Asynchronní elektromotor je elektrická jednotka s rotujícím rotorem. Rychlost otáčení rotoru se liší od rychlosti otáčení magnetického pole statoru. To je jedna z důležitých vlastností provozu jednotky, protože pokud se otáčky vyrovnají, magnetické pole neindukuje proud v rotoru a působení síly na rotorovou část se zastaví. Proto se motor nazývá asynchronní (synchronní motory mají stejnou rychlost otáčení).
V tomto článku se zaměříme na to, jaké je provozní schéma takového motoru a hlavně, jak efektivní je při jeho provozu.
Zařízení a princip činnosti
Proud ve vinutí statoru vytváří rotující magnetické pole. Toto pole indukuje v rotoru proud, který začne interagovat s magnetickým polem takovým způsobem, že se rotor začne otáčet ve stejném směru jako magnetické pole.
Relativní rozdíl mezi otáčkami rotoru a frekvencí střídavého magnetického pole se nazývá skluz. V ustáleném stavu je skluz malý: 1-8% v závislosti na výkonu.
Indukční motor
Více o principech činnosti asynchronního elektromotoru – zejména na příkladu trojfázového agregátu si můžete přečíst zde na webových stránkách v jednom z našich materiálů. Dále se podíváme na to, jaké typy asynchronních elektrických strojů existují.
Typy asynchronních motorů
Existují 3 základní typy asynchronních elektromotorů:
- 1-fázový – s rotorem nakrátko
- 3-fázový – s rotorem nakrátko
- 3-fázový – s vinutým rotorem
Schéma konstrukce asynchronního motoru s rotorem nakrátko
To znamená, že motory jsou klasifikovány podle počtu fází (1 a 3) a podle typu rotoru – klec nakrátko a fáze. V tomto případě není počet fází s instalovaným typem rotoru nijak propojen.
Dalším typem je asynchronní motor s masivním rotorem. Rotor je celý vyroben z feromagnetického materiálu a je to vlastně ocelový válec, který plní roli jak magnetického jádra, tak i vodiče (místo vinutí). Tento typ motoru je velmi odolný a má vysoký rozběhový moment, ale v rotoru může docházet k velkým ztrátám energie a může se velmi zahřát.
Který rotor je lepší, fázový nebo veverčí klec?
- Víceméně konstantní rychlost bez ohledu na různé zatížení
- Přijatelnost krátkodobých mechanických přetížení
- Jednoduchý design, snadné spouštění a automatizace
- Vyšší cos φ (účiník) a účinnost než motory s vinutým rotorem
- Potíže s regulací rychlosti otáčení
- Vysoký startovací proud
- Nízký koeficient výkonu při nízké zátěži
- Vysoký rozběhový moment
- Přijatelnost krátkodobých mechanických přetížení
- Víceméně konstantní otáčky při různém přetížení
- Nižší startovací proud než motory s kotvou nakrátko
- Možnost použití automatických startovacích zařízení
- Velké rozměry
- Účiník a účinnost jsou nižší než u motorů s kotvou nakrátko
Jaký motor je lepší vybrat?
Asynchronní nebo kolektorový? Synchronní nebo asynchronní? Nelze jednoznačně říci, že určitý typ motoru je lepší. Ve prospěch asynchronních modelů hovoří následující výhody.
- Relativně nízké náklady
- Nízké provozní náklady
- Při připojení k síti nejsou potřeba převodníky (pouze pro zátěže, které nevyžadují regulaci rychlosti)
- Není potřeba další zdroj energie – na rozdíl od synchronních analogů
Asynchronní systémy však mají nevýhody. A to:
- Nízký rozběhový moment
- Vysoký startovací proud
- Nedostatek možnosti upravit rychlost při připojení k síti
- Omezení maximální rychlosti frekvencí sítě
- Vysoká závislost elektromagnetického momentu na napájecím napětí
- Nízký účiník – na rozdíl od synchronních jednotek
Všechny výše uvedené nevýhody však lze odstranit, pokud je asynchronní motor napájen ze statického frekvenčního měniče. Pokud navíc dodržíte provozní řád a jednotky nepřetěžujete, budou vám dobře sloužit dlouhou dobu.
Ale i když mají synchronní stroje docela konkurenční výhody, většina motorů je dnes asynchronních. Průmysl, zemědělství, bydlení a komunální služby a mnoho dalších sektorů je využívá pro jejich vysokou efektivitu. Účinnost však může být výrazně snížena v důsledku takových parametrů, jako jsou:
- Vysoký startovací proud
- Slabý startovací moment
- Nesoulad mezi mechanickým točivým momentem na hnacím hřídeli a mechanickým zatížením (to vyvolává vysoký nárůst proudové síly a nadměrné zatížení během spouštění, stejně jako snížení účinnosti při sníženém zatížení)
- Neschopnost přesně nastavit rychlost zařízení
Další faktory, na kterých závisí účinnost asynchronního elektromotoru, jsou:
- stupeň zatížení motoru ve vztahu ke jmen
- design a model
- stupeň opotřebení
- odchylka síťového napětí od jmenovitého.
Jak se vyhnout snížení účinnosti?
- Zajištění stabilní úrovně zatížení – ne nižší než 75 %
- Zvyšující se účiník
- Upravte napětí a frekvenci dodávaného proudu
Chcete-li to provést, použijte:
- Frekvenční měniče – plynule mění otáčky motoru změnou frekvence napájecího napětí
- Softstartéry – omezují rychlost náběhu startovacího proudu a jeho maximální hodnotu, jako jeden z faktorů, kvůli kterému klesá účinnost
Asynchronní motor má tedy poměrně širokou škálu použití a používá se v mnoha ekonomických a průmyslových oblastech činnosti. U nás v RUSELT máme široký výběr elektromotorů tohoto typu, které můžete pořídit za výrazně výhodnější ceny než konkurence.
Asynchronní motor je jednoduché a spolehlivé zařízení, které dokáže přeměnit elektrickou energii na mechanickou energii. Vynalezl jej inženýr Dolivo-Dobrovolsky na konci 19. století. Zájem vývojářů různých zařízení a zařízení o toto zařízení se neustále zvyšuje, takže v tomto článku budeme uvažovat nejen o tom, co je asynchronní motor, ale také o tom, jak funguje, z čeho se skládá a jaké výhody má.
Asynchronní motor: konstrukce
Konstrukce zařízení je poměrně jednoduchá. Hlavní části asynchronního motoru jsou následující:
- Stator ve tvaru válce. Je sestaven z ocelových plechů. Jeho jádro má drážky vzájemně posunuté o 120°. V nich je umístěno vinutí.
- Rotor. Může být zkratovaný nebo fázový. V prvním případě je rotorem jádro, ve kterém jsou hliníkové tyče zkratovány koncovými těsněními. Fázový rotor se skládá z 3fázového vinutí. Zařízení s vinutým rotorem je vždy třífázové a s rotorem nakrátko jsou to 3 typy asynchronních motorů – jedno-, dvou- a třífázové.
- Konstrukční prvky. Jedná se o části, které jsou v konstrukci asynchronního motoru zodpovědné za provádění rotačních, chladicích a ochranných funkcí.
Schematické znázornění konstrukce asynchronního motoru lze nalézt na internetu.
Co znamená asynchronní motor a princip jeho činnosti?
Asynchronní je takový, ve kterém neexistuje synchronismus v provozu, ve kterém při startu mají statické a pohyblivé části různé frekvence magnetického toku při otáčení. Tento indikátor pro pohyblivý prvek je menší než pro stacionární prvek.
Podívejme se na princip činnosti asynchronního motoru na příkladu: stačí vzít permanentní magnet a začít s ním otáčet kolem své osy v malé vzdálenosti od měděného kotouče. Velmi brzy se disk začne otáčet podle magnetu. Toto chování disku se vysvětluje tím, že díky magnetu rotujícímu poblíž se v něm objevují Foucaultovy proudy, které se pohybují v uzavřené smyčce. Jedná se o zkratové proudy, které zahřívají kovovou konstrukci. Disk vyvine svůj vlastní magnetický tok, který začne interagovat s polem magnetu.
U asynchronního elektromotoru jsou zdrojem točivého pole vinutí statoru. Vlivem magnetického toku generovaného vinutími vzniká ve vodičích rotačního prvku elektromotorická síla. Když magnetický tok statoru začne interagovat s indukovaným proudem ve vinutí rotující části, objeví se elektromagnetická síla. Začne otáčet hřídelí elektromotoru.
Abychom pochopili, jak asynchronní motor funguje, představme si akce, které v něm probíhají krok za krokem:
- Motor se spustí a magnetický tok stacionární části protíná obrys rotačního prvku a vytváří elektromotorickou sílu.
- V rotoru nakrátko vzniká střídavý proud.
- Vlivem magnetických toků stacionárních a rotujících částí vzniká točivý moment.
- Rotační prvek směřuje k poli stacionární části.
- Stacionární a rotující části motoru mají v určitém okamžiku stejnou frekvenci otáčení magnetického toku, pak je točivý moment 0, což vede k utlumení elektromagnetických projevů v rotujícím elementu motoru.
- Rotorový obvod se začne zpožďovat, statorový magnetický tok jej začne budit.
Pomalost rotoru ve srovnání s magnetickým polem statoru zajišťuje asynchronní chod elektromotoru.
Generování proudu v rotoru probíhá bezkontaktně, takže není potřeba do zařízení instalovat posuvné kontakty. Díky této vlastnosti elektromotoru je výkonnější a spolehlivější. Směr otáčení motoru můžete změnit změnou fází na svorkách jednoho z vinutí. Směr elektromagnetické síly lze určit pomocí „pravidla gimlet“.
Výhody zařízení
Hlavní předností asynchronních motorů je jednoduchost jejich konstrukce a snadné použití.Zařízení se dále vyznačuje:
- Spolehlivost a životnost. Díky bezkontaktní interakci mezi hlavními částmi zařízení se zřídka rozbije nebo opotřebuje;
- Dostupná cena. Jednoduchý design a levné suroviny pro výrobu elektromotorů zajišťují nízké náklady na zařízení;
- Jednoduchý princip použití. Pro práci s asynchronním motorem nepotřebujete speciální dovednosti.
- Všestrannost. Asynchronní elektromotor je instalován téměř v jakémkoli zařízení.
Tyto výhody vysvětlují široké použití asynchronních motorů ve všech průmyslových odvětvích a sférách lidského života.
Přihlaste se k odběru našeho newsletteru:
