3-fazowy silnik indukcyjny
Trójfazowy silnik indukcyjny nazywany jest również silnikiem asynchronicznym i jest to najczęściej używany typ silnika w zastosowaniach przemysłowych. Konkretnie, konstrukcja klatki wiewiórczej jest silnikiem elektrycznym najczęściej używanym w zastosowaniach przemysłowych.
Trójfazowe silniki indukcyjne pracują ze stałą prędkością od stanu jałowego do pełnego obciążenia. Z drugiej strony prędkość jest zależna od częstotliwości, a zatem silniki te nie są skutecznie przystosowane do sterowania prędkością. Są proste, wytrzymałe, niedrogie, łatwe w utrzymaniu i mogą być produkowane z cechami odpowiadającymi większości wymagań przemysłowych.
Budowa 3-fazowego silnika indukcyjnego
Składa się ze stojana z uzwojeniami stojana i wirnika. Stojan ma trójfazowe uzwojenie lub uzwojenie stojana, podczas gdy wirnik ma zwarte uzwojenie lub uzwojenie wirnika. Wirnik różni się od stojana małą szczeliną powietrzną, która waha się od 0,4 mm do 4 mm, w zależności od mocy silnika. Gdy do uzwojeń stojana przyłożone są napięcia trójfazowe, powstaje wirujące pole magnetyczne. Gdy pole magnetyczne obraca się, w przewodach wirnika klatkowego indukowane są prądy. Interakcja indukowanych prądów i pola magnetycznego wytwarza siły, które powodują również obrót wirnika.
Trójfazowy silnik indukcyjny
Zasada działania
Trójfazowy silnik indukcyjny działa w oparciu o prawo Faradaya, zgodnie z którym w obwodzie indukowana jest siła elektromagnetyczna z powodu szybkości zmiany strumienia magnetycznego w obwodzie. Uzwojenia stojana ustawione w odstępach co 120 stopni są zasilane prądem zmiennym, a zatem w cewkach wytwarzane jest wirujące pole magnetyczne. Gdy wirnik przecina obracające się pole magnetyczne (ze względną prędkością), w wirniku indukowana jest siła elektromagnetyczna, która powoduje przepływ prądu elektrycznego w przewodnikach wirnika. Zgodnie z prawem Lenza, przyczyna wytwarzania prądu elektrycznego będzie przeciwstawna, którą jest względna prędkość pola magnetycznego stojana, a zatem wirnik zacznie się obracać z prędkością inną niż synchroniczna prędkość pola magnetycznego stojana.
Zalety:
- Ma prostą i wytrzymałą konstrukcję
- Jest stosunkowo tani
- Wymaga niewielkiej konserwacji
- Ma wysoką sprawność i dość dobry współczynnik mocy
- Posiada samorozruchowy moment obrotowy
Rozruch silnika
Jak wiemy, po podłączeniu zasilania trójfazowy silnik indukcyjny W stojanie powstanie wirujące pole magnetyczne, które połączy i przetnie pręty wirnika, co z kolei będzie indukowało prądy wirnika i wytworzy pole wirnika, które będzie oddziaływać z polem stojana i wytwarzać rotację. Oczywiście oznacza to, że trójfazowy silnik indukcyjny jest całkowicie zdolny do samoczynnego rozruchu.
Obwód trójfazowego silnika indukcyjnego
Dlatego potrzeba rozrusznika nie jest wystarczająca do zapewnienia rozruchu, ale do zmniejszenia dużych prądów rozruchowych i zapewnienia przeciążenia i ochrona beznapięciowa . Istnieje kilka różnych typów rozruszników, w tym rozrusznik bezpośredni on-line, rozrusznik gwiazda-trójkąt, autotransformator i rezystancja wirnika. Każdy zostanie rozpatrzony po kolei. Tutaj zobaczymy rozrusznik gwiazda delta .
Jest to najpowszechniejsza forma rozrusznika stosowana w trójfazowych silnikach indukcyjnych. Osiąga skuteczną redukcję prądu rozruchowego poprzez początkowe połączenie uzwojeń stojana w konfiguracji gwiazdy, co skutecznie łączy dowolne dwie fazy szeregowo w całym zasilaniu.
Podstawowy schemat gwiazdy-delta
Rozruch w gwiazdę wpływa nie tylko na zmniejszenie prądu rozruchowego silnika, ale także na moment rozruchowy. Po osiągnięciu określonej prędkości obrotowej przełącznik dwupołożeniowy zmienia układ uzwojenia z gwiazdy na trójkąt, po czym uzyskuje się pełny moment obrotowy. Taki układ oznacza, że końce wszystkich uzwojeń stojana muszą być doprowadzone do końcówek na zewnątrz obudowy silnika.
Silnik dwufazowy
Zwykle zasilanie domów jest jednofazowe, podczas gdy silniki indukcyjne wymagane do obsługi różnych urządzeń elektrycznych wymagają silnika wielofazowego. Z tego powodu silniki indukcyjne składają się z dwóch uzwojeń, aby uzyskać dwie fazy z zasilania jednofazowego.
Silnik jednofazowy jest zwykłym silnikiem jednofazowym. Silnik dwufazowy, zwany również silnikiem indukcyjnym / indukcyjnym, jest najprawdopodobniej najbardziej podstawowym silnikiem jednofazowym przeznaczonym do użytku przemysłowego, chociaż jest nieco ograniczony. Posiada dwa uzwojenia jednofazowe ułożone na starcie. Jedno to uzwojenie główne, a drugie to uzwojenie początkowe lub pomocnicze. Uzwojenie początkowe jest wykonane z drutu o mniejszej średnicy i mniejszej liczby zwojów dotyczących uzwojenia głównego, aby uzyskać większy opór, w ten sposób ustawiając pole uzwojenia początkowego pod innym kątem elektrycznym niż uzwojenie główne i powodując obrót silnika. Główne uzwojenie, z cięższego drutu, zapewnia pracę silnika przez resztę czasu. Uzwojenie główne ma niską rezystancję, ale wysoką reaktancję, a uzwojenie początkowe ma wysoką rezystancję, ale niską reaktancję.
Silnik dwufazowy
Silnik dwufazowy wykorzystuje mechanizm przełączający, który oddziela uzwojenie początkowe od uzwojenia głównego, gdy silnik osiąga około 75% oszacowanej prędkości. W większości przypadków jest to wyłącznik odśrodkowy na wale silnika. Różnica faz między prądem początkowym i głównym uzwojenia jest znacznie niższa niż 90 stopni.
Silnik rozruchowy z kondensatorem:
Silnik rozruchowy kondensatora służy do tworzenia wirującego pola stojana. Ten silnik jest modyfikacją silnika z rozdzieloną fazą, wykorzystuje kondensator o niskiej reaktancji umieszczony szeregowo z uzwojeniem początkowym stojana, aby zapewnić przesunięcie fazowe o około 90 stopni dla prądu rozruchowego.
Silnik rozruchowy z kondensatorem
Silnik z kondensatorem dzielonym na stałe:
Posiada kondensator roboczy połączony na stałe szeregowo z uzwojeniem rozruchowym. To sprawia, że uzwojenie początkowe staje się uzwojeniem pomocniczym, gdy silnik osiągnie prędkość obrotową. Ponieważ kondensator roboczy musi być zaprojektowany do pracy ciągłej, nie może zapewnić wzmocnienia rozruchowego kondensatora rozruchowego. Kondensator służy do przesunięcia fazy na jednym z uzwojeń tak, aby napięcie na uzwojeniu było pod kątem 90 ° od drugiego uzwojenia. Silniki z kondensatorami dzielonymi na stałe mają różnorodne zastosowania w zależności od konstrukcji.
Stały silnik z dzielonym kondensatorem
Silnik dwufazowy jest używany do obciążeń ogólnego przeznaczenia. Obciążenia są zazwyczaj napędzane paskiem lub małe obciążenia z napędem bezpośrednim. Zastosowania silników dwufazowych obejmują małe szlifierki, małe wentylatory i dmuchawy oraz inne aplikacje o niskim momencie rozruchowym, które wymagają mocy od 1/20 do 1/3 KM. Te silniki są zwykle projektowane dla pojedynczego napięcia, co ogranicza elastyczność zastosowań.
Stały silnik z dzielonym kondensatorem
Główną cechą silnika dwufazowego jest to, że może być stosowany w obszarach zakładu, w których trójfazowy nie został dostosowany, lub przy małych obciążeniach na hali produkcyjnej, gdzie silniki z ułamkowym momentem obrotowym mogą obsługiwać obciążenie. Silnik nie zapewnia znacznej miary momentu rozruchowego, więc obciążenie musi być raczej małe lub napędzane paskiem, gdzie można wykorzystać mechaniczną przewagę, aby pomóc w uruchomieniu silnika.
Roboczy przykład sterowania silnikiem indukcyjnym dwufazowym
Schemat blokowy systemu
Silnik indukcyjny dwufazowy stosowany w wentylatorach wyciągowych składa się z dwóch uzwojeń, przy czym jedno uzwojenie pobiera zasilanie sieciowe bezpośrednio, podczas gdy drugie uzwojenie pobiera zasilanie przez kondensator, co powoduje opóźnienie napięcia. Połączenie między tymi uzwojeniami odbywa się za pośrednictwem przekaźników. Kiedy jeden z przekaźników jest zasilany, jedno z uzwojeń jest zasilane bezpośrednio z sieci, a drugie przez kondensator. Te przekaźniki są z kolei sterowane przez sterownik przekaźnika, który jest sterowany przez mikrokontroler w zależności od sygnału wprowadzanego przez użytkownika za pomocą pilota do telewizora.
