třífázové napájení zajišťuje rotující magnetické pole v indukčním motorem

Vlastní slip – nerovné rotace frekvence pole statoru a rotoru

V obou indukční a synchronní motory, STŘÍDAVÉ napájení motoru je stator vytváří magnetické pole, které se otáčí synchronně s AC oscilace. Zatímco rotor synchronního motoru se otáčí stejnou rychlostí jako pole statoru, rotor indukčního motoru se otáčí poněkud pomalejší rychlostí než pole statoru. Magnetické pole statoru indukčního motoru se proto mění nebo otáčí vzhledem k rotoru. To indukuje protichůdný proud v rotoru indukčního motoru, ve skutečnosti sekundární vinutí motoru, když je tento zkratován nebo uzavřen vnější impedancí. Rotující magnetický tok indukuje proudy ve vinutí rotoru podobným způsobem jako proudy indukované v sekundárním vinutí transformátoru.

indukované proudy ve vinutí rotoru zase vytvářejí magnetická pole v rotoru, která reagují proti poli statoru. Směr vytvořeného magnetického pole bude takový, aby se postavil proti změně proudu vinutím rotoru v souladu s Lenzovým zákonem. Příčinou indukovaného proudu ve vinutí rotoru je rotující magnetické pole statoru, takže proti změně proudů vinutí rotoru se rotor začne otáčet ve směru rotujícího magnetického pole statoru. Rotor zrychluje, dokud velikost indukovaného proudu rotoru a točivého momentu nevyrovná aplikované mechanické zatížení na rotaci rotoru. Vzhledem k tomu, že otáčení při synchronní rychlosti by vedlo k žádnému indukovanému proudu rotoru, indukční motor pracuje vždy o něco pomaleji než synchronní rychlost. Rozdíl nebo „skluz“ mezi skutečnou a synchronní rychlostí se pohybuje od asi 0,5% do 5,0% u standardních indukčních motorů s křivkou točivého momentu B. Indukční motor je podstatný charakter, je, že je vytvořen pouze pomocí indukce místo toho zvlášť nadšená, stejně jako v synchronních nebo STEJNOSMĚRNÝCH strojů, nebo jsou self-zmagnetizovaný jako permanentní magnet motors.

Pro rotorové proudy vyvolané, rychlost fyzické rotoru musí být nižší než statoru rotující magnetické pole ( n y {\displaystyle n_{s}}

); jinak by se magnetické pole nepohybovalo vzhledem k vodičům rotoru a nebyly by indukovány žádné proudy. Jako rychlost rotoru klesne pod synchronní rychlost, rychlost otáčení magnetického pole v rotoru se zvyšuje, navozující více proudu ve vinutí a vytváří vyšší točivý moment. Poměr mezi rychlostí otáčení magnetického pole indukovaného v rotoru a rychlostí otáčení rotačního pole statoru se nazývá „skluz“. Při zatížení rychlost klesá a skluz se zvyšuje natolik, aby vytvořil dostatečný točivý moment pro otočení zátěže. Z tohoto důvodu jsou indukční motory někdy označovány jako „asynchronní motory“.

indukční motor může být použit jako indukční generátor, nebo to může být rozvinul do podoby lineární indukční motor, který může přímo vytvářet lineární pohyb. Režim generování asynchronních motorů je komplikován potřebou excitovat rotor, který začíná pouze zbytkovou magnetizací. V některých případech je tato zbytková magnetizace dostatečná k tomu, aby se motor pod zatížením sám vzrušil. Proto je nutné buď motor zacvaknout a na okamžik jej připojit k živé síti, nebo přidat kondenzátory nabité zpočátku zbytkovým magnetismem a zajišťující požadovaný jalový výkon během provozu. Podobný je provoz indukčního motoru paralelně se synchronním motorem sloužícím jako kompenzátor účiníku. Funkce v režimu generátoru paralelně k síti je, že rychlost rotoru je vyšší než v režimu jízdy. Pak se do sítě dostává aktivní energie. Další nevýhodou generátoru indukčního motoru je to, že spotřebovává významný magnetizační proud I0 = (20-35)%.

Synchronní speedEdit

STŘÍDAVÝ motor je synchronní otáčky, f y {\displaystyle f_{y}}

, je rychlost otáčení statoru magnetické pole, f s = 2 f p {\displaystyle f_{y}={2f \over p}}

,

, kde f {\displaystyle f}

je frekvence napájení, p {\displaystyle p}

je počet magnetických pólů, a f y {\displaystyle f_{y}}

je synchronní rychlost stroje. Pro f {\displaystyle f}

v hz a n y {\displaystyle n_{s}}

synchronní rychlost v OT / min, vzorec se stává: n s = 2 f p ⋅ ( 60 s e c o n d y m i n u t e ) = 120 f p ⋅ ( s e c o n d y m i n u t e ) {\displaystyle n_{s}={2f \over p}\cdot \left({\frac {60\ \mathrm {sekund} }{\mathrm {minut} }}\right)={120f \over {p}}\cdot \left({\frac {\mathrm {sekund} }{\mathrm {minut} }}\right)}

.

například, pro čtyř-pólové, tří-fázový motor, p {\displaystyle p}

= 4 a n s = 120 f 4 {\displaystyle n_{s}={120f \over 4}}

= 1500 OT / min (pro f {\displaystyle f}

= 50 Hz) a 1800 OT / min (pro f {\displaystyle f}

= 60 Hz) synchronní rychlost.

počet magnetických pólů, p {\displaystyle p}

, je rovna počtu cívkových skupin na fázi. Chcete-li určit počet skupin cívek na fázi v 3fázovém motoru, Spočítejte počet cívek, vydělte počtem fází, což je 3. Cívky mohou překlenout několik slotů v jádru statoru, takže je únavné je počítat. U 3fázového motoru, pokud počítáte celkem 12 skupin cívek, má 4 magnetické póly. Pro 12pólový 3fázový stroj bude 36 cívek. Počet magnetických pólů v rotoru se rovná počtu magnetických pólů ve statoru.

dva obrázky vpravo a vlevo nad každým znázorňují 2-pólový 3-fázový stroj sestávající ze tří pólových párů, přičemž každý pól je od sebe vzdálen 60°.

SlipEdit

Typická křivka točivého momentu jako funkce skluzu, reprezentován jako „g“.

Slip, s, {\displaystyle}

, který je definován jako rozdíl mezi synchronní rychlostí a provozní rychlosti, na stejné frekvenci, vyjádřená v otáčkách za minutu nebo v procentech nebo jako poměr synchronní rychlost. Tedy s = n s − n r n y {\displaystyle y={\frac {n_{s}-n_{r}}{n_{s}}}\,}

, kde n y {\displaystyle n_{s}}

je statoru elektrického rychlost, n r {\displaystyle n_{r}}

je rotoru mechanické rychlosti. Skluz, který se pohybuje od nuly při synchronních otáčkách a 1, když je rotor zastaven, určuje točivý moment motoru. Protože zkratovaná vinutí rotoru mají malý odpor, i malý skluz indukuje velký proud v rotoru a vytváří významný točivý moment. Při plném jmenovitém zatížení se skluz pohybuje od více než 5% u malých nebo speciálních motorů po méně než 1% u velkých motorů. Tyto změny rychlosti mohou způsobit problémy se sdílením zátěže, pokud jsou mechanicky připojeny motory různých velikostí. Pro snížení skluzu jsou k dispozici různé metody, VFDs často nabízí nejlepší řešení.

TorqueEdit

Standard torqueEdit

Speed-torque curves for four induction motor types: A) Single-phase, B) Polyphase cage, C) Polyphase cage deep bar, D) Polyphase double cage

Typical speed-torque curve for NEMA Design B Motor

Přehrávejte média

přechodné řešení pro střídavý asynchronní motor od úplného zastavení do jeho provozního bodu při různém zatížení.

typický vztah otáček a točivého momentu standardního polyfázového indukčního motoru NEMA Design B je znázorněn na křivce vpravo. Vhodné pro většinu nízkých výkonových zatížení, jako jsou odstředivá čerpadla a ventilátory, jsou motory konstrukce B omezeny následujícími typickými rozsahy točivého momentu:

• Rozdělení točivého momentu (maximální točivý moment), 175-300% jmenovitého točivého momentu
• Locked-rotor točivého momentu (momentu při 100% skluzu), 75-275% jmenovitého točivého momentu
• Pull-up točivého momentu, 65-190% jmenovitého točivého momentu.

motor je normální rozsah zatížení, točivého momentu je svahu je přibližně lineární nebo úměrná skluzu, protože hodnota rotorového odporu děleno skluzu, R R ‚ / y {\displaystyle R_{r}’/y}

, dominuje točivého momentu v lineárním způsobem. Jak se zvyšuje zatížení výše jmenovité zatížení, stator a rotor úniku reaktance faktory postupně stala významnější ve vztahu k R-r ‚ / y {\displaystyle R_{r}’/y}

takové, že momentové křivky postupně k rozdělení točivého momentu. Jak se zatěžovací moment zvyšuje nad točivý moment při poruše, motor se zastaví.

StartingEdit

k Dispozici jsou tři základní typy malé indukční motory: split-phase jednofázové, ve stínu-pólové jednofázové a vícefázové.

V dvou-pólové jednofázové motory, točivý moment klesne na nulu při 100% skluzu (nulové rychlosti), tak ty vyžadují změny statoru jako stínované-poláci poskytnout počáteční točivý moment. Jednofázový indukční motor vyžaduje samostatné spouštěcí obvody, které poskytují rotující pole motoru. Normální běh vinutí v takové jednofázový motor může způsobit rotor otáčet v obou směrech, takže startovací obvod určuje operační směr.

Magnetický tok v zastíněných pól motoru.

V některých menší jednofázové motory, spouštění, je provedeno pomocí měděného drátu otočit část sloupu; takové pole se označuje jako stínované pole. Aktuální vyvolané v tomto pořadí zaostává za napájecí proud, vytváří zpoždění magnetické pole kolem zastíněné části stožáru tvář. To dodává dostatečnou energii rotačního pole pro spuštění motoru. Tyto motory se obvykle používají v aplikacích, jako je psací stůl fanoušků a záznam hráči, jako požadované počáteční točivý moment je nízká, a nízká účinnost je přijatelné vzhledem ke snížení nákladů na motoru a spuštění metody ve srovnání s jinými AC motor vzorů.

Větší jednofázové motory jsou split-phase motors a druhé vinutí statoru fed s out-of-fáze proud; tyto proudy mohou být vytvořeny krmení vinutí přes kondenzátor nebo s to přijímat různé hodnoty indukčnosti a odporu hlavního vinutí. V kondenzátor-start vzory, druhé vinutí se odpojí, jakmile je motor až do rychlosti, obvykle buď odstředivé spínač působící na závaží na hřídeli motoru nebo termistoru, který se zahřívá a zvyšuje jeho odolnost, snižuje proud přes druhé vinutí na nevýznamnou úroveň. Konstrukce s kondenzátorem udržují druhé vinutí při běhu, což zlepšuje točivý moment. Odporový start používá startér vložený do série se spouštěcím vinutím, vytváření reaktance.

samočinné polyfázové indukční motory produkují točivý moment i při klidovém stavu. K dispozici veverka klec indukční motor začíná metody zahrnují přímé-on-line spuštění, snížení napětí reaktoru, nebo auto-transformer začíná, star-delta začíná, nebo, stále častěji, nový solid-state měkké sestavy a, samozřejmě, frekvenčním měničem (VFDs).

vícefázové motory mají rotorové tyče tvarované tak, aby poskytovaly různé charakteristiky rychlosti a točivého momentu. Rozložení proudu uvnitř rotorových tyčí se mění v závislosti na frekvenci indukovaného proudu. Při klidovém stavu má proud rotoru stejnou frekvenci jako proud statoru a má tendenci se pohybovat v nejvzdálenějších částech tyčí rotoru klece (efektem kůže). Různé tvary tyčí mohou poskytnout užitečně odlišné charakteristiky otáček a točivého momentu a určitou kontrolu nad zapínacím proudem při spuštění.

i když vícefázové motory jsou ze své podstaty self-starting, jejich spouštění a pull-up točivého momentu design limity musí být dostatečně vysoká, aby překonat skutečné podmínky zatížení.

V ráně rotoru motorů, rotoru obvodu připojení přes sběrné kroužky na vnější rezistence umožňuje změnu rychlosti-momentová charakteristika pro zrychlení kontroly a rychlost kontroly.

Rychlost controlEdit

ResistanceEdit

Typická rychlost-točivého momentu křivky pro různé motorické vstupní frekvence jako například použit s proměnnou frekvencí disky

Před vývojem polovodičové výkonové elektroniky, bylo obtížné měnit frekvenci, a klec indukční motory byly používány především v pevné rychlosti aplikací. Aplikace, jako jsou elektrické mostové jeřáby používají DC disky nebo zranění rotorem (WRIM) s sběrné kroužky na rotoru obvodu připojení k proměnné vnější odpor, což umožňuje značný rozsah otáček. Ztráty rezistorů spojené s nízkou rychlostí provozu WRIMs jsou však hlavní nákladovou nevýhodou, zejména pro konstantní zatížení. Velké kroužkové motorových pohonů, nazývané skluzu energetického využití systémy, některé ještě v použití, obnovit energii z obvodu rotoru, napravit ji, a vrátit jej do napájecího systému pomocí SDH.

CascadeEdit

rychlost dvojice kluzných kroužkových motorů může být řízena kaskádovým spojením nebo zřetězením. Rotor jednoho motoru je připojen ke statoru druhého. Pokud jsou oba motory také mechanicky spojeny, budou běžet poloviční rychlostí. Tento systém byl kdysi široce používán v třífázových střídavých železničních lokomotivách, jako je FS třída E. 333.

Variabilní frekvence driveEdit

Variabilní frekvence drive

V mnoha průmyslových proměnná-rychlost aplikace, DC a WRIM disky jsou vysídleni do SDH-fed klec indukční motory. Nejběžnějším efektivním způsobem řízení asynchronních otáček motoru mnoha zátěží je vfds. Překážky pro přijetí VFD z důvodu nákladů a spolehlivosti byly v posledních třech desetiletích značně sníženy, takže se odhaduje, že technologie pohonu je přijata až u 30-40% všech nově instalovaných motorů.

měniče s proměnnou frekvencí implementují skalární nebo vektorové řízení asynchronního motoru.

při skalárním řízení se řídí pouze velikost a frekvence napájecího napětí bez fázového řízení (chybí zpětná vazba podle polohy rotoru). Skalární řízení je vhodné pro aplikace, kde je zatížení konstantní.

vektorové řízení umožňuje nezávislé řízení otáček a točivého momentu motoru, což umožňuje udržovat konstantní otáčky při různém zatěžovacím momentu. Vektorové řízení je však dražší kvůli nákladům na senzor (ne vždy) a požadavku na výkonnější ovladač.