Asynkroniset sähkömoottorit kierretyllä roottorilla

Tällä hetkellä asynkronisten moottoreiden osuus kaikista teollisuuden sähkömoottoreista on vähintään 80 %. Näitä ovat kolmivaiheiset asynkroniset moottorit.

Kolmivaiheisia asynkronisia sähkömoottoreita käytetään laajalti automaatio- ja telemekaniikkalaitteissa, kotitalous- ja lääketieteellisissä laitteissa, äänentallennuslaitteissa jne.

Asynkronisten sähkömoottorien edut

Kolmivaiheisten asynkronisten moottoreiden laaja käyttö johtuu niiden suunnittelun yksinkertaisuudesta, toimintavarmuudesta, hyvistä käyttöominaisuuksista, edullisista kustannuksista ja huollon helppoudesta.

Asynkronisten sähkömoottorien laite, jossa on kierretty roottori

Minkä tahansa induktiomoottorin pääosat ovat kiinteä osa, staattori ja pyörivä osa, jota kutsutaan roottoriksi.

Kolmivaiheisen oikosulkumoottorin staattori koostuu laminoidusta magneettipiiristä, joka on puristettu valurunkoon. Magneettipiirin sisäpinnalla on kanavat käämijohtojen asettamiseen. Nämä johdot ovat monikierrosten pehmeiden kelojen sivuja, jotka muodostavat staattorikäämin kolme vaihetta.Kelojen geometriset akselit ovat siirtyneet avaruudessa toisiinsa nähden 120 astetta.

Käämitysvaiheet voidaan kytkeä kaavion mukaan tähti tai kolmio verkkojännitteestä riippuen. Esimerkiksi jos moottorin passissa on 220/380 V jännitteet, niin verkkojännitteellä 380 V vaiheet on kytketty "tähdellä". Jos verkkojännite on 220 V, käämit on kytketty «kolmioon». Molemmissa tapauksissa moottorin vaihejännite on 220 V.

Kolmivaiheisen asynkronisen moottorin roottori on meistetyistä sähköteräslevyistä valmistettu sylinteri, joka on asennettu akselille. Käämityksen tyypistä riippuen kolmivaiheisten asynkronisten moottoreiden roottorit jaetaan orava- ja vaiheroottoreihin.

Suuremman tehon asynkronisissa sähkömoottoreissa ja pienitehoisissa erikoiskoneissa käytetään vaiheroottoreita käynnistys- ja säätöominaisuuksien parantamiseksi. Näissä tapauksissa roottoriin asetetaan kolmivaiheinen käämi siten, että vaihekäämien (1) geometriset akselit ovat 120 asteen verran siirtyneet avaruudessa toisiinsa nähden.

Käämityksen vaiheet ovat tähtikytkettyjä ja niiden päät on yhdistetty kolmella akselille (2) asennetulla liukurenkaalla (3), jotka on eristetty sekä akselista että toisistaan. Harjojen (4) avulla, jotka ovat liukukosketuksessa renkaiden (3) kanssa, on mahdollista sisällyttää vaihekäämin piireihin säätöreostaatteja (5).

Roottorilla varustetulla oikosulkumoottorilla on paremmat käynnistys- ja säätöominaisuudet, mutta sille on ominaista suurempi massa, mitat ja hinta kuin oikosulkumoottorilla, jossa on oravahäkkiroottori.

Asynkronisten sähkömoottorien toimintaperiaate

Asynkronisen koneen toimintaperiaate perustuu pyörivän magneettikentän käyttöön.Kun kolmivaiheinen staattorikäämi liitetään verkkoon, se pyörii magneettikenttäjonka kulmanopeus määräytyy verkon f taajuuden ja käämin napaparien lukumäärän p mukaan, ts. ω1 = 2πf / p

Tämä kenttä ylittää staattorin ja roottorin käämien johtimet ja indusoi käämiin EMF:n (sähkömagneettisen induktion lain mukaisesti). Kun roottorin käämitys on kiinni, sen EMF indusoi virran roottoripiiriin. Virran ja syntyvän pienen kentän vuorovaikutuksen seurauksena syntyy sähkömagneettinen momentti, joka ylittää moottorin akselin vastusmomentin, akseli alkaa pyöriä ja saa työmekanismin liikkeelle. Yleensä roottorin kulmanopeus ω2 ei ole sama kuin synkroniseksi kutsuttu magneettikentän kulmanopeus ω1. Tästä syystä moottorin nimi asynkroninen, eli asynkroninen.

Asynkronisen koneen toiminnalle on tunnusomaista luisto s, joka on kentän ω1 ja roottorin ω2 kulmanopeuksien suhteellinen ero: s = (ω1-ω2) / ω1

Luiston arvo ja merkki, riippuen roottorin kulmanopeudesta suhteessa magneettikenttään, määräävät induktiokoneen toimintatavan. Joten ihanteellisessa tyhjäkäynnissä roottori ja magneettikenttä pyörivät samalla taajuudella samaan suuntaan, liukuma s = 0, roottori on paikallaan suhteessa pyörivään magneettikenttään, sen käämityksen EMF ei indusoidu, roottori virta ja koneen sähkömagneettinen momentti ovat nolla. Käynnistettäessä roottori on paikallaan ensimmäisellä ajanhetkellä: ω2 = 0, s = 1. Pohjimmiltaan moottoritilan luisto muuttuu s = 1:stä käynnistyksessä arvoon s = 0 ihanteellisessa tyhjäkäyntitilassa .

Kun roottori pyörii nopeudella ω2> ω1 magneettikentän pyörimissuunnassa, luisto muuttuu negatiiviseksi. Kone siirtyy generaattoritilaan ja kehittää jarrutusmomenttia. Kun roottori pyörii magneettinavan pyörimissuuntaa vastakkaiseen suuntaan (s> 1), oikosulkukone siirtyy vastakkaiseen tilaan ja kehittää myös jarrutusmomenttia. Siten luistosta riippuen tehdään ero moottorin (s = 1 ÷ 0), generaattorin (s = 0 ÷ -∞) ja vastakkaisen tilan (s = 1 ÷ + ∞) välillä. Generaattori- ja laskurikommutointitiloja käytetään oikosulkumoottoreiden pysäyttämiseen.

Katso myös: Kierretyn roottorimoottorin käynnistäminen