Știința electricității în secolele XIX și XX s-a dezvoltat rapid, ceea ce a dus la crearea motoarelor electrice asincrone. Cu aceste dispozitive, dezvoltarea industriei a făcut un salt uriaș înainte și acum este imposibil să ne imaginăm fabrici și uzine fără ajutorul mașinilor asincrone.
Cuprins
Istorie
Istoria motorului asincron datează din 1888, când Nikola Tesla a brevetat un circuit de motor electric, în același an în care un alt om de știință în domeniul electricității, Gallileo Ferrari Gallileo Ferraris a publicat o lucrare privind aspectele teoretice ale mașinii asincrone.
În 1889, un fizician rus Mihail Osipovici Dolivo-Dobrovolsky a primit un brevet în Germania pentru un motor electric trifazat asincron.
Toate aceste invenții au făcut posibilă îmbunătățirea mașinilor electrice și au dus la utilizarea în masă a mașinilor electrice în industrie, care au accelerat considerabil toate procesele industriale, au îmbunătățit eficiența și au redus intensitatea muncii.
În prezent, cel mai frecvent motor electric utilizat în industrie este prototipul mașinii electrice creat de Dolivo-Dobrovolsky.
Proiectarea și principiul de funcționare a motorului asincron
Principalele componente ale unui motor electric asincron sunt statorul și rotorul, care sunt separate unul de celălalt printr-un întrefier. Munca activă din motor este efectuată de înfășurări și de miezul rotorului.
Asincronia motorului este definită ca fiind diferența dintre viteza rotorului și viteza câmpului electromagnetic.
Stator - este o parte fixă a motorului, al cărei miez este fabricat din oțel electric și este montat în cadrul de bază. Cadrul este turnat dintr-un material care nu este magnetizat (de exemplufontă, aluminiu). Înfășurările statorului sunt un sistem trifazat în care firele sunt așezate în fante cu un unghi de deviere de 120 de grade. Fazele înfășurării sunt conectate la rețea în circuite stea sau triunghiulare în mod standard.
Rotorul - este partea mobilă a motorului. Există două tipuri de rotoare pentru motoarele asincrone: rotoarele cu colivie de veveriță și rotoarele de fază. Aceste tipuri diferă în ceea ce privește proiectarea înfășurării rotorului.
Motor de inducție cu rotor cu colivie de veveriță
Acest tip de mașină electrică a fost brevetat pentru prima dată de M.O. Dolivo-Dobrovolsky și se numește în mod popular "roata veveriței" din cauza aspectului său. Înfășurarea rotorică scurtcircuitată este formată din bare de cupru scurtcircuitate (aluminiu, alamă) și sunt introduse în fantele de înfășurare ale miezului rotorului. Acest tip de rotor nu are contacte mobile, astfel încât aceste motoare sunt foarte fiabile și durabile în funcționare.
Motor asincron cu rotor de fază
Acest dispozitiv permite variația vitezei pe o plajă largă. Rotorul de fază este o înfășurare trifazată care este conectată în aranjament stea sau delta. Aceste motoare sunt echipate cu perii speciale care pot fi utilizate pentru a controla viteza rotorului. Dacă se adaugă un reostat special la mecanismul unui astfel de motor, rezistența la pornire a motorului va fi redusă și curenții de pornire, care au un efect dăunător asupra rețelei și a dispozitivului în sine, vor fi minimizați.
Principiul de funcționare
Atunci când curentul electric este aplicat înfășurărilor statorului, se generează un flux magnetic. Deoarece fazele sunt decalate una față de cealaltă cu 120 de grade, acest lucru face ca fluxul din înfășurări să se rotească. În cazul în care rotorul este scurtcircuitat, această rotație generează un curent în rotor care creează un câmp electromagnetic. Interacționând între ele, câmpurile magnetice ale rotorului și statorului determină rotorul motorului electric să se rotească. În cazul în care rotorul este fazat, tensiunea este aplicată simultan la stator și la rotor, apare un câmp magnetic în fiecare mecanism, acestea interacționează între ele și rotesc rotorul.
Avantajele motoarelor asincrone
| Cu rotor cu colivie de veveriță | Cu rotor înfășurat în fază |
|---|---|
| 1. Dispozitiv și circuit simplu de pornire | 1. Curent de pornire redus |
| 2. Preț scăzut de fabricație | 2. Viteză variabilă. |
| 3. Turația arborelui nu se modifică odată cu creșterea sarcinii. | 3. Funcționare cu suprasarcini reduse, fără variații de viteză. |
| 4. Capacitatea de a rezista la suprasarcini de scurtă durată. | 4. Poate aplica o repornire automată |
| 5. Fiabil și durabil în funcționare | 5. Are un cuplu mare |
| 6. Potrivit pentru orice condiții de lucru | |
| 7. Are o eficiență ridicată |
Dezavantajele motoarelor asincrone
| Cu rotor cu colivie de veveriță | Cu rotor înfășurat în fază |
|---|---|
| 1. Viteza rotorului nu poate fi controlată | 1. supradimensionat |
| 2. Cuplu de pornire redus | 2. Eficiență mai mică |
| 3. Curent de pornire ridicat | 3. Întreținere frecventă din cauza periilor uzate |
| 4. O oarecare complexitate în proiectare și contacte mobile |
Motoarele asincrone sunt dispozitive foarte eficiente, cu caracteristici mecanice bune și, prin urmare, sunt cel mai frecvent utilizate tipuri de motoare.
Moduri de funcționare
Un motor electric asincron este un mecanism versatil și are mai multe moduri de funcționare în ceea ce privește durata:
- Continuă;
- Pe termen scurt;
- Intermitent; Periodic;
- Intermitent;
- Special.
Funcționare continuă - Modul de funcționare de bază al dispozitivelor asincrone, care se caracterizează prin funcționarea continuă a motorului electric, fără opriri, cu o sarcină constantă. Acest mod de funcționare este cel mai frecvent și este utilizat în instalații industriale din întreaga lume.
Funcționare de scurtă durată - Funcționează până când se atinge o sarcină stabilă pentru un timp specificat (10 până la 90 de minute) fără a avea timp suficient să se încălzească. După acest interval de timp, se oprește. Acest mod este utilizat pentru transportul fluidelor (apă, ulei, gaz etc.).apă, petrol, gaze) și în alte situații.
Funcționare intermitentă - Durata de funcționare este fixă și, la terminarea ciclului de lucru, se oprește. Modul de funcționare pornire-operare-oprire. Acesta poate fi oprit pentru o perioadă de timp înainte de a avea timp să se răcească la temperaturile exterioare și apoi pornit din nou.
Funcționare intermitentă - Motorul nu se încălzește până la temperatura maximă, dar nici nu se răcește până la temperatura ambiantă. Se utilizează în lifturi, scări rulante etc.
Mod special - Durata și perioada de activare sunt arbitrare.
În ingineria electrică există un principiu al reversibilității mașinilor electrice - aceasta înseamnă că dispozitivul poate atât să transforme energia electrică în energie mecanică, cât și să efectueze acțiunea inversă.
Motoarele asincrone se conformează, de asemenea, acestui principiu și au un mod motor și un mod generator.
Funcționarea motorului - este modul de funcționare de bază al unui motor electric asincron. Atunci când se aplică tensiune la înfășurări, se generează un cuplu electromagnetic, antrenând rotorul cu arborele și astfel arborele începe să se rotească, iar motorul ajunge la o viteză constantă, efectuând un lucru util.
Modul generator - se bazează pe principiul conform căruia curentul electric din înfășurările motorului este generat de rotația rotorului. Dacă rotorul motorului este rotit mecanic, se generează o forță electromotoare în înfășurările statorice, cu un condensator în înfășurări, se generează un curent capacitiv. În cazul în care capacitatea condensatorului are o anumită valoare, în funcție de caracteristicile motorului, generatorul se va autoexcita și va apărea un sistem de tensiune trifazat. Prin urmare, motorul cu colivie de veveriță va funcționa ca un generator.
Controlul vitezei pentru motoare asincrone
Există următoarele metode de reglare a turației motoarelor electrice asincrone și de control al modurilor de funcționare ale acestora:
- Frecvența - prin modificarea frecvenței curentului în rețeaua electrică, se modifică viteza motorului electric. Pentru această metodă se utilizează un dispozitiv numit convertor de frecvență;
- Reostat - prin modificarea rezistenței reostatului din rotor, viteza de rotație se modifică. Această metodă mărește cuplul de pornire și alunecarea critică;
- Pulsat - metoda de control în care se aplică un tip special de tensiune la motor.
- Înfășurările sunt comutate din stea în triunghi în timp ce motorul electric este în funcțiune, ceea ce reduce curenții de pornire;
- Controlul cu schimbarea perechilor de poli pentru rotoarele cu colivie de veveriță;
- Conectarea unei rezistențe inductive pentru motoarele cu rotor de fază.
Odată cu dezvoltarea sistemelor electronice, controlul diferitelor motoare asincrone devine din ce în ce mai eficient și mai precis. Astfel de motoare sunt folosite peste tot în lume, varietatea sarcinilor îndeplinite de astfel de mecanisme crește pe zi ce trece, iar nevoia lor nu se diminuează.
Articole conexe:
