Wirnik silnika indukcyjnego z wirnikiem fazowym: zastosowanie w maszynach asynchronicznych

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-02-19 18:16

Silnik indukcyjny to maszyna elektryczna zaprojektowana do przekształcania energii elektrycznej w energię mechaniczną. Konstrukcja składa się z kilku części, ale dzisiaj rozważymy tylko ruchomą część silnika elektrycznego - wirnik. Zwrócimy również uwagę na to, jak rozmieszczony jest wirnik silnika indukcyjnego z wirnikiem fazowym.

Projekt wirnika

Najczęściej urządzenie wirnika silnika indukcyjnego wygląda tak: wirnik jest stalowym wałkiem, na którym tłoczone są płyty z walcowanej na zimno anizotropowej stali elektrotechnicznej. Wirnik zbudowany jest z płyt, które są oddzielone od siebie warstwą filmu tlenkowego. Jest to konieczne, aby zredukować prądy wirowe, które wpływają na sprawność silnika.

Rodzaje uzwojeń wirnika silnika indukcyjnego

Następnie przeanalizujemy jeszcze jeden punkt. Musimy dowiedzieć się, jakie są uzwojenia wirnika silnika indukcyjnego, do czego służą, odmiany, cechy konstrukcyjne, a także metody układania. Istnieją 2 rodzaje uzwojenia wirnika: wirnik klatkowy i wirnik fazowy. Wirnik klatkowy jest bardziej powszechny, jest tańszy w wykonaniu niż wirnik fazowy.

Silniki z takim wirnikiem wymagają mniej konserwacji niż z wirnikiem fazowym. Wirnik fazowy jest używany rzadziej, jest nieco droższy w wykonaniu, a także wymaga częstszej konserwacji ze względu na obecność pierścieni ślizgowych. Dalej stanie się jasne, dlaczego inżynierowie wprowadzili ten projekt. Porozmawiajmy teraz bardziej szczegółowo o każdym rotorze.

Rotor klatkowy

Na wirniku asynchronicznego silnika elektrycznego znajdują się uzwojenia, które są wypełnione lub wlutowane w rowki. W przypadku maszyn o małej i średniej mocy materiałem uzwojenia jest zwykle aluminium, a w przypadku mocniejszych miedź. Jest to konieczne do stworzenia elektromagnesu, który będzie podążał za obracającym się strumieniem magnetycznym. Wirnik jest namagnesowany pod wpływem wirującego w przestrzeni pola magnetycznego.

W ten sposób okazuje się, że wirnik ma własne pole magnetyczne, które niejako podąża za wirującym polem magnetycznym znajdującym się w stojanie. Taka konstrukcja uzwojeń wirnika nazywana jest "klatką wiewiórkową". Klatka wiewiórkowa styka się bezpośrednio z wirnikiem i, podobnie jak na transformatorze, indukowane jest na nim pole magnetyczne, a co za tym idzie pewna siła elektromotoryczna. Mimo to napięcie wynosi zero. Prąd wirnika silnika indukcyjnego zmienia się w zależności od obciążenia mechanicznego wału. Im wyższe obciążenie, tym wyższy prąd płynący w uzwojeniach wirnika.

Rotor fazowy

Główna część konstrukcji jest ułożona jak wirnik klatkowy. Cały ten sam stalowy wał, na którym tłoczone są płyty ze stali elektrotechnicznej z rowkami. Cechą wirnika silnika asynchronicznego z wirnikiem fazowym jest obecność w rowkach nie zalanego lub lutowanego uzwojenia, ale konwencjonalnego uzwojenia miedzianego ułożonego, jak w stojanie. Te uzwojenia są połączone w gwiazdę.

Oznacza to, że wszystkie końce są skręcone jednym obrotem, a pozostałe 3 końce są wysuwane na pierścienie ślizgowe. Wirnik fazowy ma na celu ograniczenie prądu rozruchowego. Szczotki miedziano-grafitowe są przymocowane do pierścieni ślizgowych, które się po nich przesuwają. Następnie styki są zwykle usuwane ze szczotek do markowego pudełka, w którym prąd rozruchowy jest regulowany za pomocą reostatu lub reostatu ciekłego poprzez zmianę głębokości zanurzenia elektrod w elektrolicie.

Jak już wspomniano, środek ten pozwala ograniczyć prąd rozruchowy. Aby zmniejszyć zużycie szczotek, nowoczesne silniki elektryczne są wyposażone w konstrukcję, która po uruchomieniu odchyla szczotki i zwiera do siebie wszystkie uzwojenia. Gdy silnik się zatrzyma, szczotki wracają na swoje miejsce.

Cechy konserwacji napędu z wirnikiem fazowym

Konserwacja wirnika silnika indukcyjnego z wirnikiem fazowym to regularna kontrola szczotek, pierścieni ślizgowych, sprawdzanie stanu lub poziomu płynu w reostacie. Warto też sprawdzić zanurzone elektrody. Zgodnie z wynikami kontroli wirnika asynchronicznegosilnik z wirnikiem fazowym, w razie potrzeby szczotki należy wymienić, ale rzemieślnicy nadal natychmiast zalecają przetarcie pierścieni ślizgowych i wnęki, w której znajdują się pierścienie, szmatką. Ponieważ materiał ścierny przewodzi elektryczność, stwarza ryzyko awarii lub nawet zwarcia.

Jeśli pierścienie ślizgowe są zużyte, wymień je. Jeśli pierścienie zużywają się zbyt szybko, oznacza to, że szczotki są używane z niewłaściwego materiału. Mogą również mieć muszle, ale są one demontowane, a następnie szlifowane w kilku przejściach, aby powierzchnia przylegająca do szczotek była gładka. Ta praca jest wykonywana na tokarce w celu utrzymania wyrównania.

Prędkość obrotu

Liczba par biegunów określa prędkość wirnika silnika indukcyjnego, nie przekracza 3000 stóp przy bezpośrednim podłączeniu do naszej sieci. Wynika to z częstotliwości sieci 50 Hz. Z tą prędkością strumień magnetyczny obraca się w stojanie silnika elektrycznego. Wirnik za nim jest trochę spóźniony, dlatego silnik jest asynchroniczny. Opóźnienie jest określone strukturalnie i ustawiane osobno dla każdego silnika.

Przy 1 parze biegunów prędkość obrotowa pola magnetycznego wyniesie 3000 obr/min, przy 2 parach biegunów - 1500 obr/min, przy 4 - 750 obr/min. Jeśli konieczne jest zwiększenie lub dostosowanie liczby obrotów na minutę bez wprowadzania znaczących zmian, w projekcie instalowana jest przetwornica częstotliwości. Przetwornica częstotliwości może wyprowadzać zarówno 100, jak i 200 Hz. Aby znaleźć prędkość, użyjwzór (6050)/1=3000, gdzie:

• 1 – liczba par biegunów;

• 60 – stała;

• 50 – częstotliwość;

• 3000 - obroty na minutę pola magnetycznego przy danej częstotliwości.

Załóżmy, że możemy dostosować częstotliwość jakiegoś silnika i podnieść ją do 75 Hz. Użyjmy wzoru, aby znaleźć prędkość obrotową: 1/(6075)=4500 obr./min. Teraz zdemontowaliśmy fakt, że prędkość wirnika silnika indukcyjnego nie zależy od samego wirnika, ale od liczby par biegunów.

Podsumowując, chcemy powiedzieć, że w wersji domowej praktycznie nigdy nie znaleziono maszyn elektrycznych z wirnikiem fazowym. Maszyny te są przeznaczone do użytku przemysłowego w miejscach, w których niepożądane są zapady napięcia. Dotyczy to również ogromnych maszyn, których prąd rozruchowy może być nawet 20 razy większy niż prąd znamionowy. Instalacja takich maszyn oznacza oszczędność zasobów i pieniędzy podczas instalacji. Na prędkość obrotową nie ma wpływu który wirnik w silniku asynchronicznym: z wirnikiem fazowym lub klatkowym.