Эл асинхронные двигатели: Двигатели переменного тока, асинхронные двигатели

Содержание

Асинхронные электродвигатели: схема, принцип работы и устройство

Асинхронный электродвигатель – это электрический агрегат с вращающимся ротором. Скорость вращения ротора отличается от скорости, с которой вращается магнитное поле статора. Это – одна из важных особенностей работы агрегата, так как если скорости выровняются, то магнитное поле не будет наводить в роторе ток и действие силы на роторную часть прекратится. Именно поэтому двигатель называется асинхронным (у синхронного показатели скоростного вращения совпадают). 

В данной статье мы сфокусируемся на том, что представляет собой схема работы такого двигателя и – самое главное, насколько она эффективна при его эксплуатации.

Устройство и принцип действия

Ток в обмотках статора создает вращающееся магнитное поле. Это поле наводит в роторе ток, который начинает взаимодействовать с магнитным полем таким образом, что ротор начинает вращаться в ту же сторону, что и магнитное поле.

Относительная разность скоростей вращения ротора и частоты переменного магнитного поля называется скольжением.

В установившемся режиме скольжение невелико: 1-8% в зависимости от мощности.

Асинхронный двигатель

Подробнее о принципах работы асинхронного электродвигателя – в частности, на примере агрегата трехфазного тока, вы можете прочесть здесь, на сайте, в одном из наших материалов. Далее же мы разберем, какие бывают разновидности асинхронных электрических машин.

Виды асинхронных двигателей

Можно выделить 3 базовых типа асинхронных электродвигателей:

  • 1-фазный – с короткозамкнутым ротором
  • 3-х фазный – с короткозамкнутым ротором
  • 3-х фазный – с фазным ротором

Схема устройства асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

То есть, двигатели классифицируются по количеству фаз (1 и 3) и по типу ротора – с короткозамкнутым и с фазным. При этом число фаз с установленным типом ротора никак не взаимосвязано.

Ещё одна разновидность – асинхронный двигатель с массивным ротором. Ротор сделан целиком из ферромагнитного материала и фактически представляет собой стальной цилиндр, играющий роль как магнитопровода, так и проводника (вместо обмотки). Такой вид двигателя очень прочный и обладает высоким пусковым моментом, однако в роторе могут возникать большие потери энергии, а сам он может сильно нагреваться.

Какой ротор лучше, фазный или короткозамкнутый?

Преимущества короткозамкнутого:

  • Более-менее постоянная скорость вне зависимости от разных нагрузок
  • Допустимость кратковременных механических перегрузок
  • Простая конструкция, легкость пуска и автоматизации
  • Более высокие cos φ (коэффициент мощности) и КПД, чем у электродвигателей с фазным ротором

Недостатки:

  • Трудности в регулировании скорости вращения
  • Большой пусковой ток
  • Низкий мощностной коэффициент при недогрузках

Преимущества фазного:

  • Высокий начальный вращающий момент
  • Допустимость кратковременных механических перегрузок
  • Более-менее постоянная скорость при разных перегрузках
  • Меньший пусковой ток, чем у двигателей с короткозамкнутым ротором
  • Возможность использования автоматических пусковых устройств

Недостатки:

  • Большие габариты
  • Коэффициент мощности и КПД ниже, чем у электродвигателей с короткозамкнутым ротором

Какой двигатель лучше выбрать?

Асинхронный или коллекторный? Синхронный или асинхронный? Сказать однозначно, что определенный тип двигателя лучше, точно нельзя.

В пользу асинхронных моделей говорят их следующие преимущества.

  • Относительно небольшая стоимость
  • Низкие эксплуатационные затраты
  • Отсутствие необходимости в преобразователях при включении в сеть (только для нагрузок, не нуждающихся в регулировании скорости)
  • Отсутствие потребности в дополнительном источнике питания – в отличие от синхронных аналогов

Тем не менее, у асинхроников есть недостатки. А именно:

  • Малый пусковой момент
  • Высокий пусковой ток
  • Отсутствие возможности регулировки скорости при подключении к сети
  • Ограничение максимальной скорости частотой сети
  • Высокая зависимость электромагнитного момента от напряжения питающей сети
  • Низкий мощностной коэффициент – в отличие от синхронных агрегатов

Тем не менее, все перечисленные недостатки можно устранить, если питать асинхронный двигатель от статического частотного преобразователя. Кроме того, если соблюдать правила эксплуатации и не перегружать агрегаты, то они исправно прослужат длительный срок.

Но даже несмотря на то, что синхронные машины обладают довольно конкурентными преимуществами, большинство двигателей сегодня – именно асинхронные. Промышленность, сельское хозяйство, ЖКХ и многие другие отрасли используют именно их за счет высокого КПД. Но коэффициент полезного действия может значительно снижаться за счет таких параметров, как:

  • Высокий пусковой ток
  • Слабый пусковой момент
  • Рассинхрон между механическим моментом на валу привода и механической нагрузкой (это провоцирует высокий рост силы тока и избыточные нагрузки при запуске, а также снижение КПД при пониженной нагрузке)
  • Невозможность точной регулировки скорости работы прибора

Другими факторами, от которых зависит КПД асинхронного электродвигателя, являются:

  • степень загрузки двигателя по отношению к номинальной
  • конструкция и модель
  • степень износа
  • отклонение напряжения в сети от номинального.

Как избежать снижения КПД?

  • Обеспечение стабильного уровня загрузки – не ниже 75%
  • Увеличение мощностного коэффициента
  • Регулировать напряжение и частоту подаваемого тока

Для этого используются:

  • Частотные преобразователи – они плавно изменяют скорость вращения двигателя путем изменения частоты питающего напряжения
  • Устройства плавного пуска – они ограничивают скорость нарастания пускового тока и его предельное значение, как одни из факторов, из-за которых падает КПД

Итак, асинхронный двигатель имеет довольно широкую область использования и применяется во многих хозяйственных и производственных сферах деятельности.

У нас, в компании РУСЭЛТ, представлен широкий выбор электродвигателей данного типа, приобрести который вы можете по ценам, которые ощутимо выгоднее, чем у конкурентов.


Асинхронные электродвигатели

Асинхронные погружные электродвигатели (ПЭД) — это наиболее широко используемый тип двигателей для привода электроцентробежных насосов. Несмотря на то, что они не способны развивать высокие обороты, как двигатели на постоянных магнитах (вентильные), они доказали свою надежность в ходе эксплуатации, обладают меньшей себестоимостью и трудоемкостью изготовления. Стандартные асинхронные двигатели просты в эксплуатации и доступны в широком диапазоне типоразмеров по мощности, габариту и исполнению.

От технического уровня на стадии проекта, качества изготовления и надежной работы двигателя зависит долговечная работа установки. Компания «Новомет» имеет собственную научно-техническую базу для проектирования, изготовления и испытания опытных образцов, а также производственную базу для серийного изготовления погружных электродвигателей.

область применения

  • Применяются в качестве привода центробежных насосов, применяемых для откачки пластовой жидкости.

возможности

  • Выпускаются в габаритах от 96 мм до 185 мм
  • Номинальная мощность в диапазоне от 16 до 650 кВт

особенности

  • Широкая линейка типоразмеров по мощности и габариту
  • Применение компаундированного статора позволяет добиться полной герметезации обмоток, устранить перегрев, увеличить сопротивление изоляции в 10 раз
  • Фильтр для масла в основании двигателя позволяет продлить срок безотказной эксплуатации
Наружный диаметр двигателя

Номинальная мощность

1 секция

2 секции

3 секции

96 мм

3. 78 дюйма

16-32 кВт (@50Гц)

45-56 кВт (@50Гц)

70-100 кВт  (@50Гц)

103 мм

4.06 дюйма

16-90 кВт  (@50Гц)

63-160 кВт  (@50Гц)

140-250 кВт  (@50Гц)

117 мм

4.60 дюйма

12-125 кВт (@50Гц)

90-250 кВт (@50Гц)

270-400 кВт  (@50Гц)

130 мм

5.12 дюйма

22-140 кВт (@50Гц)

160-300 кВт (@50Гц)

350-560 кВт  (@50Гц)

143 мм

5.62 дюйма

63-220 кВт  (@50Гц)

260-440 кВт  (@50Гц)

555 кВт  (@50Гц)

185 мм

7. 44 дюйма

100-400 кВт  (@50Гц)

345-650 кВт (@50Гц)

 

В настоящее время компанией «НОВОМЕТ» производится широкая линейка асинхронных электродвигателей, освоено 6 габаритов: 96, 103, 117, 130, 143 и 185 мм. Число типоразмеров ПЭД – от 7 до 28 в каждом габарите диапазон мощностей – от 8 до 650 кВт. Обширная номенклатура позволяет подобрать наиболее оптимальное сочетание двигатель-насос, для обеспечения работы установки с максимально возможным КПД.

В зависимости от конструкции электродвигатели могут изготавливаться в различных модификациях, например с трубчатым охладителем (для температуры окружающей среды до 200°С), с двухсторонним выходом вала (для установок перевернутого типа, или присоединения погружного сепаратора механических примесей).

Электродвигатели оснащаются погружным блоком контроля параметров установки различных производителей, в том числе ТМС-Новомет.

Погружной электродвигатель состоит из основных элементов: неподвижного статора, вращающегося ротора, головки с токовводом и основания. Электродвигатель выполняется маслозаполненным. В головке электродвигателя, расположенной в верхней части, размещена колодка токоввода и узел упорного подшипника, который воспринимает осевые нагрузки от веса ротора. Основание расположено в нижней части электродвигателя и содержит фильтр для очистки масла. Головка и основание герметично соединены с корпусом статора резьбой.

NORD — Электродвигатели NORD DRIVEYSTEMS

Электродвигатели

Большая мощность, маленький расход

NORD поставляет широкий спектр электродвигателей, которые отвечают всем принятым мировым требованиям и стандартам эффективности. Наши двигатели находят применение в многочисленных приложениях, потому что они не только мощные и прочные, но и комбинируются со всеми редукторами NORD.

Будь то в мешалках, конвейерных системах, внутрипроизводственной логистике или пищевой промышленности, электродвигатели NORD можно найти везде, где требуется высокая мощность. Они работают надежно и с очень высоким КПД (до 95 процентов) на протяжении многих лет. Это позволяет нашим клиентам экономить на эксплуатационных расходах и одновременно сохраняет окружающую среду.

Доводы в пользу покупки электродвигателей NORD:

  • Максимальная эффективность
    Наши электродвигатели соответствуют требованиям действующего стандарта IEC 60034-30-1: 2014 и EUP 640/2009, а экономичные синхронные двигатели – даже самому высокому классу эффективности IE4.
  • Лучшее качество
    Мы производим все двигатели на собственном производстве в соответствии со строгими стандартами.
  • Высокая эксплуатационная готовность
    Благодаря нашему собственному производству мы можем доставить все наши электродвигатели за короткое время по всему миру.
  • Высокая гибкость
    Благодаря одинаковым размерам двигателей вы можете легко переходить с одного класса энергоэффективности на следующий, без необходимости проведения механической регулировки.

Экономичные и сильные: наши электродвигатели

Электрические приводы в промышленных применениях расходуют до 70 процентов от общей потребляемой энергии. Для многих компаний здесь открывается большой потенциал для оптимизации.

Поэтому мы в NORD разработали серию мощных энергосберегающих двигателей. Эти одиночные двигатели характеризуются очень высоким КПД и иногда значительно эффективнее, чем это требует актуальное постановление ЕС.

Энергоэффективные электродвигатели NORD подходят практически для любого применения. Самая экономичная серия IE4 выпускается в трех типоразмерах с мощностью от 1,1 до 5,5 кВт.

Вы хотите значительно сократить свои затраты на энергию? Тогда получите информацию о наших энергоэффективных синхронных двигателях IE4 прямо сейчас!

Нажмите здесь

Электродвигатели для особых областей применения

В некоторых областях применения стандартные двигатели не могут быть использованы, например, потому что условия окружающей среды слишком суровы, транспортируемые грузы слишком тяжелые или существует опасность взрыва.

Для таких случаев в нашем ассортименте есть специальные двигатели в диапазоне мощности от 0,12 до 30 кВт: взрывозащищенные версии доступны в вариантах для использования в пылевой атмосфере и в газовой атмосфере. Наши двигатели сертифицированы в соответствии с требованиями ATEX, IECEx и HazLoc. Посмотрите, как ведут себя наши одиночные двигатели в сложнейших условиях на сталелитейном заводе!

Посмотреть видео

Виды электродвигателей и их модификации

Модификации электродвигателей

Асинхронные электродвигатели АИР благодаря несложной конструкции, неимения нестационарных контактов и невысокой цене, при высокой ремонтопригодности, востребованы во всех без исключения отраслях промышленности. Поскольку данный тип моторов очень распространен, он имеет достаточно широкий ряд модификаций. Из-за этого часто встает вопрос, какие электродвигатели выбрать под те или иные задачи. Давайте разберемся, какие бывают электродвигатели и какую маркировку они имеют.

Какие бывают электродвигатели

Электродвигатель с повышенным скольжением (С).

Моторы с повышенным скольжением (АИРС) устанавливают на механизмы, которые работают с большими нагрузками, нежели могут выдержать обычные асинхронные эл двигатели. Также их ставят на агрегаты, которые работают в повторно-кратковременном режиме. Для того чтобы обеспечить данные режимы работы в обмотке ротора используют катанку из стали с более высокой сопротивляемостью к деформациям. По сути, они отличаются от стандартных моторов только лишь внутренним строением. Такие двигатели часто применяют на судовом оборудовании.


Двигатель с самовентиляцией и защищенного исполнения (Н).  

Это машины, у которых вентилятор закреплен на собственном валу и при вращении он создает аэродинамическое давление. В данном случае мотор имеет закрытое исполнение с рубчатой поверхностью. Служит это для повышения плоскости охлаждения. Применяются, например, в силовых насосах, используемых при добыче нефти или газа.


Эл двигатель с фазным ротором (К).

Данный мотор можно регулировать с помощью добавления в цепь ротора дополнительных резисторов. Данное исполнение позволяет повысить пусковой момент и пусковые токи. Сопротивление, в большинстве случаев, дополняется с помощью реостатов.  


Встраиваемый электродвигатель (В).

Как ясно из названия,  они предназначены для встраивания в какой-либо механизм. По своим характеристикам не отличаются от двигателей основного исполнения. Применяются в токарных станках, например.


С электромагнитным тормозом (Е).

Как правило, такие двигатели устанавливаются на оборудование, в котором необходима возможность практически мгновенной остановки (станочно-конвейерное оборудование). На самом деле это обычный асинхронный двигатель, в котором предусмотрен электронный тормоз. Возможно исполнение  с ручкой растормаживания (модификация Е2).


Двигатели для привода центробежных моноблочных насосов (Ж).

Отличаются от обычных электродвигателей наличием продленного вала. Делается это для постановки рабочих колес насосов.


Для мотор-редукторов (РЗ).

Конструктивно ничем не отличаются от остальных электродвигателей АИР, за исключением особой формы фланцевого подшипникового щита, которая обеспечивает установку усиленного подшипника и специального рабочего конца вала.


Эл двигатели АИР для станков-качалок (С).

Находят применение на нефтепромысле. Идентичны моторам, на базе которых созданы. Подразумевается их размещение на открытом воздухе.


Для приводов лифтов (Л).

Предназначены для привода лебедок лифтов. Данная модификация двигателей позволяет получить плавность хода всего механизма за счет постоянного момента на валу ротора.


Со встроенными датчиками (Б).

Как ясно из названия – установленные различные датчики для защиты электродвигателя.  Например, температурный датчик: при нагреве двигателя устройства защиты воздействуют на цепь контактора или пускателя и отключают машину. Используются на атомных станциях или других предприятиях,  где чрезвычайно важна безаварийность.


Двигатели с повышенной точностью по установочным размерам (П).

Имеют повышенную точность таких параметров как биение рабочего конца вала  и так далее. Уменьшен сохранившийся дисбаланс роторов двигателей.

Специалисты компании УЭСК помогут сделать правильный выбор


 Электродвигатель АИР характеристики
Тип двигателя  Р, кВт Номинальная частота вращения, об/мин кпд,* COS ф 1п/1н Мп/Мн Мmах/Мн 1н, А Масса, кг
АИР56А2 0,18 2840 68,0 0,78 5,0 2,2 2,2 0,52 3,4
АИР56В2 0,25 2840 68,0 0,698 5,0 2,2 2,2 0,52 3,9
АИР56А4 0,12 1390 63,0 0,66 5,0 2,1 2,2 0,44 3,4
АИР56В4 0,18 1390 64,0 0,68 5,0 2,1 2,2 0,65 3,9
АИР63А2 0,37 2840 72,0 0,86 5,0 2,2 2,2 0,91 4,7
АИР63В2 0,55 2840 75,0 0,85 5,0 2,2 2,3 1,31 5,5
АИР63А4 0,25 1390 68,0 0,67 5,0 2,1 2,2 0,83 4,7
АИР63В4 0,37 1390 68,0 0,7 5,0 2,1 2,2 1,18 5,6
АИР63А6 0,18 880 56,0 0,62 4,0 1,9 2 0,79 4,6
АИР63В6 0,25 880 59,0 0,62 4,0 1,9 2 1,04 5,4
АИР71А2 0,75 2840 75,0 0,83 6,1 2,2 2,3 1,77 8,7
АИР71В2 1,1 2840 76,2 0,84 6,9 2,2 2,3 2,6 10,5
АИР71А4 0,55 1390 71,0 0,75 5,2 2,4 2,3 1,57 8,4
АИР71В4 0,75 1390 73,0 0,76 6,0 2,3 2,3 2,05 10
АИР71А6 0,37 880 62,0 0,70 4,7 1,9 2,0 1,3 8,4
АИР71В6 0,55 880 65,0 0,72 4,7 1,9 2,1 1,8 10
АИР71А8 0,25 645 54,0 0,61 4,7  1,8 1,9 1,1 9
АИР71В8 0,25 645 54,0 0,61 4,7  1,8 1,9 1,1 9
АИР80А2 1,5 2850 78,5 0,84 7,0 2,2 2,3 3,46 13
АИР80А2ЖУ2 1,5 2850 78,5 0,84 7,0 2,2 2,3 3,46 13
АИР80В2 2,2 2855 81,0 0,85 7,0 2,2 2,3 4,85 15
АИР80В2ЖУ2 2,2 2855 81,0 0,85 7,0 2,2 2,3 4,85 15
АИР80А4 1,1 1390 76,2 0,77 6,0 2,3 2,3 2,85 14
АИР80В4 1,5 1400 78,5 0,78 6,0 2,3 2,3 3,72 16
АИР80А6 0,75 905 69,0 0,72 5,3 2,0 2,1 2,3 14
АИР80В6 1,1 905 72,0 0,73 5,5 2,0 2,1 3,2 16
АИР80А8 0,37 675 62,0 0,61 4,0 1,8 1,9 1,49 15
АИР80В8 0,55 680 63,0 0,61 4,0 1,8 2,0 2,17 18
АИР90L2 3,0 2860 82,6 0,87 7,5 2,2 2,3 6,34 17
АИР90L2ЖУ2 3,0 2860 82,6 0,87 7,5 2,2 2,3 6,34 17
АИР90L4 2,2 1410 80,0 0,81 7,0 2,3 2,3 5,1 17
АИР90L6 1,5 920 76,0 0,75 5,5 2,0 2,1 4,0 18
АИР90LA8 0,75 680 70,0 0,67 4,0 1,8 2,0 2,43 23
АИР90LB8 1,1 680 72,0 0,69 5,0 1,8 2,0 3,36 28
АИР100S2 4,0 2880 84,2 0,88 7,5 2,2 2,3 8,2 20,5
АИР100S2ЖУ2 4,0 2880 84,2 0,88 7,5 2,2 2,3 8,2 20,5
АИР100L2 5,5 2900 85,7 0,88 7,5 2,2 2,3 11,1 28
АИР100L2ЖУ2 5,5 2900 85,7 0,88 7,5 2,2 2,3 11,1 28
АИР100S4 3,0 1410 82,6 0,82 7,0 2,3 2,3 6,8 21
АИР100L4 4,0 1435 84,2 0,82 7,0 2,3 2,3 8,8 37
АИР100L6 2,2 935 79,0 0,76 6,5 2,0 2,1 5,6 33,5
АИР100L8 1,5 690 74,0 0,70 5,0 1,8 2,0 4,4 33,5
АИР112M2 7,5 2895 87,0 0,88 7,5 2,2 2,3 14,9 49
АИР112М2ЖУ2 7,5 2895 87,0 0,88 7,5 2,2 2,3 14,9 49
АИР112М4 5,5 1440 85,7 0,83 7,0 2,3 2,3 11,7 45
АИР112MA6 3,0 960 81,0 0,73 6,5 2,1 2,1 7,4 41
АИР112MB6 4,0 860 82,0 0,76 6,5 2,1 2,1 9,75 50
АИР112MA8 2,2 710 79,0 0,71 6,0 1,8 2,0 6,0 46
АИР112MB8 3,0 710 80,0 0,73 6,0 1,8 2,0 7,8 53
АИР132M2 11 2900 88,4 0,89 7,5 2,2 2,3 21,2 54
АИР132М2ЖУ2 11 2900 88,4 0,89 7,5 2,2 2,3 21,2 54
АИР132S4 7,5 1460 87,0 0,84 7,0 2,3 2,3 15,6 52
АИР132M4 11 1450 88,4 0,84 7,0 2,2 2,3 22,5 60
АИР132S6 5,5 960 84,0 0,77 6,5 2,1 2,1 12,9 56
АИР132M6 7,5 970 86,0 0,77 6,5 2,0 2,1 17,2 61
АИР132S8 4,0 720 81,0 0,73 6,0 1,9 2,0 10,3 70
АИР132M8 5,5 720 83,0 0,74 6,0 1,9 2,0 13,6 86
АИР160S2 15 2930 89,4 0,89 7,5 2,2 2,3 28,6 116
АИР160S2ЖУ2 15 2930 89,4 0,89 7,5 2,2 2,3 28,6 116
АИР160M2 18,5 2930 90,0 0,90 7,5 2,0 2,3 34,7 130
АИР160М2ЖУ2 18,5 2930 90,0 0,90 7,5 2,0 2,3 34,7 130
АИР160S4 15 1460 89,4 0,85 7,5 2,2 2,3 30,0 125
АИР160S4ЖУ2 15 1460 89,4 0,85 7,5 2,2 2,3 30,0 125
АИР160M4 18,5 1470 90,0 0,86 7,5 2,2 2,3 36,3 142
АИР160S6 11 970 87,5 0,78 6,5 2,0 2,1 24,5 125
АИР160M6 15 970 89,0 0,81 7,0 2,0 2,1 31,6 155
АИР160S8 7,5 720 85,5 0,75 6,0 1,9 2,0 17,8 125
АИР160M8 11 730 87,5 0,75 6,5 2,0 2,0 25,5 150
АИР180S2 22 2940 90,5 0,90 7,5 2,0 2,3 41,0 150
АИР180S2ЖУ2 22 2940 90,5 0,90 7,5 2,0 2,3 41,0 150
АИР180M2 30 2950 91,4 0,90 7,5 2,0 2,3 55,4 170
АИР180М2ЖУ2 30 2950 91,4 0,90 7,5 2,0 2,3 55,4 170
АИР180S4 22 1470 90,5 0,86 7,5 2,2 2,3 43,2 160
АИР180S4ЖУ2 22 1470 90,5 0,86 7,5 2,2 2,3 43,2 160
АИР180M4 30 1470 91,4 0,86 7,2 2,2 2,3 57,6 190
АИР180М4ЖУ2 30 1470 91,4 0,86 7,2 2,2 2,3 57,6 190
АИР180M6 18,5 980 90,0 0,81 7,0 2,1 2,1 38,6 160
АИР180M8 15 730 88,0 0,76 6,6 2,0 2,0 34,1 172
АИР200M2 37 2950 92,0 0,88 7,5 2,0 2,3 67,9 230
АИР200М2ЖУ2 37 2950 92,0 0,88 7,5 2,0 2,3 67,9 230
АИР200L2 45 2960 92,5 0,90 7,5 2,0 2,3 82,1 255
АИР200L2ЖУ2 45 2960 92,5 0,90 7,5 2,0 2,3 82,1 255
АИР200M4 37 1475 92,0 0,87 7,2 2,2 2,3 70,2 230
АИР200L4 45 1475 92,5 0,87 7,2 2,2 2,3 84,9 260
АИР200M6 22 980 90,0 0,83 7,0 2,0 2,1 44,7 195
АИР200L6 30 980 91,5 0,84 7,0 2,0 2,1 59,3 225
АИР200M8 18,5 730 90,0 0,76 6,6 1,9 2,0 41,1 210
АИР200L8 22 730 90,5 0,78 6,6 1,9 2,0 48,9 225
АИР225M2 55 2970 93,0 0,90 7,5 2,0 2,3 100 320
АИР225M4 55 1480 93,0 0,87 7,2 2,2 2,3 103 325
АИР225M6 37 980 92,0 0,86 7,0 2,1 2,1 71,0 360
АИР225M8 30 735 91,0 0,79 6,5 1,9 2,0 63 360
АИР250S2 75 2975 93,6 0,90 7,0 2,0 2,3 135 450
АИР250M2 90 2975 93,9 0,91 7,1 2,0 2,3 160 530
АИР250S4 75 1480 93,6 0,88 6,8 2,2 2,3 138,3 450
АИР250M4 90 1480 93,9 0,88 6,8 2,2 2,3 165,5 495
АИР250S6 45 980 92,5 0,86 7,0 2,1 2,0 86,0 465
АИР250M6 55 980 92,8 0,86 7,0 2,1 2,0 104 520
АИР250S8 37 740 91,5 0,79 6,6 1,9 2,0 78 465
АИР250M8 45 740 92,0 0,79 6,6 1,9 2,0 94 520
АИР280S2 110 2975 94,0 0,91 7,1 1,8 2,2 195 650
АИР280M2 132 2975 94,5 0,91 7,1 1,8 2,2 233 700
АИР280S4 110 1480 94,5 0,88 6,9 2,1 2,2 201 650
АИР280M4 132 1480 94,8 0,88 6,9 2,1 2,2 240 700
АИР280S6 75 985 93,5 0,86 6,7 2,0 2,0 142 690
АИР280M6 90 985 93,8 0,86 6,7 2,0 2,0 169 800
АИР280S8 55 740 92,8 0,81 6,6 1,8 2,0 111 690
АИР280M8 75 740 93,5 0,81 6,2 1,8 2,0 150 800
АИР315S2 160 2975 94,6 0,92 7,1 1,8 2,2 279 1170
АИР315M2 200 2975 94,8 0,92 7,1 1,8 2,2 248 1460
АИР315МВ2 250 2975 94,8 0,92 7,1 1,8 2,2 248 1460
АИР315S4 160 1480 94,9 0,89 6,9 2,1 2,2 288 1000
АИР315M4 200 1480 94,9 0,89 6,9 2,1 2,2 360 1200
АИР315S6 110 985 94,0 0,86 6,7 2,0 2,0 207 880
АИР315М(А)6 132 985 94,2 0,87 6,7 2,0 2,0 245 1050
АИР315MВ6 160 985 94,2 0,87 6,7 2,0 2,0 300 1200
АИР315S8 90 740 93,8 0,82 6,4 1,8 2,0 178 880
АИР315М(А)8 110 740 94,0 0,82 6,4 1,8 2,0 217 1050
АИР315MВ8 132 740 94,0 0,82 6,4 1,8 2,0 260 1200
АИР355S2 250 2980 95,5 0,92 6,5 1. 6 2,3 432,3 1700
АИР355M2 315 2980 95,6 0,92 7,1 1,6 2,2 544 1790
АИР355S4 250 1490 95,6 0,90 6,2 1,9 2,9 441 1700
АИР355M4 315 1480 95,6 0,90 6,9 2,1 2,2 556 1860
АИР355MА6 200 990 94,5 0,88 6,7 1,9 2,0 292 1550
АИР355S6 160 990 95,1 0,88 6,3 1,6 2,8 291 1550
АИР355МВ6 250 990 94,9 0,88 6,7 1,9 2,0 454,8 1934
АИР355L6 315 990 94,5 0,88 6,7 1,9 2,0 457 1700
АИР355S8 132 740 94,3 0,82 6,4 1,9 2,7 259,4 1800
АИР355MА8 160 740 93,7 0,82 6,4 1,8 2,0 261 2000
АИР355MВ8 200 740 94,2 0,82 6,4 1,8 2,0 315 2150
АИР355L8 132 740 94,5 0,82 6,4 1,8 2,0 387 2250

Как правильно выбрать электрический двигатель

Перед промышленностью все чаще встает вопрос энергоэффективности. Более экологичная экономика является одной из целей Конференции по климату в Париже (COP21), на достижение которой ориентированы многие страны. Для ограничения потребления и экономии энергии в последние годы в промышленность внедряется все более энергоэффективное оборудование. Согласно исследованию Европейской Комиссии, на долю двигателей приходится 65% промышленного потребления энергии в Европе. Работа над двигателями является важным рычагом сокращения выбросов CO2. Еврокомиссия даже прогнозирует, что к 2020 году можно повысить энергоэффективность двигателей европейского производства на 20-30%.  В результате выбросы CO2 в атмосферу сократились бы на 63 млн. тонн, а экономия составила бы 135 миллиардов кВтч.

Если вы хотите использовать в своей деятельности энергоэффективные двигатели и внести свой вклад в энергосбережение и развитие планеты, вам необходимо изучить в первую очередь стандарты энергоэффективности двигателей, действующие в вашей стране или в вашем географическом регионе. Но будьте внимательны, эти стандарты применимы не ко всем двигателям, а только к асинхронным двигателям AC.

Международные нормы

  • Международная электротехническая комиссия (IEC) определила классы энергоэффективности для электродвигателей, представленных на рынке, известные как код IE, которые обобщены в международном стандарте IEC.
  • IEC определила четыре уровня энергоэффективности, которые характеризуют энергоэффективность двигателя:
    • IE1 — стандартный класс
    • IE2 — высокий класс
    • IE3 — премиум класс
    • IE4 — супер-премиум класс
  • IEC также внедрила стандарт IEC 60034-2-1:2014 для испытаний двигателей. Многие страны используют национальные стандарты для испытаний двигателей, но в то же время применяют международный стандарт IEC 60034-2-1.

В Европе

ЕС уже принял ряд директив, направленных на снижение энергопотребления двигателей, включая обязательство производителей выводить на рынок энергоэффективные двигатели:

  • C 2011 года класс IE2 обязателен для всех двигателей.
  • Класс IE3 обязателен с января 2015 года для двигателей мощностью от 7,5 до 375 кВт (или IE2, если эти двигатели оснащены преобразователем частоты).
  • Класс IE3 обязателен с января 2017 года для двигателей мощностью от 0,75 до 375 кВт.

В США

В Соединенных Штатах в силе остаются стандарты, определяемые Американской ассоциацией NEMA (Национальная ассоциация производителей электрооборудования). С 2007 года минимальный требуемый уровень установлен на уровне IE2.
Эта же классификация используется в Австралии и в Новой Зеландии.

В Азии

В Китае корейские стандарты MEPS (Minimum Energy Performance Standard) применяются для малых и средних трехфазных асинхронных двигателей с 2002 года (GB 18693). В 2012 году стандарты MEPS были приведены в соответствие со стандартами IEC, переходя от IE1 к IE2, а теперь и к IE3.

Японияпривела в соответствие свое национальное законодательство с классами эффективности IEC и включила в 2014 году в программу «Top Runner» электродвигатели уровней IE2 и IE3. Действующая с 1998 года программа Top Runner обязывает японских автопроизводителей выставлять на рынок новые модели, которые более энергоэффективны, чем предыдущие поколения, заставляя тем самым внедрять инновации в энергетику.

В Индии используется сравнительная оценка эффективности с 2009 года и национальный стандарт на уровне IE2 с 2012 года.

Каталог электродвигателей АИР — таблица, справочник двигателей

Техническая информация, обзоры производителей, цены, крепежные размеры, массы, особенности и тонкости к каждому электродвигателю АИР:

Габариты и чертежи всех электродвигателей АИРЭлектродвигатель с тормозомО плохих электродвигателях АИРДоставка по Украине. Расчет цены и сроковОТЗЫВЫ Прочитать/оставить

Что вы найдете в каталоге двигателей АИР?

Каталог электродвигателей АИР – навигационная страница сайта с легким доступом ко всей детальной технической и рыночной информации, которая может Вам понадобиться. Как о каждой модели электромотора, так и о всей линейке.

  • Каталог моделей электродвигателей АИР с детальными описаниями;
  • Таблица габаритно-присоединительных размеров двигателей;
  • Каталог двигателей с Электромагнитным тормозом;
  • Популярная статья «Что прячется в дешевом электродвигателе АИР»;
  • Доставка электродвигателей по Украине;
  • Отзывы покупателей о компании ТОВ «Системы качества, ЛТД» и поставляемых ею двигателях.

Прежде чем приобрести электродвигатель, вникайте в тонкости и технические особенности. Стоимость на двигатели может колебаться в пределах 100%, а надежность и качество — отличаться в разы.

Характеристики и справочные данные двигателей

Под каждой ссылкой в таблице «каталог» находится страница, посвященная одной модели электродвигателя:

  1. Таблица технических характеристик двигателя
  2. Чертеж и размеры
  3. Что важно знать, чтоб не ошибиться в выборе двигателя
  4. Слабые места дешевых трехфазных электромоторов
  5. Строение и комплектующие асинхронных электромоторов
  6. Подробный обзор производителей

Чтобы скачать паспорт кликните на ссылку паспорт электродвигателей АИР

Сайт АИР. com.ua и специалисты компании предоставят подробный ответ о качестве и стоимости любого запрошенного электродвигателя АИР любого производителя.

Сертификаты дилера

Типы асинхронных электродвигателей

Асинхронные электродвигатели применяются в самых различных областях по причине отличных эксплуатационных характеристик и особых качеств продукции. К основным их особенностям можно отнести независимость частоты вращения от поступающей нагрузки и широкую сферу применения. 

Конструкционные особенности асинхронных электрических двигателей

Асинхронные электродвигатели состоят из статора и ротора, где внутренняя часть – ротор, который при вращении несет обмотку. Корпус прикрывает внутренние детали и защищает двигатель от попадания различных посторонних предметов, а также в некоторой степени от пыли и влаги, но не на 100%.

Внутри статора имеются пазы, которые выполняют роль магнитопровода. В них поэтапно уложены секции обмотки, фазы которой соединяются по типу звездочки или треугольника. Обе детали выполнены из прочных листов штампованной стали, толщина которых примерно 5 мм, минимум 3 мм. В машинах с большой мощностью используются двигателя, зазор в которых от 1 до 1,5 мм, соответственно, в маленьких он может составлять менее 3 мм. 

Типы асинхронных двигателей 

Асинхронные двигатели подразделяются на два типа:

  • С короткозамкнутым ротором;
  • Фазным ротором.

На электродвигателях имеется статорная обмотка – стержни, замкнутые с торцов двумя кольцами. Обмотка электродвигателей с фазным ротором соединена в форме звезды, такой вид называют с контактными кольцами – в конце обмотки три кольца из меди.

Асинхронные электродвигатели действуют практически по одному принципу: на обмотку подается напряжение, которое образует вращающее магнитное поле. Оно воздействует на обмотку, что создает электрическое поле. Все это ведет к вращению механизмов и образованию движения.

Купить различные типы асинхронных электродвигателей можно в нашей компании по привлекательной цене. Вся продукция подлежит сертификации и соответствует ГОСТ. Мы даем гарантию на всю продукцию, которая имеется у нас в наличии и под заказ. 

Вам помогут выбрать подходящий электродвигатель наши консультанты по тел. (495) 668 32 90.

Просмотров: 3075

Дата: Пятница, 06 Сентябрь 2013

Асинхронные двигатели переменного тока

| Как работают электродвигатели переменного тока Асинхронные электродвигатели переменного тока

| Как работают двигатели переменного тока — объясните это Реклама

Вы знаете, как работают электродвигатели? Ответ, наверное, да и нет! Хотя многие из нас узнали, как базовые моторные работы, из простых научных книг и веб-страниц, таких как эта, многие из моторы, которые мы используем каждый день — от заводских машин до электропоезда — вообще-то так не работают. Какие книги рассказывают нам о простых двигателях постоянного тока (DC), которые имеют петля из проволоки, вращающаяся между полюсами постоянного магнита; в реальной жизни, в большинстве двигателей большой мощности используется переменный ток (AC) и работают совершенно по-другому: это то, что мы называем индукцией двигатели, и они очень изобретательно используют вращающееся магнитное поле. Давайте посмотрим внимательнее!

Фотография: Обычный асинхронный двигатель переменного тока со снятыми корпусом и ротором, на котором показаны медные обмотки катушек, составляющих статор (статическая, неподвижная часть двигателя).Эти катушки предназначены для создания вращающегося магнитного поля, которое вращает ротор (подвижную часть двигателя) в пространстве между ними. Фото Дэвида Парсонса любезно предоставлено Министерством энергетики США / NREL.

Как работает обычный двигатель постоянного тока?

Простые двигатели, которые вы видите в научных книгах, основаны на кусок проволоки, согнутый в прямоугольную петлю, которая подвешена между полюса магнита. (Физики назвали бы это проводник с током сидит в магнитном поле.) Когда вы подключаете такой провод к батарее, через него течет постоянный ток (DC), создавая вокруг него временное магнитное поле. Это временное поле отталкивает исходное поле от постоянного магнита, в результате чего провод перевернуть. Обычно провод останавливался в этой точке, а затем снова переворачивался, но если мы воспользуемся хитроумным вращающимся соединением называется коммутатором, мы можем сделать обратный ток каждый раз, когда проволока переворачивается, и это означает, что проволока будет продолжать вращаться в в том же направлении, пока течет ток.Это суть простого электродвигателя постоянного тока, задуманного в 1820-е годы Майкла Фарадея и превратился в практическое изобретение о десять лет спустя Уильям Стерджен. (Более подробную информацию вы найдете в нашей вводной статье об электродвигателях.)

Иллюстрации: Электродвигатель постоянного тока основан на проволочной петле, вращающейся внутри фиксированного магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом. Коммутатор (разрезное кольцо) и щетки (угольные контакты к коммутатору) меняют направление электрического тока каждый раз, когда провод перекручивается, что позволяет ему вращаться в одном и том же направлении.

Прежде чем мы перейдем к двигателям переменного тока, давайте быстро резюмируйте, что здесь происходит. В двигателе постоянного тока магнит (и его магнитное поле) фиксируется на месте и образует внешнюю статическую часть двигатель (статор), а катушка с проводом, несущая электрический ток формирует вращающуюся часть двигателя (ротор). Магнитное поле исходит от статора, который представляет собой постоянный магнит, пока вы подаете электроэнергию на катушку, которая составляет ротор. Взаимодействие между постоянными магнитами поле статора и временное магнитное поле, создаваемое ротором, равно что заставляет мотор крутиться.

Рекламные ссылки

Как работает двигатель переменного тока?

В отличие от игрушек и фонариков, большинство домов, офисов, фабрики и другие здания не питаются от маленьких батареек: на них подается не постоянный ток, а переменный ток (AC), который меняет направление примерно 50 раз в секунду. (с частотой 50 Гц). Если вы хотите запустить двигатель от домашней электросети переменного тока, вместо батареи постоянного тока нужна другая конструкция двигателя.

В двигателе переменного тока есть кольцо электромагнитов расположены снаружи (составляя статор), которые предназначены для создания вращающегося магнитного поля.Внутри статора находится цельная металлическая ось, проволочная петля, катушка, беличья клетка из металлических стержней и межсоединений (например, вращающиеся клетки, которым иногда удается развлечь мышей), или другую свободно вращающуюся металлическую деталь, которая может проводить электричество. В отличие от двигателя постоянного тока, где вы посылаете энергию во внутренний ротор, в двигателе переменного тока вы посылаете мощность на внешние катушки, которые составляют статор. Катушки запитываются попарно, последовательно, создавая магнитное поле, вращающееся вокруг двигателя.

Фото: Статор создает магнитное поле с помощью туго намотанных катушек из медной проволоки, которые известны как обмотки. Когда электродвигатель изнашивается или перегорает, можно заменить его другим электродвигателем. Иногда проще заменить обмотки двигателя новым проводом — это умелая работа, называемая перемоткой, что и происходит здесь. Фото Сета Скарлетта любезно предоставлено ВМС США.

Как это вращающееся поле заставляет двигатель двигаться? Помните, что ротор, подвешенный внутри магнитное поле, является электрическим проводником.Магнитное поле постоянно меняется (потому что оно вращается), поэтому согласно законам электромагнетизма (точнее, закону Фарадея), магнитное поле создает (или индуцирует, если использовать термин Фарадея) электрический ток внутри ротора. Если проводник представляет собой кольцо или провод, ток течет вокруг него по петле. Если проводник представляет собой просто цельный кусок металла, вместо этого вокруг него циркулируют вихревые токи. В любом случае индуцированный ток производит собственное магнитное поле и, согласно другому закону электромагнетизма (Закон Ленца) пытается остановить то, что его вызывает — вращающееся магнитное поле — также вращаясь. (Вы можете думать о роторе отчаянно пытается «догнать» вращающееся магнитное поле, пытаясь устранить разница в движении между ними.) Электромагнитная индукция — это ключ к тому, почему такой двигатель вращается, и поэтому он называется асинхронным.

Фотография: эффективный асинхронный двигатель переменного тока. Фото Аль-Пуэнте любезно предоставлено NREL.

Как работает асинхронный двигатель переменного тока?

Вот небольшая анимация, чтобы подвести итог и, надеюсь, прояснить все:

  1. Две пары катушек электромагнита, показанные здесь красным и синим цветом, поочередно запитываются источником переменного тока (не показан, но подключаются к выводам справа).Две красные катушки соединены последовательно и запитаны вместе, а две синие катушки катушки подключаются таким же образом. Поскольку это переменный ток, ток в каждой катушке не включается и не выключается внезапно (как предполагает эта анимация), а плавно повышается и падает в форме синусоидальной волны: когда красные катушки наиболее активны, синие катушки полностью неактивны, и наоборот. Другими словами, их токи не совпадают (не совпадают по фазе на 90 °).
  2. Когда катушки находятся под напряжением, магнитное поле, которое они создают между ними, индуцирует электрический ток в роторе.Этот ток создает собственное магнитное поле, которое пытается противодействовать тому, что его вызвало (магнитное поле от внешних катушек). Взаимодействие между двумя полями заставляет ротор вращаться.
  3. Когда магнитное поле чередуется между красной и синей катушками, оно эффективно вращается вокруг двигателя. Вращающееся магнитное поле заставляет ротор вращаться в одном направлении и (теоретически) почти с одинаковой скоростью.

Асинхронные двигатели на практике

Что контролирует скорость двигателя переменного тока?

Фотография: Двигатель с регулируемой частотой.Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено NREL.

В синхронных двигателях переменного тока ротор вращается с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле; в асинхронном двигателе ротор всегда вращается с меньшей скоростью, чем поле, что делает его примером так называемого асинхронного двигателя переменного тока. Теоретическая скорость ротора в асинхронном двигателе зависит от частоты источника переменного тока и количества катушек, составляющих статор, и без нагрузки на двигатель приближается к скорости вращающегося магнитного поля.На практике нагрузка на двигатель (независимо от того, чем он управляет) также играет роль, замедляя ротор. Чем больше нагрузка, тем больше «пробуксовка» между скоростью вращающегося магнитного поля и фактической скоростью ротора. Чтобы контролировать скорость двигателя переменного тока (чтобы он работал быстрее или медленнее), вы должны увеличивать или уменьшать частоту источника переменного тока, используя так называемый частотно-регулируемый привод. Поэтому, когда вы регулируете скорость чего-то вроде заводской машины, питаемой от асинхронного двигателя переменного тока, вы на самом деле управляете схемой, которая изменяет частоту тока, приводящего в движение двигатель, вверх или вниз.

Что такое «фаза» двигателя переменного тока?

Нам не обязательно приводить в движение ротор с четырьмя катушками (двумя противоположными парами), как показано здесь. Можно построить асинхронные двигатели с любым другим расположением катушек. Чем больше у вас катушек, тем плавнее будет работать мотор. Количество отдельных электрических токов, возбуждающих питание катушек независимо, не в такте, известно как фаза двигателя, поэтому конструкция, показанная выше, представляет собой двухфазный двигатель (с двумя токами, питающими четыре катушки, которые работают не в шаге в двух парах. ).В трехфазном двигателе мы могли бы иметь три катушки, расположенные вокруг статора в виде треугольника, шесть равномерно расположенных катушек (три пары) или даже 12 катушек (три набора по четыре катушки) с одной, двумя или четырьмя катушками. включается и выключается одновременно тремя отдельными противофазными токами.

Анимация: Трехфазный двигатель, питаемый тремя токами (обозначенными красным, зеленым и синие пары катушек), сдвиг по фазе на 120 °.

Преимущества и недостатки асинхронных двигателей

Преимущества

Самым большим преимуществом асинхронных двигателей переменного тока является их простота. У них есть только одна движущаяся часть, ротор, что делает их недорогими, тихими, долговечными и относительно безотказными. ОКРУГ КОЛУМБИЯ двигатели, напротив, имеют коллектор и угольные щетки, которые изнашиваются. выходят и нуждаются в замене время от времени. Трение между щетками и Коммутатор также делает двигатели постоянного тока относительно шумными (а иногда даже довольно вонючими).

Artwork: Электродвигатели чрезвычайно эффективны, обычно преобразуют около 85 процентов поступающей электроэнергии в полезную исходящую механическую работу.Даже в этом случае довольно много энергии теряется в виде тепла внутри обмоток, поэтому двигатели могут сильно нагреваться. Большинство двигателей переменного тока промышленной мощности имеют встроенные системы охлаждения. Внутри корпуса находится вентилятор, прикрепленный к валу ротора (на противоположном конце оси, который приводит в движение любую машину, к которой прикреплен двигатель), показанный здесь красным. Вентилятор всасывает воздух в двигатель, обдувая его снаружи корпуса, минуя ребра вентиляции. Если вы когда-нибудь задумывались, почему электродвигатели имеют эти выступы снаружи (как вы можете видеть на верхнем фото на этой странице), причина в том, что они охлаждают двигатель.

Недостатки

Поскольку скорость асинхронного двигателя зависит от частоты переменного тока, приводящего его в действие, он вращается со скоростью постоянная скорость, если вы не используете частотно-регулируемый привод; Скорость двигателей постоянного тока намного легче контролировать, просто повышая или понижая напряжение питания. Хотя асинхронные двигатели относительно просты, они могут быть довольно тяжелыми и громоздкими из-за их катушечной обмотки. В отличие от двигателей постоянного тока, они не могут работать от батарей или любого другого источника постоянного тока (например, солнечных батарей) без использования инвертора (устройства, которое преобразует постоянный ток в переменный).Это потому, что им нужно изменяющееся магнитное поле, чтобы вращать ротор.

Кто изобрел асинхронный двигатель?

Изображение: оригинальный дизайн Николы Теслы для асинхронного двигателя переменного тока. Он работает точно так же, как и на анимации выше, с двумя синими и двумя красными катушками, которые поочередно возбуждаются генератором справа. Это произведение взято из оригинального патента Tesla, депонированного в Бюро по патентам и товарным знакам США, с которым вы можете ознакомиться в приведенных ниже ссылках.

Никола Тесла (1856–1943) был физиком. и плодовитый изобретатель, чей огромный вклад в науку и технику никогда не были полностью признаны. После того, как он приехал в Соединенные Штаты в возрасте 28 лет, он начал работал на известного пионера электротехники Томаса Эдисона. Но двое мужчин поссорились катастрофически и вскоре стали непримиримыми соперниками. Тесла твердо верил что переменный ток (AC) намного превосходил постоянный ток (DC), в то время как Эдисон думал обратное. Со своим партнером Джорджем Westinghouse, Тесла отстаивал AC, в то время как Эдисон был полон решимости управлять миром на DC и придумал всевозможные рекламные трюки, чтобы доказать, что кондиционер слишком опасен для широкого использования (изобретение электрического стула, чтобы доказать, что переменный ток может быть смертельным, и даже ударил током слона Топси с помощью переменного тока, чтобы показать, насколько это было смертельно опасно и жестоко). Битва между этими двумя очень разные взгляды на электроэнергию иногда называют Войной течений.

Несмотря на лучшие (или худшие) усилия Эдисона, Tesla победила, и теперь электричество переменного тока питает большую часть мира. Во многом именно поэтому многие электродвигатели, которые приводить в действие бытовую технику в наших домах, фабриках и офисах переменного тока асинхронные двигатели, работающие от вращающихся магнитных полей, которые Никола Тесла сконструировал в 1880-х годах (его патент, проиллюстрированный здесь, был выдан в мае 1888 года).Итальянский физик по имени Галилео Феррарис независимо друг от друга придумал ту же идею примерно в то же время, но история обошлась с ним еще более жестоко, чем Тесла и его имя теперь почти забыты.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

На других сайтах

Книги

Для читателей постарше
Для младших читателей
  • Электроэнергия для молодых людей: забавные и легкие проекты «Сделай сам» Марка де Винка. Maker Media / O’Reilly, 2017. Отличное практическое введение в электричество, включая несколько занятий, связанных с созданием электродвигателей с нуля. Возраст 9–12 лет.
  • Эксперименты с электродвигателем Эда Соби. Enslow, 2011. Это отличное общее введение в электродвигатели с большим количеством более широкого научного и технологического контекста. Однако по очевидным практическим соображениям и соображениям безопасности он ориентирован только на проекты с двигателями постоянного тока и лучше всего подходит для детей в возрасте от 11 до 14 лет.
  • Сила и энергия Криса Вудфорда.Факты в файле, 2004. Одна из моих книг, рассказывающих об усилиях человека по использованию энергии с древних времен до наших дней. Возраст 10+.
  • Никола Тесла: Разработчик электроэнергии Крис Вудфорд, в «Изобретатели и изобретения», том 5. Нью-Йорк: Маршалл Кавендиш, 2008. Краткую биографию Теслы я написал несколько лет назад. На момент написания все, кажется, было доступно в Интернете по этой ссылке Google Книги. Возраст 9–12 лет.

Патенты

Patents предлагает более глубокие технические детали и собственные идеи изобретателя о своей работе.Вот очень небольшая подборка многих патентов США, касающихся асинхронных двигателей.

  • Патент США 381 968: Электромагнитный двигатель Николы Тесла, 1 мая 1888 г. Оригинальный патент на асинхронный двигатель переменного тока.
  • Патент США 2,959,721: Многофазные асинхронные двигатели Томаса Бартона и др., Lancashire Dynamo & Crypto Ltd, 8 ноября 1960 г. Асинхронный двигатель с улучшенным контролем скорости.
  • Патент США 4311932: Жидкостное охлаждение для асинхронных двигателей, Рэймонд Н. Олсон, Sundstrand Corporation, 19 января 1982 г.Эффективный метод жидкостного охлаждения двигателя без чрезмерного сопротивления жидкости вращающимся компонентам.
  • Патент США 5,751,082: Асинхронный двигатель с высоким пусковым моментом. Автор: Умеш К. Гупта, Vickers, Inc., 12 мая 1998 г. Современный двигатель с высоким начальным крутящим моментом.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2012, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис. (2012/2020) Асинхронные двигатели. Получено с https://www.explainthatstuff.com/induction-motors.html.[Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте .

.. Асинхронные двигатели переменного тока

| Как работают электродвигатели переменного тока Асинхронные электродвигатели переменного тока

| Как работают двигатели переменного тока — объясните это Реклама

Вы знаете, как работают электродвигатели? Ответ, наверное, да и нет! Хотя многие из нас узнали, как базовые моторные работы, из простых научных книг и веб-страниц, таких как эта, многие из моторы, которые мы используем каждый день — от заводских машин до электропоезда — вообще-то так не работают.Какие книги рассказывают нам о простых двигателях постоянного тока (DC), которые имеют петля из проволоки, вращающаяся между полюсами постоянного магнита; в реальной жизни, в большинстве двигателей большой мощности используется переменный ток (AC) и работают совершенно по-другому: это то, что мы называем индукцией двигатели, и они очень изобретательно используют вращающееся магнитное поле. Давайте посмотрим внимательнее!

Фотография: Обычный асинхронный двигатель переменного тока со снятыми корпусом и ротором, на котором показаны медные обмотки катушек, составляющих статор (статическая, неподвижная часть двигателя).Эти катушки предназначены для создания вращающегося магнитного поля, которое вращает ротор (подвижную часть двигателя) в пространстве между ними. Фото Дэвида Парсонса любезно предоставлено Министерством энергетики США / NREL.

Как работает обычный двигатель постоянного тока?

Простые двигатели, которые вы видите в научных книгах, основаны на кусок проволоки, согнутый в прямоугольную петлю, которая подвешена между полюса магнита. (Физики назвали бы это проводник с током сидит в магнитном поле.) Когда вы подключаете такой провод к батарее, через него течет постоянный ток (DC), создавая вокруг него временное магнитное поле. Это временное поле отталкивает исходное поле от постоянного магнита, в результате чего провод перевернуть. Обычно провод останавливался в этой точке, а затем снова переворачивался, но если мы воспользуемся хитроумным вращающимся соединением называется коммутатором, мы можем сделать обратный ток каждый раз, когда проволока переворачивается, и это означает, что проволока будет продолжать вращаться в в том же направлении, пока течет ток.Это суть простого электродвигателя постоянного тока, задуманного в 1820-е годы Майкла Фарадея и превратился в практическое изобретение о десять лет спустя Уильям Стерджен. (Более подробную информацию вы найдете в нашей вводной статье об электродвигателях.)

Иллюстрации: Электродвигатель постоянного тока основан на проволочной петле, вращающейся внутри фиксированного магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом. Коммутатор (разрезное кольцо) и щетки (угольные контакты к коммутатору) меняют направление электрического тока каждый раз, когда провод перекручивается, что позволяет ему вращаться в одном и том же направлении.

Прежде чем мы перейдем к двигателям переменного тока, давайте быстро резюмируйте, что здесь происходит. В двигателе постоянного тока магнит (и его магнитное поле) фиксируется на месте и образует внешнюю статическую часть двигатель (статор), а катушка с проводом, несущая электрический ток формирует вращающуюся часть двигателя (ротор). Магнитное поле исходит от статора, который представляет собой постоянный магнит, пока вы подаете электроэнергию на катушку, которая составляет ротор. Взаимодействие между постоянными магнитами поле статора и временное магнитное поле, создаваемое ротором, равно что заставляет мотор крутиться.

Рекламные ссылки

Как работает двигатель переменного тока?

В отличие от игрушек и фонариков, большинство домов, офисов, фабрики и другие здания не питаются от маленьких батареек: на них подается не постоянный ток, а переменный ток (AC), который меняет направление примерно 50 раз в секунду. (с частотой 50 Гц). Если вы хотите запустить двигатель от домашней электросети переменного тока, вместо батареи постоянного тока нужна другая конструкция двигателя.

В двигателе переменного тока есть кольцо электромагнитов расположены снаружи (составляя статор), которые предназначены для создания вращающегося магнитного поля.Внутри статора находится цельная металлическая ось, проволочная петля, катушка, беличья клетка из металлических стержней и межсоединений (например, вращающиеся клетки, которым иногда удается развлечь мышей), или другую свободно вращающуюся металлическую деталь, которая может проводить электричество. В отличие от двигателя постоянного тока, где вы посылаете энергию во внутренний ротор, в двигателе переменного тока вы посылаете мощность на внешние катушки, которые составляют статор. Катушки запитываются попарно, последовательно, создавая магнитное поле, вращающееся вокруг двигателя.

Фото: Статор создает магнитное поле с помощью туго намотанных катушек из медной проволоки, которые известны как обмотки. Когда электродвигатель изнашивается или перегорает, можно заменить его другим электродвигателем. Иногда проще заменить обмотки двигателя новым проводом — это умелая работа, называемая перемоткой, что и происходит здесь. Фото Сета Скарлетта любезно предоставлено ВМС США.

Как это вращающееся поле заставляет двигатель двигаться? Помните, что ротор, подвешенный внутри магнитное поле, является электрическим проводником.Магнитное поле постоянно меняется (потому что оно вращается), поэтому согласно законам электромагнетизма (точнее, закону Фарадея), магнитное поле создает (или индуцирует, если использовать термин Фарадея) электрический ток внутри ротора. Если проводник представляет собой кольцо или провод, ток течет вокруг него по петле. Если проводник представляет собой просто цельный кусок металла, вместо этого вокруг него циркулируют вихревые токи. В любом случае индуцированный ток производит собственное магнитное поле и, согласно другому закону электромагнетизма (Закон Ленца) пытается остановить то, что его вызывает — вращающееся магнитное поле — также вращаясь.(Вы можете думать о роторе отчаянно пытается «догнать» вращающееся магнитное поле, пытаясь устранить разница в движении между ними.) Электромагнитная индукция — это ключ к тому, почему такой двигатель вращается, и поэтому он называется асинхронным.

Фотография: эффективный асинхронный двигатель переменного тока. Фото Аль-Пуэнте любезно предоставлено NREL.

Как работает асинхронный двигатель переменного тока?

Вот небольшая анимация, чтобы подвести итог и, надеюсь, прояснить все:

  1. Две пары катушек электромагнита, показанные здесь красным и синим цветом, поочередно запитываются источником переменного тока (не показан, но подключаются к выводам справа).Две красные катушки соединены последовательно и запитаны вместе, а две синие катушки катушки подключаются таким же образом. Поскольку это переменный ток, ток в каждой катушке не включается и не выключается внезапно (как предполагает эта анимация), а плавно повышается и падает в форме синусоидальной волны: когда красные катушки наиболее активны, синие катушки полностью неактивны, и наоборот. Другими словами, их токи не совпадают (не совпадают по фазе на 90 °).
  2. Когда катушки находятся под напряжением, магнитное поле, которое они создают между ними, индуцирует электрический ток в роторе. Этот ток создает собственное магнитное поле, которое пытается противодействовать тому, что его вызвало (магнитное поле от внешних катушек). Взаимодействие между двумя полями заставляет ротор вращаться.
  3. Когда магнитное поле чередуется между красной и синей катушками, оно эффективно вращается вокруг двигателя. Вращающееся магнитное поле заставляет ротор вращаться в одном направлении и (теоретически) почти с одинаковой скоростью.

Асинхронные двигатели на практике

Что контролирует скорость двигателя переменного тока?

Фотография: Двигатель с регулируемой частотой.Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено NREL.

В синхронных двигателях переменного тока ротор вращается с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле; в асинхронном двигателе ротор всегда вращается с меньшей скоростью, чем поле, что делает его примером так называемого асинхронного двигателя переменного тока. Теоретическая скорость ротора в асинхронном двигателе зависит от частоты источника переменного тока и количества катушек, составляющих статор, и без нагрузки на двигатель приближается к скорости вращающегося магнитного поля. На практике нагрузка на двигатель (независимо от того, чем он управляет) также играет роль, замедляя ротор. Чем больше нагрузка, тем больше «пробуксовка» между скоростью вращающегося магнитного поля и фактической скоростью ротора. Чтобы контролировать скорость двигателя переменного тока (чтобы он работал быстрее или медленнее), вы должны увеличивать или уменьшать частоту источника переменного тока, используя так называемый частотно-регулируемый привод. Поэтому, когда вы регулируете скорость чего-то вроде заводской машины, питаемой от асинхронного двигателя переменного тока, вы на самом деле управляете схемой, которая изменяет частоту тока, приводящего в движение двигатель, вверх или вниз.

Что такое «фаза» двигателя переменного тока?

Нам не обязательно приводить в движение ротор с четырьмя катушками (двумя противоположными парами), как показано здесь. Можно построить асинхронные двигатели с любым другим расположением катушек. Чем больше у вас катушек, тем плавнее будет работать мотор. Количество отдельных электрических токов, возбуждающих питание катушек независимо, не в такте, известно как фаза двигателя, поэтому конструкция, показанная выше, представляет собой двухфазный двигатель (с двумя токами, питающими четыре катушки, которые работают не в шаге в двух парах. ).В трехфазном двигателе мы могли бы иметь три катушки, расположенные вокруг статора в виде треугольника, шесть равномерно расположенных катушек (три пары) или даже 12 катушек (три набора по четыре катушки) с одной, двумя или четырьмя катушками. включается и выключается одновременно тремя отдельными противофазными токами.

Анимация: Трехфазный двигатель, питаемый тремя токами (обозначенными красным, зеленым и синие пары катушек), сдвиг по фазе на 120 °.

Преимущества и недостатки асинхронных двигателей

Преимущества

Самым большим преимуществом асинхронных двигателей переменного тока является их простота.У них есть только одна движущаяся часть, ротор, что делает их недорогими, тихими, долговечными и относительно безотказными. ОКРУГ КОЛУМБИЯ двигатели, напротив, имеют коллектор и угольные щетки, которые изнашиваются. выходят и нуждаются в замене время от времени. Трение между щетками и Коммутатор также делает двигатели постоянного тока относительно шумными (а иногда даже довольно вонючими).

Artwork: Электродвигатели чрезвычайно эффективны, обычно преобразуют около 85 процентов поступающей электроэнергии в полезную исходящую механическую работу.Даже в этом случае довольно много энергии теряется в виде тепла внутри обмоток, поэтому двигатели могут сильно нагреваться. Большинство двигателей переменного тока промышленной мощности имеют встроенные системы охлаждения. Внутри корпуса находится вентилятор, прикрепленный к валу ротора (на противоположном конце оси, который приводит в движение любую машину, к которой прикреплен двигатель), показанный здесь красным. Вентилятор всасывает воздух в двигатель, обдувая его снаружи корпуса, минуя ребра вентиляции. Если вы когда-нибудь задумывались, почему электродвигатели имеют эти выступы снаружи (как вы можете видеть на верхнем фото на этой странице), причина в том, что они охлаждают двигатель.

Недостатки

Поскольку скорость асинхронного двигателя зависит от частоты переменного тока, приводящего его в действие, он вращается со скоростью постоянная скорость, если вы не используете частотно-регулируемый привод; Скорость двигателей постоянного тока намного легче контролировать, просто повышая или понижая напряжение питания. Хотя асинхронные двигатели относительно просты, они могут быть довольно тяжелыми и громоздкими из-за их катушечной обмотки. В отличие от двигателей постоянного тока, они не могут работать от батарей или любого другого источника постоянного тока (например, солнечных батарей) без использования инвертора (устройства, которое преобразует постоянный ток в переменный).Это потому, что им нужно изменяющееся магнитное поле, чтобы вращать ротор.

Кто изобрел асинхронный двигатель?

Изображение: оригинальный дизайн Николы Теслы для асинхронного двигателя переменного тока. Он работает точно так же, как и на анимации выше, с двумя синими и двумя красными катушками, которые поочередно возбуждаются генератором справа. Это произведение взято из оригинального патента Tesla, депонированного в Бюро по патентам и товарным знакам США, с которым вы можете ознакомиться в приведенных ниже ссылках.

Никола Тесла (1856–1943) был физиком. и плодовитый изобретатель, чей огромный вклад в науку и технику никогда не были полностью признаны. После того, как он приехал в Соединенные Штаты в возрасте 28 лет, он начал работал на известного пионера электротехники Томаса Эдисона. Но двое мужчин поссорились катастрофически и вскоре стали непримиримыми соперниками. Тесла твердо верил что переменный ток (AC) намного превосходил постоянный ток (DC), в то время как Эдисон думал обратное. Со своим партнером Джорджем Westinghouse, Тесла отстаивал AC, в то время как Эдисон был полон решимости управлять миром на DC и придумал всевозможные рекламные трюки, чтобы доказать, что кондиционер слишком опасен для широкого использования (изобретение электрического стула, чтобы доказать, что переменный ток может быть смертельным, и даже ударил током слона Топси с помощью переменного тока, чтобы показать, насколько это было смертельно опасно и жестоко).Битва между этими двумя очень разные взгляды на электроэнергию иногда называют Войной течений.

Несмотря на лучшие (или худшие) усилия Эдисона, Tesla победила, и теперь электричество переменного тока питает большую часть мира. Во многом именно поэтому многие электродвигатели, которые приводить в действие бытовую технику в наших домах, фабриках и офисах переменного тока асинхронные двигатели, работающие от вращающихся магнитных полей, которые Никола Тесла сконструировал в 1880-х годах (его патент, проиллюстрированный здесь, был выдан в мае 1888 года).Итальянский физик по имени Галилео Феррарис независимо друг от друга придумал ту же идею примерно в то же время, но история обошлась с ним еще более жестоко, чем Тесла и его имя теперь почти забыты.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

На других сайтах

Книги

Для читателей постарше
Для младших читателей
  • Электроэнергия для молодых людей: забавные и легкие проекты «Сделай сам» Марка де Винка.Maker Media / O’Reilly, 2017. Отличное практическое введение в электричество, включая несколько занятий, связанных с созданием электродвигателей с нуля. Возраст 9–12 лет.
  • Эксперименты с электродвигателем Эда Соби. Enslow, 2011. Это отличное общее введение в электродвигатели с большим количеством более широкого научного и технологического контекста. Однако по очевидным практическим соображениям и соображениям безопасности он ориентирован только на проекты с двигателями постоянного тока и лучше всего подходит для детей в возрасте от 11 до 14 лет.
  • Сила и энергия Криса Вудфорда.Факты в файле, 2004. Одна из моих книг, рассказывающих об усилиях человека по использованию энергии с древних времен до наших дней. Возраст 10+.
  • Никола Тесла: Разработчик электроэнергии Крис Вудфорд, в «Изобретатели и изобретения», том 5. Нью-Йорк: Маршалл Кавендиш, 2008. Краткую биографию Теслы я написал несколько лет назад. На момент написания все, кажется, было доступно в Интернете по этой ссылке Google Книги. Возраст 9–12 лет.

Патенты

Patents предлагает более глубокие технические детали и собственные идеи изобретателя о своей работе.Вот очень небольшая подборка многих патентов США, касающихся асинхронных двигателей.

  • Патент США 381 968: Электромагнитный двигатель Николы Тесла, 1 мая 1888 г. Оригинальный патент на асинхронный двигатель переменного тока.
  • Патент США 2,959,721: Многофазные асинхронные двигатели Томаса Бартона и др., Lancashire Dynamo & Crypto Ltd, 8 ноября 1960 г. Асинхронный двигатель с улучшенным контролем скорости.
  • Патент США 4311932: Жидкостное охлаждение для асинхронных двигателей, Рэймонд Н. Олсон, Sundstrand Corporation, 19 января 1982 г.Эффективный метод жидкостного охлаждения двигателя без чрезмерного сопротивления жидкости вращающимся компонентам.
  • Патент США 5,751,082: Асинхронный двигатель с высоким пусковым моментом. Автор: Умеш К. Гупта, Vickers, Inc., 12 мая 1998 г. Современный двигатель с высоким начальным крутящим моментом.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2012, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис. (2012/2020) Асинхронные двигатели. Получено с https://www.explainthatstuff.com/induction-motors.html.[Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

Асинхронные двигатели переменного тока

| Как работают электродвигатели переменного тока Асинхронные электродвигатели переменного тока

| Как работают двигатели переменного тока — объясните это Реклама

Вы знаете, как работают электродвигатели? Ответ, наверное, да и нет! Хотя многие из нас узнали, как базовые моторные работы, из простых научных книг и веб-страниц, таких как эта, многие из моторы, которые мы используем каждый день — от заводских машин до электропоезда — вообще-то так не работают.Какие книги рассказывают нам о простых двигателях постоянного тока (DC), которые имеют петля из проволоки, вращающаяся между полюсами постоянного магнита; в реальной жизни, в большинстве двигателей большой мощности используется переменный ток (AC) и работают совершенно по-другому: это то, что мы называем индукцией двигатели, и они очень изобретательно используют вращающееся магнитное поле. Давайте посмотрим внимательнее!

Фотография: Обычный асинхронный двигатель переменного тока со снятыми корпусом и ротором, на котором показаны медные обмотки катушек, составляющих статор (статическая, неподвижная часть двигателя).Эти катушки предназначены для создания вращающегося магнитного поля, которое вращает ротор (подвижную часть двигателя) в пространстве между ними. Фото Дэвида Парсонса любезно предоставлено Министерством энергетики США / NREL.

Как работает обычный двигатель постоянного тока?

Простые двигатели, которые вы видите в научных книгах, основаны на кусок проволоки, согнутый в прямоугольную петлю, которая подвешена между полюса магнита. (Физики назвали бы это проводник с током сидит в магнитном поле.) Когда вы подключаете такой провод к батарее, через него течет постоянный ток (DC), создавая вокруг него временное магнитное поле. Это временное поле отталкивает исходное поле от постоянного магнита, в результате чего провод перевернуть. Обычно провод останавливался в этой точке, а затем снова переворачивался, но если мы воспользуемся хитроумным вращающимся соединением называется коммутатором, мы можем сделать обратный ток каждый раз, когда проволока переворачивается, и это означает, что проволока будет продолжать вращаться в в том же направлении, пока течет ток.Это суть простого электродвигателя постоянного тока, задуманного в 1820-е годы Майкла Фарадея и превратился в практическое изобретение о десять лет спустя Уильям Стерджен. (Более подробную информацию вы найдете в нашей вводной статье об электродвигателях.)

Иллюстрации: Электродвигатель постоянного тока основан на проволочной петле, вращающейся внутри фиксированного магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом. Коммутатор (разрезное кольцо) и щетки (угольные контакты к коммутатору) меняют направление электрического тока каждый раз, когда провод перекручивается, что позволяет ему вращаться в одном и том же направлении.

Прежде чем мы перейдем к двигателям переменного тока, давайте быстро резюмируйте, что здесь происходит. В двигателе постоянного тока магнит (и его магнитное поле) фиксируется на месте и образует внешнюю статическую часть двигатель (статор), а катушка с проводом, несущая электрический ток формирует вращающуюся часть двигателя (ротор). Магнитное поле исходит от статора, который представляет собой постоянный магнит, пока вы подаете электроэнергию на катушку, которая составляет ротор. Взаимодействие между постоянными магнитами поле статора и временное магнитное поле, создаваемое ротором, равно что заставляет мотор крутиться.

Рекламные ссылки

Как работает двигатель переменного тока?

В отличие от игрушек и фонариков, большинство домов, офисов, фабрики и другие здания не питаются от маленьких батареек: на них подается не постоянный ток, а переменный ток (AC), который меняет направление примерно 50 раз в секунду. (с частотой 50 Гц). Если вы хотите запустить двигатель от домашней электросети переменного тока, вместо батареи постоянного тока нужна другая конструкция двигателя.

В двигателе переменного тока есть кольцо электромагнитов расположены снаружи (составляя статор), которые предназначены для создания вращающегося магнитного поля.Внутри статора находится цельная металлическая ось, проволочная петля, катушка, беличья клетка из металлических стержней и межсоединений (например, вращающиеся клетки, которым иногда удается развлечь мышей), или другую свободно вращающуюся металлическую деталь, которая может проводить электричество. В отличие от двигателя постоянного тока, где вы посылаете энергию во внутренний ротор, в двигателе переменного тока вы посылаете мощность на внешние катушки, которые составляют статор. Катушки запитываются попарно, последовательно, создавая магнитное поле, вращающееся вокруг двигателя.

Фото: Статор создает магнитное поле с помощью туго намотанных катушек из медной проволоки, которые известны как обмотки. Когда электродвигатель изнашивается или перегорает, можно заменить его другим электродвигателем. Иногда проще заменить обмотки двигателя новым проводом — это умелая работа, называемая перемоткой, что и происходит здесь. Фото Сета Скарлетта любезно предоставлено ВМС США.

Как это вращающееся поле заставляет двигатель двигаться? Помните, что ротор, подвешенный внутри магнитное поле, является электрическим проводником.Магнитное поле постоянно меняется (потому что оно вращается), поэтому согласно законам электромагнетизма (точнее, закону Фарадея), магнитное поле создает (или индуцирует, если использовать термин Фарадея) электрический ток внутри ротора. Если проводник представляет собой кольцо или провод, ток течет вокруг него по петле. Если проводник представляет собой просто цельный кусок металла, вместо этого вокруг него циркулируют вихревые токи. В любом случае индуцированный ток производит собственное магнитное поле и, согласно другому закону электромагнетизма (Закон Ленца) пытается остановить то, что его вызывает — вращающееся магнитное поле — также вращаясь.(Вы можете думать о роторе отчаянно пытается «догнать» вращающееся магнитное поле, пытаясь устранить разница в движении между ними.) Электромагнитная индукция — это ключ к тому, почему такой двигатель вращается, и поэтому он называется асинхронным.

Фотография: эффективный асинхронный двигатель переменного тока. Фото Аль-Пуэнте любезно предоставлено NREL.

Как работает асинхронный двигатель переменного тока?

Вот небольшая анимация, чтобы подвести итог и, надеюсь, прояснить все:

  1. Две пары катушек электромагнита, показанные здесь красным и синим цветом, поочередно запитываются источником переменного тока (не показан, но подключаются к выводам справа).Две красные катушки соединены последовательно и запитаны вместе, а две синие катушки катушки подключаются таким же образом. Поскольку это переменный ток, ток в каждой катушке не включается и не выключается внезапно (как предполагает эта анимация), а плавно повышается и падает в форме синусоидальной волны: когда красные катушки наиболее активны, синие катушки полностью неактивны, и наоборот. Другими словами, их токи не совпадают (не совпадают по фазе на 90 °).
  2. Когда катушки находятся под напряжением, магнитное поле, которое они создают между ними, индуцирует электрический ток в роторе.Этот ток создает собственное магнитное поле, которое пытается противодействовать тому, что его вызвало (магнитное поле от внешних катушек). Взаимодействие между двумя полями заставляет ротор вращаться.
  3. Когда магнитное поле чередуется между красной и синей катушками, оно эффективно вращается вокруг двигателя. Вращающееся магнитное поле заставляет ротор вращаться в одном направлении и (теоретически) почти с одинаковой скоростью.

Асинхронные двигатели на практике

Что контролирует скорость двигателя переменного тока?

Фотография: Двигатель с регулируемой частотой.Фото Уоррена Гретца любезно предоставлено NREL.

В синхронных двигателях переменного тока ротор вращается с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле; в асинхронном двигателе ротор всегда вращается с меньшей скоростью, чем поле, что делает его примером так называемого асинхронного двигателя переменного тока. Теоретическая скорость ротора в асинхронном двигателе зависит от частоты источника переменного тока и количества катушек, составляющих статор, и без нагрузки на двигатель приближается к скорости вращающегося магнитного поля.На практике нагрузка на двигатель (независимо от того, чем он управляет) также играет роль, замедляя ротор. Чем больше нагрузка, тем больше «пробуксовка» между скоростью вращающегося магнитного поля и фактической скоростью ротора. Чтобы контролировать скорость двигателя переменного тока (чтобы он работал быстрее или медленнее), вы должны увеличивать или уменьшать частоту источника переменного тока, используя так называемый частотно-регулируемый привод. Поэтому, когда вы регулируете скорость чего-то вроде заводской машины, питаемой от асинхронного двигателя переменного тока, вы на самом деле управляете схемой, которая изменяет частоту тока, приводящего в движение двигатель, вверх или вниз.

Что такое «фаза» двигателя переменного тока?

Нам не обязательно приводить в движение ротор с четырьмя катушками (двумя противоположными парами), как показано здесь. Можно построить асинхронные двигатели с любым другим расположением катушек. Чем больше у вас катушек, тем плавнее будет работать мотор. Количество отдельных электрических токов, возбуждающих питание катушек независимо, не в такте, известно как фаза двигателя, поэтому конструкция, показанная выше, представляет собой двухфазный двигатель (с двумя токами, питающими четыре катушки, которые работают не в шаге в двух парах. ).В трехфазном двигателе мы могли бы иметь три катушки, расположенные вокруг статора в виде треугольника, шесть равномерно расположенных катушек (три пары) или даже 12 катушек (три набора по четыре катушки) с одной, двумя или четырьмя катушками. включается и выключается одновременно тремя отдельными противофазными токами.

Анимация: Трехфазный двигатель, питаемый тремя токами (обозначенными красным, зеленым и синие пары катушек), сдвиг по фазе на 120 °.

Преимущества и недостатки асинхронных двигателей

Преимущества

Самым большим преимуществом асинхронных двигателей переменного тока является их простота.У них есть только одна движущаяся часть, ротор, что делает их недорогими, тихими, долговечными и относительно безотказными. ОКРУГ КОЛУМБИЯ двигатели, напротив, имеют коллектор и угольные щетки, которые изнашиваются. выходят и нуждаются в замене время от времени. Трение между щетками и Коммутатор также делает двигатели постоянного тока относительно шумными (а иногда даже довольно вонючими).

Artwork: Электродвигатели чрезвычайно эффективны, обычно преобразуют около 85 процентов поступающей электроэнергии в полезную исходящую механическую работу.Даже в этом случае довольно много энергии теряется в виде тепла внутри обмоток, поэтому двигатели могут сильно нагреваться. Большинство двигателей переменного тока промышленной мощности имеют встроенные системы охлаждения. Внутри корпуса находится вентилятор, прикрепленный к валу ротора (на противоположном конце оси, который приводит в движение любую машину, к которой прикреплен двигатель), показанный здесь красным. Вентилятор всасывает воздух в двигатель, обдувая его снаружи корпуса, минуя ребра вентиляции. Если вы когда-нибудь задумывались, почему электродвигатели имеют эти выступы снаружи (как вы можете видеть на верхнем фото на этой странице), причина в том, что они охлаждают двигатель.

Недостатки

Поскольку скорость асинхронного двигателя зависит от частоты переменного тока, приводящего его в действие, он вращается со скоростью постоянная скорость, если вы не используете частотно-регулируемый привод; Скорость двигателей постоянного тока намного легче контролировать, просто повышая или понижая напряжение питания. Хотя асинхронные двигатели относительно просты, они могут быть довольно тяжелыми и громоздкими из-за их катушечной обмотки. В отличие от двигателей постоянного тока, они не могут работать от батарей или любого другого источника постоянного тока (например, солнечных батарей) без использования инвертора (устройства, которое преобразует постоянный ток в переменный).Это потому, что им нужно изменяющееся магнитное поле, чтобы вращать ротор.

Кто изобрел асинхронный двигатель?

Изображение: оригинальный дизайн Николы Теслы для асинхронного двигателя переменного тока. Он работает точно так же, как и на анимации выше, с двумя синими и двумя красными катушками, которые поочередно возбуждаются генератором справа. Это произведение взято из оригинального патента Tesla, депонированного в Бюро по патентам и товарным знакам США, с которым вы можете ознакомиться в приведенных ниже ссылках.

Никола Тесла (1856–1943) был физиком. и плодовитый изобретатель, чей огромный вклад в науку и технику никогда не были полностью признаны. После того, как он приехал в Соединенные Штаты в возрасте 28 лет, он начал работал на известного пионера электротехники Томаса Эдисона. Но двое мужчин поссорились катастрофически и вскоре стали непримиримыми соперниками. Тесла твердо верил что переменный ток (AC) намного превосходил постоянный ток (DC), в то время как Эдисон думал обратное. Со своим партнером Джорджем Westinghouse, Тесла отстаивал AC, в то время как Эдисон был полон решимости управлять миром на DC и придумал всевозможные рекламные трюки, чтобы доказать, что кондиционер слишком опасен для широкого использования (изобретение электрического стула, чтобы доказать, что переменный ток может быть смертельным, и даже ударил током слона Топси с помощью переменного тока, чтобы показать, насколько это было смертельно опасно и жестоко).Битва между этими двумя очень разные взгляды на электроэнергию иногда называют Войной течений.

Несмотря на лучшие (или худшие) усилия Эдисона, Tesla победила, и теперь электричество переменного тока питает большую часть мира. Во многом именно поэтому многие электродвигатели, которые приводить в действие бытовую технику в наших домах, фабриках и офисах переменного тока асинхронные двигатели, работающие от вращающихся магнитных полей, которые Никола Тесла сконструировал в 1880-х годах (его патент, проиллюстрированный здесь, был выдан в мае 1888 года).Итальянский физик по имени Галилео Феррарис независимо друг от друга придумал ту же идею примерно в то же время, но история обошлась с ним еще более жестоко, чем Тесла и его имя теперь почти забыты.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

На других сайтах

Книги

Для читателей постарше
Для младших читателей
  • Электроэнергия для молодых людей: забавные и легкие проекты «Сделай сам» Марка де Винка.Maker Media / O’Reilly, 2017. Отличное практическое введение в электричество, включая несколько занятий, связанных с созданием электродвигателей с нуля. Возраст 9–12 лет.
  • Эксперименты с электродвигателем Эда Соби. Enslow, 2011. Это отличное общее введение в электродвигатели с большим количеством более широкого научного и технологического контекста. Однако по очевидным практическим соображениям и соображениям безопасности он ориентирован только на проекты с двигателями постоянного тока и лучше всего подходит для детей в возрасте от 11 до 14 лет.
  • Сила и энергия Криса Вудфорда.Факты в файле, 2004. Одна из моих книг, рассказывающих об усилиях человека по использованию энергии с древних времен до наших дней. Возраст 10+.
  • Никола Тесла: Разработчик электроэнергии Крис Вудфорд, в «Изобретатели и изобретения», том 5. Нью-Йорк: Маршалл Кавендиш, 2008. Краткую биографию Теслы я написал несколько лет назад. На момент написания все, кажется, было доступно в Интернете по этой ссылке Google Книги. Возраст 9–12 лет.

Патенты

Patents предлагает более глубокие технические детали и собственные идеи изобретателя о своей работе.Вот очень небольшая подборка многих патентов США, касающихся асинхронных двигателей.

  • Патент США 381 968: Электромагнитный двигатель Николы Тесла, 1 мая 1888 г. Оригинальный патент на асинхронный двигатель переменного тока.
  • Патент США 2,959,721: Многофазные асинхронные двигатели Томаса Бартона и др., Lancashire Dynamo & Crypto Ltd, 8 ноября 1960 г. Асинхронный двигатель с улучшенным контролем скорости.
  • Патент США 4311932: Жидкостное охлаждение для асинхронных двигателей, Рэймонд Н. Олсон, Sundstrand Corporation, 19 января 1982 г.Эффективный метод жидкостного охлаждения двигателя без чрезмерного сопротивления жидкости вращающимся компонентам.
  • Патент США 5,751,082: Асинхронный двигатель с высоким пусковым моментом. Автор: Умеш К. Гупта, Vickers, Inc., 12 мая 1998 г. Современный двигатель с высоким начальным крутящим моментом.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2012, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис. (2012/2020) Асинхронные двигатели. Получено с https://www.explainthatstuff.com/induction-motors.html.[Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

Как работают асинхронные двигатели переменного тока?

Если вы когда-либо включали вентилятор в жаркий день или загружали белье в стиральную машину, вы на собственном опыте испытали на себе индукционный двигатель переменного тока. Это одни из самых универсальных и часто используемых двигателей в мире и один из многих типов электродвигателей, которые мы настраиваем в соответствии с вашими потребностями.

Хотя асинхронные двигатели просты по конструкции, их принципы работы требуют небольшого пояснения.

Асинхронные двигатели переменного тока

: богатая история использования

Изобретение асинхронного двигателя насчитывает более 100 лет. Хотя несколько человек внесли свой вклад в его разработку, Никола Тесла часто приписывают его изобретение. Он был первым, кто подал заявку на патент в США в 1887 году.

В то же время Джордж Вестингауз разрабатывал систему для получения электроэнергии от переменного тока, которая имела решающее значение для успеха асинхронного двигателя. Westinghouse заключила контракт с Tesla на разработку двигателя, но только через 10 лет General Electric получила лицензию и усовершенствовала конструкцию, и родился двигатель, который мы используем сегодня.

Асинхронные двигатели переменного тока

: богатая история использования

Изобретение асинхронного двигателя насчитывает более 100 лет. Хотя несколько человек внесли свой вклад в его разработку, Никола Тесла часто приписывают его изобретение. Он был первым, кто подал заявку на патент в США в 1887 году.

В то же время Джордж Вестингауз разрабатывал систему для получения электроэнергии от переменного тока, которая имела решающее значение для успеха асинхронного двигателя. Westinghouse заключила контракт с Tesla на разработку двигателя, но только через 10 лет General Electric получила лицензию и усовершенствовала конструкцию, и родился двигатель, который мы используем сегодня.

Две основные части: статор и ротор

Асинхронный двигатель переменного тока состоит из двух основных компонентов:

Как следует из их названия, статор представляет собой внешнюю неподвижную камеру, в которой вращается ротор. Статор создает магнитную силу через переменный ток, которая «побуждает» ротор вращаться.

Статор

Статор образован кольцом электромагнитов. Он состоит из тонких слоев стали или железа с прорезями, уложенных вместе в виде цилиндра.Медная проволока наматывается в чередующихся направлениях через внутреннюю часть цилиндра, создавая магнитные полюса.

Когда через эти проволочные катушки протекает переменный ток, они образуют пары чередующихся полюсов: северный и южный. Этот ток заставляет направленный поток и полярность полюсов перескакивать между северным и южным полюсами с каждым полупериодом. Это приводит к переменному магнитному полю, которое вращается с единой силой.

Ротор

Ротор также состоит из группы электромагнитов, расположенных вокруг цилиндра.Этот осевой аппарат располагается внутри статора. Магнитные поля, индуцированные внутри ротора, притягиваются к магнитному полю, создаваемому статором, следуя за ним, когда он вращается с каждым полупериодом переменного тока.

Этот тип двигателя называется асинхронным, потому что магнитное поле, создаваемое в статоре, индуцирует магнитное поле в роторе. В роторе асинхронного двигателя нет постоянных магнитов.

Типы асинхронных двигателей — работа, преимущества и их применение

Мы знаем, что основная функция двигателя — преобразовывать энергию из одной формы в другую, например, из электрической в ​​механическую.Классификация двигателей может быть сделана на основе типа источника питания, такого как двигатели переменного тока и двигатели постоянного тока. Под этими двигателями переменного и постоянного тока есть различные типы двигателей, такие как асинхронный двигатель, реактивный двигатель, шунтирующий двигатель постоянного тока, PMDC, шаговый, синхронный и т. Д. В этой статье обсуждается обзор различных типов асинхронных двигателей и их работы. Этот двигатель является наиболее часто используемым двигателем переменного тока, который также называют асинхронным двигателем, потому что этот двигатель работает на меньшей скорости по сравнению с синхронной скоростью.Здесь синхронная скорость — это не что иное, как скорость вращающегося магнитного поля внутри статора.


Что такое асинхронный двигатель?

Двигатель только с амортизирующими обмотками называется асинхронным двигателем. Асинхронный двигатель в большинстве случаев является самой скромной электрической машиной с точки зрения конструкции. Асинхронный двигатель работает по принципу индукции, когда электромагнитное поле индуцируется в роторе, когда вращающееся магнитное поле статора разрезает неподвижный ротор.Индукционные машины на сегодняшний день являются наиболее распространенным типом двигателей, используемых в промышленных, коммерческих или жилых помещениях. Это трехфазный двигатель переменного тока. Его характерные особенности: Асинхронный двигатель

  • Простая и прочная конструкция
  • Низкая стоимость и минимальное обслуживание
  • Высокая надежность и достаточно высокий уровень квалификации
  • Не требует дополнительного пускового двигателя и необходимости синхронизировать

Какие основные детали асинхронного двигателя?

Асинхронный двигатель в основном состоит из двух частей: статора и ротора.

Статор

Статор состоит из различных штамповок с пазами для размещения трехфазных обмоток. Он намотан на определенное количество полюсов. Обмотки разделены геометрически на 120 градусов. В асинхронных двигателях используются два типа роторов: ротор с короткозамкнутым ротором и ротор с обмоткой. Для работы машины не требуется постоянного тока возбуждения. Напряжение ротора индуцируется в обмотках ротора, а не физически связано проводами.

Ротор

Ротор — это вращающаяся часть электромагнитной цепи.Самый распространенный тип ротора — это ротор с короткозамкнутым ротором. Ротор состоит из многослойного цилиндрического сердечника с параллельно расположенными в осевом направлении прорезями для проводов. Каждый слот имеет стержень из меди, алюминия или сплава. Ротор трехфазных асинхронных двигателей также часто используется как якорь. Целью этого названия является форма якоря роторов, используемых в довольно ранних электрических устройствах. В электрическом оборудовании обмотка якоря индуцируется магнитным полем, хотя в трехфазных асинхронных двигателях эту роль играет ротор.

Асинхронный двигатель имеет такой же физический статор, что и синхронная машина с чередованием ротора. Асинхронный двигатель может работать как двигатели или как генератор. С другой стороны, они в основном используются как асинхронные двигатели.

Принцип работы

Принцип работы асинхронного двигателя заключается в том, что переменный ток в роторе двигателя требуется для создания крутящего момента, который достигается за счет электромагнитной индукции, возникающей в результате вращающегося магнитного поля обмотки статора.

Типы асинхронных двигателей

Асинхронные двигатели подразделяются на два типа, а именно: однофазные асинхронные двигатели и трехфазные асинхронные двигатели. Как следует из названия, однофазный асинхронный двигатель подключается к однофазному источнику переменного тока, тогда как трехфазный асинхронный двигатель может быть подключен к трехфазному источнику переменного тока. Опять же, эти типы асинхронных двигателей подразделяются на несколько подкатегорий. Однофазные подразделяются на четыре типа, тогда как трехфазные подразделяются на два типа.

Типы асинхронных двигателей

Однофазный асинхронный двигатель

Однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически. Когда двигатель подключен к однофазному источнику питания, основная обмотка проходит переменный ток. Логично, что наименее дорогостоящий механизм сортировки с минимальным обслуживанием должен использоваться наиболее регулярно. Они бывают разных типов в зависимости от способа запуска, поскольку они не запускаются автоматически. Это двигатели с расщепленной фазой, с экранированными полюсами и конденсаторные двигатели.Опять же, конденсаторные двигатели — это конденсаторные двигатели, конденсаторные двигатели и двигатели с постоянными конденсаторами. Двигатель с постоянным конденсатором показан ниже.

В этих типах двигателей пусковая обмотка может иметь последовательный конденсатор и / или центробежный переключатель. При подаче напряжения питания ток в основной обмотке отстает от напряжения питания из-за полного сопротивления основной обмотки. А ток в пусковой обмотке опережает / отстает от напряжения питания в зависимости от импеданса пускового механизма.

Угол между двумя обмотками достаточен для разности фаз, чтобы обеспечить вращающееся магнитное поле для создания пускового момента.Когда двигатель достигает от 70% до 80% синхронной скорости, центробежный переключатель на валу двигателя размыкается и отключает пусковую обмотку.

Типы однофазных асинхронных двигателей

Однофазные асинхронные двигатели подразделяются на четыре типа асинхронных двигателей, такие как двухфазные, конденсаторные, конденсаторные и конденсаторные, а также асинхронные двигатели с экранированными полюсами.

Асинхронный двигатель с расщепленной фазой

Альтернативное название асинхронного двигателя с расщепленной фазой — двигатель с резистивным пуском.Этот тип двигателя включает в себя статор и ротор с одной клеткой, где статор включает в себя две обмотки, называемые пусковой обмоткой, а также главную обмотку. Эти две обмотки перемещены в пространстве на 90 градусов. Пусковая обмотка имеет меньшее индуктивное реактивное сопротивление и высокое сопротивление, тогда как основная обмотка имеет чрезвычайно меньшее сопротивление, а также высокое индуктивное реактивное сопротивление.

Этот тип двигателя дешевле и подходит для нагрузок, которые запускаются очень легко, когда частота запуска может быть ограничена.Этот двигатель не подходит для приводов, которым требуется более 1 кВт из-за меньшего пускового момента. Применение асинхронного двигателя с расщепленной фазой в основном включает в себя стиральную машину, полировальные машины, вентиляторы переменного тока, смеситель-измельчитель, воздуходувки, центробежные насосы, сверлильный и токарный станок.

Асинхронный двигатель с конденсаторным запуском

Асинхронный двигатель с конденсаторным запуском — это однофазный двигатель, который включает в себя статор, а также ротор с одной клеткой. Статор этого двигателя в основном состоит из двух обмоток, а именно основной обмотки и вспомогательной обмотки.Альтернативное название вспомогательной обмотки — пусковая обмотка. В конструкции двигателя эти две обмотки можно расположить отдельно в пространстве под углом 90 градусов.

  • Асинхронный двигатель с конденсаторным пуском используется там, где необходимы частые пуски, например, с более высокой инерционной нагрузкой.
  • Этот тип двигателя используется для привода компрессоров, насосов, станков и конвейеров.
  • Используется в компрессорах переменного тока и холодильниках.
Индукционный двигатель с конденсаторным запуском и запуском от конденсатора

Принцип работы асинхронного двигателя с конденсаторным запуском такой же, как и у асинхронного двигателя с конденсаторным запуском.Мы знаем, что однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически, поскольку генерируемое магнитное поле не является вращающимся. Таким образом, для создания вращающегося магнитного поля асинхронным двигателям требуется разность фаз. В асинхронном двигателе с расщепленной фазой должно быть сопротивление, чтобы создать разность фаз, однако в этих двигателях; конденсатор будет иметь разность фаз.

Это правда, что ток, протекающий через конденсатор, направляет напряжение. В двигателе конденсаторного пускового и конденсаторного пускового конденсаторного типа имеется две обмотки, такие как основная и пусковая.
В пусковой обмотке внутри конденсатора имеется перемычка, поэтому ток, протекающий внутри конденсатора, направляет приложенное напряжение под некоторым углом. Эти два двигателя имеют высокий пусковой крутящий момент, поэтому они в основном используются в шлифовальных машинах, конвейерах, компрессорах, кондиционерах и т. Д.

Асинхронный двигатель с экранированными полюсами

быть заштрихованным через медное кольцо, которое также называется заштрихованным кольцом.Основная функция этого кольца в двигателе — это вторичная обмотка.

Этот тип двигателя вращается просто одним определенным образом, и обратное движение двигателя невозможно. В этом двигателе потери мощности чрезвычайно высоки, коэффициент мощности меньше, а индуцированный пусковой крутящий момент также может быть чрезвычайно низким. КПД этого двигателя низок из-за его небольших размеров и малой мощности. Применение асинхронного двигателя с экранированными полюсами включает в себя небольшие устройства, такие как вентиляторы, реле из-за легкого запуска и низкой стоимости.

Этот двигатель используется в фенах, вытяжных вентиляторах, настольных вентиляторах, кондиционерах, охлаждающих вентиляторах, холодильных устройствах, проигрывателях, проекторах, магнитофонах, копировальных машинах. Эти двигатели также используются для запуска электронных часов, а также однофазных синхронных двигателей.

Применения

применения однофазного асинхронного двигателя : он используется в приложениях с низким энергопотреблением и широко используется в бытовых и промышленных приложениях.И некоторые из них упомянуты ниже

  • Насосы
  • Компрессоры
  • Маленькие вентиляторы
  • Смесители
  • Игрушки
  • Высокоскоростные пылесосы
  • Электробритвы
  • Сверлильные станки

Трехфазный индукционный двигатель

Эти двигатели являются самозапускающимися и не используют конденсатор, пусковую обмотку, центробежный выключатель или другое пусковое устройство. Трехфазные асинхронные двигатели переменного тока широко используются в промышленных и коммерческих целях.Они бывают двух типов: двигатели с короткозамкнутым ротором и с контактным кольцом. Двигатели с короткозамкнутым ротором широко используются из-за их прочной конструкции и простой конструкции. Двигателям с контактным кольцом требуются внешние резисторы для обеспечения высокого пускового момента.

Асинхронные двигатели используются в промышленных и бытовых приборах, потому что они имеют прочную конструкцию, не требующую особого обслуживания, что они сравнительно дешевы и требуют питания только на статоре.

Типы трехфазных асинхронных двигателей

Трехфазные асинхронные двигатели включают в себя два основных компонента, а именно статор и ротор.В этом двигателе неподвижной частью является статор, а вращающейся частью — ротор. В этом двигателе нагрузка подключена к валу. Трехфазная обмотка якоря может быть намотана на статор. После того, как через эту обмотку подается сбалансированный трехфазный ток, в воздушном зазоре может быть сформировано вращающееся магнитное поле со стабильной амплитудой.

Эта обмотка якоря может быть подключена к трехфазному источнику питания и пропускает ток нагрузки. Этот тип двигателя делится на два типа в зависимости от его конструкции, например, ротор с короткозамкнутым ротором и ротор с обмоткой

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Конструкция асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором чрезвычайно проста.В этом двигателе ротор включает в себя цилиндрический сердечник, который может быть ламинирован, и имеет несколько прорезей на внешней периферии. Эти слоты несопоставимы и закручены на несколько углов.

Эти прорези помогают остановить магнитную блокировку между зубьями статора и ротора, чтобы можно было добиться плавной работы и уменьшить гудение. Эти двигатели включают роторы стержней вместо обмотки ротора, где стержни изготовлены из латуни, алюминия или меди.

В этом типе двигателя обмотка ротора включает алюминиевый стержень, в противном случае неизолированный медный, закрепленный в полузамкнутых пазах ротора. На обоих концах этого двигателя эти проводники замкнуты накоротко через торцевое кольцо из аналогичного материала. В результате этот тип ротора похож на короткозамкнутый ротор, поэтому он известен как асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Асинхронный двигатель с фазным ротором или контактным кольцом

Асинхронный двигатель с фазным ротором также называется двигателем с фазным ротором.В этом двигателе ротор включает пластинчатый цилиндрический сердечник. Как и у беличьей клетки, на внешней периферии есть прорези. Обмотка ротора размещена внутри пазов.

В намотанном роторе изолированные обмотки намотаны сверху ротора так же, как и на статоре. Обмотка этого ротора может быть распределена равномерно и обычно подключена в модели STAR. Три клеммы этого звездообразного соединения можно вынуть через контактное кольцо. Это причина называть этот двигатель асинхронным двигателем с контактным кольцом.

Почему трехфазный асинхронный двигатель самозапускается?

В трехфазном двигателе есть 3 однофазные линии через разность фаз на 120 °. Таким образом, вращающееся магнитное поле включает в себя аналогичную разность фаз, поэтому эта разность фаз будет вращать ротор.

Например, если мы рассматриваем a, b и c как три фазы, когда фаза «a» намагничивается, то ротор смещается в сторону фазы «a». В следующей второй фазе «b» намагнитится, поэтому он намагнитит ротор, а после этой фазы «c».Таким образом, ротор будет вращаться непрерывно.

Почему однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически?

Если однофазный асинхронный двигатель питается однофазным током, он генерирует пульсирующее, а не вращающееся магнитное поле. Подача тока по проводнику создает магнитный поток, который можно разделить на две составляющие, причем каждая составляющая будет вращаться в обратном направлении с одинаковой скоростью.

Таким образом, чистый поток станет нулевым; ток, который индуцируется в проводниках ротора, станет нулевым, а крутящий момент будет нулевым.В результате однофазный асинхронный двигатель не запускается самостоятельно.
Чтобы преодолеть эту проблему и сделать этот двигатель самозапускаемым, этот двигатель можно временно преобразовать в двухфазный двигатель во время запуска. По этой причине статор однофазного двигателя предлагается в виде дополнительной обмотки к основной обмотке, такой как пусковая обмотка. Итак, эти обмотки расположены поперек однофазной сети.

Обмотка

может быть расположена так, чтобы разность фаз между токами в двух обмотках статора была чрезвычайно большой.Таким образом, этот двигатель работает как двухфазный двигатель. Два тока создают вращающийся поток, который заставляет однофазный двигатель самозапускаться.

Преимущества

Конструкция двигателя и способ подачи электроэнергии дают асинхронному двигателю ряд преимуществ, показанных на рисунке ниже. И давайте посмотрим на них вкратце.

Преимущества асинхронного двигателя

Низкая стоимость: Асинхронные машины очень дешевы по сравнению с синхронными двигателями и двигателями постоянного тока. Это связано с скромной конструкцией асинхронного двигателя.Следовательно, эти двигатели в подавляющем большинстве предпочтительны для приложений с фиксированной скоростью в промышленных приложениях, а также для коммерческих и бытовых приложений, где можно легко подключить питание от сети переменного тока.

Низкие затраты на техническое обслуживание: Асинхронные двигатели — это двигатели, не требующие обслуживания, в отличие от двигателей постоянного тока и синхронных двигателей. Конструкция асинхронного двигателя очень проста и, следовательно, проста в обслуживании, что приводит к низким затратам на техническое обслуживание.

Простота эксплуатации: Работа асинхронного двигателя очень проста, потому что нет электрического соединителя с ротором, который питает мощность и ток, индуцируемые движением трансформатора на роторе из-за низкого сопротивления ротора. вращающиеся катушки.Асинхронные двигатели — это двигатели с самозапуском. Это может привести к сокращению усилий, необходимых для обслуживания.

Изменение скорости: Изменение скорости асинхронного двигателя почти постоянно. Скорость обычно изменяется всего на несколько процентов при переходе от холостого хода к номинальной нагрузке.

Высокий пусковой момент: Пусковой момент асинхронного двигателя очень высок, что делает двигатель полезным для операций, когда нагрузка прикладывается до запуска двигателя.Трехфазные асинхронные двигатели будут иметь самозапускающийся момент, в отличие от синхронных двигателей. Однако однофазные асинхронные двигатели не имеют момента самозапуска и вращаются с помощью некоторых вспомогательных устройств.

Долговечность: Еще одним важным преимуществом асинхронного двигателя является его долговечность. Это делает ее идеальной машиной для многих применений. В результате двигатель работает в течение многих лет без затрат и обслуживания.

Все эти преимущества позволяют использовать асинхронный двигатель во многих приложениях, таких как промышленное, бытовое и во многих приложениях.

Недостатки

К недостаткам асинхронного двигателя можно отнести следующее.

  • При небольшой нагрузке коэффициент мощности чрезвычайно низкий, и он потребляет большой ток. Таким образом, потери в меди могут быть высокими, что снижает эффективность при небольшой нагрузке.
  • Начальный крутящий момент асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором не низкий.
  • Это двигатель с постоянной скоростью, и этот двигатель неприменим там, где требуется неравномерная скорость.
  • Управление скоростью двигателя непросто.
  • Этот двигатель имеет высокий пусковой пусковой ток, который вызовет снижение напряжения в начале времени.

Приложения

Типы асинхронных двигателей применяются следующим образом.

  • Подъемники
  • Краны
  • Подъемники
  • Вытяжные вентиляторы большой мощности
  • Приводные токарные станки
  • Дробилки
  • Маслоэкстракционные мельницы
  • Текстиль и т. Д.

Итак, это обзор типов индукции моторы. В основном они подразделяются на два основных типа в зависимости от входного источника питания, такие как однофазный и трехфазный асинхронный двигатель.Опять же, эти два типа двигателей также подразделяются на разные типы, которые обсуждались выше. Здесь однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически, тогда как трехфазный асинхронный двигатель является самозапускающимся двигателем. Вот вам вопрос, какова основная функция асинхронного двигателя?

Проекты на базе асинхронных двигателей

Электродвигатель | Британника

Самый простой тип асинхронного двигателя показан на рисунке в разрезе. Трехфазный набор обмоток статора вставлен в пазы в железе статора.Эти обмотки могут быть подключены по схеме «звезда», обычно без внешнего подключения к нейтральной точке, или по схеме «треугольник». Ротор состоит из цилиндрического стального сердечника с проводниками, размещенными в пазах по всей поверхности. В наиболее обычной форме эти проводники ротора соединены вместе на каждом конце ротора токопроводящим концевым кольцом.

Принцип работы асинхронного двигателя может быть разработан, сначала предположив, что обмотки статора подключены к трехфазному источнику питания и что набор из трех синусоидальных токов, показанных на рисунке, протекает в обмотках статора.На этом рисунке показано влияние этих токов на создание магнитного поля через воздушный зазор машины в течение шести мгновений цикла. Для простоты показана только центральная токопроводящая петля для каждой фазной обмотки. В момент t 1 на рисунке, ток в фазе a является максимально положительным, тогда как ток в фазах b и c составляет половину отрицательного значения. Результатом является магнитное поле с приблизительно синусоидальным распределением вокруг воздушного зазора с максимальным значением наружу вверху и максимальным значением внутрь внизу.В момент времени t 2 на рисунке (т. Е. Одна шестая цикла позже), ток в фазе c является максимально отрицательным, в то время как в фазе b и фазе a составляет половину значения. положительный. Результатом, как показано на рисунке для t 2 , снова является синусоидально распределенное магнитное поле, но повернутое на 60 ° против часовой стрелки. Исследование распределения тока для т 3 , т 4 , т 5 и т 6 показывает, что магнитное поле продолжает вращаться с течением времени.Поле совершает один оборот за один цикл токов статора. Таким образом, совокупный эффект трех равных синусоидальных токов, равномерно смещенных во времени и протекающих в трех обмотках статора, равномерно смещенных в угловом положении, должен создать вращающееся магнитное поле с постоянной величиной и механической угловой скоростью, которая зависит от частоты электроснабжение.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Вращательное движение магнитного поля относительно проводников ротора вызывает индуцирование напряжения в каждом из них, пропорциональное величине и скорости поля относительно проводников.Поскольку проводники ротора закорочены друг с другом на каждом конце, в этих проводниках будут протекать токи. В простейшем режиме работы эти токи будут примерно равны индуцированному напряжению, деленному на сопротивление проводника. На этом рисунке показана диаграмма токов ротора за момент времени t 1 рисунка. Видно, что токи примерно синусоидально распределены по периферии ротора и расположены так, чтобы создавать вращающий момент против часовой стрелки на роторе (т.е.е. крутящий момент в том же направлении, что и вращение поля). Этот крутящий момент ускоряет ротор и вращает механическую нагрузку. По мере увеличения скорости вращения ротора его скорость относительно скорости вращающегося поля уменьшается. Таким образом, индуцированное напряжение снижается, что приводит к пропорциональному уменьшению тока в проводнике ротора и крутящего момента. Скорость ротора достигает постоянного значения, когда крутящий момент, создаваемый токами ротора, равен крутящему моменту, необходимому на этой скорости для нагрузки, без избыточного крутящего момента, доступного для ускорения объединенной инерции нагрузки и двигателя.

Вращающееся поле и токи, которые оно создает в короткозамкнутых проводниках ротора.

Британская энциклопедия, Inc.

Механическая выходная мощность должна обеспечиваться входной электрической мощностью. Первоначальных токов статора, показанных на рисунке, достаточно для создания вращающегося магнитного поля. Чтобы поддерживать это вращающееся поле в присутствии токов ротора, показанных на рисунке, необходимо, чтобы обмотки статора несли дополнительную составляющую синусоидального тока такой величины и фазы, чтобы нейтрализовать влияние магнитного поля, которое в противном случае могло бы возникнуть. токами ротора на рисунке.Общий ток статора в каждой фазной обмотке складывается из синусоидальной составляющей для создания магнитного поля и другой синусоиды, опережающей первую на четверть цикла, или 90 °, для обеспечения необходимой электроэнергии. Вторая, или силовая, составляющая тока находится в фазе с напряжением, приложенным к статору, в то время как первая, или намагничивающая, составляющая отстает от приложенного напряжения на четверть цикла или 90 °. При номинальной нагрузке эта намагничивающая составляющая обычно находится в диапазоне 0.От 4 до 0,6 величины силовой составляющей.

Большинство трехфазных асинхронных двигателей работают с обмотками статора, подключенными непосредственно к трехфазному источнику питания постоянного напряжения и постоянной частоты. Типичные напряжения питания находятся в диапазоне от 230 вольт между фазами для двигателей относительно небольшой мощности (например, от 0,5 до 50 киловатт) до примерно 15 киловольт между фазами для двигателей большой мощности до примерно 10 мегаватт.

За исключением небольшого падения напряжения на сопротивлении обмотки статора, напряжение питания согласуется со скоростью изменения магнитного потока в статоре машины во времени.Таким образом, при питании с постоянной частотой и постоянным напряжением величина вращающегося магнитного поля остается постоянной, а крутящий момент примерно пропорционален силовой составляющей тока питания.

В асинхронном двигателе, показанном на предыдущих рисунках, магнитное поле совершает один оборот за каждый цикл частоты питания. Для источника с частотой 60 Гц скорость поля составляет 60 оборотов в секунду или 3600 оборотов в минуту. Скорость ротора меньше скорости поля на величину, достаточную для того, чтобы индуцировать необходимое напряжение в проводниках ротора для создания тока ротора, необходимого для момента нагрузки.При полной нагрузке скорость обычно на 0,5–5 процентов ниже скорости поля (часто называемая синхронной скоростью), причем более высокий процент применяется к двигателям меньшего размера. Эта разница в скорости часто называется скольжением.

Другие синхронные скорости могут быть получены с источником постоянной частоты, построив машину с большим количеством пар магнитных полюсов, в отличие от двухполюсной конструкции, показанной на рисунке. Возможные значения скорости магнитного поля в оборотах в минуту: 120 f / p , где f — частота в герцах (циклов в секунду), а p — количество полюсов (которое должно быть четное число).Данный железный каркас может быть намотан для любого из нескольких возможных количеств пар полюсов с использованием катушек, охватывающих угол приблизительно (360/ p ) °. Крутящий момент, доступный от рамы машины, останется неизменным, поскольку он пропорционален произведению магнитного поля и допустимого тока катушки. Таким образом, номинальная мощность рамы, являющаяся произведением крутящего момента и скорости, будет примерно обратно пропорциональна количеству пар полюсов. Наиболее распространенные синхронные скорости для двигателей с частотой 60 Гц — 1800 и 1200 оборотов в минуту.

Электродвигатель | Британника

Самый простой тип асинхронного двигателя показан на рисунке в разрезе. Трехфазный набор обмоток статора вставлен в пазы в железе статора. Эти обмотки могут быть подключены по схеме «звезда», обычно без внешнего подключения к нейтральной точке, или по схеме «треугольник». Ротор состоит из цилиндрического стального сердечника с проводниками, размещенными в пазах по всей поверхности. В наиболее обычной форме эти проводники ротора соединены вместе на каждом конце ротора токопроводящим концевым кольцом.

Принцип работы асинхронного двигателя может быть разработан, сначала предположив, что обмотки статора подключены к трехфазному источнику питания и что набор из трех синусоидальных токов, показанных на рисунке, протекает в обмотках статора. На этом рисунке показано влияние этих токов на создание магнитного поля через воздушный зазор машины в течение шести мгновений цикла. Для простоты показана только центральная токопроводящая петля для каждой фазной обмотки. В момент t 1 на рисунке, ток в фазе a является максимально положительным, тогда как ток в фазах b и c составляет половину отрицательного значения.Результатом является магнитное поле с приблизительно синусоидальным распределением вокруг воздушного зазора с максимальным значением наружу вверху и максимальным значением внутрь внизу. В момент времени t 2 на рисунке (т. Е. Одна шестая цикла позже), ток в фазе c является максимально отрицательным, в то время как в фазе b и фазе a составляет половину значения. положительный. Результатом, как показано на рисунке для t 2 , снова является синусоидально распределенное магнитное поле, но повернутое на 60 ° против часовой стрелки.Исследование распределения тока для т 3 , т 4 , т 5 и т 6 показывает, что магнитное поле продолжает вращаться с течением времени. Поле совершает один оборот за один цикл токов статора. Таким образом, совокупный эффект трех равных синусоидальных токов, равномерно смещенных во времени и протекающих в трех обмотках статора, равномерно смещенных в угловом положении, должен создать вращающееся магнитное поле с постоянной величиной и механической угловой скоростью, которая зависит от частоты электроснабжение.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

Вращательное движение магнитного поля относительно проводников ротора вызывает индуцирование напряжения в каждом из них, пропорциональное величине и скорости поля относительно проводников. Поскольку проводники ротора закорочены друг с другом на каждом конце, в этих проводниках будут протекать токи. В простейшем режиме работы эти токи будут примерно равны индуцированному напряжению, деленному на сопротивление проводника.На этом рисунке показана диаграмма токов ротора за момент времени t 1 рисунка. Видно, что токи приблизительно синусоидально распределены по периферии ротора и расположены так, чтобы создавать вращающий момент против часовой стрелки на роторе (то есть вращающий момент в том же направлении, что и вращение поля). Этот крутящий момент ускоряет ротор и вращает механическую нагрузку. По мере увеличения скорости вращения ротора его скорость относительно скорости вращающегося поля уменьшается.Таким образом, индуцированное напряжение снижается, что приводит к пропорциональному уменьшению тока в проводнике ротора и крутящего момента. Скорость ротора достигает постоянного значения, когда крутящий момент, создаваемый токами ротора, равен крутящему моменту, необходимому на этой скорости для нагрузки, без избыточного крутящего момента, доступного для ускорения объединенной инерции нагрузки и двигателя.

Вращающееся поле и токи, которые оно создает в короткозамкнутых проводниках ротора.

Британская энциклопедия, Inc.

Механическая выходная мощность должна обеспечиваться входной электрической мощностью. Первоначальных токов статора, показанных на рисунке, достаточно для создания вращающегося магнитного поля. Чтобы поддерживать это вращающееся поле в присутствии токов ротора, показанных на рисунке, необходимо, чтобы обмотки статора несли дополнительную составляющую синусоидального тока такой величины и фазы, чтобы нейтрализовать влияние магнитного поля, которое в противном случае могло бы возникнуть. токами ротора на рисунке.Общий ток статора в каждой фазной обмотке складывается из синусоидальной составляющей для создания магнитного поля и другой синусоиды, опережающей первую на четверть цикла, или 90 °, для обеспечения необходимой электроэнергии. Вторая, или силовая, составляющая тока находится в фазе с напряжением, приложенным к статору, в то время как первая, или намагничивающая, составляющая отстает от приложенного напряжения на четверть цикла или 90 °. При номинальной нагрузке эта намагничивающая составляющая обычно находится в диапазоне 0.От 4 до 0,6 величины силовой составляющей.

Большинство трехфазных асинхронных двигателей работают с обмотками статора, подключенными непосредственно к трехфазному источнику питания постоянного напряжения и постоянной частоты. Типичные напряжения питания находятся в диапазоне от 230 вольт между фазами для двигателей относительно небольшой мощности (например, от 0,5 до 50 киловатт) до примерно 15 киловольт между фазами для двигателей большой мощности до примерно 10 мегаватт.

За исключением небольшого падения напряжения на сопротивлении обмотки статора, напряжение питания согласуется со скоростью изменения магнитного потока в статоре машины во времени.Таким образом, при питании с постоянной частотой и постоянным напряжением величина вращающегося магнитного поля остается постоянной, а крутящий момент примерно пропорционален силовой составляющей тока питания.

В асинхронном двигателе, показанном на предыдущих рисунках, магнитное поле совершает один оборот за каждый цикл частоты питания. Для источника с частотой 60 Гц скорость поля составляет 60 оборотов в секунду или 3600 оборотов в минуту. Скорость ротора меньше скорости поля на величину, достаточную для того, чтобы индуцировать необходимое напряжение в проводниках ротора для создания тока ротора, необходимого для момента нагрузки.При полной нагрузке скорость обычно на 0,5–5 процентов ниже скорости поля (часто называемая синхронной скоростью), причем более высокий процент применяется к двигателям меньшего размера. Эта разница в скорости часто называется скольжением.

Другие синхронные скорости могут быть получены с источником постоянной частоты, построив машину с большим количеством пар магнитных полюсов, в отличие от двухполюсной конструкции, показанной на рисунке. Возможные значения скорости магнитного поля в оборотах в минуту: 120 f / p , где f — частота в герцах (циклов в секунду), а p — количество полюсов (которое должно быть четное число).Данный железный каркас может быть намотан для любого из нескольких возможных количеств пар полюсов с использованием катушек, охватывающих угол приблизительно (360/ p ) °. Крутящий момент, доступный от рамы машины, останется неизменным, поскольку он пропорционален произведению магнитного поля и допустимого тока катушки. Таким образом, номинальная мощность рамы, являющаяся произведением крутящего момента и скорости, будет примерно обратно пропорциональна количеству пар полюсов. Наиболее распространенные синхронные скорости для двигателей с частотой 60 Гц — 1800 и 1200 оборотов в минуту.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *