Двигатель индуктивный: Двигатель индуктивный 2,2кВт с насосом — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Индуктивный датчик. Принцип работы и подключение

Индуктивный датчик (inductive sensor) – это датчик бесконтактного типа, предназначенный для контроля положения объектов из металла.

Принцип работы

Работа индуктивного датчика основана на взаимодействии магнитного поля катушки, расположенной внутри датчика, и металла, из которого состоит объект.

При приближении металлического объекта (5) к катушке (3), магнитное поле (4) изменяется, что в свою очередь заставляет компаратор (2) сформировать сигнал, который впоследствии поступит на усилитель (1) и далее в цепь управления.

Параметры

Напряжение питания – диапазон напряжения, при котором датчик работает корректно.

Максимальный ток переключения — количество непрерывного тока, которое пропускаясь через датчик, не вызывает повреждение датчика.

Минимальный ток переключения — минимальное значение тока, которое должно протекать через датчик, чтобы гарантировать работу.

Рабочее расстояние (Sn) – максимальное расстояние от поверхности датчика, до квадратного куска железа толщиной 1 мм в осевом направлении. Расстояние будет уменьшаться для других материалов, зависимость Sn от материала представлена в таблице.


Железо	1 x Sn
Нержавеющая сталь	0,9 х Sn
Латунь — бронза	0,5 x Sn
Алюминий	0,4 x Sn
Медь	0,4 x Sn

Частота переключения — максимальное количество переключений датчика в секунду.

Способ подключения

Способ подключения зависит от типа индуктивного датчика.

Трехпроводные – два вывода отвечают за питание датчика, а третий подключается к нагрузке. В зависимости от структуры (NPN или PNP) нагрузка подключается к положительному (NPN) или отрицательному (PNP) полюсу источника постоянного напряжения.

Четырехпроводные – два вывода питания, два вывода подключаются к нагрузке.

Существуют также двух и пятипроводные датчики, но используются они реже из-за особенностей подключения.

Индуктивный датчик LJ12A3-4-Z/BX

Рассмотрим стандартный датчик, который наиболее часто используется в ЧПУ-станках или 3d-принтерах в качестве концевого выключателя. Датчик имеет 3 вывода и NPN структуру. Размеры датчика 12×50мм, расстояние обнаружения 4мм. Напряжение питания 6-36 В.

На реальном примере продемонстрируем работу датчика. В качестве нагрузки подключаем светодиод с токоограничивающим резистором, а затем подносим металлическую пластину к датчику.

На расстоянии менее 4 мм от пластины, датчик срабатывает и подает напряжение на нагрузку через нормально разомкнутый контакт (NO).

Просмотров:

Коррекция характеристики индуктивного датчика положения ротора бесконтактного двигателя постоянного тока дискового типа | Енин

1. Аракелян А.К., Афанасьев А.А. Вентильные электрические машины и регулируемый электропривод: В 2 кн. Кн. 1: Вентильные электрические машины. М.: Энергоатомиздат, 1997. 508 с.

2. Электрические следящие приводы с моментным управлением исполнительными двигателями / М.В. Баранов, В.Н. Бродовский, А.В. Зимин, Б.Н. Каржавов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. 239 с.

3. Цаценкин В.К. Безредукторный автоматизированный электропривод с вентильными двигателями. М.: Изд-во МЭИ, 1991. 235 с.

4. Овчинников И.Е. Теория вентильных электрических двигателей. Л.: Наука, 1985. 164 с.

5. Соловьев В.А. Непрерывное токовое управление вентильными двигателями. М.: МГТУ им. А.Н. Косыгина, 2004. 264 с.

6. Аш Ж., Андре П., Бофрон П. Датчики измерительных систем: в 2-х кн. Кн. 1. М.: Мир, 1992. 480 с. [Asch G. e.a. Les capteurs en instrumentation industrielle. 4.ed. P.: Dunod, 1991].

7. Датчики / Под общ. ред. В.М. Шарапова, Е.С. Полищука. М.: Техносфера, 2012. 616 с.

8. Юрин А.И., Неборский А.Ю. Коррекция нелинейности и гистерезиса функции преобразования индуктивных измерительных преобразователей перемещения // Датчики и системы. 2016. № 11. С. 48-51.

9. Кукушкин Ю.Т., Николаев С.С., Шерстняков Ю.Г. Индуктивный датчик положения ротора бесколлекторного двигателя постоянного тока: пат. 2176846 Российская Федерация. 2001. Бюл. № 34.

10. Le H.T., Hoang H.V., Jeon J.W. Efficient method for correction and interpolation signal of magnetic encoders // Industrial Informatics 2008: 6th IEEE Intern. Conf. on Industrial Informatics (Dajeon, Korea, July 13-16, 2008): Proc. Picataway: IEEE, 2008. Pp. 1383-1388. DOI: 10.1109/INDIN.2208.4618320

11. Balemi S. Automatic calibration of sinusoidal encoder signals // 16th IFAC World Congress (Praha, Czech Rep., July 4-8, 2005): Proc. Prague, 2005. DOI: 10.3182/20050703-6-CZ-1902.01190

12. Tan K.K., Tang K.-Z. Adaptive online correction and interpolation of quadrature encoder signals using radial basic functions // IEEE Trans. on Control Systems Technology. 2005. Vol. 13. No. 3. Pp. 370-377. DOI: 10.1109/TCST.2004.841648

13. Hoang H.V., Jeon J.W. Signal compensation and extraction of high resolution position for sinusoidal magnetic encoders // Intern. Conf. on Control, Automation and Systems: ICCAS’07 (Seoul, South Korea, October 17-20, 2007): Proc. Piscataway: IEEE, 2007. Pp. 1368-1373. DOI: 10.1109.ICCAS.2007.4406551

14. Seon-Hwan H., Dong-Youn K., Jang-Mook K., Do-Hyun J. Signal compensation for analog rotor position errors due to nonideal sinusoidal encoder signals // J. of Power Electronics. 2014. Vol. 14. No. 1. Pp. 82-91. DOI: 10.6113/JPE.2014.14.1.82

Датчики индуктивные ВИКО отечественного производства, Россия

Реагируют на ферромагнитные и диамагнитные металлические объекты
Регулятор чувствительности для различных материалов
Защита от переполюсовки питающего напряжения
Защита выхода от индуктивных выбросов
Металлический корпус

НАЗНАЧЕНИЕ ИНДУКТИВНОГО ДАТЧИКА

Бесконтактный индуктивный датчик ВИКО-И представляет электронное устройство, которое обнаруживает ферромагнитные и диамагнитные металлические объекты попадающие в зону действия датчика. Датчики применяются в системах управления в качестве конечных выключателей в станочном оборудовании, автоматических конвейерных линий, датчиков положения и подсчёта продукции.

РАБОТА ИНДУКТИВНОГО ДАТЧИКА

Чувствительный элемент датчика выполнен в виде катушки индуктивности с открытым в сторону активной поверхности магнитопроводом. Катушка подключена в цепь возбуждения генератора. Перед активной поверхностью образуется электромагнитное поле. При попадании объекта в рабочую зону катушки изменяется индуктивность контура при этом амплитуда колебаний генератора резко уменьшается. Амплитуда колебаний определённого уровня регистрируется оценочной схемой датчика и преобразуется в выходной сигнал.

Индуктивные датчики обнаруживают металлические объекты из магнитного, ферромагнитного или аморфного материала определённых размеров. Объекты из металлов из-за их высокой проводимости оказывают наиболее сильное воздействие.

Определения:
S_n — номинальное (условное) расстояние срабатывания. Не учитывает отклонения обусловленные колебаниями напряжения питания, температуры, допуски изготовления, условия применения на конкретном объекте.

S_r — расстояние срабатывания конкретного бесконтактного датчика при номинальном напряжении питания определённой температуре и условиях монтажа.
S_a — гарантированный интервал срабатывания. Интервал начинающийся от активной поверхности до объекта, внутри которого гарантируется работа датчика в нормальных условиях эксплуатации.

Соотношения между величинами полученные по отношению к стандартному объекту воздействия.
S_r = (110 — 90)% S_n; S_a = 80% S_n.
К — стандартный объект воздействия — квадратная пластина из стали Ст3 толщиной 1мм и стороной равной 3S_n.
Если объект воздействия имеет размеры меньше стандартного, то расстояние срабатывания S

r может измениться. Представление зависимости отношения расстояния срабатывания (S/S_n) от соотношения площади используемого объекта к площади стандартного объекта (К ) показано на графике ниже. При работе с объектами из различных металлов и сплавов расстояние срабатывания могут уменьшаться.

Индуктивные датчики (бесконтактные выключатели) Autonics

Индуктивные датчики серии AS80 с рабочей зоной 50 мм
Размер: Ш80 x Д80 x В40 мм Только постоянного тока 4-х проводной (нормально закрытый и нормально открытый выходы) NPN или PNP выход Зона чувствительности 50мм Индикатор состояния выхода 2-х метровый кабель Степень защиты IP67

PRF Серия — Датчики индуктивные в цилиндрическом корпусе из нержавеющей стали (с кабелем)
Индуктивные датчики приближения серии PRF в цельнометаллическом цилиндрическом корпусе (с кабелем) оснащаются металлическим корпусом. Чувствительная головка датчика изготавливается из нержавеющей стали 303. Датчики этой серии обладают высокой прочностью и устойчивы к деформациям и коррозии. Металлическая чувствительная головка датчика толщиной 0,8 мм обеспечивает высокую устойчивость к ударным нагрузкам и износу; индикатор кольцевого типа с углом видимости 360° позволяет пользователям быстро определять рабочее состояние под различными углами зрения. Датчики этой серии доступны в корпусах диаметром 8 мм, 12 мм, 18 мм, 30 мм.В линейку добавлены 2-проводные модели постоянного тока с диаметром корпуса 8 мм Высокая устойчивость к износу и ударным нагрузкам, которые возникают при контакте изделия с заготовками или проволочными щетками (головка/корпус датчика: нержавеющая сталь) Снижение вероятности сбоев, обусловленных налипанием алюминиевой стружки Высокая помехоустойчивость за счет применения специализированных микросхем Встроенные цепи защиты от перенапряжения и превышения тока Индикатор состояния кольцевого типа с углом обзора 360° (красный светодиод) (кроме модели PRFT08-1.5DO-V) Маслостойкий кабель Степень защиты IP67 (стандарт МЭК)

Индуктивный датчик серии PFI
Размер: Ш80 x Д80 x В40 мм Только постоянного тока 4-х проводной (нормально закрытый и нормально открытый выходы) NPN или PNP выход Зона чувствительности 50мм Индикатор состояния выхода 2-х метровый кабель Степень защиты IP67

Индуктивный датчик серии PR
Цилиндрические датчики (диаметром 8,12,18 или 30 мм) 2-х проводной постоянного тока; 3-х проводной постоянного тока или возможны 2-х проводные модели AC Нормально открытый или нормально закрытый выходы 3-х проводной постоянного тока имеет NPN или PNP выходы Различные зоны чувствительности (от 1,5 до 15 мм) Индикатор состояния выхода 2-х метровый кабель Степень защиты IP67

Индуктивный датчик серии PRA
Цилиндрические датчики (диаметром 12,18 или 30 мм) 2-х проводной постоянного тока; 3-х проводной постоянного тока или возможны 2-х проводные модели AC Нормально открытый и нормально закрытый выход Только экранированные модели 3-х проводной постоянного тока имеет NPN или PNP выходы Защита лицевой части от брызг Индикатор состояния выхода 2-х метровый кабель Степень защиты IP67

Индуктивный датчик с разъемом серии PRCM
Цилиндрические датчики (диаметром 12,18 или 30 мм) 2-х проводной постоянного тока; 3-х проводной постоянного тока или возможны 2-х проводные модели AC Нормально открытый и нормально закрытый выходы 3-х проводной постоянного тока имеет NPN или PNP выходы Различные зоны чувствительности (от 2 до 15 мм) Индикатор состояния выхода Датчик с разъемом М12х1 (4-pin) Степень защиты IP67

Индуктивный датчик серии PRW
Цилиндрические датчики с разъемом на кабеле (диаметром 12,18 или 30 мм) 2-х проводной постоянного тока; 3-х проводной постоянного тока или возможны 2-х проводные модели AC Нормально открытый и нормально закрытый выходы 3-х проводной постоянного тока имеет NPN или PNP выходы Различные зоны чувствительности (от 2 до 15 мм) Индикатор состояния выхода Разъем на кабеле М12х1 (4-pin) Степень защиты IP67

Индуктивный датчик серии PRD
Цилиндрические датчики диаметром 18 мм Нормально открытый и нормально закрытый выходы 3-х проводной постоянного тока имеет NPN или PNP выходы Зона чувствительности увеличена в 1,5-2 раза по сравнению с существующими типами индуктивных датчиков и составляет 7-14 мм для серии PRD 18 Индикатор состояния выхода 2-х метровый кабель Степень защиты IP67

Индуктивные датчики серии PS/PSN
Прямоугольные модели (ширина 12,17,25,30,40 или 50 мм) 2-х проводной постоянного тока, 3-х проводной постоянного тока или возможны 2-х проводные модели AC. 3-х проводной постоянного тока имеет NPN или PNP выходы. Различные зоны чувствительности (от 4 до 30 мм) Боковая или «концевая» регистрация. Индикатор состояния выхода

Индукционный двигатель

Класс 214, 17 — 15012

ПАТЕНТ HA ИЗОБРЕТЕНИЕ

ОПИСАНИЕ индукционного двигателя.

К патенту В. C. Еулебакина, заявленному 22 июня

1928 года (заяв. свид. No 29231).

0 выдаче патента опубликовано 30 апреля 1930 года. Действие патента распространяется на 15 лет от 80 апреля 1930 года.

Одним из недостатков, которым обла- дают обычные индукционные двигатели. является то, что эти двигатели в большинстве случаев для создания магнитного поля требуют от сети намагничивающего тока, вследствие чего эти двигатели, в особенности малой мощности, работают с малым коэфициентом мощности. С целью увеличения коэфициента мощности индукционных двигателей прибегают ко всякого рода комйенсационным устройствам. Однако, в большинстве случаев, компенсационные устройства индукционных двигателей обладают наличием коллектора, который является не особенно желательной частью машины.

В связи с этим обстоятельством является необходимым создание таких двигателей переменного тока, которые бы в своем устройстве не имели коллектора и не требовали постоянного тока для создания магнитного поля, как это имеет место в синхронных двигателях.

Предлагаемое изобретение касается индукционного двигателя с ротором, выполненным из постоянного магнита, и имеет целью создание двигателя. который не требовал бы намагничивающего тока из сети и, следовательно, работал бы с коэфицпентом мощности около единицы.

На чертеже фиг. 1 изображает схему пре слагаемого индукционного двигателя; фиг. 2 вЂ видоизменен его ротора.

Первичная цепь предлагаемого двигателя устраивается так же, как и в обычных двигателях, и все устройство этой части статора ничем не отличается от статора обычных двигателей переменного тока (фиг. 1).

Вторичная цепь двигателя, или ротор 2, выполняется в виде беличьего колеса илп с коротко замкнутой обмоткой, но только, тело ротора выполняется не пз обычной динамной или простой стали, а из магнитной стали, при чем тело ротора предварительно соответствующим образом термически обрабатывается и намагничивается.

Таким образом, ротор превращается в сильный двухполюсный, четырехполюсный или многополюсный постоянный магнит (число полюсов выбирается в зависимости от скорости вращения двигателя и делается равным числу полюсов статора).

Последние успехи в области получения специальных сортов сталей дают возможность создать весьма сильные и устойчивые постоянные магниты; так, например, высококобальтовые стали позволяют изготовлять постоянные магниты, обладающие остаточной магнитной индукцией в

9000+10000 CGS, а задерживающей силой до 250 гауссов. Такой высокосортный материал может быть с успехом использован для постоянных магнитов, геометрическая форма которых оказывает сравнительно малое влияние на уменьшение остаточной магнитной индукции при разомкнутом или полузамкнутом состоянии магнитной цепи. ф ф

Пр едм ет п ате нт а.

Тип. Рилрогр. Упр. Управх. В.-M . Сил РККА. Ленинград здание Гл. Адмиралтейства.

С целью увеличения устойчивости работы двигателя ротор рекомендуется снабжать прорезами, которые делают полюсы. постоянного магнита более выявленными.

Тело ротора может делаться из сплошного куска стали или быть составным из отдельных тонких или толстых плит.

В двигателях большей мощности, с целью экономии в дорогом материале, сердечник ротора предлагается выполнять из обычной стали, а зубцы делать из магнитной стали и вставными так, как это указано на фиг. 2.

В этом случае обмотку располагают в пазах, имеющихся между отдельными магнитами.

Пуск в ход такого двигателя представляет собою не что иное, как пуск в ход возбужденного синхронно-индукционного двигателя, снабженного пусковой обмоткой в виде беличьего колеса. Когда скорость вращения достигает почти до синхронной, двигатель автоматически входит в синхронизм. В дальнейшем двигатель работает, как синхронный двигатель.

1. Индукционный двигатель с ротором, выполненным из постоянного магнита, характеризующийся тем, что постоянный магнит имеет цилиндрическую форму и снабжен короткозамкнутою обмоткою (фиг. 1).

2. Видоизменение охарактеризованного в п. 1 двигателя, отличающееся тем, что постоянные магниты в виде зубцов укреплены в теле ротора, а обмотка расположена в пазах, имеющихся между отдельными магнитами (фиг. 2).

Индукционный двигатель — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Индукционный двигатель

Cтраница 2

В нулевую группу входят однофазные системы с трех-и двухлучевыми индукционными двигателями, а также системы с магнесинами и с ферродинамометрами. [16]

Асинхронные машины, в виде трехфазных асинхронных двигателей ( индукционные двигатели), приобретают в: е большее значение. Причиной является простая конструкция их и главным образом все большее распространение районных станций, распределяющих электрическую энергию в форме трехфазного тока. [17]

Согласно последней формуле при прочих равных условиях электромеханическая постоянная времени индукционного двигателя тем больше, чем больше скорость холостого хода. Индукционные двигатели находят применение в системах переменного тока различной частоты: от 50 до 1 000 гц. Поскольку увеличение частоты означает увеличение скорости холостого хода, это одновременно приводит к росту электромеханической постоянной времени. Для примера можно указать, что среднее значение Тэы для индукционных двигателей на 50 гц составляет около 0 03 — 0 05 сек, а для двигателей на 400 гц — около 0 1 — 0 2 сек. [18]

В том случае, когда пуск станка может производиться включением индукционного двигателя нормальной конструкции и мощности, близкой к той, которая потребляется станком во время его работы, вопрос должен решаться в принципе в сторону отказа от главной сцепной муфты. В остальных случаях необходимо принять в расчет при сравнении варианта с муфтой и без нее удорожание двигателя ( если оно имеет место), стоимость вспомогательных устройств и аппаратуры управления, а также специфические недостатки, присущие указанным выше способам пуска. Решение в пользу сохранения муфты или отказа от нее определяется результатами технико-экономического расчета для сравниваемых вариантов. Так как главная фрикционная муфта станка является одновременно элементом, предохраняющим станок от поломок при случайном возрастании крутящего момента сныше установленной нормы, то в случае отказа от муфты обязательно должны быть предусмотрены автоматически действующие механические предохранительные устройства или электрическая аппаратура, выполняющая ту же функцию. [19]

Согласно формулам ( 3 — 33) при прочих разных условиях электромеханическая постоянная времени индукционного двигателя тем больше, чем больше скорость холостого хода. Индукционные двигатели находят применение в системах переменного тока различной частоты: от 50 до 1 000 гц. Поскольку увеличение частоты означает увеличение скорости холостого хода, это одновременно приводит к росту электромеханической постоянной времени. Для примера можно указать, что среднее значение Тэы для индукционных двигателей на 50 гц составляет около 0 05 — 0 07 сек, а для двигателей на 400 гц — около 0 2 — 0 3 сек. [20]

В системах с несущей частотой этот метод получения резонансных комплексных нулей посредством присоединения параллельных ветвей осуществляется индукционным двигателем для демодуляции, схемой из массы, пружины и демпфера для создания резонансного контура п демодулирующим индукционным датчиком. Выходной сигнал индукционного датчика вычитается из сигнала входа. Это также создает два комплексных нуля относительно частоты сигнала информации ( огибающей) или четыре комплексных нуля относительно модулированной несущей. [21]

Трансформаторы с подвижной обмоткой ( потен-циал-регуля-юры), предназначенные для более высоких напряжений, выполняются в форме индукционного двигателя с закрепленным якорем, который переставляется в зависимости от требующегося дополнительного напряжения, складывающегося последовательно с основным. [22]

В качестве двигателей для следящих систем могут быть использованы как сериесные, так и шунтовые двигатели постоянного тока, а также индукционные двигатели переменного тока. [24]

Трудно сказать, как развивались бы работы в области электричества, если бы были усовершенствованы термоэлектрические машины Зеебека, построенные за пятьдесят лет до того, как получил признание индукционный двигатель Фара-дея. Но этого не случилось, и сейчас термоэлектрические генераторы во много раз менее эффективны, чем магнитные генераторы, и только чрезмерная простота термоэлементов гарантирует возможность их практического применения в малой энергетике. В равной степени со стоимостью и технологией изготовления важную роль играют размеры и вес термоэлементов. Однако наиболее важным является их кпд, определяемый как температурами 7 и Т2, при которых работает термобатарея, так и физическими свойствами материала термоэлемента. [25]

Трудно сказать, как развивались бы работы в области электричества, если бы были усовершенствованы термоэлектрические машины Зеебека, построенные за пятьдесят лет до того, как получил признание индукционный двигатель Фара-дея. Но этого не случилось, и сейчас термоэлектрические генераторы во много раз менее эффективны, чем магнитные генераторы, и только чрезмерная простота термоэлементов гарантирует возможность их практического применения в малой энергетике. В равной степени со стоимостью и технологией изготовления важную роль играют размеры и вес термоэлементов. Однако наиболее важным является их кпд, определяемый как температурами Тг и 7, при которых работает термобатарея, так и физическими свойствами материала термоэлемента. [26]

Сложнее дело обстоит в случае регулируемых приводов. Индукционный двигатель трехфазного тока сам по себе следует считать практически почти нерегулируемым. Однофазные репульсионные двигатели, конкурирующие при малых мощностях с трехфазными коллекторными, в силу худшего использования материала постепенно вытесняются трехфазными. Подобно тому как это имело место в области электрической тяги, в ряде промышленных установок происходит борьба между постоянным и переменным током у регулируемых приводов. В случае единичных регулируемых установок порядка нескольких сот kW, например нереверсивные прокатные станы, шахтные вентиляторы, регулируемые воздуходувки, когда пределы регулировки не превышают 1: 2, применяются каскадные агрегаты в виде сист. Установки трехфазных коллекторных двигателей большой мощности ( 300 — 400 kW) чрезвычайно редки. Реверсивные прокатные станы ( номинальной мощностью в 2 000 — 5 000 kW), требующие регулировки в широких пределах ( до 200 — 300 %) номинальной скорости, приводятся исключительно двигателями постоянного тока, питаемыми от трехфазной сети по сист. В случае нескольких регулируемых установок большой и средней мощности, расположенных вместе, применяются теперь двигатели постоянного тока ( напр, бумагоделательные машины, прокатные металлургич. При пределах регулировки больше чем 1: 3, для регулирования широко применяется система Леонарда; она же используется в таких случаях и для пуска в ход. США и Франции применяется постоянный ток; этот род тока принят и в СССР для вновь строящихся металлургич. В Германии эк е динамостроительные з-ды усиленно пропагандируют внедрение в эту область индукционных двигателей. Коллекторные двигатели переменного тока, для таких тяжелых условий работы непригодны. [29]

Известным недостатком двигателей переменного тока является их сравнительно большой вес, в 2 — 3 раза превышающий вес двигателей постоянного тока той же мощности. Однако высокая надежность индукционных двигателей ( отсутствие щеток, требующих осмотра я смены) во многих случаях компенсируют указанный недостаток. [30]

Страницы: 1 2 3 4

Вызывает ли коммутатор щеточного двигателя постоянного тока индуктивный откат

Я новичок в электричестве.

В учебниках, посвященных щеточным электродвигателям постоянного тока, говорится об индуктивном отдаче, когда мы ОТКЛЮЧАЕМ источник питания от электродвигателя (и средства защиты от него, например, путем добавления диода / демпфера). Во время работы двигателя имеет значение только обратная эдс, вызванная вращением.

Но из того, что я наблюдаю, разве коммутатор щеточного двигателя постоянного тока уже не работает как выключатель, который продолжает включать / выключать ток от обмотки? Не должен ли быть некоторый индуктивный откат из-за внезапного отключения тока от обмотки, когда коммутатор переключает направление тока? Имеет ли значение индуктивный откат вместо отключения выключателя питания, когда двигатель постоянного тока подключен к источнику питания и вращается? Если да, какая защита требуется в цепи питания?

Учебники всегда моделируют эквивалентную схему двигателя постоянного тока как 3 электрических компонента: индуктор + резистор + источник обратной ЭДС. Почему нет ничего, связанного с индуктивным откатом, вызванным коммутатором?

Олин Латроп

Да, механический коммутатор вызывает индуктивный откат при отключении тока в обмотке.

Тем не менее, этот откат не в том месте, где он может повредить вашу схему. Подумай об этом. Если отдача приводит к достаточно высокому напряжению для дуги на контактах (что почти наверняка происходит, когда контакты первоначально разъединяются), то, с точки зрения схемы, контакты все еще замкнуты, возможно, просто с некоторым дополнительным сопротивлением последовательно.

Проблема с индуктивным отдачей из-за механической коммутации заключается не в повреждении вашей схемы, а в большом количестве неприятных всплесков напряжения, которые излучают помехи. Это неприятная проблема, потому что трудно добавить амортизаторы в нужном месте. Они должны быть поперек вращающихся катушек. Это делается иногда, но это не простая механическая проблема из-за потенциально высоких сил от вращения.

Марко Буршич

Коммутатор не включается и не выключается, а коммутирует обмотки.

Переходные явления можно наблюдать прямо на коммутаторе, который закорачивает сегмент перед тем, как ток обратится на соответствующем сегменте. Поэтому все напряжение отката закорачивается, а ток рециркулируется через коммутатор. Верхний и нижний тракт, как изображено, остается при постоянном токе, поэтому дальнейших переходных процессов там не наблюдается.

Мы можем свободно использовать схему с индуктором, резистором и источником напряжения в качестве эквивалентной схемы. Явление отката будет наблюдаться, когда двигатель включается / выключается только внешним выключателем.

Асинхронные двигатели переменного тока

| Как работают электродвигатели переменного тока Асинхронные электродвигатели переменного тока

| Как работают двигатели переменного тока — объясните это Рекламное объявление

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 28 июня 2021 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 моторы, которые мы используем каждый день — от заводских машин до электропоезда — вообще-то так не работают.Какие книги рассказывают нам о простых двигателях постоянного тока (DC), которые имеют петля из проволоки, вращающаяся между полюсами постоянного магнита; в реальной жизни, в большинстве двигателей большой мощности используется переменный ток (AC) и работают совершенно по-другому: это то, что мы называем индукцией двигатели, и они очень изобретательно используют вращающееся магнитное поле. Давайте посмотрим поближе!

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

Как работает обычный двигатель постоянного тока?

Простые двигатели, которые вы видите в научных книгах, основаны на кусок проволоки, согнутый в прямоугольную петлю, которая подвешена между полюса магнита. (Физики назвали бы это проводник с током сидит в магнитном поле.) Когда вы подключаете такой провод к батарее, через него течет постоянный ток (DC), создавая вокруг него временное магнитное поле. Это временное поле отталкивает исходное поле от постоянного магнита, в результате чего провод перевернуть. Обычно провод останавливался в этой точке, а затем снова переворачивался, но если мы воспользуемся хитроумным вращающимся соединением называется коммутатором, мы можем сделать обратный ток каждый раз, когда проволока переворачивается, 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.)

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

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

Рекламные ссылки

Как работает двигатель переменного тока?

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

В двигателе переменного тока есть кольцо электромагнитов расположены снаружи (составляя статор), которые предназначены для создания вращающегося магнитного поля.Внутри статора находится цельная металлическая ось, проволочная петля, катушка, беличья клетка из металлических стержней и межсоединений (например, вращающиеся клетки, которым иногда удается развлечь мышей), или 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, создавая магнитное поле, вращающееся вокруг двигателя.

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

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

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

Как работает асинхронный двигатель переменного тока?

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

Две пары катушек электромагнита, показанные здесь красным и синим цветом, поочередно запитываются источником переменного тока (не показан, но подключаются к выводам справа).Две красные катушки соединены последовательно и запитаны вместе, а две синие катушки катушки подключаются таким же образом. Поскольку это переменный ток, ток в каждой катушке не включается и не выключается внезапно (как предполагает эта анимация), а плавно повышается и падает в форме синусоидальной волны: когда красные катушки наиболее активны, синие катушки полностью неактивны, и наоборот. Другими словами, их токи не совпадают (не совпадают по фазе на 90 °).
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?

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

В синхронных двигателях переменного тока ротор вращается с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле; в асинхронном двигателе ротор всегда вращается с меньшей скоростью, чем поле, что делает его примером так называемого асинхронного двигателя переменного тока. Теоретическая скорость ротора в асинхронном двигателе зависит от частоты источника переменного тока и количества катушек, составляющих статор, и без нагрузки на двигатель приближается к скорости вращающегося магнитного поля.На практике нагрузка на двигатель (независимо от того, чем он управляет) также играет роль, замедляя ротор. Чем больше нагрузка, тем больше «пробуксовка» между скоростью вращающегося магнитного поля и фактической скоростью ротора. Чтобы контролировать скорость двигателя переменного тока (чтобы он работал быстрее или медленнее), вы должны увеличивать или уменьшать частоту источника переменного тока, используя так называемый частотно-регулируемый привод. Поэтому, когда вы регулируете скорость чего-то вроде заводской машины, питаемой от асинхронного двигателя переменного тока, вы на самом деле управляете цепью, 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, приводящего его в действие, он вращается со скоростью постоянная скорость, если вы не используете частотно-регулируемый привод; Скорость двигателей постоянного тока намного легче контролировать, просто повышая или понижая напряжение питания. Хотя асинхронные двигатели относительно просты, они могут быть довольно тяжелыми и громоздкими из-за их катушечной обмотки. В отличие от двигателей постоянного тока, они не могут работать от батарей или любого другого источника постоянного тока (например, солнечных батарей) без использования инвертора (устройства, которое преобразует постоянный ток в переменный).Это потому, что им нужно изменяющееся магнитное поле, чтобы вращать ротор.

Кто изобрел асинхронный двигатель?

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

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

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

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

На других сайтах

Книги

Для читателей постарше

Для младших читателей

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

Патенты

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

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

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

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

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:

Цитируйте эту страницу

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

Больше на нашем сайте …

Асинхронные двигатели переменного тока

| Как работают электродвигатели переменного тока Асинхронные электродвигатели переменного тока

| Как работают двигатели переменного тока — объясните это Рекламное объявление

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 28 июня 2021 г.

Как работает обычный двигатель постоянного тока?

Рекламные ссылки

Как работает двигатель переменного тока?

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

Как работает асинхронный двигатель переменного тока?

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

Две пары катушек электромагнита, показанные здесь красным и синим цветом, поочередно запитываются источником переменного тока (не показан, но подключаются к выводам справа).Две красные катушки соединены последовательно и запитаны вместе, а две синие катушки катушки подключаются таким же образом. Поскольку это переменный ток, ток в каждой катушке не включается и не выключается внезапно (как предполагает эта анимация), а плавно повышается и падает в форме синусоидальной волны: когда красные катушки наиболее активны, синие катушки полностью неактивны, и наоборот. Другими словами, их токи не совпадают (не совпадают по фазе на 90 °).
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?

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

Что такое «фаза» двигателя переменного тока?

Преимущества и недостатки асинхронных двигателей

Преимущества

Недостатки

Кто изобрел асинхронный двигатель?

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

На других сайтах

Книги

Для читателей постарше

Для младших читателей

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

Патенты

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

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Цитируйте эту страницу

Больше на нашем сайте …

Многофазные асинхронные двигатели

тесла | 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.

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 доступной 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 полюсов, явно выступающих, как 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 множество пазов меньшего размера, 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 на (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 силовых линий, 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 контур Лиссажу получается 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, фазированные под углом 90 °, 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
(г) φ-1 ноль, φ-2 максимум 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 уменьшится 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

Когда питание подается на двигатель впервые, 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 сети 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, поток вообще не будет резать ротор, 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 пробивной крутящий 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 проскальзывание составит 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 снижению скорости. Регулировка скорости плохая. Тем не менее, двигатель отлично справляется с нагрузками с переменной скоростью, например с маховиком для аккумулирования энергии. Применения включают пробивные прессы, ножницы и подъемники.
Двигатели класса E — это более эффективная версия класса B.
Двигатели класса F имеют гораздо более низкие LRC, LRT и крутящий момент, чем у класса 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, потому что 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.

Эффективность 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, можно сэкономить энергию в частично загруженных двигателях, в частности, в двигателях 1-φ.

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 движение 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 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 нагрузка снята, 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 с автотрансформатором

В двигателях

мощностью 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 для работы от однофазных источников

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 на однофазном двигателе 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.

Самозапускающийся статический преобразователь фазы. 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 двигатели

могут 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 электроника применяется для управления асинхронным двигателем, становится доступно множество методов управления, от простого до сложного:

Скалярное управление: Описанный выше недорогой метод 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 обеспечивает более прямое управление потоком и крутящим моментом без обратной связи. Этот метод быстро реагирует на изменения нагрузки.

Многофазные асинхронные двигатели Tesla Сводка

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 двигателем на следующем поколении военно-морского авианосца CVNX-1 в 2013 году.Это повысит эффективность и сократит обслуживание.

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

Типы асинхронных двигателей — работа, преимущества и их применение

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

Что такое асинхронный двигатель?

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

Асинхронный двигатель

Простая и прочная конструкция
Низкая стоимость и минимум обслуживания
Высокая надежность и достаточно высокий профессионализм
Не требует дополнительного пускового двигателя и необходимости в синхронизации

Каковы основные части асинхронного двигателя?

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

Статор

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

Ротор

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

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

Принцип работы

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

Типы асинхронных двигателей

Асинхронные двигатели

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

Типы асинхронных двигателей

Однофазные асинхронные двигатели

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

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

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

Типы однофазных асинхронных двигателей

Однофазный асинхронный двигатель подразделяется на четыре типа асинхронных двигателей, таких как двухфазный, конденсаторный пуск, конденсаторный пуск и работа конденсатора и асинхронный двигатель с экранированными полюсами.

Асинхронный двигатель с расщепленной фазой

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

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

Асинхронный двигатель с конденсаторным пуском

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

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

Конденсаторный пуск и конденсаторный асинхронный двигатель

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

Это правда, что ток, протекающий по конденсатору, определяет напряжение. В конденсаторном пусковом и конденсаторном пусковом двигателе конденсаторного типа есть две обмотки, такие как основная и пусковая.
В пусковой обмотке внутри конденсатора имеется перемычка, поэтому ток, протекающий внутри конденсатора, направляет приложенное напряжение под некоторым углом. Эти два двигателя обладают высоким пусковым моментом, поэтому они в основном используются в шлифовальных машинах, конвейерах, компрессорах, кондиционерах и т. Д.

Асинхронный двигатель с экранированными полюсами

Это самозапускающийся однофазный асинхронный двигатель, у которого один из полюсов может быть затенен через медное кольцо, которое также называется заштрихованным кольцом.Основная функция этого кольца в двигателе — это вторичная обмотка.

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

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

Приложения

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

Насосы
Компрессоры
Вентиляторы малые
Миксеры
Игрушки
Пылесосы скоростные
Электробритвы
Станки сверлильные

Трехфазный асинхронный двигатель

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

Асинхронные двигатели

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

Типы трехфазных асинхронных двигателей

Трехфазный асинхронный двигатель состоит из двух основных компонентов, а именно статора и ротора.В этом двигателе неподвижной частью является статор, а вращающейся частью — ротор. В этом двигателе нагрузка подключена к валу. Трехфазная обмотка якоря может быть намотана на статор. После того, как через эту обмотку подается сбалансированный трехфазный ток, в воздушном зазоре может быть сформировано вращающееся магнитное поле со стабильной амплитудой.

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

. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

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

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

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

Ротор с обмоткой или асинхронный двигатель с контактным кольцом

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

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

Почему трехфазный асинхронный двигатель самозапускается?

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

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

Почему однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически?

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

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

Обмотка

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

Преимущества

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

Преимущества асинхронного двигателя

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

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

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

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

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

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

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

Недостатки

К недостаткам асинхронного двигателя можно отнести следующее.

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

Приложения

Применения типов асинхронных двигателей включают следующее.

Подъемники
Краны
Подъемники
Вытяжные вентиляторы большой мощности
Станки токарные приводные
Дробилки
Маслоэкстракционные заводы
Текстиль и др.

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

Проекты на основе асинхронных двигателей

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 Tesla Motors Model 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, читая 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 о великолепном отрывке «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, как оживает его статуя, 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: было заключено множество контрактов, в том числе контракт на поставку электроэнергии на Всемирную ярмарку в Чикаго 1893 года.

Однако первый большой прорыв в работе двигателя переменного тока произошел, когда в том же году была выбрана конструкция многофазного переменного тока Tesla, которая использовала мощность Ниагарского водопада.

С самого детства Тесла мечтал использовать 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 совершенно 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.

Индукционная машина

— обзор

1 Введение

Географическое разнообразие даже сегодня является наиболее сложной характеристикой для ввода в эксплуатацию линий электропередачи в удаленных сельских районах по всему миру.Несмотря на то, что было сделано очень много планирования для подключения небольших деревень к сетям, экономика, техническое обслуживание и мониторинг являются предметами озабоченности для линий электропередач, подключенных к сети. Мировой энергетический сектор переходит на использование возобновляемых источников энергии, и поэтому производство энергии на основе возобновляемых источников продвигается почти во всех странах. В литературе возобновляемые источники энергии в основном представлены как распределенные генераторы (ДГ) в существующей энергосистеме из-за их гибкости с точки зрения установленной мощности от кВт до МВт.Существует несколько исследований по оптимизации размера и распределению ГД. Ветряные электростанции — одни из самых приемлемых ДГ в мире. Согласно отчету Всемирной ассоциации ветроэнергетики (WWEA), мощность ветровой энергии во всем мире достигает 597 ГВт, из которых только Китай и США установили ветряные электростанции мощностью 200 и 100 ГВт соответственно. Ref. [1] опубликовал данные, полученные от Министерства новых и возобновляемых источников энергии Индии, согласно которым установленная мощность ветряных электростанций в Индии достигла 34.605 ГВт в 2018 году. Ветряная электрическая система является ведущей возобновляемой системой для производства электроэнергии во всем мире. Однако высокие первоначальные капитальные затраты по-прежнему являются большим препятствием на пути продвижения ветроэнергетических возобновляемых источников энергии [2]. Помимо капитальных затрат, прерывистый и непостоянный характер вводимых ресурсов снова является серьезной проблемой для непрерывного и надежного производства электроэнергии с помощью ветряных электростанций. Дизельные генераторы — лучший выбор для изолированной электрической системы, потому что хорошо зарекомендовавшая себя технология, низкая стоимость установки и капитальных затрат, проста в обслуживании и просто доступна для рынка конечных пользователей, расположенных в удаленных районах, где нет коммунальных услуг [3].Однако доступность, стоимость и экологические проблемы дизельных генераторов вынуждают пользователей переходить на возобновляемые источники энергии. Чтобы повысить надежность системы для непрерывного энергоснабжения, особенно в изолированной электрической системе, ветрогенератор может быть соединен с дизельным генератором. Гибридная электрическая система ветро-дизельного двигателя является очень безопасной и надежной системой, поскольку во время изменения скорости ветра дизельное топливо действует как дополнительный источник энергии [4]. Такая интеграция невозобновляемых и возобновляемых источников энергии называется изолированной гибридной электрической системой (IHES) [5].Ref. [6] предполагает, что использование гибридных электрических систем снижает общую стоимость жизненного цикла автономных генераторов энергии и, что важно, обеспечивает более надежную подачу электроэнергии за счет комбинации источников энергии.

Включая индукционные машины, генераторы постоянного тока и синхронные генераторы также используются для работы ветряных электростанций. Генератор ветровой турбины может работать с использованием любого механизма, как указано ниже:

(i): Индукционный генератор с короткозамкнутым ротором (SCIG)
(ii): Индукционный генератор с двойным питанием (DFIG)
(iii): Генератор постоянного тока (DCG)
(iv): Синхронный генератор с постоянными магнитами (PMSG)
(v): Синхронный генератор с электрическим возбуждением (EESG) 9300003