W artykule dowiesz się czym są silniki prądu przemiennego, rozważysz ich urządzenie, zasadę działania, zakres. Warto zauważyć, że dziś w branży ponad 95 procent wszystkich używanych silników to maszyny asynchroniczne. Stały się powszechne ze względu na to, że mają wysoką niezawodność, mogą służyć przez bardzo długi czas ze względu na łatwość konserwacji.
Zasada działania silników indukcyjnych
Aby zrozumieć, jak działa silnik elektryczny, możesz przeprowadzić mały eksperyment. Oczywiście wymaga to specjalnego narzędzia. Zamontuj magnes podkowy tak, aby był napędzany za uchwyt. Jak wiecie, magnes ma dwa bieguny. Pomiędzy nimi należy umieścić cylinder wykonany z miedzi. Z oczekiwaniem, że będzie mógł swobodnie obracać się wokół własnej osi. Teraz sam eksperyment. Zaczynasz kręcić magnesem, to tworzy pole, którejest w ruchu. Wewnątrz miedzianego cylindra zaczynają pojawiać się prądy wirowe, które przeciwdziałają polu magnetycznemu.
W wyniku tego miedziany cylinder zaczyna się obracać w kierunku, w którym porusza się magnes trwały. Co więcej, jego prędkość jest nieco mniejsza. Powodem tego jest to, że przy równej prędkości linie siły przestają przecinać się z polem magnesu. Pole magnetyczne obraca się synchronicznie. Ale prędkość samego magnesu nie jest synchroniczna. A jeśli trochę skrócisz definicję, to jest asynchroniczna. Stąd nazwa maszyny elektrycznej - asynchroniczny silnik elektryczny. Z grubsza mówiąc, obwód silnika prądu przemiennego jest w przybliżeniu taki sam jak w powyższym eksperymencie. Tylko pole magnetyczne jest generowane przez uzwojenie stojana.
Silniki prądu stałego
Różnią się one nieco od silników indukcyjnych prądu przemiennego. Po pierwsze, ma jedno lub dwa uzwojenia stojana. Po drugie, metoda zmiany prędkości wirnika jest nieco inna. Ale kierunek obrotów wirnika zmienia się przez odwrócenie polaryzacji (w przypadku maszyn asynchronicznych fazy sieci są odwrócone). Możesz zmienić prędkość wirnika silnika prądu stałego, zwiększając lub zmniejszając napięcie przyłożone do uzwojenia stojana.
Silnik prądu stałego nie może działać bez uzwojenia wzbudzenia znajdującego się na wirniku. Napięcie przekazywane jest za pomocą zespołu szczotek. To najbardziej zawodny element projektu. Pędzle wykonane z grafitu zużywają się z czasem, prowadząc do awarii.silnik wymaga naprawy. Należy zauważyć, że silniki AC i DC mają te same komponenty, ale ich konstrukcja znacznie się różni.
Konstrukcja silnika elektrycznego
Jak każda inna niestatyczna maszyna elektryczna, silnik indukcyjny składa się z dwóch głównych części - stojana i wirnika. Pierwszy element jest zamocowany, umieszcza się na nim trzy uzwojenia, które są połączone zgodnie z określonym schematem. Wirnik jest ruchomy, jego konstrukcja nosi nazwę „klatka wiewiórki”. Powodem tej nazwy jest to, że wewnętrzna struktura jest bardzo podobna do wiewiórczego koła.
Ten ostatni oczywiście nie znajduje się w silniku elektrycznym. Wirnik jest centrowany za pomocą dwóch pokryw zamontowanych na stojanie. Posiadają łożyska ułatwiające obrót. Wirnik jest zainstalowany z tyłu silnika. Z jego pomocą odbywa się chłodzenie maszyny elektrycznej. Stojan posiada żebra, które poprawiają odprowadzanie ciepła. W ten sposób silniki prądu przemiennego pracują w normalnych warunkach termicznych.
Stojan silnika indukcyjnego
Warto zauważyć, że stojan nowoczesnych asynchronicznych silników elektrycznych ma niewyrażone bieguny. Mówiąc prościej, wnętrze całej powierzchni jest idealnie gładkie. W celu zmniejszenia strat na prądy wirowe rdzeń wykonany jest z bardzo cienkich blach stalowych. Arkusze te są bardzo blisko siebie i są następnie mocowane w obudowie wykonanej zstają się. Stojan posiada szczeliny do układania uzwojeń.
Uzwojenia są wykonane z drutu miedzianego. Ich połączenie jest wykonane w „gwiazdzie” lub „trójkącie”. W górnej części obudowy znajduje się niewielka osłona, całkowicie izolowana. Zawiera styki do łączenia i łączenia uzwojeń. Co więcej, uzwojenia można połączyć za pomocą zworek zainstalowanych w tej osłonie. Urządzenie silnika prądu przemiennego pozwala szybko podłączyć uzwojenia do żądanego obwodu.
Wirnik silnika indukcyjnego
Nieco już o nim powiedziano. Wygląda jak klatka dla wiewiórki. Konstrukcja wirnika jest złożona z cienkich blach stalowych, podobnie jak stojan. W rowkach wirnika znajduje się uzwojenie, ale może to być kilka rodzajów. Wszystko zależy od tego, czy wirnik fazowy czy klatkowy. Najczęstsze najnowsze projekty. Grube pręty miedziane pasują do rowków bez materiału izolacyjnego. Oba końce tych prętów są połączone miedzianymi pierścieniami. Czasami zamiast klatki dla wiewiórki stosuje się odlewane wirniki.
Ale są też silniki prądu przemiennego z wirnikiem fazowym. Stosuje się je znacznie rzadziej, głównie do silników elektrycznych, które mają bardzo dużą moc. Drugim przypadkiem, w którym konieczne jest zastosowanie wirników fazowych w silnikach elektrycznych, jest wytworzenie dużej siły w momencie startu. To prawda, że do tego trzeba użyć specjalnego reostatu.
Metody uruchamiania silnika asynchronicznego
Uruchomienie silnika indukcyjnego AC jest łatwe, wystarczy podłączyć uzwojenia stojana do sieci trójfazowej. Połączenie wykonuje się za pomocą starterów magnetycznych. Dzięki nim możesz niemal zautomatyzować start. Nawet odwrotność można zrobić bez większych trudności. Ale w niektórych przypadkach konieczne jest zmniejszenie napięcia dostarczanego do uzwojeń stojana.
Odbywa się to za pomocą schematu połączeń „trójkąta”. W takim przypadku start następuje, gdy uzwojenia są połączone zgodnie ze schematem „gwiazdy”. Wraz ze wzrostem liczby obrotów, osiągając maksymalną wartość uzwojenia, konieczne jest przejście na schemat „trójkątny”. W takim przypadku zużycie prądu zmniejsza się około trzykrotnie. Należy jednak wziąć pod uwagę, że nie każdy stojan może normalnie funkcjonować, gdy jest podłączony zgodnie ze schematem „delta”.
Kontrola prędkości
W przemyśle i życiu codziennym przetwornice częstotliwości stają się coraz bardziej popularne. Za ich pomocą możesz zmieniać prędkość obrotową wirnika lekkim ruchem ręki. Warto zauważyć, że silniki prądu przemiennego są używane w połączeniu z przemiennikami częstotliwości w większości mechanizmów. Pozwala na precyzyjne dostrojenie napędu, bez konieczności stosowania rozruszników magnetycznych. Wszystkie elementy sterujące są podłączone do styków na przetwornicy częstotliwości. Ustawienia pozwalają na zmianę czasu rozpędzania wirnika silnika elektrycznego, jego zatrzymania, czasu minimalnej i maksymalnej prędkości, a także wiele innych ochronnychfunkcje.
Wniosek
Teraz wiesz, jak działa silnik prądu przemiennego. Przestudiowaliśmy nawet konstrukcję najpopularniejszego silnika asynchronicznego. Jest najtańszy ze wszystkich dostępnych na rynku. Ponadto do normalnego funkcjonowania nie ma potrzeby korzystania z różnych urządzeń pomocniczych. W szczególności reostaty. I dopiero taki dodatek jak przetwornica częstotliwości może ułatwić pracę asynchronicznego silnika elektrycznego, znacznie poszerzyć jego możliwości.
