Az indukciós motor működési elve

Az indukciós motor egy váltakozó áramú elektromos gép, amely átalakítja az elektromos energiát mechanikai energiává. Az indukciós motort széles körben használják az otthoni háztartási készülékektől kezdve a nehéziparig. A gépnek olyan sok alkalmazása van, amelyeket nehéz megszámolni, és el tudja képzelni a méretarányt, ha tudja, hogy a globálisan előállított elektromos energia majdnem 30% -át maga az indukciós motorok fogyasztják el. Ezt a csodálatos gépet Nikola Tesla nagy tudós találta fel, és ez a találmány véglegesen megváltoztatta az emberi civilizáció menetét.

Íme néhány alkalmazás az egyfázisú és a háromfázisú indukciós motorokról, amelyeket a mindennapi életben megtalálhatunk.

Egyfázisú indukciós motorok alkalmazása:

• Elektromos ventilátorok az otthonban
• Fúrógépek
• Szivattyúk
• Darálók
• Játékok
• Porszívó
• Kipufogó ventilátorok
• Kompresszorok és elektromos borotvák

Háromfázisú indukciós motorok alkalmazása:

• Kisüzemi, közepes és nagyüzemek.
• Felvonók
• Daruk
• Eszterga gépek vezetése
• Olajkitermelő malmok
• Robotkarok
• Szállítószalagok szíjrendszere
• Nehéz zúzók

Az indukciós motorok sokféle méretben és formában kaphatók, relatív jellemzőkkel és elektromos névleges értékkel rendelkeznek. Néhány centimétertől néhány méterig terjednek, teljesítményük 0,5 és 10000 LE között van. A felhasználó kiválaszthatja a legmegfelelőbbet a modellek óceánjáról, hogy megfeleljen igényeinek.

Az előző cikkben már tárgyaltuk a Motorok alapjait és működését. Itt részletesen tárgyaljuk az indukciós motor felépítését és működését.

Az indukciós motor működési elve

Az indukciós motor működési elvének megértése érdekében először vegyünk egy egyszerű beállítást, amint az az ábrán látható.

Itt,

• Két azonos méretű vas- vagy ferritmagot veszünk, és a levegőben szüneteltetjük.
• A felső magra zománcozott rézdrót van tekercselve, majd az alsó és két vége az egyik oldalra kerül, amint az ábra mutatja.
• A mag itt közegként szolgál a tekercs által a működés során generált mágneses fluxus továbbítására és koncentrálására.

Most, ha csatlakozni egy váltakozó feszültségforrás a két végén a réz, akkor van valami, mint alább.

Az AC pozitív ciklusa alatt:

Itt az első fél ciklus alatt az „A” pontban a pozitív feszültség fokozatosan nulláról a maximumra emelkedik, majd visszaáll nullára. Ebben az időszakban a tekercsben az áramlás jelen lehet.

Itt,

• Az AC áramforrás pozitív ciklusa alatt mindkét tekercsben az áram fokozatosan növekszik nulláról a maximumra, majd fokozatosan visszamegy a maximumról nullára. Ez azért van, mert az Ohms-törvény szerint a vezető árama egyenesen arányos a kapocsfeszültséggel, és a korábbi cikkekben sokszor megvitattuk.
• A tekercseket úgy tekerjük fel, hogy mindkét tekercsben az áram ugyanabba az irányba áramoljon, és ugyanazt láthatjuk a diagramon.

Emlékezzünk most egy Lenz törvénynek nevezett törvényre, amelyet korábban tanulmányoztunk, mielőtt továbbléptünk. Lenz törvénye szerint " Az áramot vezető vezető a felületén mágneses tömeget generál",

és ha ezt a törvényt alkalmazzuk a fenti példában, akkor mindkét tekercsben mindegyik hurok mágneses teret generál. Ha hozzáadjuk a teljes tekercs által generált mágneses fluxust, akkor az jelentős értéket kap. Ez az egész fluxus akkor jelenik meg a vasmagon, amikor a tekercs fel van tekerve a mag testén.

A kényelem kedvéért, ha mindkét végén megrajzoljuk a vasmagra koncentrált mágneses fluxus vonalakat, akkor valami hasonlóval rendelkezünk.

Itt láthatja, hogy a mágneses vonalak koncentrálódnak a vasmagokra és annak mozgására a légrésen keresztül.

Ez a fluxus intenzitása egyenesen arányos a mindkét vas testre tekert tekercsekben áramló árammal. Tehát a pozitív félciklus alatt a fluxus nulláról maximálisra halad, majd maximumról nullára csökken. Amint a pozitív ciklus befejeződött, a térintenzitás a légrésnél is eléri a nullát, és ezt követően negatív ciklust kapunk.

Az AC negatív ciklusa alatt:

A szinuszos feszültség negatív ciklusa alatt a pozitív feszültség a „B” pontban fokozatosan nulláról a maximumra emelkedik, majd visszaáll nullára. Szokás szerint emiatt a feszültség miatt áram fog áramlani, és ennek az áramlásnak az irányát láthatjuk a tekercsekben az alábbi ábrán.

Mivel az áram lineárisan arányos a feszültséggel, nagysága mindkét tekercsben fokozatosan növekszik nulláról a maximumra, majd a maximumról nullára csökken.

Ha figyelembe vesszük Lenz törvényét, akkor a tekercsek körül mágneses mező jelenik meg a jelenlegi áramlás miatt, hasonlóan a pozitív ciklusban vizsgált esethez. Ez a mező a ferritmagok közepére koncentrálódik, az ábrán látható módon. Mivel a fluxus intenzitása egyenesen arányos a mindkét vas testre tekert tekercsekben áramló árammal, ez a fluxus szintén nulláról a maximumra megy, majd az áram nagyságát követve tompítja le maximumról nullára. Bár ez hasonló a pozitív ciklushoz, van különbség, és ez a mágneses mező vonalak iránya. Ezt a fluxusiránybeli különbséget diagramokon figyelheti meg.

Negatív ciklusa után jön egy pozitív ciklus, amelyet egy újabb negatív ciklus követ, és ez így folytatódik, amíg az AC szinuszos feszültséget nem szüntetik meg. És ennek a változó feszültségciklusnak köszönhetően a vasmagok középpontjában lévő mágneses tér mind nagyságában, mind irányában folyamatosan változik.

Végezetül a beállítás használatával:

• Kialakítottunk egy mágneses mezővel koncentrált területet a vasmagok közepén.
• A mágneses tér intenzitása a légrésnél folyamatosan változik mind nagyságában, mind irányában.
• A mező követi az AC szinuszos feszültség hullámalakját.

Faradays törvénye az elektromágneses indukcióról

Ez a mostanáig tárgyalt beállítás a legalkalmasabb az elektromágneses indukció Faradays-törvényének megvalósítására. A folyamatosan változó mágneses tér ugyanis az elektromágneses indukció legfontosabb és legfontosabb követelménye.

Itt tanulmányozzuk ezt a törvényt, mert az indukciós motor Faraday elektromágneses indukciós törvényének elvén működik.

Az elektromágneses indukció jelenségének tanulmányozásához vegyük figyelembe az alábbi beállítást.

• Egy vezetőt veszünk, és négyzetté alakítjuk, mindkét végén rövidzárlattal.
• A vezető négyzet közepén egy fémrúd van rögzítve, amely a berendezés tengelyeként működik.
• Most a vezető négyzet szabadon foroghat a tengely mentén, és rotornak hívják.
• A rotort a légrés közepére helyezzük, így a vezető hurok megtapasztalhatja a rotor tekercsek által generált maximális mezőt.

Az elektromágneses indukció Faraday törvénye szerint tudjuk, hogy " amikor egy változó mágneses tér elvág egy fémvezetõt, akkor EMF vagy feszültség indukálódik a vezetõben" .

Most alkalmazzuk ezt a törvényt az indukciós motor működésének megértéséhez:

• Az elektromágneses indukciónak ez a törvénye szerint az EMF-et a középen elhelyezett rotorvezetõben kell indukálni az általa tapasztalt változó mágneses tér miatt.
• Emiatt az indukált EMF és a vezető rövidzárlat miatt egy áram áramlik a teljes hurokban, amint az az ábrán látható.
• Itt jön az indukciós motor működésének kulcsa. Lenz törvénye szerint tudjuk, hogy egy áramvezető vezető mágneses teret generál körülötte, amelynek intenzitása arányos az áram nagyságával.
• Mivel a törvény univerzális, akkor a rotor vezető hurokjának mágneses teret is létre kell hoznia, mert az elektromágneses indukció miatt az áram folyik rajta.
• Ha az állórész-tekercsek és a vasmag-beállítás által generált mágneses teret fő fluxusnak vagy állórész-fluxusnak hívjuk. Ekkor a rotor vezető hurokja által létrehozott mágneses teret hívhatjuk Rotor fluxusnak.
• A fő fluxus és a rotor fluxusa közötti kölcsönhatás miatt a rotor erőt tapasztal. Ez az erő megpróbálja szembeszállni a rotor EMF indukciójával a rotor helyzetének beállításával. Ezért ilyenkor a tengely helyzetében mozgást fogunk tapasztalni.
• Most a mágneses tér folyamatosan változik a váltakozó feszültség miatt, az erő folyamatosan állítja a rotor helyzetét is, megállás nélkül.
• Tehát a rotor folyamatosan változik a váltakozó feszültség miatt, és ezáltal mechanikus kimenettel rendelkezünk a rotor tengelyén vagy tengelyén.

Ezzel láttuk, hogy a rotorba történő elektromágneses indukció miatt mekkora a kimenet a tengelyen. Tehát ennek a beállításnak a nevét indukciós motornak hívják.

Mostanáig az indukciós motor működési elvéről beszéltünk, de ne feledjük, hogy mind az elmélet, mind a gyakorlati gyakorlat eltér. Az indukciós motor működéséhez pedig további beállításra van szükség, amelyet az alábbiakban tárgyalunk.

Egyfázisú indukciós motor

Az egyfázisú váltakozó áramú motoron működő indukciós motort egyfázisú indukciós motornak hívják .

Az otthonunkban rendelkezésre álló elektromos vezeték 240V / 50Hz AC egyfázisú távvezeték, és az Inductions motorokat, amelyeket otthonainkban használunk mindennapi életünkben, egyfázisú indukciós motoroknak hívjuk.

Az egyfázisú indukciós motor működési elvének jobb megértése érdekében vizsgáljuk meg az egyfázisú indukciós motor felépítését.

Itt,

• Több vezetőt veszünk, és az ábrán látható módon a szabadon forgó tengelyre szereljük.
• Ezenkívül az összes vezető végét rövidítjük egy fémgyűrűvel, ezáltal több vezető hurkot hozunk létre, amelyeket korábban tanulmányoztunk.
• Ez a rotorbeállítás közelebbről úgy néz ki, mint egy mókusketrec, ezért mókusketrec indukciós motornak hívják. Vessünk egy pillantást a mókusketrec rotor 3D felépítésére.

• Az állórész, amelyet teljes vasdarabnak tekintettek, valójában vékony vaslemezek csoportja, amelyek egymásra vannak rakva. Annyira szorosan össze vannak szorítva, hogy szó szerint nincs levegő közöttük. Verem vaslemezt használunk egyetlen vasdarab helyett, ugyanebből az okból hengerelt vaslemezeket használunk egy erőtranszformátor esetében, amely csökkenti a vasveszteségeket. A halmozási módszer alkalmazásával jelentősen csökkentjük az energiaveszteséget, miközben a teljesítmény ugyanaz marad.

Ennek a beállításnak a működése hasonló az indukciós motor működési elvének magyarázatához használt beállításhoz .

• Először megadjuk az AC feszültséget, és e feszültség miatt az áram az állórész tekercselésén keresztül áramlik a felső és az alsó szegmensen egyaránt.
• Az áram miatt mágneses mező keletkezik mind a felső, mind az alsó tekercsen.
• A vaslemezek zöme magközegként működik a tekercsek által létrehozott mágneses tér továbbítására.
• Ez a vasmag által hordozott váltakozó mágneses mező a szándékos szerkezeti kialakítás miatt a központi légrésbe koncentrálódik.
• Mivel a rotort ebbe a légrésbe helyezik, a rotorra rögzített rövidzárlatos vezetők is tapasztalják ezt a váltakozó teret.
• A tér miatt áram indukálódik a rotor vezetőiben.
• Mivel az áram áthalad a rotor vezetőin, mágneses mező is keletkezik a rotor körül.
• A létrehozott rotor mágneses terének és az állórész mágneses mezőjének kölcsönhatásakor a rotor erőt tapasztal.
• Ez az erő mozgatja a rotort a tengely mentén, és ezáltal forgási mozgást kapunk.
• Mivel a feszültség folyamatosan változik a szinuszos feszültségtől, a rotor is folyamatosan forog a tengelye mentén. Ezáltal folyamatos mechanikus kimenetünk lesz az adott egyfázisú bemeneti feszültségre.

Bár feltételeztük, hogy a rotor automatikusan forog, miután az egyfázisú motor energiát kap, ez nem így van. Mivel az egyfázisú indukciós motor által generált mező váltakozó mágneses mező, és nem forgó mágneses mező. Tehát a motor indításakor a rotor reteszelődik helyzetében, mert az alsó és a felső tekercs miatt általa tapasztalt erő azonos nagyságrendű és ellentétes lesz. Tehát az elején a rotor által tapasztalt nettó erő nulla. Ennek elkerülése érdekében az indukciós motor segédtekercselését használjuk, hogy önindító motor legyen. Ez a kiegészítő tekercselés biztosítja a szükséges mezőt a rotor mozgatásához az induláskor. Példa erre az esetre az elektromos ventilátor, amelyet a mindennapi életünkben látunk,amely egy kondenzátor indítás és indukciós motort működtet, a segédtekerccsel sorba kötve a kondenzátorral.

Háromfázisú indukciós motor

A háromfázisú váltakozó áramú elektromos energián működő indukciós motort háromfázisú indukciós motornak hívják. A háromfázisú indukciós motorokat általában az iparban használják, és nem alkalmasak otthoni alkalmazásokra.

Az ipar számára rendelkezésre álló elektromos vezeték 400 V / 50 Hz. Háromfázisú, négy vonalas váltakozó áramú áram, és az indukciós motorokat, amelyek ezen a tápegységen működnek az iparban, háromfázisú indukciós motoroknak hívják.

A háromfázisú indukciós motor működési elvének jobb megértése érdekében vizsgáljuk meg a háromfázisú indukciós motor felépítését.

Itt,

• Az A fázis tekercselése a felső szegmensből indul, amelyet az alsó szegmens követ, az ábra szerint.
• Ami a fázis két végét illeti, egy tekercselő csatlakozik a háromfázisú tápegység A fázisú tápvezetékéhez, míg a másik vége ugyanannak a háromfázisú négysoros áramellátásnak a semlegeséhez van csatlakoztatva. Ez azért lehetséges, mert egy háromfázisú, négy vonalas tápegységben az első három vezetékünk három vonali feszültséget hordoz, míg a negyedik vonal semleges.
• A többi kétfázisú tekercs ugyanazt a mintát követi, mint az A fázis. A B fázis tekercsének két végén az egyik a háromfázisú tápegység B fázisú tápvezetékéhez van csatlakoztatva, míg a másik vége ugyanazon három fázis semlegeséhez van csatlakoztatva. négysoros tápegység.
• A rotor szerkezete hasonló a mókusketrechez, és azonos típusú rotor, amelyet egyfázisú indukciós motorban használnak.

Ha az állórész háromfázisú tekercsének elektromos energiát biztosítunk, akkor az áram mindhárom tekercsben elkezd folyni. Ezen áramlás miatt a tekercsek mágneses teret generálnak, és ez a mező a laminált mag által biztosított kevesebb mágneses ellenállási úton halad át. Itt a motor felépítése úgy van megtervezve, hogy a mag által hordozott mágneses mező a rotor elhelyezésének középpontjában lévő légrésre koncentrálódik. Tehát a mag által a középső résen összpontosított mágneses mező befolyásolja a rotor vezetőit, ezáltal áramot indukálva bennük.

Vezetőáram jelenlétében a rotor mágneses teret is létrehoz, amely bármikor kölcsönhatásba lép az állórész mezőjével. Ennek az interakciónak köszönhetően a rotor olyan erőt tapasztal, amely a motor forgásához vezet.

Itt az állórész által generált mágneses tér a háromfázisú teljesítmény miatt forgó típusú, ellentétben az egyfázisú motorban tárgyalt váltakozó típussal. És ennek a forgó mágneses mezőnek köszönhetően a rotor kezdeti lökés nélkül is forogni kezd. Ez a háromfázisú motort önindító típusgá teszi, és ehhez a motortípushoz nincs szükség semmilyen kiegészítő tekercselésre.