Asynchronní stejnosměrný elektromotor – článek TechnoGroup

Asynchronní motor s vinutým rotorem je jedním z nejoblíbenějších zařízení pro přeměnu elektrické energie na mechanickou energii. Zařízení pracuje na principu elektromagnetické indukce. Hlavní součásti indukčního motoru jsou rotor (rotační prvek) a stator (stacionární prvek).

Konstrukce a princip činnosti

Fázový rotor asynchronního motoru má konstrukci podobnou statoru. Je založen na deskách vyrobených z elektrostatické oceli a upevněných na hřídeli. Konstrukce obsahuje podélné drážky. V nich jsou položeny závity cívek vinutí. Počet fází rotoru a statoru je stejný. Vinutí rotoru je připojeno k obvodu na hřídeli pomocí tří sběracích kroužků z mosazi nebo oceli. Kroužky se montují na hřídel s povinnou izolací. Konce vinutí rotoru jsou v kontaktu s vodivými kov-grafitovými kartáči, které zasahují do skříně skříně. Tato konstrukce poskytuje možnost připojit externí přídavný odpor. Kartáče jsou upevněny na speciálním kartáčovém držáku, vyrobeném a přitlačovaném ke sběracím kroužkům pružinami.

Vzhledem k povaze střídavého proudu se směr magnetického pole mění s určitou periodicitou. Indukovaný rotorový proud zase vytváří své vlastní magnetické pole. Rotorová a statorová pole se vzájemně ovlivňují a uvádějí mechanismus do pohybu.

Tento princip je základem činnosti všech asynchronních motorů. Stator generuje magnetické pole, které působením elektromagnetické indukce nutí rotor se otáčet. Modely s vinutým rotorem mají izolované vinutí statoru. Proud z kroužků se odstraňuje speciálními kartáči. Jádra rotoru a statoru jsou vyrobena z lisovaných elektroocelových plechů. Listy jsou izolované a vzájemně se nedotýkají. Navíc jsou lakované, aby se minimalizovaly vířivé proudy.

Ihned po spuštění IM motor zrychlí rotor na jmenovité hodnoty, přičemž překoná odpor přenášený na pracovní hřídel. Každý start motoru je doprovázen výrazným uvolňováním tepla, proto, aby bylo zařízení chráněno před přehřátím, jsou nastavena omezení na počet startů a dobu nepřetržitého provozu motoru.

Schéma zapojení

V závislosti na síťovém napětí mohou být fáze vinutí zapojeny do „trojúhelníku“ nebo „hvězdy“. U dvoupólových elektromotorů jsou pólové osy magnetických polí statoru a rotoru vůči sobě posunuty o 120°. Díky tomu se elektrický vodič pohybuje v měnícím se magnetickém poli a indukuje se v něm elektrické napětí (EMF). Pokud je tento vodič uzavřen, protéká jím proud a vytváří magnetické pole.

Stator je vnější stacionární část motoru. Při průchodu střídavého proudu jeho cívkami se magnetické pole začne pohybovat určitou rychlostí, které se říká synchronní. Magnetické pole rotoru má tendenci sledovat pole statoru s určitým posunem. Rotor nikdy neodpovídá synchronní rychlosti statoru. Pokud by k tomu došlo, pak by nedocházelo k relativnímu pohybu mezi dvěma součástmi motoru, a tudíž by se v rotoru nesnižovalo žádné napětí. Rozdíl v rychlosti je indikátorem prokluzu.

Rozsah použití asynchronního motoru s vinutým rotorem

IM tohoto typu se vyznačují vysokým točivým momentem při nízkých rozběhových proudech. Díky tomu mohou pracovat dlouhodobě stabilně i při zvýšené zátěži a výborně se hodí pro rozjezdy se zátěží na hřídeli. Takové motory se používají v podmínkách, kde je prioritou vysoký výkon a není potřeba plynulé nastavení rychlosti otáčení v širokém rozsahu.

Vzhledem k jejich vysokému výkonu jsou vinuté rotorové IM obvykle instalovány v těžkých energetických zařízeních:

• zdvihací mechanismy, včetně jeřábů;
• pohony výtahů,
• průmyslové stroje,
• kompresory;
• fanoušků.

Vysoká konstrukční pevnost, provozní účinnost a relativně jednoduchá obsluha je činí obzvláště oblíbenými ve výrobě.

Klady a zápory asynchronního motoru s vinutým rotorem

Takové IM mají oproti podobným zařízením řadu významných výhod:

• vysoký startovací moment,
• stabilní rychlost otáčení při vysokém zatížení,
• nižší startovací proud,
• možnost automatického startu,
• schopnost pracovat pod přetížením po dlouhou dobu.

Současně nejsou IM s navinutým rotorem bez nevýhod:

• citlivost na napěťové rázy,
• velké rozměry,
• poměrně vysoká cena,
• poměrně složitý design díky přítomnosti obvodu rotoru s přídavným odporem,
• snížený účiník a účinnost ve srovnání s motory s kotvou nakrátko.

Je třeba vzít v úvahu, že ovládací panel v kolektorových elektrických zařízeních je považován za jednu z nejméně spolehlivých součástí. Kluzné kontakty se v důsledku intenzivního tření rychle stanou nepoužitelnými. Proto jsou kartáče v průmyslových motorech spotřebním materiálem.

Obecně platí, že ačkoli IM s vinutým rotorem jsou složitější než ty s rotorem s klecí nakrátko, jejich startovací charakteristiky jsou mnohem vyšší a poskytují větší rozsah nastavení provozního momentu na hřídeli. Při správném výběru se jejich účinnost může blížit modelům s rotorem nakrátko.

Asynchronní motor díky své funkčnosti způsobil revoluci v průmyslovém světě. Jeho schopnost efektivně přeměňovat elektrickou energii na mechanickou z něj udělala nepostradatelný nástroj téměř v každém odvětví. Přestože existuje mnoho typů elektromotorů, indukční motory uvedené v našem katalogu zůstávají preferovanou volbou kvůli jejich všestrannosti, účinnosti a odolnosti. Nabízíme produkty předních výrobců se záručním a pozáručním servisem výrobce.

S pomocí moderních elektromotorů jsou poháněny domácí spotřebiče, všechny druhy nástrojů a jednotek, obráběcí stroje a další pohyblivé mechanismy a zařízení. Dnes se takové motory liší výkonem, charakteristikami, celkovými rozměry a také schopností regulovat rychlost otáčení hřídele a frekvenci, pro kterou je v obvodu zařazena jednotka s proměnným odporem.

Od svého vynálezu v polovině 1889. století byly všechny motory synchronního typu a pracovaly na stejnosměrný proud. V roce XNUMX však ruský inženýr vyvinul první asynchronní motor, který měl rotor s veverkou a pracoval na střídavý proud. Dnes mnoho lidí hledá stejnosměrný indukční motor, nechápou však, že taková zařízení neexistují, protože takové motory mají zcela odlišný princip činnosti.

Abychom lépe porozuměli této problematice, pečlivě zvažte, co jsou synchronní a asynchronní motory. To vám umožní lépe porozumět konstrukčním prvkům moderních elektromotorů, jejich funkčnosti a hlavním charakteristikám.

Je stejnosměrný asynchronní motor mýtus?

Je důležité pochopit, že hlavní rozdíl mezi asynchronními a synchronními elektromotory souvisí s principem synchronizace rotujícího magnetického pole statoru s rotorem.

Synchronní elektromotory pracují na střídavý proud. Jejich stator vytváří rotující magnetické pole a rotor buď obsahuje permanentní magnety, nebo je vybaven budicími vinutími, která jsou napájena externím zdrojem. V důsledku toho se rotor otáčí stejnou frekvencí jako magnetické pole statoru, tj. synchronně.

Asynchronní motory také pracují na střídavý proud, ale jejich princip činnosti je založen na skluzu – rozdílu mezi rychlostí rotujícího magnetického pole a skutečnou rychlostí rotoru. V rotoru se indukují proudy, které vytvářejí vlastní magnetické pole, interagují s polem statoru, což vede ke vzniku točivého momentu.

Stejnosměrné motory (DC motory) fungují odlišně: jejich stator může obsahovat permanentní magnety nebo elektromagnetická vinutí a rotor má vždy vinutí, kterým prochází proud a vytváří magnetické pole. Magnetická pole rotoru a statoru vzájemně interagují a zajišťují stabilní přenos točivého momentu.

Elektromotory se tedy dělí do tří hlavních kategorií: synchronní, asynchronní (indukční) a stejnosměrné motory. Asynchronní motory jsou schopny pracovat pouze na střídavý proud, zatímco stejnosměrné motory vyžadují speciální řídicí systém pro napájení napětím.

Princip činnosti asynchronního elektromotoru

Dnes se v naprosté většině případů používají asynchronní motory, protože se vyznačují nenáročným provozem, vysokou spolehlivostí a schopností vyrovnat se s velkým provozním zatížením. Z hlediska designu jsou poměrně jednoduché a zahrnují následující prvky:

• jádro statoru;
• hřídel;
• jádro rotoru;
• postel
• navíjení.

Ve skutečnosti je celý motor umístěn uvnitř rámu, který musí mít dostatečnou fyzickou sílu, aby vydržel velké zatížení. Navíc, čím větší je výkon jednotky, tím silnější by měl být rám. Jádro statoru působí jako magnetický vodič, který je základem pracovního pole. V jeho drážkách je umístěno vinutí, kterým prochází elektrický proud, což vede ke vzniku emf.

Rotor je pohyblivý prvek, který může být fázový nebo zkratovaný, v závislosti na konstrukčních prvcích. Složení obsahuje jádro, které je vyrobeno z laminované oceli, a také „veverčí klec“. Celá tato konstrukce je uložena na ocelové hřídeli, která přenáší mechanickou sílu a tím zajišťuje rotaci.

Princip činnosti asynchronního motoru spočívá v tom, že kolem vodiče, kudy protéká elektrický proud, vzniká elektromagnetické pole. Vlivem vířivých proudů však vzniká vlastní EMF, které tvoří samostatné elektromagnetické pole statoru. V důsledku toho vzniká rozdíl v rotaci polí, kdy rotor má ve skutečnosti tendenci dohánět statorová pole, v důsledku čehož dochází k asynchronizaci.

Princip činnosti stejnosměrného motoru

Pokud vezmeme v úvahu stejnosměrný elektromotor, pak je jeho základem stator – induktor (pevná část), uvnitř kterého se nachází kartáčově-sběrná jednotka a kotva. Zároveň je mezi nimi vzduchová mezera. Kotva je jednotka, která se skládá z plechů a vodičů (sada vinutí), které jsou uloženy ve speciálních drážkách.

Samotný kolektor má válcový tvar a je vyroben ze speciálních izolovaných měděných plátů. Je namontován speciálním způsobem na hřídel motoru, který má určité výstupky, kam zapadají konce sekcí vinutí kotvy. Mezi vlastnosti a výhody stejnosměrných elektromotorů patří:

• jednoduché a intuitivní ovládání;
• vysoká spolehlivost a odolnost vůči těžké fyzické zátěži;
• všestrannost praktického použití, protože v případě potřeby může být použit jako generátor;
• snadné spuštění bez nutnosti instalace dalších komponent;
• možnost změny směru otáčení hřídele.

Principem činnosti stejnosměrného elektromotoru je interakce magnetických polí, která způsobuje rotaci kotvy pod určitým úhlem.

Výkon

Shrneme-li vše výše uvedené, můžeme s jistotou dojít k závěru, že neexistují žádné asynchronní stejnosměrné motory, protože jejich provoz je založen na kvalitativně odlišném principu.

Každý z motorů má svou vlastní oblast praktického použití a specifičnost, účinnost a další vlastnosti, které určují jejich použití. Při nákupu elektromotoru byste měli dbát na kvalitu zpracování, spolehlivost a záruku od výrobce.