trong cả mạng lưới cấp điện ba pha và một pha. Chúng được sử dụng trong công nghiệp và ở nhà. Nhưng chỉ với vai trò là động cơ, ở chế độ máy phát điện, các máy đồng bộ mới tạo ra hiệu suất tốt nhất.