Найдите эффективный и мощный индукционный электродвигатель переменного тока
Alibaba.com предлагает обширную коллекцию высококачественных, надежных и эффективных. индукционный электродвигатель переменного тока продается, подходит для использования в промышленном и бытовом оборудовании. Файл. индукционный электродвигатель переменного тока могут быть однофазными или трехфазными, с разным размером корпуса, частотой вращения и номинальной мощностью. Найдите блоки с фланцевым креплением, с высоким крутящим моментом, на лапах, с двойным напряжением и низким крутящим моментом от различных ведущих поставщиков и брендов.
В продаже есть высокопроизводительные и эффективные устройства постоянного тока. или AC. индукционный электродвигатель переменного тока доступны в уникальных стилях, таких как последовательный, индукционный, синхронный, асинхронный, PMDC, шунтирующий и составной намотки.
Эти агрегаты, спроектированные в соответствии с последними механическими и электрическими требованиями к характеристикам двигателей, отличаются надежностью, долгим сроком службы и универсальностью. Они имеют высококачественные и высокопроизводительные компоненты, в том числе прочную алюминиевую раму, опоры на лапах, стандартные валы, конденсаторный пуск, ротор и ход.
Откройте для себя. индукционный электродвигатель переменного тока с высокоэффективной конструкцией, превосходным пусковым моментом, быстрым откликом и простотой в использовании, работающей на чрезвычайно высоких скоростях. Существуют устройства с разной выходной мощностью и мощностью, а также различные размеры и конструкции, специально разработанные для небольших бытовых приборов или электроинструментов. Независимо от машины, устройства или устройств, делайте покупки на Alibaba.com, чтобы найти продукты, отличающиеся надежной работой, превосходной производительностью, простотой обслуживания и интересным внешним видом.
Найдите на Alibaba.com информацию. индукционный электродвигатель переменного тока и покупайте товары с функциями и функциями, подходящими для различных бытовых приборов и электроинструментов. Выбирайте из разных производителей и поставщиков, которым доверяют в мире. Просматривайте товары разных брендов, чтобы фильтровать и находить высококачественные товары, соответствующие бюджетам и ожиданиям уникальных покупателей.
Эти агрегаты, спроектированные в соответствии с последними механическими и электрическими требованиями к характеристикам двигателей, отличаются надежностью, долгим сроком службы и универсальностью. Они имеют высококачественные и высокопроизводительные компоненты, в том числе прочную алюминиевую раму, опоры на лапах, стандартные валы, конденсаторный пуск, ротор и ход. 
Индукционный насос (электродвигатель)
Наше предприятие Орион-мотор специализируется на инновационных проектах в области систем электропривода, технологии и автоматизации производства (разработка и изготовление).
У нас
имеются новые технические решения по линейным и роторным синхронным моторам на
постоянных магнитах (прямой привод),
по энергосберегающим и регулируемым
асинхронным двигателям, а также по координатным
системам, электроприводам и оборудованию для различных отраслей
промышленности, в том числе для станкостроения, электроники,
металлургии и электротранспорта.
Индукционный насос (электродвигатель)
1. Линейный индукционный насос предназначен для перекачки расплава алюминия (Т=720 0С) через трубу из керамики (D50хd30 мм, длина 750 мм).
2. Индукционный асинхронный двигатель насоса имеет 3 фазы. Система охлаждения – водяная.
3. Немагнитный зазор ~ 65 – 70 мм. Линейная нагрузка ~ 180-200 кА/м. Ток в фазе — до 35 А (эфф. знач.).
4. Скорость потока в трубе (расчетное значение) ~ 2 м/с. Производительность ~ 1,4 л/с при силе тяги 15 Н (~ 240 кг в минуту). Длина рабочей части канала 480 мм.
5. Низкий
КПД (несколько процентов) обусловлен большим немагнитным зазором и
потерями от вихревых токов в полях рассеяния магнитного потока.
6. Основная защита насоса от перегрева обеспечивается зеркальными отражателями с водяным охлаждением и водяными радиаторами.
7. Расчетное значение отводимой тепловой мощности от ЭМ ~ 2 5 кВт в длительном режиме (рабочая температура обмоток ~ 130-1800С).
8. Расход воды 4 – 8 л/мин (ΔТ=20 0С). Рабочее давление в контуре водяного охлаждения – не более 3 атмосфер.
9. Рабочие полюса двигателя защищены от перегрева зеркальными отражателями из тонколистовой нержавеющей стали (0,5 – 0,7 мм).
10. Регулирование производительности осуществляется электронным блоком управления (инвертором) для асинхронного двигателя (Рэл ~ 30 кВт).
11. Предусмотрен
контроль температуры обмоток, задание и индикация рабочих параметров
(применяется промышленный контроллер или ЭВМ).
12. Блок управления (инвертор) питается от 3-фазной сети переменного тока 220/380 В, 50 Гц. Потребляемая мощность из сети 10 – 12 квт.
13. Производительность (расчетное значение) 85 л/мин. Сила тяги на эквиваленте нагрузки (стержень из алюминия диаметром 30 мм) 15 Н.
14. Параметры двигателя установлены по результатам испытаний первого опытного образца индукционного двигателя (насоса).
15. Была испытана усовершенствованная модель с трубой, имеющей внутренний канал диаметром 40 мм, труба вставляется с боковой стороны насоса.
16. Результаты испытаний: скорость потока в трубе (d40 мм) ~ 2,4 м/с. Производительность (расчетное значение) ~ 3 л/с (180 л/мин) при силе тяги 40 Н (~ 486 кг в минуту).
17.
Комплект
поставки индукционный насос, комплект электропривода в стойке
управления, включая инвертор, комплект системы водяного охлаждения,
включая насосы и воздушно- водяной радиатор, комплект кабелей и шлангов,
управляющий компьютер, включая программное обеспечение.
18. Керамические трубы поставляются отдельно.
19. Мы готовы разработать и изготовить индукционные насосы по специальным техническим требованиям заказчика.
ИНДУКЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ – это… Что такое ИНДУКЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ?
- ИНДУКЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
- ИНДУКЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
-
— то же, что асинхронный двигатель.
Самойлов К.
И.
Морской словарь. – М.-Л.: Государственное Военно-морское Издательство НКВМФ Союза ССР,
1941
И.
Морской словарь. – М.-Л.: Государственное Военно-морское Издательство НКВМФ Союза ССР,
1941
.
- ИНДУКЦИОННАЯ КАТУШКА, КАТУШКА РУМКОРФА
- ИНДУКЦИЯ
Смотреть что такое “ИНДУКЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ” в других словарях:
индукционный двигатель — — [В.А.Семенов. Англо русский словарь по релейной защите] Тематики релейная защита EN induction motor … Справочник технического переводчика
репульсионно-индукционный двигатель — Репульсионный двигатель, имеющий на роторе дополнительную короткозамкнутую обмотку … Политехнический терминологический толковый словарь
синхронизированный индукционный двигатель — Неявнополюсный синхронный двигатель, у которого индуктор конструктивно выполнен как вторичный якорь фазного асинхронного двигателя … Политехнический терминологический толковый словарь
индукционный мотор — asinchroninis variklis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl.
asynchronous motor; induction motor vok. Asynchronmotor, m; Induktionsmotor, m rus. асинхронный двигатель, m; индукционный мотор, m pranc. moteur à induction, f; moteur… … Automatikos terminų žodynasиндукционный счетчик электроэнергии — variklinis skaitiklis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Indukcinis elektros energijos kiekio matuoklis. atitikmenys: angl. motor meter vok. Motorzähler, m; Umlaufzähler, m rus. индукционный счетчик электроэнергии, m;… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
Бензиновый двигатель внутреннего сгорания — Бензиновый двигатель W16 Bugatti Veyron Бензиновые двигатели это класс двигателей внутреннего сгорания, в цилиндрах которых предварительно сжатая топливовоздушная смесь поджигается электрической и … Википедия
Четырехтактный двигатель — Бензиновые двигатели это класс двигателей внутреннего сгорания, в цилиндрах которых предварительно сжатая топливовоздушная смесь поджигается электрической искрой.
Управление мощностью в данном типе двигателей производится, как правило,… … Википедияасинхронный двигатель — asinchroninis variklis statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. asynchronous motor; induction motor vok. Asynchronmotor, m; Induktionsmotor, m rus. асинхронный двигатель, m; индукционный мотор, m pranc. moteur à induction, f; moteur… … Automatikos terminų žodynas
счетчик-двигатель — variklinis skaitiklis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Indukcinis elektros energijos kiekio matuoklis. atitikmenys: angl. motor meter vok. Motorzähler, m; Umlaufzähler, m rus. индукционный счетчик электроэнергии, m;… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
ЛИД — лидер абзац ЛИД линейный индукционный двигатель линейный индуктивный двигатель Словарь: С. Фадеев. Словарь сокращений современного русского языка. С. Пб.: Политехника, 1997. 527 с. ЛИД лист исполнения доставки например: ЛИД для вывоза материала… … Словарь сокращений и аббревиатур
asynchronous motor; induction motor vok. Asynchronmotor, m; Induktionsmotor, m rus. асинхронный двигатель, m; индукционный мотор, m pranc. moteur à induction, f; moteur… … Automatikos terminų žodynas
Управление мощностью в данном типе двигателей производится, как правило,… … Википедия Induction motor Default setting. download.sew-eurodrive.com |
Асинхронный двигатель Заводская настройка. download.sew-eurodrive.com |
| Motor: high-frequency, variable speed induction motor. mandieselturbo.eu |
Электродвигатель: высокочастотный индукционный двигатель с переменной частотой вращения. mandieselturbo.ru |
| The selection of Induction motor or permanent magnet motor is done via P4-01. download.sew-eurodrive.com |
В параметре P4-01 выберите асинхронный двигатель или двигатель с постоянными магнитами. download.sew-eurodrive.com |
Three-phase induction motor with two separate windings and pole-changing circuit Above [. ..]a certain power class it is no longer possible […]to switch three-phase loads directly on line. lucas-nuelle.ae |
Переключение полюсов трехфазного индукционного двигателя с двумя раздельными обмотками Начиная […] с определенного класса мощности, прямое […]включение потребителей трехфазного тока становится невозможным. lucas-nuelle.ru |
| Torque Vector algorithm utilizing closed loop current control to greatly enhance performance for controltechniques.com |
Векторное управление в разомкнутом контуре для асинхронных двигателей (RFC-A) Скоростью Моментом Векторный режим управления для асинхронных двигателей любой мощности. controltechniques.com |
Upon agreement with a [. ..]
Customer, a squirrel cage induction motor of 660 (690) V can be […]supplied in the delivery set. eosltd.com.ua |
По согласованию с Заказчиком в […] комплекте может быть поставлен асинхронный короткозамкнутый двигатель […]напряжением 660 (690) В. eosltd.com.ua |
| Mixing: maintenance-free, 2mag induction motor, 4-point power setting for efficiency […] with high viscosity media and reduced […]power for permanent running without heating samples. witko.com.pl |
Перемешивание: не […]требующий обслуживания […] двигательс двойной магнитной индукцией, 4-точечная установка мощности для большей [. ..]эффективности при […]работе с веществами высокой вязкости и сниженная мощность для низкотемпературной постоянной работы без нагрева. witko.com.pl |
| Originally developed for use on induction motor bearings, NSK’s NS7 grease is a Polyolester […] diester type, which is superior in low-torque […]characteristics to maximise energy efficiency in the operation of ball bearings used in motors, pumps, air conditioners and compressors. nskeurope.es |
Смазка NSK NS7, изначально […] разработанная для использования в подшипниках индукционных двигателей, относится к полиолэирному […]типу, способствующему […]превосходным характеристикам низкого крутящего момента для максимального достижения эффективного использования энергии при работе шарикоподшипников в моторах, насосах, кондиционерах воздуха и компрессорах. nskeurope.ru |
Main features: […] high-frequency, squirrel-cage induction motor directly connected to two […]separate compression stages at each end of the motor shaft. mandieselturbo.eu |
Основные особенности […] конструкции: Высокочастотный электродвигатель с короткозамкнутым ротором […]напрямую соединен с двумя ступенями […]компрессора, установленными с обеих сторон вала. mandieselturbo.ru |
The Capacity-building and Training Unit would be responsible for: developing capacity-building strategies and directly implementing selected capacity-building activities; drafting, monitoring and implementation, including financial reporting, for the Human Rights […]Section; organizing and […] implementing training activities; conducting regular induction and refresher training for the Section’s staff; [. ..]and assisting field […]offices in the Unit’s area of responsibility. daccess-ods.un.org |
Группа по созданию потенциала и обучению будет отвечать за разработку стратегий создания потенциала и непосредственное осуществление отдельных мероприятий по созданию потенциала; подготовку документов, осуществление контроля и реализацию, включая финансовую […]отчетность, для Секции […] по правам человека; организацию и проведение учебных мероприятий, регулярное проведение вводных инструктажей […]и курсов повышения […]квалификации для сотрудников Секции и за оказание местным отделениям помощи в пределах полномочий Группы. daccess-ods.un.org |
In the performance report for the 2009/10 budget (A/65/687), the Secretary-General highlights best practices in environmental management, such as reducing the use of stationery through the monthly e-request ordering system; [. ..]saving shredded paper for recycling into burnable briquettes and adding a […] greening briefing to the staff induction training.daccess-ods.un.org |
В докладе об исполнении бюджета за 2009/10 год (A/65/687) Генеральный секретарь отмечает передовой опыт в области экологического правления, как, например, сокращение объема используемых канцелярских товаров с помощью системы размещения заказов через Интернет; использование измельченной бумаги […]для производства «биобрикетов» и […] включение брифинга по вопросам эко логического оздоровления […]в программу учебной подготовки персонала. daccess-ods.un.org |
| OHCHR organized two induction sessions for new mandate […] holders, in October 2011 and May 2012, during which members of the [. ..]Coordination Committee briefed participants on the Committee and participated as resource persons. daccess-ods.un.org |
В октябре 2011 года и в мае 2012 года […] УВКПЧ организовало для новых мандатариев два вводных […]инструктажа, во время которых […]члены Координационного комитета кратко рассказали участникам о Комитете и выступили в качестве экспертов. daccess-ods.un.org |
| When induction courses are held for new staff members, UNESCO informs its officials about both their privileges and immunities and their rights and obligations, which are recorded on a CD-ROM issued to new staff members upon appointment. unesdoc.unesco.org |
ЮНЕСКО проводит информационно-разъяснительные встречи, на которых новым сотрудникам рассказывают не только о привилегиях и иммунитетах, но и об их обязанностях, причем компакт-диски с этими сведениями вручаются новым сотрудникам в ходе церемонии их назначения. unesdoc.unesco.org |
| When mounting motors, observe the center of gravity of the motor and the weight of the motor. sew-eurodrive.com |
При установке двигателей следует учитывать расположение центра тяжести и вес двигателя. download.sew-eurodrive.com |
| Concerning the induction programme for staff […] newly assigned to the field, the Representative of the Director-General confirmed […]that a mentoring programme has been put in place for new Administrative Officers in the field, and that this programme is being extended to Heads of Field Offices. unesdoc. |
В отношении вводной программы для сотрудников, […] вновь назначенных на места, представитель Генерального директора подтвердила, […]что создана программа наставничества для новых административных сотрудников на местах и что эта программа в настоящее время распространяется на руководителей подразделений на местах. unesdoc.unesco.org |
In 2010, a total of 65 field staff […] members who attended the National Programme Officer/Junior Professional Officer Induction Training Course and training events hosted by the UNFPA regional offices in […]Bangkok and Cairo participated in the ethics training. daccess-ods.un.org |
В 2010 году в учебной подготовке по вопросам этики приняли участие в общей сложности 65 сотрудников на местах, которые проходили вводный учебный курс для национальных [. ..]сотрудников по программам/младших сотрудников […]категории специалистов. daccess-ods.un.org |
| Two major concerns have become apparent: the need to ensure respect for all cultural identities and the participation of all in democratic States (inclusiveness) and the need to promote the emergence of a climate conducive to the full realization of the creative capacities inherent in each individual (empowerment), so that culture becomes a real motor of development. unesdoc.unesco.org |
Всвязисэтимвозникают, как представляется, двекрупныепроблемы: проблема обеспечения уважения любой культурной самобытности и участия в культуре в условиях демократических государств широких слоев населения (инклюзивность), а также проблема содействия формированию условий, благоприятствующих всестороннему раскрытию творческого потенциала, присущего всем людям (расширение прав), в результате чего культура становится движущей силой развития. unesdoc.unesco.org |
The country offices of UNDP for Somalia and Kenya would continue to provide support services to UNPOS with respect to security radio rooms, the issuance of identification cards for Somalia, security and safety training, access to United Nations dispensaries in Mogadishu, Hargeisa and Garowe, the […]servicing of host country matters and the […] registration of motor vehicles with the […]host countries (A/64/349/Add.3, para. 87). daccess-ods.un.org |
Страновые отделения ПРООН для Сомали и Кении будут продолжать оказывать ПОООНС вспомогательные услуги, обеспечивая защищенные комнаты радиосвязи, выдавая удостоверения личности для работы в Сомали, проводя обучение персонала служб безопасности, обеспечивая доступ к диспансерам Организации […]Объединенных Наций в Могадишо, Харгейсе и […] Гарове, решая вопросы со странами пребывания [. ..]и обеспечивая регистрацию автотранспортных […]средств в странах пребывания (A/64/349/Add.3, пункт 87). daccess-ods.un.org |
| The World Forum has established a new noise measurement method for motor vehicles and now considers establishing new limit values for this new testing method. unece.org |
Всемирный форум ут вердил новый метод измерения шума для автомобилей, и в настоящее время рассматривает новые предельные значения для этого нового метода тестирования. unece.org |
| Where disabled housing is concerned, the Undersecretariat for Urban Development and Housing established in the August 2005 Multiyear Federal Housebuilding Programme that at least 5 per cent of the 300,000 new units planned under the Programme would be for people with motor disabilities. daccess-ods. |
Что касается предоставления жилья лицам с ограниченными физическими возможностями, Отдел Секретариата по вопросам городского развития и жилья после принятия в 2005 году Федеральной многолетней программы жилищного строительства установил, что как минимум 5% от 300 000 новых единиц жилья, которые планируется построить в рамках программы, будут предназначаться лицам с нарушениями двигательной функции. daccess-ods.un.org |
| The Centre would make a significant contribution to the regional implementation of UNESCO’s programmes related to ecological and biological sciences and it would furthermore be a strong motor for the launching of a South-South cooperation initiative. unesdoc.unesco.org |
Центр сможет внести существенный вклад в осуществление на региональном уровне программ ЮНЕСКО в области экологических и биологических наук, а также станет мощным локомотивом сотрудничества по линии Юг-Юг. unesdoc.unesco.org |
The low-voltage switchgear forms a link between equipment used for power generation (generators), its transportation (cables, overhead power lines), the transforming of energy […](transformers) on the one hand, and […] consumers, such as motors, gears, motor–integrated drive […]systems, pumps, lighting, etc. on the other. feag-sgh.de |
Низковольтные распределительные устройства служат связующим звеном между установками для выработки (генераторы), передачи (силовые кабели, линии электропередач), преобразования (трансформаторы) […]электрической энергии с одной […] стороны и потребителями, такими как моторы, двигатели, […]привода, насосы, освещение и т.д. – […]с другой стороны. feag-sgh.de |
According to the report of the second interview, the objective of the conversations between the […]author and his superiors, […] which he described as threatening, was to induce him to return to work so that he could carry […]out his duties. daccess-ods.un.org |
Как отмечается в протоколе второй беседы, цель разговоров между автором и его начальством, […]которые он […] квалифицирует как угрозы, заключалась в том, чтобы заставить его вернуться на работу для выполнения своих […]служебных обязанностей. daccess-ods.un.org |
Massive inductions of advanced weapon systems, including installation of ABMs, build-up of nuclear arsenal and delivery systems through ongoing and new programmes, assisted by some external quarters, offensive doctrines like ‘Cold Start’ and similar accumulations in the conventional realm, tend to destabilize the regional balance. daccess-ods.un.org |
Массированное внедрение передовых оружейных систем, включая размещение средств ПРО, наращивание ядерного арсенала и систем доставки за счет текущих и новых программ при содействии кое-каких кругов извне, наступательные доктрины типа “Холодный старт” и аналогичного рода накопления в обычной сфере тяготеют к дестабилизации регионального баланса. daccess-ods.un.org |
Egypt, on behalf of the Non-Aligned Movement, stated that the Clean Development Mechanism […]helped developing countries to reduce […] emissions but did not induce change in their […]production processes, and therefore was […]not a mechanism conducive to a better and cleaner environment. daccess-ods.un.org |
Египет, выступив от имени Движения неприсоединения, заявил, что Механизм чистого развития помогает […]развивающимся странам сокращать выбросы, но не [. ..]
способствует внесению изменений в их […]производственные процессы, в связи с чем […]он не является механизмом, который способствует более здоровой и более чистой окружающей среде. daccess-ods.un.org |
| Particular emphasis should be placed on inducing behavioural changes; introducing HIV/AIDS prevention education in the curriculum at all levels of education, tailoring culturally sensitive and appropriate approaches and materials as well as mobilizing the media. unesdoc.unesco.org |
Особое внимание следует уделить стимулированию изменений поведения; включению профилактического образования по ВИЧ/СПИДу в учебные программы на всех уровнях образования, разработке отвечающих культурным традициям надлежащих подходов, а также учебным материалам и мобилизации средств информации. unesdoc.unesco.org |
It therefore follows the structure of the Work Plan [. ..]and for each part, it […] highlights(a) the main achievements induced by the reform; (b) work directions […]which have been taken […]but which require further strengthening in their implementation; and (c) new work directions which are in line with the reform and which could be envisaged in view of recent developments and important challenges in the region. daccess-ods.un.org |
Исходя из этого, он по своей структуре […]соответствует Плану работы и в […] отношении каждой части в нем описываются: а) основные достижения […]осуществляемой реформы; b) направления […]работы, которые были начаты, но которые требуют дальнейшего укрепления их осуществления; и c) новые направления работы, которые согласуются с реформой и которые могут быть предусмотрены с учетом последних изменений и важных вызовов в регионе. daccess-ods.un.org |
unesco.org
un.org
| о компании | |||||||
Приводные Технологии – развивающаяся компания малого бизнеса, основным видом деятельности которой является производство, маркетинг и промоушинг, бытовой и промышленной, доступной и надежной приводной техники. Интеграция новейших технологий современного редукторостроения к отечественным условиям производства, – особенность наших технических решений, предлагаемых рынку. Современные запросы приводов стали более требовательны к механической передаточной части, к подводимому электрическому оборудованию, к последующим приводным муфтам и др. Наши предложения редукторных мини-моторов, редукторных узлов и силовых передаточных машин предназначены для эксплуатации в разных отраслях, для достижения различных целей, с любым набором требований и т.д. Помимо всего этого, имеется широкий выбор электрических устройств для оперативного контроля и регулирования режимов работы привода, – так называемая, область приводной электроники. подробнее | |||||||
| |||||||
….. подробнееПервые электродвигатели. Переменный ток. Уитстон и Тесла
В прошлом номере мы напомнили предысторию создания электродвигателя: в 1820 г. X. Эрстед и Д. Ф. Араго обнаружили взаимодействие магнитного поля с электрическим током, в 1821 г. Ж. Б. Био и Ф. Савар установили его закономерности, в 1827 А. Ампер разработал теорию электродинамики, в 1831 г. М. Фарадей и Дж. Генри открыли явление электромагнитной индукции — вращение проводника с током вокруг магнита, или магнита вокруг проводника.
В 1833 г.
У. Риччи создал прообраз электрического мотора с вращательным, а не возвратно-поступательным, как у парового, принципом. В 1834 г. Б. С. Якоби создал действующий электродвигатель и в 1837 г. испытал его в сложных условиях на Неве. В 1860 г. А. Пачинотти изобрёл двигатель с кольцевым неявнополюсным якорем и практически постоянным вращающим моментом, удобной схемой возбуждения и коллектором почти современного типа.
Все эти агрегаты работали от постоянного тока, использование гальванических батарей делало их неэкономичными, а эффективный генератор придумали много позже.
Тем временем велись исследования переменного тока и попытки создания электромоторов с его применением.
Конструкция такого двигателя должна была быть особой — чтобы предотвратить возникновение вихревых токов, порождённых частым периодичным перемагничиванием его электромагнитов, которые разогревают его и снижают мощность.
Первой реализацией такой конструкции в 1841 году была синхронная модель Чарльза Уитстона.
Она состояла из кольцеобразного многополюсного магнита, полярность которого менялась под действием переменного тока, и из звездообразного постоянного электромагнита, который вращался на валу при переключении полярности питающего его постоянного тока с помощью специального коммутатора. При включении через цепь сначала пускался постоянный ток, и мотор начинал работать как двигатель постоянного тока, а после набора скорости, соответствовавшей синхронному ходу, коммутатор уже не переменял направление в роторе, и двигатель работал как синхронный переменного тока.
Система требовала для запуска разгонный двигатель, при перегрузке синхронность хода нарушалась, магниты начинали тормозить вращение вплоть до полной остановки. Поэтому широкого распространения синхронные двигатели не получили.
В основу идеи асинхронного (он же индукционный) двигателя был положен опыт Д.-Ф. Араго (1824 г): в лёгком медном кружке, соосном вращающемуся вокруг вертикали подковообразному магниту, наводятся индукционные токи, образованное ими магнитное поле взаимодействует с магнитом, и кружок так же начинает вращаться.
В 1879 г. У. Бейли сконструировал мотор, в котором два электромагнита с четырьмя крестообразно расположенными полюсами он намагничивал, с разной полярностью, с помощью выключателя. Подвешенный над ними медный кружок вращался без подведения к нему (как ротору) тока, в отличие от двигателей постоянного тока или синхронных переменного.
Понятно, что мощность и КПД такого устройства чрезвычайно малы, а заменивший выключатель коллектор был чрезвычайно сложен.
Но до реализации идеи оставался только шаг. Он был сделан с развитием техники многофазных токов, которая, собственно, и появилась-то благодаря разработке электродвигателей переменного тока.
В 1888 г. итальянский физик Галилео Феррарис и изобретатель из Хорватии, работавший в США, Никола Тесла открыли явление вращающегося электромагнитного поля. Оно создаётся двумя или более неподвижными катушками, расположенными под углом друг к другу, в которых протекают одинаковые по величине, но сдвинутые друг относительно друга по фазе переменные токи.
В результате возникает тот же эффект перемены магнитных полюсов (по кругу), которого добился в своем двигателе У. Бейли — но без всяких коммутаторов и скользящих контактов: перемагничиванием управляет сам ток.
На основе этого эффекта Н. Тесла сконструировал двухфазный асинхронный двигатель.
Чтобы получить двухфазный ток из однофазного, Н. Тесла построил генератор, который сразу давал два переменных тока с разностью фаз в четверть периода. В нём между полюсами магнита вращались две взаимно перпендикулярные катушки, и когда витки одной находились под полюсами и в них индуцировался максимальный ток, витки другой находились между полюсами и ЭДС в них была равна нулю — вот вам и сдвиг фаз на 90 . Трёхфазный ток можно получить аналогично, используя три катушки под углом 60 друг к другу.
Двигатель Тесла оказался лучше и надёжней всех существовавших. Обмотка статора была выполнена в виде катушек, насаженных на выступающие полюса, концы их выведены на кольца, расположенные на валу.
Ротор — в виде барабана с двумя взаимно перпендикулярными, замкнутыми на себя катушками.
Кстати, Г. Феррарис тоже построил двухфазный двигатель с медным сплошным ротором и сосредоточенной обмоткой на статоре, мощностью в несколько ватт, КПД 50 %. Но сам считал идею неперспективной.
Между тем, уже в 1889 г. Вестингауз Электрик Компани выпустила в продажу первую партию электромоторов Тесла. Это ознаменовало начало новой эры в электротехнике.
А вскоре индукционный двигатель Теслы был значительно переработан и усовершенствован Михаилом Осиповичем Доливо Добровольским — об этом в следующем номере.
Индукционный двигатель клетки – Новости 2021
Трехфазный асинхронный двигатель с квадратной клеткой, полностью закрытый
Эта простейшая форма асинхронного двигателя переменного тока или асинхронного двигателя является основной универсальной рабочей лошадкой промышленности.
Его общая конструкция показана на рис.1 . Он обычно предназначен для работы с фиксированной скоростью, с более высокими номинальными характеристиками, имеющими такие характеристики, как глубокие стержни ротора, для ограничения пусковых токов Direct on Line (DOL).
Электронная технология с регулируемой скоростью позволяет обеспечить необходимое переменное напряжение, ток и частоту, необходимые для асинхронного двигателя для эффективного, динамичного и стабильного регулирования скорости.
Современная электронная технология управления способна не только сделать AC-индукционный двигатель удовлетворительным для многих современных приложений привода, но и значительно расширить его применение и позволить пользователям использовать преимущества низких капитальных и эксплуатационных расходов.
Еще более поразительные микроэлектронные разработки сделали возможным динамическую работу асинхронных двигателей с помощью векторного управления потоком.
Практический эффект заключается в том, что теперь можно управлять асинхронным двигателем переменного тока таким образом, чтобы получить динамическую производительность во всех отношениях лучше, чем можно было бы получить с помощью комбинации привода постоянного тока с фазой.
Обмотка статора стандартного промышленного асинхронного двигателя в интегральном киловаттном диапазоне является трехфазной и имеет синусоидальное распределение. При симметричном трехфазном питании, подключенном к этим обмоткам, результирующие токи устанавливают в воздушном зазоре между статором и ротором магнитное поле бегущей волны постоянной величины и движутся с синхронной скоростью. Скорость вращения этого поля составляет f / p оборотов в секунду, где f – частота питания (герц), а p – количество пар полюсов (четырехполюсный двигатель, например, имеющий две пары полюсов). Чаще всего скорость выражается в оборотах в минуту, как 60 f / p (об / мин).
ЭДС, генерируемая в роторном проводнике, находится в максимуме в области максимальной плотности потока, и эдс, генерируемый в каждом отдельном проводнике ротора, создает ток, вследствие чего сила, оказываемая на ротор, которая стремится превратить ее в направлении вращение потока.
Чем выше скорость ротора, тем меньше скорость поля вращения вращающегося статора относительно обмотки ротора, и, следовательно, чем меньше э.д.с. и ток, генерируемый в картере или обмотке ротора.
Скорость вращения ротора с той же скоростью, что и вращающееся поле, известна как синхронная скорость, а проводники ротора затем неподвижны относительно вращающегося потока. Это не создает эдс и ток ротора, поэтому на роторе не будет крутящего момента. Из-за трения и обмотки ротор не может продолжать вращаться с синхронной скоростью; поэтому скорость должна падать, и, как она это делает, э.д.. и ток ротора и, следовательно, крутящий момент, будут увеличиваться до тех пор, пока они не совпадут с потребностями потерь и
любой нагрузкой на вал двигателя. Разница в скорости вращения ротора относительно скорости вращения вращающегося статора известна как проскальзывание.
Обычно выражается скольжение в процентах от синхронной скорости. Слип тесно пропорционален крутящему моменту от нуля до полной нагрузки.
Фиг.1 – вид в разрезе полностью закрытого асинхронного двигателя
Самый популярный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором имеет 4-полюсный дизайн. Его синхронная скорость с питанием 50 Гц составляет 60 f / p или 1500 об / мин. Для рабочего скольжения с полной нагрузкой 3% скорость будет равна (1 – с) 60 f / p или 1455 об / мин.
верхний
Характеристики крутящего момента
Недостатком беговой машины является ее фиксированная роторная характеристика. Пусковой момент непосредственно связан с импедансом цепи ротора, так же как и процентное скольжение при работе при нагрузке и скорости. В идеальном случае требуется относительно высокий импеданс ротора для хороших стартовых характеристик (крутящий момент против тока), а импеданс с низким ротором обеспечивает низкую скорость скольжения при полной нагрузке и высокую эффективность.
Рисунок 2 – Типичные профили стержней ротора
Эта проблема может быть решена в значительной степени для применения DOL путем проектирования роторных стержней со специальными поперечными сечениями, как показано на рисунке 2, так что вихревые токи ротора увеличивают импеданс при запуске, когда частота потока ротора (скольжения) высока.
В качестве альтернативы, для двигателей с большим стартовым крутящим моментом используются два или даже три концентрических набора роторных стержней. Относительно дорогостоящая конструкция, но способная значительно улучшить начальную производительность, эта форма конструкции увеличивает увеличение нагрузки. Так как потери машин тесно пропорциональны скольжению рабочей скорости, увеличение потерь может потребовать снижения такого старшего вращающего момента.
Рисунок 3 – Типичные кривые крутящего момента и скорости тока (a – стандартный двигатель, b – двигатель с высоким крутящим моментом (6-процентное скольжение))
Кривые на фиг.3 показывают характеристики двигателя с короткозамкнутым ротором. В общем случае, чем выше пусковой момент, тем выше максимальная нагрузка. Это один из важных параметров конструкции беличьего каркаса, поскольку он влияет на эффективность работы.
ИСТОЧНИК: Справочник инженеров по электротехнике Newnes – Warne
Связанные электрические направляющие и изделия
асинхронные двигатели переменного тока | Как работают электродвигатели переменного тока Асинхронные электродвигатели переменного тока
| Как работают двигатели переменного тока – объясните этоРеклама
Криса Вудфорда.
Последнее изменение: 21 апреля 2020 г.
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 двигатели, 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 поближе!
Фотография: Обычный асинхронный двигатель переменного тока со снятыми корпусом и ротором, демонстрирующий 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?
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.
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 протекает 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 оригинальным вращающимся соединением
называется коммутатором, мы можем сделать обратный ток каждый раз, когда
проволока переворачивается, а это значит, 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.)
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
постоянного магнита, 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.
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 другая свободно вращающаяся металлическая деталь, которая может проводить
электричество.
В отличие от двигателя постоянного тока, где вы посылаете энергию во внутренний
ротор, в двигателе переменного тока вы посылаете энергию на внешние катушки, которые составляют
статор. Катушки запитываются попарно, последовательно,
создает 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 легче 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 производит (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.
Как работает асинхронный двигатель переменного тока?
Вот небольшая анимация, чтобы подвести итог и, надеюсь, прояснить все:
- Две пары катушек электромагнита, показанные здесь красным и синим цветом, поочередно запитываются источником переменного тока (не показан, но подаются 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 °).
- 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.
- 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.
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 °).
Асинхронные двигатели на практике
Что контролирует скорость двигателя переменного тока?
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).
Иллюстрации: Электродвигатели чрезвычайно эффективны, обычно преобразовывая 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, который его возбуждает, 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, поочередно запитываемыми генератором справа.Это произведение взято из оригинального патента Tesla, депонированного в Бюро патентов и товарных знаков 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 спроектировал его 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.
Если вам понравилась эта статья …
… вам могут понравиться мои книги. Мой последний Бездыханный: почему загрязнение воздуха имеет значение и как оно влияет на вас.
Узнать больше
На этом сайте
На других сайтах
Книги
Для читателей постарше
Для младших читателей
- Электроэнергия для молодых людей: забавные и простые 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.
- 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 это было доступно в Интернете по этой ссылке в Google Книгах. Возраст 9–12.
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.Патенты
Патентыпредлагают 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 Х. 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, авторство Umesh C. Gupta, Vickers, Inc., 12 мая 1998 г. Современный двигатель с высоким начальным крутящим моментом.
Оригинальный патент на асинхронный двигатель переменного тока.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 своим друзьям с помощью:
Цитировать 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 этоРеклама
Криса Вудфорда. Последнее изменение: 21 апреля 2020 г.
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 двигатели, 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 поближе!
Фотография: Обычный асинхронный двигатель переменного тока со снятыми корпусом и ротором, демонстрирующий 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?
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.
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 протекает 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 оригинальным вращающимся соединением
называется коммутатором, мы можем сделать обратный ток каждый раз, когда
проволока переворачивается, а это значит, 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.)
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
постоянного магнита, 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.
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 другая свободно вращающаяся металлическая деталь, которая может проводить
электричество.
В отличие от двигателя постоянного тока, где вы посылаете энергию во внутренний
ротор, в двигателе переменного тока вы посылаете энергию на внешние катушки, которые составляют
статор. Катушки запитываются попарно, последовательно,
создает 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 легче 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 производит (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.
Как работает асинхронный двигатель переменного тока?
Вот небольшая анимация, чтобы подвести итог и, надеюсь, прояснить все:
- Две пары катушек электромагнита, показанные здесь красным и синим цветом, поочередно запитываются источником переменного тока (не показан, но подаются 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 °).
- 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.
- 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.
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 °).
Асинхронные двигатели на практике
Что контролирует скорость двигателя переменного тока?
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).
Иллюстрации: Электродвигатели чрезвычайно эффективны, обычно преобразовывая 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, который его возбуждает, 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, поочередно запитываемыми генератором справа.Это произведение взято из оригинального патента Tesla, депонированного в Бюро патентов и товарных знаков 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 спроектировал его 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.
Если вам понравилась эта статья …
… вам могут понравиться мои книги. Мой последний Бездыханный: почему загрязнение воздуха имеет значение и как оно влияет на вас.
Узнать больше
На этом сайте
На других сайтах
Книги
Для читателей постарше
Для младших читателей
- Электроэнергия для молодых людей: забавные и простые 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.
- 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 это было доступно в Интернете по этой ссылке в Google Книгах. Возраст 9–12.
Патенты
Патентыпредлагают 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 Х. 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, авторство Umesh C. Gupta, 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 своим друзьям с помощью:
Цитировать 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 этоРеклама
Криса Вудфорда. Последнее изменение: 21 апреля 2020 г.
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 двигатели, 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 поближе!
Фотография: Обычный асинхронный двигатель переменного тока со снятыми корпусом и ротором, демонстрирующий 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?
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.
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 протекает 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 оригинальным вращающимся соединением называется коммутатором, мы можем сделать обратный ток каждый раз, когда проволока переворачивается, а это значит, 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.)
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 постоянного магнита, 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.
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 другая свободно вращающаяся металлическая деталь, которая может проводить электричество. В отличие от двигателя постоянного тока, где вы посылаете энергию во внутренний ротор, в двигателе переменного тока вы посылаете энергию на внешние катушки, которые составляют статор. Катушки запитываются попарно, последовательно, создает 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 легче 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 производит (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.
Как работает асинхронный двигатель переменного тока?
Вот небольшая анимация, чтобы подвести итог и, надеюсь, прояснить все:
- Две пары катушек электромагнита, показанные здесь красным и синим цветом, поочередно запитываются источником переменного тока (не показан, но подаются 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 °).
- 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.
- 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?
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).
Иллюстрации: Электродвигатели чрезвычайно эффективны, обычно преобразовывая 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, который его возбуждает, 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, поочередно запитываемыми генератором справа.Это произведение взято из оригинального патента Tesla, депонированного в Бюро патентов и товарных знаков 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 спроектировал его 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.
Если вам понравилась эта статья …
… вам могут понравиться мои книги. Мой последний Бездыханный: почему загрязнение воздуха имеет значение и как оно влияет на вас.
Узнать больше
На этом сайте
На других сайтах
Книги
Для читателей постарше
Для младших читателей
- Электроэнергия для молодых людей: забавные и простые 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.
- 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 это было доступно в Интернете по этой ссылке в Google Книгах. Возраст 9–12.
Патенты
Патентыпредлагают 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 Х. 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, авторство Umesh C. Gupta, 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 своим друзьям с помощью:
Цитировать 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 …
Полифазные асинхронные двигателитесла | Двигатели переменного тока
Большинство двигателей переменного тока являются асинхронными. Асинхронные двигатели пользуются популярностью из-за их прочности и простоты. Фактически, 90% промышленных двигателей – это асинхронные двигатели.
Никола Тесла разработал основные принципы многофазного асинхронного двигателя в 1883 году и к 1888 году создал модель мощностью в половину лошадиных сил (400 Вт). Тесла продал права на производство Джорджу Вестингаузу за 65 000 долларов.
Наиболее крупными (> 1 л.с. или 1 кВт) промышленными двигателями являются многофазные асинхронные двигатели . Под многофазностью мы подразумеваем, что статор содержит несколько различных обмоток на каждый полюс двигателя, приводимых в действие соответствующими синусоидальными волнами со сдвигом во времени.
На практике это две или три фазы. Крупные промышленные двигатели трехфазные. Хотя для простоты мы включили многочисленные иллюстрации двухфазных двигателей, мы должны подчеркнуть, что почти все многофазные двигатели являются трехфазными.
Под асинхронным двигателем мы подразумеваем, что обмотки статора индуцируют ток в проводниках ротора, как трансформатор, в отличие от коллекторного двигателя постоянного тока с коллектором.
Конструкция асинхронного двигателя переменного тока
Асинхронный двигатель состоит из ротора, известного как якорь, и статора, содержащего обмотки, подключенные к многофазному источнику энергии, как показано на рисунке ниже. Простой двухфазный асинхронный двигатель, представленный ниже, похож на двигатель мощностью 1/2 лошадиные силы, который Никола Тесла представил в 1888 году.
Многофазный асинхронный двигатель Tesla
Статор на рисунке выше намотан парами катушек, соответствующих фазам имеющейся электрической энергии.Статор двухфазного асинхронного двигателя выше имеет 2 пары катушек, по одной паре для каждой из двух фаз переменного тока.
Отдельные катушки пары соединены последовательно и соответствуют противоположным полюсам электромагнита. То есть одна катушка соответствует N-полюсу, другая – S-полюсу, пока фаза переменного тока не изменит полярность. Другая пара катушек ориентирована в пространстве под углом 90 ° к первой паре.
Эта пара катушек подключена к переменному току, сдвинутому во времени на 90 ° в случае двухфазного двигателя.Во времена Теслы источником двух фаз переменного тока был двухфазный генератор переменного тока.
Статор на рисунке выше имеет выступающих , явно выступающих полюсов, как это было в ранних асинхронных двигателях Tesla. Эта конструкция используется и по сей день для двигателей с малой мощностью (<50 Вт). Однако для более мощных двигателей меньшая пульсация крутящего момента и более высокий КПД будут иметь место, если катушки встроены в пазы, вырезанные в пластинах статора (рисунок ниже).
Рама статора с пазами для обмоток
Пластины статора представляют собой тонкие изолированные кольца с прорезями, пробитыми из листов электротехнической стали.Набор из них закреплен концевыми винтами, которые также могут удерживать концевые кожухи.
Статор с обмотками 2 φ (а) и 3 φ (б)
На рисунке выше обмотки двухфазного и трехфазного двигателей установлены в пазы статора. Катушки наматываются на внешнее приспособление, а затем вставляются в пазы. Изоляция, зажатая между периферией катушки и пазом, защищает от истирания.
Фактические обмотки статора более сложные, чем отдельные обмотки на полюс на рисунке выше.Сравнивая двигатель 2-φ с двигателем Tesla 2-φ с выступающими полюсами, количество катушек такое же. В реальных больших двигателях обмотка полюса разделена на идентичные катушки, вставленные во много меньших пазов, чем указано выше.
Эта группа называется фазовой лентой (см. Рисунок ниже). Распределенные катушки фазового пояса подавляют некоторые нечетные гармоники, создавая более синусоидальное распределение магнитного поля по полюсу. Это показано в разделе синхронного двигателя.
В пазах на краю стойки может быть меньше витков, чем в других пазах.Краевые пазы могут содержать обмотки от двух фаз. То есть фазовые пояса перекрываются.
Ключом к популярности асинхронного двигателя переменного тока является его простота, о чем свидетельствует простой ротор (рисунок ниже). Ротор состоит из вала, стального пластинчатого ротора и встроенной медной или алюминиевой беличьей клетки , показанной в (b), снятой с ротора.
По сравнению с якорем двигателя постоянного тока, здесь нет коммутатора. Это устраняет щетки, искрение, искрение, графитовую пыль, регулировку и замену щеток, а также повторную обработку коллектора.
Многослойный ротор с (а) встроенной беличьей клеткой, (б) токопроводящей клеткой, удаленной с ротора
Проводники в короткозамкнутой клетке могут быть перекошены, перекручены относительно вала. Несоосность пазов статора снижает пульсации крутящего момента.
Сердечники ротора и статора состоят из пакета изолированных пластин. Пластины покрыты изолирующим оксидом или лаком для минимизации потерь на вихревые токи.Сплав, используемый в пластинах, выбран из соображений низких гистерезисных потерь.
Теория работы асинхронных двигателей
Краткое объяснение работы заключается в том, что статор создает вращающееся магнитное поле, которое волочит ротор.
Теория работы асинхронных двигателей основана на вращающемся магнитном поле. Один из способов создания вращающегося магнитного поля – вращение постоянного магнита. Если движущиеся магнитные линии потока разрезают проводящий диск, он будет следовать за движением магнита.
Линии магнитного потока, разрезающие проводник, будут индуцировать напряжение и, как следствие, ток в проводящем диске. Этот поток тока создает электромагнит, полярность которого противодействует движению постоянного магнита – Закон Ленца .
Полярность электромагнита такова, что он притягивается к постоянному магниту. Диск следует с немного меньшей скоростью, чем постоянный магнит.
Вращающееся магнитное поле создает крутящий момент в проводящем диске
Крутящий момент, развиваемый диском, пропорционален количеству линий магнитного потока, разрезающих диск, и скорости, с которой он разрезает диск.Если бы диск вращался с той же скоростью, что и постоянный магнит, не было бы ни потока, разрезающего диск, ни индуцированного тока, ни поля электромагнита, ни крутящего момента.
Таким образом, скорость диска всегда будет ниже скорости вращающегося постоянного магнита, так что линии потока, разрезающие диск, индуцируют ток, создают электромагнитное поле в диске, которое следует за постоянным магнитом.
Если к диску приложена нагрузка, замедляющая его, будет развиваться больший крутящий момент, поскольку больше линий магнитного потока разрезают диск.Крутящий момент пропорционален скольжению , степени, на которую диск отстает от вращающегося магнита. Большее скольжение соответствует большему потоку, разрезающему проводящий диск, создавая больший крутящий момент.
В основе аналогового автомобильного вихретокового спидометра лежит принцип, проиллюстрированный выше. Когда диск удерживается пружиной, отклонение диска и иглы пропорционально скорости вращения магнита.
Вращающееся магнитное поле создается двумя катушками, расположенными под прямым углом друг к другу, и приводится в действие токами, которые не совпадают по фазе на 90 °.Это не должно вызывать удивления, если вы знакомы с диаграммами Лиссажу на осциллографах.
В противофазе (90 °) синусоидальные волны образуют круговой узор Лиссажу
На приведенном выше рисунке круговой Лиссажу создается путем подачи на входы осциллографа горизонтального и вертикального сдвига по фазе синусоидальных волн на 90 °. Начиная с (a) с максимальным отклонением «X» и минимальным «Y», след перемещается вверх и влево в направлении (b).
Между (a) и (b) две формы сигнала равны 0.707 Впик при 45 °. Эта точка (0,707, 0,707) попадает на радиус круга между (a) и (b). Трасса перемещается в (b) с минимальным отклонением «X» и максимальным «Y». При максимальном отрицательном отклонении «X» и минимальном отклонении «Y» след переместится в (c).
Затем с минимальным «X» и максимальным отрицательным «Y» он переходит в (d), а затем обратно в (a), завершая один цикл.
Окружность синуса по оси X и косинуса по оси Y
На рисунке показаны две синусоидальные волны с фазовым сдвигом на 90 °, приложенные к отклоняющим пластинам осциллографа, расположенным под прямым углом в пространстве.Комбинация фазированных синусоидальных волн на 90 ° и отклонения под прямым углом дает двумерный узор – круг. Этот круг очерчен электронным лучом, вращающимся против часовой стрелки.
Для справки, на рисунке ниже показано, почему синфазные синусоидальные волны не образуют круговой диаграммы. Равное отклонение «X» и «Y» перемещает освещенное пятно из исходной точки в (a) вправо (1,1) в (b), назад вниз влево к исходной точке в (c), вниз влево до (-1 .-1) в точке (d) и обратно в исходное положение.Линия получается равными прогибами по обеим осям; y = x – прямая линия.
Отсутствие кругового движения синфазных сигналов
Если пара синусоидальных волн, сдвинутых на 90 ° по фазе, создает круговую форму Лиссажу, аналогичная пара токов должна быть способна создавать круговое вращающееся магнитное поле. Так обстоит дело с двухфазным двигателем. По аналогии, три обмотки, расположенные в пространстве на 120 ° друг от друга и питаемые соответствующими фазированными токами 120 °, также будут создавать вращающееся магнитное поле.
Вращающееся магнитное поле синусоидальной волны, фазированной под углом 90 °
По мере того, как синусоидальные волны с фазой 90 °, показанные на рисунке выше, развиваются от точек (a) до (d), магнитное поле вращается против часовой стрелки (рисунки a-d) следующим образом:
- (а) φ-1 максимум, φ-2 ноль
- (a ’) φ-1 70%, φ-2 70%
- (б) φ-1 ноль, φ-2 максимум
- (в) φ-1 максимально отрицательный, φ-2 ноль
- (d) φ-1 ноль, φ-2 максимально отрицательный
Полная скорость двигателя и скорость синхронного двигателя
Скорость вращения вращающегося магнитного поля статора связана с количеством пар полюсов на фазу статора.На приведенном ниже рисунке «полная скорость» всего шесть полюсов или три пары полюсов и три фазы. Однако на каждую фазу приходится только одна пара полюсов.
Магнитное поле будет вращаться один раз за цикл синусоидальной волны. В случае мощности 60 Гц поле вращается со скоростью 60 раз в секунду или 3600 оборотов в минуту (об / мин). При мощности 50 Гц он вращается со скоростью 50 оборотов в секунду или 3000 об / мин. 3600 и 3000 об / мин – это синхронная скорость двигателя.
Хотя ротор асинхронного двигателя никогда не достигает этой скорости, это определенно верхний предел.Если мы удвоим количество полюсов двигателя, синхронная скорость сократится вдвое, потому что магнитное поле вращается в пространстве на 180 ° на 360 ° электрической синусоидальной волны.
Удвоение полюсов статора уменьшает синхронную скорость вдвое
Синхронная скорость определяется по формуле:
N с = 120 · f / P N с = синхронная скорость в об / мин f = частота подаваемой мощности, Гц P = общее количество полюсов на фазу, кратное 2
Пример: На приведенном выше рисунке «половинная скорость» четыре полюса на фазу (3 фазы).Синхронная скорость для мощности 50 Гц составляет: S = 120 · 50/4 = 1500 об / мин
Краткое объяснение асинхронного двигателя состоит в том, что вращающееся магнитное поле, создаваемое статором, тащит за собой ротор.
Более подробное и более правильное объяснение состоит в том, что магнитное поле статора индуцирует переменный ток в проводниках короткозамкнутого ротора, которые составляют вторичную обмотку трансформатора. Этот индуцированный ток ротора, в свою очередь, создает магнитное поле.
Магнитное поле вращающегося статора взаимодействует с этим полем ротора.Поле ротора пытается выровняться с полем вращающегося статора. Результат – вращение ротора с короткозамкнутым ротором. Если бы не было механической нагрузки крутящего момента двигателя, подшипников, сопротивления ветра или других потерь, ротор вращался бы с синхронной скоростью.
Однако проскальзывание между ротором и полем статора синхронной скорости развивает крутящий момент. Именно магнитный поток, разрезающий проводники ротора при его проскальзывании, создает крутящий момент. Таким образом, нагруженный двигатель будет скользить пропорционально механической нагрузке.
Если бы ротор работал с синхронной скоростью, не было бы потока статора, разрезающего ротор, не было бы тока, индуцированного в роторе, не было бы крутящего момента.
Крутящий момент в асинхронных двигателях
При первой подаче питания на двигатель ротор находится в состоянии покоя, а магнитное поле статора вращается с синхронной скоростью N s . Поле статора режет ротор с синхронной скоростью N s . Ток, индуцированный в закороченных витках ротора, является максимальным, как и частота тока, частота сети.
По мере увеличения скорости ротора скорость, с которой магнитный поток статора сокращает ротор, представляет собой разницу между синхронной скоростью N s и фактической скоростью N ротора, или (N s – N). Отношение фактического потока, разрезающего ротор, к синхронной скорости определяется как скольжение :
s = (N s - N) / N s где: N s = синхронная скорость, N = скорость ротора
Частота тока, наведенного в проводники ротора, равна только частоте сети при пуске двигателя и уменьшается по мере приближения ротора к синхронной скорости. Частота ротора определяется по:
f r = s · f, где: s = скольжение, f = частота линии электропередачи статора
Скольжение при 100% крутящем моменте обычно составляет 5% или меньше в асинхронных двигателях. Таким образом, для частоты сети f = 50 Гц частота наведенного тока в роторе fr = 0,05 · 50 = 2,5 Гц. Почему он такой низкий? Магнитное поле статора вращается с частотой 50 Гц. Скорость вращения ротора на 5% меньше.
Вращающееся магнитное поле режет только ротор на 2.5 Гц. 2,5 Гц – это разница между синхронной скоростью и фактической скоростью ротора. Если ротор вращается немного быстрее при синхронной скорости, никакой поток не будет резать ротор вообще, f r = 0.
Крутящий момент и скорость в зависимости от% скольжения. % N с =% синхронной скорости
На рисунке выше показано, что пусковой крутящий момент, известный как крутящий момент при заторможенном роторе (LRT), превышает 100% крутящего момента при полной нагрузке (FLT), безопасного продолжительного крутящего момента.Крутящий момент заблокированного ротора составляет около 175% от FLT для приведенного выше примера двигателя.
Пусковой ток, известный как , ток заторможенного ротора (LRC) составляет 500% от тока полной нагрузки (FLC), безопасного рабочего тока. Ток большой, потому что это аналог закороченной вторичной обмотки трансформатора. Когда ротор начинает вращаться, крутящий момент может немного уменьшиться для определенных классов двигателей до значения, известного как тяговый момент .
Это наименьшее значение крутящего момента, с которым когда-либо сталкивался пусковой двигатель.Когда ротор набирает 80% синхронной скорости, крутящий момент увеличивается со 175% до 300% крутящего момента полной нагрузки. Этот пробойный момент происходит из-за большего, чем обычно, 20% скольжения.
Сила тока в этот момент уменьшилась лишь незначительно, но после этой точки будет быстро уменьшаться. Когда ротор ускоряется с точностью до нескольких процентов от синхронной скорости, как крутящий момент, так и ток значительно уменьшаются. При нормальной работе скольжение будет составлять всего несколько процентов.
Для работающего двигателя любой участок кривой крутящего момента ниже 100% номинального крутящего момента является нормальным.Нагрузка двигателя определяет рабочую точку на кривой крутящего момента. В то время как крутящий момент и ток двигателя могут превышать 100% в течение нескольких секунд во время запуска, продолжительная работа выше 100% может привести к повреждению двигателя.
Любая крутящая нагрузка двигателя, превышающая крутящий момент пробоя, приведет к остановке двигателя. Крутящий момент, скольжение и ток будут приближаться к нулю в условиях нагрузки «без механического крутящего момента». Это состояние аналогично разомкнутому вторичному трансформатору.
Существует несколько основных конструкций асинхронных двигателей, которые значительно отличаются от кривой крутящего момента, приведенной выше.Различные конструкции оптимизированы для запуска и работы с различными типами нагрузок. Крутящий момент заблокированного ротора (LRT) для двигателей различных конструкций и размеров находится в диапазоне от 60% до 350% момента полной нагрузки (FLT).
Пусковой ток или ток заторможенного ротора (LRC) может находиться в диапазоне от 500% до 1400% от тока полной нагрузки (FLC). Этот потребляемый ток может вызвать проблемы с запуском больших асинхронных двигателей.
Классы двигателей NEMA и IEC
Различные стандартные классы (или конструкции) двигателей, соответствующие кривым крутящего момента (рисунок ниже), были разработаны для лучшего управления нагрузками различных типов.Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) определила классы двигателей A, B, C и D для удовлетворения этих требований к приводам.
Аналогичные классы N и H Международной электротехнической комиссии (МЭК) соответствуют конструкциям NEMA B и C соответственно.
Характеристики для проектов NEMA
Все двигатели, за исключением класса D, работают со скольжением 5% или менее при полной нагрузке.
- Класс B (IEC Class N) Двигатели используются по умолчанию в большинстве приложений.При пусковом моменте LRT = от 150% до 170% от FLT он может запускать большинство нагрузок без чрезмерного пускового тока (LRT). КПД и коэффициент мощности высокие. Обычно он приводит в действие насосы, вентиляторы и станки.
- Пусковой момент класса A такой же, как у класса B. Пусковой момент и пусковой ток (LRT) выше. Этот двигатель справляется с кратковременными перегрузками, которые встречаются в машинах для литья под давлением.
- Класс C (IEC Class H) имеет более высокий пусковой момент, чем классы A и B при LRT = 200% от FLT.Этот двигатель применяется для тяжелых пусковых нагрузок, которые необходимо приводить в действие с постоянной скоростью, таких как конвейеры, дробилки, поршневые насосы и компрессоры.
- Двигатели класса D имеют самый высокий пусковой момент (LRT) в сочетании с низким пусковым током из-за высокого скольжения (от 5% до 13% при FLT). Высокое скольжение приводит к более низкой скорости. Регулировка скорости плохая. Тем не менее, двигатель отлично справляется с нагрузками с переменной скоростью, например с маховиком для аккумулирования энергии. Применяется в пробивных прессах, ножницах и элеваторах.
- Класс E Двигатели – это более эффективная версия класса B.
- Двигатели класса F имеют гораздо более низкие LRC, LRT и разрушающий крутящий момент, чем класс B. Они управляют постоянными, легко запускаемыми нагрузками.
Коэффициент мощности асинхронных двигателей
Асинхронные двигатели имеют отстающий (индуктивный) коэффициент мощности от линии электропередачи. Коэффициент мощности больших полностью нагруженных высокоскоростных двигателей может достигать 90% для больших высокоскоростных двигателей. При 3/4 полной нагрузки максимальный коэффициент мощности высокоскоростного двигателя может составлять 92%.
Коэффициент мощности малых тихоходных двигателей может составлять всего 50%. При запуске коэффициент мощности может находиться в диапазоне от 10% до 25%, увеличиваясь по мере достижения ротором скорости.
Коэффициент мощности (PF) значительно зависит от механической нагрузки двигателя (рисунок ниже). Ненагруженный двигатель аналогичен трансформатору без резистивной нагрузки на вторичной обмотке. Небольшое сопротивление отражается от вторичной обмотки (ротора) к первичной обмотке (статору).
Таким образом, в линии электропередачи присутствует реактивная нагрузка до 10% коэффициента мощности.Когда ротор нагружен, возрастающая резистивная составляющая отражается от ротора к статору, увеличивая коэффициент мощности.
Коэффициент мощности и КПД асинхронного двигателя
КПД асинхронных двигателей
Большие трехфазные двигатели более эффективны, чем трехфазные двигатели меньшего размера, и почти все однофазные двигатели. КПД большого асинхронного двигателя может достигать 95% при полной нагрузке, хотя чаще встречается 90%.
Эффективность малонагруженного или ненагруженного асинхронного двигателя низкая, поскольку большая часть тока связана с поддержанием намагничивающего потока. Когда нагрузка крутящего момента увеличивается, больше тока потребляется для создания крутящего момента, в то время как ток, связанный с намагничиванием, остается фиксированным. Эффективность при 75% FLT может быть немного выше, чем при 100% FLT.
КПД снижается на несколько процентов при FLT 50% и снижается еще на несколько процентов при FLT 25%. Эффективность становится низкой только ниже 25% FLT.Изменение КПД в зависимости от нагрузки показано на рисунке выше.
Асинхронные двигатели, как правило, имеют завышенные размеры, чтобы гарантировать, что их механическая нагрузка может быть запущена и приведена в действие в любых условиях эксплуатации. Если многофазный двигатель нагружен менее 75% номинального крутящего момента, когда КПД достигает пика, КПД снижается лишь незначительно до 25% FLT.
Корректор коэффициента мощности Nola
Фрэнк Нола из НАСА предложил корректор коэффициента мощности (PFC) в качестве энергосберегающего устройства для однофазных асинхронных двигателей в конце 1970-х годов.Он основан на предположении, что асинхронный двигатель с неполной нагрузкой менее эффективен и имеет более низкий коэффициент мощности, чем двигатель с полной нагрузкой. Таким образом, в частично загруженных двигателях, в частности в двигателях 1-φ, можно сэкономить энергию.
Энергия, потребляемая для поддержания магнитного поля статора, относительно фиксирована по отношению к изменениям нагрузки. Хотя в полностью загруженном двигателе экономить нечего, напряжение на частично загруженном двигателе может быть уменьшено, чтобы уменьшить энергию, необходимую для поддержания магнитного поля.
Это увеличит коэффициент мощности и эффективность. Это была хорошая концепция для заведомо неэффективных однофазных двигателей, для которых она предназначалась.
Эта концепция не очень применима к большим трехфазным двигателям. Из-за их высокого КПД (90% +) экономия энергии невелика. Более того, двигатель с КПД 95% по-прежнему имеет КПД 94% при 50% крутящем моменте при полной нагрузке (FLT) и 90% КПД при 25% FLT.
Потенциальная экономия энергии при переходе от 100% FLT к 25% FLT – это разница в эффективности 95% – 90% = 5%.Это не 5% мощности при полной нагрузке, а 5% мощности при пониженной нагрузке. Корректор коэффициента мощности Nola может быть применим к 3-фазному двигателю, который большую часть времени простаивает (ниже 25% FLT), например к пробивному прессу.
Срок окупаемости дорогостоящего электронного контроллера оценивается как непривлекательный для большинства приложений. Тем не менее, он может быть экономичным в составе электронного пускателя двигателя или регулятора скорости.
Асинхронные двигатели в качестве генераторов переменного тока
Асинхронный двигатель может работать как генератор переменного тока, если он приводится в действие крутящим моментом, превышающим 100% синхронной скорости (рисунок ниже).Это соответствует нескольким% «отрицательного» скольжения, скажем, -1%.
Это означает, что поскольку мы вращаем двигатель быстрее, чем синхронная скорость, ротор движется на 1% быстрее, чем вращающееся магнитное поле статора. Обычно он отстает в двигателе на 1%. Поскольку ротор разрезает магнитное поле статора в противоположном направлении (впереди), ротор индуцирует напряжение в статоре, возвращая электрическую энергию обратно в линию электропередачи.
Отрицательный момент превращает асинхронный двигатель в генератор
Такой индукционный генератор должен возбуждаться «живым» источником мощностью 50 или 60 Гц.В случае сбоя в электроснабжении энергокомпании выработка электроэнергии невозможна. Этот тип генератора не подходит в качестве резервного источника питания.
В качестве вспомогательного ветряного генератора он имеет то преимущество, что он не требует автоматического выключателя отключения питания для защиты ремонтных бригад.
Он отказоустойчив.
Небольшие удаленные (от электросети) установки могут быть выполнены с самовозбуждением путем размещения конденсаторов параллельно фазам статора. Если снять нагрузку, остаточный магнетизм может вызвать небольшой ток.
Этот ток может протекать через конденсаторы без рассеивания мощности. Когда генератор достигает полной скорости, ток увеличивается, чтобы подать ток намагничивания на статор. В этот момент может быть приложена нагрузка. Слабое регулирование напряжения. Асинхронный двигатель может быть преобразован в генератор с самовозбуждением путем добавления конденсаторов.
Процедура запуска заключается в доведении ветряной турбины до скорости в двигательном режиме путем подачи на статор нормального напряжения линии электропередачи.Любая вызванная ветром скорость турбины, превышающая синхронную, будет развивать отрицательный крутящий момент, возвращая мощность в линию электропередачи, изменяя нормальное направление электрического счетчика киловатт-часов.
В то время как асинхронный двигатель представляет отстающий коэффициент мощности по отношению к линии электропередачи, асинхронный генератор переменного тока имеет ведущий коэффициент мощности. Индукционные генераторы не используются широко на обычных электростанциях.
Скорость привода паровой турбины стабильна и регулируется в соответствии с требованиями синхронных генераторов переменного тока.Синхронные генераторы также более эффективны.
Скорость ветряной турбины трудно контролировать, и скорость ветра может изменяться порывами. Асинхронный генератор лучше справляется с этими колебаниями из-за собственного проскальзывания. Это меньше нагружает зубчатую передачу и механические компоненты, чем синхронный генератор.
Однако это допустимое изменение скорости составляет всего около 1%. Таким образом, индукционный генератор, подключенный к прямой линии, считается ветряной турбиной с фиксированной скоростью (см. Асинхронный генератор с двойным питанием для истинного генератора переменного тока с регулируемой скоростью).
Несколько генераторов или несколько обмоток на общем валу можно переключать, чтобы обеспечить высокую и низкую скорость, чтобы приспособиться к переменным ветровым условиям.
Запуск двигателя и контроль скорости
Некоторые асинхронные двигатели могут потреблять более 1000% тока полной нагрузки во время запуска; хотя чаще встречается несколько сотен процентов. Небольшие двигатели мощностью в несколько киловатт или меньше могут запускаться путем прямого подключения к линии электропередачи.
Пуск больших двигателей может вызвать просадку напряжения в сети, что повлияет на другие нагрузки.Автоматические выключатели, рассчитанные на запуск двигателя (аналогично плавким предохранителям с задержкой срабатывания), должны заменить стандартные автоматические выключатели для пусковых двигателей мощностью в несколько киловатт. Этот выключатель допускает перегрузку по току на время пуска.
Пускатель асинхронного двигателя автотрансформатора
В двигателяхмощностью более 50 кВт используются пускатели двигателей для снижения линейного тока с нескольких сотен до нескольких сотен процентов от тока полной нагрузки. Автотрансформатор, работающий в прерывистом режиме, может снизить напряжение статора на долю минуты в течение интервала пуска с последующим приложением полного линейного напряжения, как показано на рисунке выше.
Замыкание контактов S приводит к пониженному напряжению во время интервала пуска. Контакты S размыкаются, а контакты R замыкаются после запуска. Это снижает пусковой ток, скажем, до 200% от тока полной нагрузки. Поскольку автотрансформатор используется только в течение короткого интервала пуска, его размеры могут быть значительно меньше, чем у агрегата, работающего в непрерывном режиме.
Трехфазные двигатели с однофазным питанием
Трехфазные двигатели будут работать от однофазных так же легко, как и однофазные двигатели.Единственная проблема для любого двигателя – это запуск. Иногда 3-фазные двигатели приобретаются для использования с однофазными, если предполагается трехфазное питание.
Номинальная мощность должна быть на 50% больше, чем у сопоставимого однофазного двигателя, чтобы компенсировать одну неиспользуемую обмотку. Однофазное напряжение подается на пару обмоток одновременно с пусковым конденсатором, включенным последовательно с третьей обмоткой.
Пусковой выключатель размыкается на рисунке ниже при запуске двигателя. Иногда во время работы остается конденсатор меньшего размера, чем пусковой.
Пуск трехфазного двигателя от однофазного
Схема на приведенном выше рисунке для работы трехфазного двигателя от однофазного двигателя известна как статический преобразователь фазы , если вал двигателя не нагружен. Кроме того, двигатель работает как трехфазный генератор.
Трехфазное питание можно отводить от трех обмоток статора для питания другого трехфазного оборудования. Конденсатор подает фазу синтетического примерно на полпути °90 ° между выводами однофазного источника питания 180 ° для запуска.
Во время работы двигатель генерирует приблизительно стандартные 3-φ, как показано выше. Мэтт Иссерштедт демонстрирует полную схему питания домашнего механического цеха.
Статический преобразователь фазы самозапускающийся. Рабочий конденсатор = 25-30 мкФ на HP. Взято из рисунка 7, Hanrahan
Поскольку статический преобразователь фазы не имеет крутящего момента, он может запускаться с конденсатором значительно меньшего размера, чем обычный пусковой конденсатор. Если он достаточно мал, его можно оставить в цепи в качестве рабочего конденсатора (см. Рисунок выше).
Однако меньшие рабочие конденсаторы обеспечивают лучшую выходную трехфазную мощность. Более того, регулировка этих конденсаторов для выравнивания токов, измеренных в трех фазах, позволяет получить наиболее эффективную машину. Однако для быстрого запуска преобразователя требуется большой пусковой конденсатор примерно на секунду. Ханрахан представляет детали конструкции.
Более эффективный статический преобразователь фазы. Пусковой конденсатор = 50-100 мкФ / л.с. Рабочие конденсаторы = 12-16 мкФ / л.Взято из рисунка 1, Hanrahan
Асинхронные двигатели с несколькими полями
Асинхронные двигателимогут содержать несколько обмоток возбуждения, например, 4-полюсную и 8-полюсную обмотки, соответствующие синхронным скоростям вращения 1800 и 900 об / мин. Подать питание на то или иное поле менее сложно, чем на повторное подключение катушек статора.
Несколько полей позволяют изменять скорость
Если поле сегментировано с выведенными выводами, его можно изменить (или переключить) с 4-полюсного на 2-полюсное, как показано выше для 2-фазного двигателя.Сегменты 22,5 ° переключаются на сегменты 45 °. Для ясности выше показана только проводка для одной фазы.
Таким образом, наш асинхронный двигатель может работать на нескольких скоростях. При переключении вышеуказанного двигателя 60 Гц с 4 полюсов на 2 полюса синхронная скорость увеличивается с 1800 до 3600 об / мин.
Q: Если двигатель приводится в действие частотой 50 Гц, каковы будут соответствующие 4-полюсные и 2-полюсные синхронные скорости?
А:
N с = 120f / P = 120 * 50/4 = 1500 об / мин (4-полюсный) N с = 3000 об / мин (2-полюсный)
Асинхронные двигатели с переменным напряжением
Скорость малых асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором для таких применений, как приводные вентиляторы, может быть изменена путем снижения сетевого напряжения.Это снижает крутящий момент, доступный нагрузке, что снижает скорость (см. Рисунок ниже).
Регулировка частоты вращения асинхронного двигателя с переменным напряжением
Электронное управление скоростью в асинхронных двигателях
Современная полупроводниковая электроника расширяет возможности управления скоростью. Изменяя сетевую частоту 50 или 60 Гц на более высокие или более низкие значения, можно изменить синхронную скорость двигателя. Однако уменьшение частоты тока, подаваемого на двигатель, также снижает реактивное сопротивление X L , что увеличивает ток статора.
Это может привести к насыщению магнитной цепи статора с катастрофическими результатами. На практике напряжение на двигателе необходимо уменьшать при уменьшении частоты.
Электронный частотно-регулируемый привод
И наоборот, частота привода может быть увеличена для увеличения синхронной скорости двигателя. Однако необходимо увеличить напряжение, чтобы преодолеть увеличивающееся реактивное сопротивление, чтобы поддерживать ток на уровне нормального значения и поддерживать крутящий момент.
Инвертор приближает синусоидальные волны к двигателю с помощью выходов с широтно-импульсной модуляцией. Это прерывистый сигнал, который может быть включен или выключен, высокий или низкий, процент времени включения соответствует мгновенному напряжению синусоидальной волны.
Когда для управления асинхронным двигателем применяется электроника, становится доступно множество методов управления, от простого до сложного:
- Скалярное управление: Недорогой метод, описанный выше, для управления только напряжением и частотой без обратной связи.
- Векторное управление: Также известно как векторное управление фазой. Компоненты тока статора, создающие магнитный поток и крутящий момент, измеряются или оцениваются в реальном времени для улучшения кривой крутящего момента двигателя. Это требует больших вычислений.
- Прямое управление крутящим моментом: Продуманная адаптивная модель двигателя позволяет более прямое управление потоком и крутящим моментом без обратной связи. Этот метод быстро реагирует на изменения нагрузки.
Краткое описание
- Многофазный асинхронный двигатель состоит из многофазной обмотки, встроенной в многослойный статор, и проводящей короткозамкнутой клетки, встроенной в многослойный ротор.
- Трехфазные токи, протекающие внутри статора, создают вращающееся магнитное поле, которое индуцирует ток и, следовательно, магнитное поле в роторе. Крутящий момент ротора развивается, когда ротор немного проскальзывает за вращающимся полем статора.
- В отличие от однофазных двигателей, многофазные асинхронные двигатели самозапускаются.
- Пускатели двигателей минимизируют нагрузку на линию питания, обеспечивая при этом больший пусковой крутящий момент, чем требуется во время работы.Снижение линейного тока Пускатели требуются только для больших двигателей.
- Трехфазные двигатели при запуске будут работать от однофазных.
- Статический преобразователь фазы – это трехфазный двигатель, работающий на одной фазе без нагрузки на вал, генерирующий трехфазный выходной сигнал.
- Несколько обмоток возбуждения можно перемонтировать для работы с несколькими дискретными скоростями двигателя, изменив количество полюсов.
Линейные асинхронные двигатели
Статор с обмоткой и короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя можно разрезать по окружности и развернуть в линейный асинхронный двигатель.Направление линейного перемещения регулируется последовательностью привода фаз статора.
Линейный асинхронный двигатель предложен в качестве привода высокоскоростных пассажирских поездов. До этого момента линейный асинхронный двигатель с соответствующей системой левитации магнитного отталкивания, необходимой для плавной езды, был слишком дорогим для всех, кроме экспериментальных установок.
Тем не менее, линейный асинхронный двигатель должен заменить катапульты с паровым приводом для запуска самолетов на следующем поколении военно-морского авианосца CVNX-1 в 2013 году.Это повысит эффективность и сократит потребность в обслуживании.
СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:
Кто изобрел асинхронный двигатель
Асинхронный двигатель – одно из важнейших изобретений в современной истории. Он повернул колеса прогресса с новой скоростью и официально положил начало второй промышленной революции, резко повысив эффективность производства энергии и сделав возможным распределение электроэнергии на большие расстояния.Сегодня машины не только включают свет в вашем доме, но и приводят в действие многие механические устройства, которые люди считают само собой разумеющимися, от пылесосов и электрических зубных щеток до стильной модели Tesla Motors S.
. Один из оригинальных электромоторов Tesla 1888 года выпуска. По сей день эта конструкция является основным генератором энергии для промышленности и бытовой техники. Предоставлено: Wikimedia Commons. Первый асинхронный двигатель был изобретен знаменитым Никола Тесла в 1887 году в его мастерской на улице Либерти, 89 в Нью-Йорке.Говорят, что этот одаренный изобретатель однажды в солнечный день в Будапеште 1882 года увидел свой двигатель переменного тока, когда читал строфы из «Фауста» Гете.
«В том возрасте я знал наизусть целые книги, слово в слово. Одним из них был «Фауст» Гете. Солнце только что садилось и напомнило мне великолепный отрывок «Sie ruckt und weicht, der Tag ist uberlebt, Dort eilt sie hin und fordert neues Leben». Oh da kein Flugel mich vom Boden hebt Ihr nach und immer nach zu streben! Ein schöner Traum indessen sie entweicht, Ach, au des Geistes Flügeln wird so leicht Kein körperlicher Flügel sich gesellen! »Когда я произнес эти вдохновляющие слова, идея возникла, как вспышка молнии, и в одно мгновение правда открылась.Я нарисовал палкой на песке схему, показанную шесть лет спустя в моем выступлении перед Американским институтом инженеров-электриков, и мой напарник прекрасно их понял.
Образы, которые я видел, были удивительно резкими и четкими и имели такую твердость, как металл и камень, настолько, что я сказал ему: «Посмотри здесь мой мотор; смотри, как я перевернул это ». Я не могу описать свои эмоции. Пигмалион, увидев, что его статуя оживает, не мог быть более тронутым. Тысячу тайн природы, на которые я мог наткнуться случайно, я отдал бы за ту, которую я вырвал у нее вопреки всему и с риском для моего существования… »
Летом 1883 года, находясь в Париже, Тесла построил свой первый настоящий асинхронный двигатель и увидел, как он работает.Тесла отплыл в Америку в 1884 году и прибыл в Нью-Йорк с четырьмя центами в кармане, несколькими своими стихами и расчетами для летательного аппарата. После нескольких случайных заработков он устроился на работу к Томасу Эдисону, который поручил ему улучшить динамо-машину для его двигателя постоянного тока. Ни Эдисон, ни инвесторы Эдисона не интересовались планами Tesla относительно переменного тока.
Как работает двигатель постоянного тока
В двигателе постоянного тока магнит, который создает магнитное поле, закреплен на месте и образует внешнюю статическую часть двигателя.Это называется статором. Катушка с проволокой подвешена между полюсами магнита и подключена к источнику постоянного тока, например, к батарее. Ток, проходящий через провод, создает временное магнитное поле (это электромагнит), которое отталкивает поле от постоянного магнита, заставляя провод перевернуться.
Обычно провод останавливается после одного поворота и снова переворачивается, однако ключевой компонент, называемый коммутатором, меняет направление тока на противоположное каждый раз, когда провод переключается. Таким образом, провод может вращаться в одном направлении до тех пор, пока течет ток.
Двигатель постоянного тока был изобретен Майклом Фарадеем в 1820-х годах, а десять лет спустя Уильям Стерджен превратил его в практическое изобретение.
После борьбы с американским изобретателем Тесла покинул лабораторию Эдисона и в 1888 году стал партнером Джорджа Вестингауза, которому он продал патент на технологию многофазного переменного тока Теслы. Их партнерство стало очень прибыльным и заключило множество контрактов, в том числе контракт на поставку электроэнергии на Всемирную ярмарку в Чикаго 1893 года.
Однако первый большой прорыв в области двигателей переменного тока произошел, когда в том же году была выбрана конструкция многофазного переменного тока Tesla, чтобы использовать мощность Ниагарского водопада.
С самого детства Тесла мечтал обуздать силу великого чуда природы. В автобиографии «Мои изобретения» он сказал:
«В классе было несколько механических моделей, которые меня заинтересовали и обратили мое внимание на водяные турбины».
После описания великого Ниагарского водопада:
«Я представил в своем воображении большое колесо, которое движется у водопада.”
Он объявил своему дяде, что однажды «он поедет в Америку и осуществит этот план».
Патент США 382 279 на Электромагнитный двигатель выдан Николе Тесле в 1888 году.Несмотря на пропаганду Эдисона, направленную на дискредитацию Теслы как изобретателя и альтернативного тока как жизнеспособной технологии – такие вещи, как публичные демонстрации, в которых животных жестоко избивали электрическим током, – разработки Теслы последовали. естественный ход прогресса. Поскольку постоянный ток проходит по линиям передачи, накопленное сопротивление в проводах значительно снижает электрическую мощность, подаваемую потребителю.AC, с другой стороны, не несет таких же потерь и может преодолевать большие расстояния с гораздо меньшей потерей потенциала. Напряжение переменного тока также может увеличиваться или уменьшаться с помощью трансформаторов, поэтому электроэнергия может производиться с высокой мощностью на генерирующих станциях, а затем снижаться прямо в точке местного распределения.
Как работает электродвигатель переменного тока
Альтернативный ток меняет свое направление примерно 50 раз в секунду (~ 50 Гц), поэтому электродвигатель требует принципиально иной конструкции, чем электродвигатель постоянного тока.
В двигателе переменного тока статор состоит из кольца пар электромагнитов, которые создают вращающееся магнитное поле. В отличие от двигателя постоянного тока, где мощность передается на внутренний ротор, в двигателе переменного тока мощность подводится к этим электромагнитам, чтобы навести поле. Гениальный трюк состоит в том, чтобы подавать питание на электромагниты попарно. Когда одна пара полностью активна, другая полностью отключается.
Когда катушки находятся под напряжением, они создают магнитное поле, которое индуцирует электрический ток в роторе, который является электрическим проводником согласно закону Фарадея.Новый ток создает собственное магнитное поле, которое пытается противодействовать полю, в первую очередь создавшему его, согласно закону Ленца. Эта игра в ловушку между двумя магнитными полями и есть то, что в конечном итоге вращает ротор.
В ХХ веке распределение электроэнергии во всем мире резко расширилось. В первом десятилетии века, например, большой считался энергоблок мощностью 25 000 киловатт. Но к 1930 году самая большая установка в Соединенных Штатах имела мощность 208 000 киловатт, а давление превышало 1 200 фунтов на квадратный дюйм.Из-за экономии на масштабе цена за киловатт-час электроэнергии резко упала, что в конечном итоге помогло электрифицировать всю страну. И с таким количеством энергии в нашем распоряжении неожиданно мир был готов к технологическому расцвету.
Как работает асинхронный двигатель?
26 сентября 2019
Изобретение асинхронных двигателей навсегда изменило ход человеческой цивилизации.Этот двигатель столетней давности, изобретенный великим ученым Николой Тесла, является наиболее распространенным типом двигателей даже сегодня. Фактически, около 50 процентов мирового потребления электроэнергии приходится на асинхронные двигатели. Давайте перейдем к работе асинхронных двигателей или, точнее, к гениальному мышлению Николы Теслы.
Детали асинхронного двигателя
Асинхронный двигатель состоит из 2 основных частей; Статор и ротор (рис: 1). Статор – это неподвижная часть, а ротор – это вращающаяся часть.Статор в основном представляет собой трехкатушечную обмотку, на которую подается трехфазный переменный ток. Ротор находится внутри статора. Между ротором и статором будет небольшой зазор, известный как воздушный зазор. Величина радиального зазора может варьироваться от 0,5 до 2 мм.
Рис. 1 Статор и ротор асинхронного двигателяДетали конструкции статора
Статор изготавливается путем укладки тонких высокопроницаемых стальных пластин с прорезями внутри стального или чугунного каркаса. Расположение стальных пластин внутри рамы показано на следующем рисунке.Здесь показаны только некоторые из стальных пластин. Обмотка проходит через пазы статора.
Рис. 2 Детали конструкции статораВлияние трехфазного тока, проходящего через обмотку статора
Когда через обмотку проходит трехфазный переменный ток, происходит кое-что очень интересное. Он создает вращающееся магнитное поле (RMF). Как показано на рисунке ниже, создается магнитное поле, которое по своей природе вращается. RMF – важное понятие в электрических машинах.Мы увидим, как это происходит, в следующем разделе.
Рис. 3 Вращающееся магнитное поле создается в асинхронном двигателеКонцепция вращающегося магнитного поля (RMF)
Чтобы понять явление вращающегося магнитного поля, гораздо лучше рассмотреть упрощенную трехфазную обмотку всего с 3 катушками. Провод, по которому проходит ток, создает вокруг себя магнитное поле. Теперь для этого специального устройства магнитное поле, создаваемое трехфазным переменным током, будет таким, как показано в конкретный момент.
Рис. 4 Магнитное поле создается вокруг одиночного провода и упрощенной обмоткиКомпоненты переменного тока изменяются со временем. Еще два примера показаны на следующем рисунке, где из-за изменения переменного тока магнитное поле также изменяется. Понятно, что магнитное поле просто принимает другую ориентацию, но его величина остается прежней. Из этих трех положений видно, что это похоже на вращающееся магнитное поле однородной силы. Скорость вращения магнитного поля известна как синхронная скорость.
Рис. 5A Трехфазный переменный ток Рис. 5B Здесь проиллюстрирована концепция вращающегося магнитного поляВлияние RMF на замкнутый провод
Предположим, вы помещаете замкнутый проводник внутрь такого вращающегося магнитного поля. Поскольку магнитное поле колеблется, в контуре будет индуцироваться ЭДС в соответствии с законом Фарадея. E.M.F будет производить ток через петлю. Таким образом, ситуация стала такой, как если бы петля с током находилась в магнитном поле.Это создаст магнитную силу в петле в соответствии с законом Лоренца. Таким образом, петля начнет вращаться, это ясно показано на рис. 6.
Рис. 6 Влияние RMF на замкнутый проводникРабота асинхронного двигателя
Подобное явление также происходит внутри асинхронного двигателя. Здесь вместо простой петли используется что-то очень похожее на беличью клетку. Беличья клетка имеет стержни, которые закорочены концевыми кольцами.
Трехфазный переменный ток, проходящий через обмотку статора, создает вращающееся магнитное поле.Как и в предыдущем случае, ток будет индуцирован в стержнях беличьей клетки, и она начнет вращаться. Вы можете заметить изменение наведенного тока в стержнях с короткозамкнутым ротором. Это связано со скоростью изменения магнитного потока в одной паре беличьих стержней, которая отличается от другой из-за ее разной ориентации. Это изменение тока в полосе со временем будет меняться.
Рис. 7 RMF создает крутящий момент на роторе, как в случае с простой обмоткой. Вот почему используется название асинхронный двигатель, электричество индуцируется в роторе за счет магнитной индукции, а не прямого электрического соединения.Чтобы способствовать такой электромагнитной индукции, внутри ротора установлена пластина с изолированным железным сердечником.
Рис. 8 Тонкие слои металлической пластинки, упакованные в ротор Такие маленькие кусочки железных слоев обеспечивают минимальные потери на вихревые токи. Вы можете отметить одно большое преимущество трехфазных асинхронных двигателей, поскольку они по своей сути самозапускаются.
Также можно заметить, что стержни беличьей клетки наклонены к оси вращения или имеют перекос. Это необходимо для предотвращения колебаний крутящего момента.Если бы стержни были прямыми, был бы небольшой промежуток времени для передачи крутящего момента в паре стержней ротора на следующую пару. Это вызовет колебания крутящего момента и вибрацию ротора. Обеспечивая перекос в стержнях ротора, прежде чем ослабнет крутящий момент в одной паре стержней, в действие вступит следующая пара. Таким образом предотвращается колебание крутящего момента.
Скорость вращения ротора и концепция скольжения
Здесь вы можете заметить, что и магнитное поле, и ротор вращаются.Но с какой скоростью будет вращаться ротор? Чтобы получить ответ на этот вопрос, рассмотрим разные случаи.
Рассмотрим случай, когда скорость ротора совпадает со скоростью магнитного поля. Ротор испытывает магнитное поле в относительной системе отсчета. Поскольку и магнитное поле, и ротор вращаются с одинаковой скоростью относительно ротора, магнитное поле является стационарным. Ротор будет находиться в постоянном магнитном поле, поэтому наведенных ЭДС и тока не будет. Это означает нулевое усилие на стержнях ротора, поэтому ротор будет постепенно замедляться.Но по мере замедления петли ротора будут испытывать изменяющееся магнитное поле, поэтому индуцированный ток и сила снова возрастут, и ротор будет ускоряться. Короче говоря, ротор никогда не сможет догнать скорость магнитного поля. Он вращается с определенной скоростью, которая немного меньше синхронной скорости. Разница в синхронной скорости и скорости ротора называется скольжением.
N
РОТОРSLIP = (N
S – N R ) / N SЗНАЧЕНИЕ СКОЛЬЖЕНИЯ = 2-6%
Рис. 9 Здесь проиллюстрирована концепция скольженияПередача энергии в двигателе
Вращательная механическая сила, полученная от ротора, передается через приводной вал.Короче говоря, в асинхронном двигателе электрическая энергия поступает через статор и выводится из двигателя, а механическое вращение передается от ротора.
Рис. 10 Передача мощности в двигателеНо между входом и выходом мощности будут многочисленные потери энергии, связанные с двигателем. Различные компоненты этих потерь включают потери на трение, потери в меди, потери на вихревые токи и гистерезисные потери. Такие потери энергии во время работы двигателя рассеиваются в виде тепла, поэтому вентилятор на другом конце помогает охлаждать двигатель.
Рис. 11 Охлаждающий вентилятор используется для отвода тепла, выделяемого двигателемПочему асинхронные двигатели так популярны?
Теперь давайте поймем, почему асинхронные двигатели правят как в промышленном, так и в бытовом мире. Вы можете отметить, что асинхронные двигатели не требуют постоянного магнита. У них даже нет щеток, колец коммутатора или датчика положения, как у других аналогов электрических машин. Асинхронные двигатели также запускаются самостоятельно. Наиболее важным преимуществом является то, что скорость асинхронного двигателя можно легко контролировать, регулируя входную частоту питания.
Чтобы понять это правильно, давайте еще раз рассмотрим простую схему расположения катушек. Мы узнали, что вращающееся магнитное поле создается из-за трехфазной входной мощности. Совершенно ясно, что скорость RMF пропорциональна частоте входной мощности. Поскольку ротор всегда пытается догнать RMF, скорость ротора также пропорциональна частоте мощности переменного тока.
N
S ∝ fТаким образом, используя частотно-регулируемый привод, можно очень легко управлять скоростью асинхронного двигателя.Это свойство асинхронных двигателей делает их привлекательным выбором для лифтов, кранов и электромобилей. Благодаря высокоскоростному диапазону асинхронных двигателей электромобили могут работать с односкоростной коробкой передач.
Рис.12 Односкоростная коробка передач Рис. 13 Контуры КПД асинхронного двигателяЕще одно интересное свойство асинхронного двигателя состоит в том, что, когда ротор приводится в движение первичным двигателем, он также может действовать как генератор. В этом случае вы должны убедиться, что скорость RMF всегда меньше скорости ротора.
Рис. 14 Скорость RMF всегда меньше скорости ротораМы полагаем, что теперь вы получили четкое представление о гениальных принципах работы асинхронного двигателя, а также о том, почему он по-прежнему доминирует в бытовом и промышленном мире.
Минимизация скольжения асинхронного двигателя переменного тока
Асинхронный двигатель переменного тока часто называют «рабочей лошадкой» в отрасли, поскольку он предлагает пользователям простую, прочную конструкцию, легкое обслуживание и экономичную цену.Эти факторы способствовали стандартизации и развитию производственной инфраструктуры, что привело к созданию обширной базы установленных двигателей; более 90% всех двигателей, используемых в мировой промышленности, являются асинхронными двигателями переменного тока.
Несмотря на такую популярность, асинхронный двигатель переменного тока имеет два основных ограничения. Стандартный двигатель не является ни настоящей машиной с постоянной скоростью, ни по своей сути не способен обеспечивать работу с переменной скоростью. Оба ограничения требуют рассмотрения, поскольку требования к качеству и точности двигателей / приводов продолжают расти.
В этой статье исследуется причина промаха и обсуждаются способы его минимизации. Кроме того, в нем будут подробно описаны лучшие методы, доступные в настоящее время для управления скоростью двигателя с помощью силовой электроники, в том числе технологии для минимизации негативных эффектов скольжения.
Скольжение двигателя необходимо для создания крутящего момента. Асинхронный двигатель переменного тока состоит из двух основных узлов: статора и ротора. Конструкция статора состоит из стальных пластин, имеющих форму полюсов. На эти полюса намотаны катушки из медной проволоки.Эти первичные обмотки подключены к источнику напряжения для создания вращающегося магнитного поля. Трехфазные двигатели с разнесением обмоток на 120 электрических градусов являются стандартными для промышленного, коммерческого и жилого использования.
Ротор – это еще один узел, сделанный из пластин поверх стального сердечника вала. В радиальных пазах по периферии пластин размещаются стержни ротора, которые представляют собой литые алюминиевые или медные проводники, закороченные на концах и расположенные параллельно валу. Расположение стержней ротора выглядит как беличья клетка, отсюда и широко известный термин «асинхронный двигатель с беличьей клеткой» (, фото выше).Термин «асинхронный двигатель» происходит от переменного тока (AC), который «индуцируется» в роторе посредством вращающегося магнитного потока, создаваемого в статоре.
Крутящий момент двигателя создается за счет взаимодействия токов, протекающих в стержнях ротора, и вращающегося магнитного поля статора. В реальной работе скорость ротора всегда отстает от скорости магнитного поля, что позволяет стержням ротора разрезать магнитные силовые линии и создавать полезный крутящий момент. Эта разница скоростей называется скоростью скольжения. Скольжение также увеличивается с нагрузкой и необходимо для создания крутящего момента.
Скольжение зависит от параметров двигателя. Согласно формальному определению, скольжение (S) асинхронного двигателя можно найти с помощью следующего уравнения:
с = [(n 2 – n) / n с ] x 100%
, где n s – синхронная скорость, а n – фактическая скорость.
При малых значениях скольжения двигателя скольжение пропорционально сопротивлению ротора, частоте напряжения статора и крутящему моменту нагрузки. Он обратно пропорционален второй мощности питающего напряжения.Традиционный способ управления скоростью асинхронного двигателя с фазным ротором состоит в увеличении скольжения путем добавления сопротивления в цепь ротора. Скольжение двигателей малой мощности выше, чем у двигателей большой мощности, из-за более высокого сопротивления обмотки ротора в двигателях меньшей мощности.
Как видно из приведенной выше таблицы , меньшие двигатели и низкоскоростные двигатели обычно имеют более высокое относительное скольжение. Однако также доступны большие двигатели с высоким скольжением и малые двигатели с низким скольжением.
Вы можете видеть, что скольжение при полной нагрузке изменяется от менее 1% в двигателях с высокой мощностью до более 5% в двигателях с дробной мощностью.Эти изменения могут вызвать проблемы с распределением нагрузки при механическом соединении двигателей разных размеров. При низкой нагрузке разделение обычно не является проблемой, но при полной нагрузке двигатель с меньшим скольжением принимает на себя большую долю нагрузки, чем двигатель с более высоким скольжением.
Как показано на рис. 1 справа, скорость ротора уменьшается пропорционально крутящему моменту нагрузки. Это означает, что скольжение ротора увеличивается в той же пропорции.
Относительно высокий импеданс ротора требуется для хорошего пуска по сети или при полном напряжении.Другими словами, требуется высокий крутящий момент против низкого тока. Низкое сопротивление ротора также необходимо для низкой скорости скольжения при полной нагрузке и высокой эффективности работы. Кривые на рис. рис. 2 показывают, как более высокое полное сопротивление ротора в двигателе B снижает пусковой ток и увеличивает пусковой момент, но вызывает более высокое скольжение, чем в стандартном двигателе A.
Способы уменьшения скольжения. Синхронные, реактивные двигатели или двигатели с постоянными магнитами (PM) могут решить проблему скольжения, поскольку в этих трех типах двигателей нет измеримого скольжения.Синхронные двигатели используются для приложений с очень большой и малой мощностью, но в меньшей степени в диапазоне средних мощностей, на который приходится много типичных промышленных применений. Также используются реактивные двигатели, но их отношение мощности к весу не очень хорошее, поэтому они менее конкурентоспособны, чем асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. Двигатели с постоянными магнитами, которые используются с электронными приводами с регулируемой скоростью (ASD), обеспечивают точное управление скоростью без проскальзывания, высокую эффективность с низкими потерями в роторе и гибкость в выборе очень низкой базовой скорости, устраняя необходимость в коробках передач.Однако двигатели с постоянными магнитами все еще ограничены некоторыми специальными приложениями, в основном из-за высокой стоимости и отсутствия стандартизации.
Выбор асинхронного двигателя переменного тока увеличенного размера – еще один способ уменьшить скольжение. Двигатели большего размера обычно изначально имеют более низкое значение скольжения, а скольжение становится меньше при частичной, а не полной нагрузке двигателя. Недостатком двигателя с увеличенным размером является то, что двигатель большего размера потребляет больше энергии, что увеличивает капиталовложения и эксплуатационные расходы.
Привод переменного тока с регулируемой скоростью часто является лучшим решением. Ограничения, присущие асинхронному двигателю переменного тока, можно решить с помощью ASD. Наиболее распространенные сегодня приводы переменного тока основаны на широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Постоянное сетевое напряжение переменного тока с частотой 60 циклов в секунду от питающей сети выпрямляется, фильтруется, а затем преобразуется в переменное напряжение и переменную частоту. Когда этот выход преобразователя частоты подключен к двигателю переменного тока, можно регулировать скорость двигателя.
При использовании привода переменного тока для регулировки скорости двигателя во многих случаях проскальзывание двигателя больше не является проблемой. Скорость двигателя не является основным параметром управления. Скорее, это может быть уровень жидкости, давление воздуха, температура газа или какой-либо другой регулирующий параметр.
Высокая точность статической скорости и / или точность динамической скорости по-прежнему требуются во многих приводах, таких как печатные машины, экструдеры, бумагоделательные машины, краны и лифты.Есть также много машин и конвейеров, где необходимо синхронизировать управление скоростью – между секциями, приводимыми в движение отдельными двигателями. Вместо того, чтобы увеличивать размеры двигателей для устранения ошибки скорости, вызванной скольжением, может быть лучше использовать ряды секционных приводов с отдельными инверторами для каждого отдельного двигателя. Инверторы подключаются к шине постоянного напряжения, питаемой от общего выпрямителя. Это очень энергоэффективное решение, поскольку приводные части оборудования могут использовать энергию торможения от замедляющих частей (регенерация).
Компенсацию скольжения можно даже добавить в приводы переменного тока, чтобы еще больше снизить влияние скольжения двигателя.
