Die Wissenschaft auf dem Gebiet der Elektrizität entwickelte sich im 19. und 20. Jahrhundert schnell, was zur Entwicklung elektrischer Induktionsmotoren führte. Mit Hilfe solcher Geräte ist die Entwicklung der Industrieindustrie weit vorangeschritten und heute sind Kraftmaschinen mit asynchronen Elektromotoren aus Anlagen und Fabriken nicht mehr wegzudenken.
Inhalt
Geschichte des Aussehens
Die Geschichte der Entwicklung eines asynchronen Elektromotors beginnt 1888, als Nikola Tesla patentierte eine elektrische Motorschaltung, im selben Jahr ein anderer Wissenschaftler auf dem Gebiet der Elektrotechnik Gallileo Ferraris veröffentlichte einen Artikel über die theoretischen Aspekte des Betriebs einer Asynchronmaschine.
1889 der russische Physiker Michail Osipowitsch Dolivo-Dobrovolsky erhielt in Deutschland ein Patent für einen asynchronen Drehstrom-Elektromotor.
All diese Erfindungen ermöglichten die Verbesserung elektrischer Maschinen und führten zum massiven Einsatz elektrischer Maschinen in der Industrie, was alle technologischen Prozesse in der Produktion erheblich beschleunigte, die Arbeitseffizienz erhöhte und die Arbeitsintensität verringerte.
Derzeit ist der in der Industrie am häufigsten verwendete Elektromotor der Prototyp einer von Dolivo-Dobrovolsky entwickelten elektrischen Maschine.
Das Gerät und das Funktionsprinzip eines Asynchronmotors
Die Hauptbestandteile eines Induktionsmotors sind der Stator und der Rotor, die durch einen Luftspalt voneinander getrennt sind. Aktive Arbeit im Motor wird von den Wicklungen und dem Kern des Rotors geleistet.
Unter der Asynchronität des Motors versteht man die Differenz zwischen der Rotordrehzahl und der Rotationsfrequenz des elektromagnetischen Feldes.
Stator - Dies ist ein fester Teil des Motors, dessen Kern aus Elektrostahl besteht und im Rahmen montiert ist. Das Bett ist gegossen aus einem nicht magnetischen Material (Gusseisen, Aluminium). Die Statorwicklungen sind ein Drehstromsystem, bei dem die Drähte in Nuten mit einem Umlenkwinkel von 120 Grad verlegt sind. Die Phasen der Wicklungen sind standardmäßig nach den Schemata "Stern" oder "Dreieck" an das Netzwerk angeschlossen.
Rotor Es ist der bewegliche Teil des Motors. Es gibt zwei Arten von Rotoren von asynchronen Elektromotoren: mit Käfigläufer und Phasenrotoren. Diese Typen unterscheiden sich in der Ausführung der Läuferwicklung.
Asynchroner Käfigläufermotor
Diese Art von elektrischer Maschine wurde erstmals von M.O. Dolivo-Dobrovolsky und wird im Volksmund genannt "Eichhörnchenrad" aufgrund des Aussehens der Struktur. Die kurzgeschlossene Läuferwicklung besteht aus mit Ringen kurzgeschlossenen Kupferstäben (Aluminium, Messing) und in die Nuten der Wicklung des Läuferblechpakets eingelegt. Dieser Rotortyp hat keine beweglichen Kontakte, daher sind diese Motoren im Betrieb sehr zuverlässig und langlebig.
Induktionsmotor mit Phasenrotor
Mit einem solchen Gerät können Sie die Arbeitsgeschwindigkeit in einem weiten Bereich einstellen. Der Phasenrotor ist eine dreiphasige Wicklung, die nach dem "Stern" - oder Dreiecksschema verbunden ist. Bei solchen Elektromotoren gibt es spezielle Bürsten im Design, mit denen Sie die Drehzahl des Rotors einstellen können. Wenn dem Mechanismus eines solchen Motors ein spezieller Rheostat hinzugefügt wird, nimmt der aktive Widerstand beim Starten des Motors ab und dadurch nehmen die Startströme ab, was sich nachteilig auf das elektrische Netzwerk und das Gerät selbst auswirkt.
Funktionsprinzip
Wenn ein elektrischer Strom an die Statorwicklungen angelegt wird, tritt ein magnetischer Fluss auf. Da die Phasen um 120 Grad gegeneinander verschoben sind, dreht sich dadurch der Fluss in den Wicklungen. Wenn der Rotor kurzgeschlossen ist, tritt bei einer solchen Drehung im Rotor ein Strom auf, der ein elektromagnetisches Feld erzeugt. Die Magnetfelder von Rotor und Stator setzen sich gegenseitig in Wechselwirkung und versetzen den Rotor des Elektromotors in Rotation. Wenn der Rotor in Phase ist, wird gleichzeitig Spannung an Stator und Rotor angelegt, in jedem Mechanismus erscheint ein Magnetfeld, sie interagieren miteinander und drehen den Rotor.
Vorteile von Asynchronmotoren
| mit Kurzschlussläufer | Mit Phasenrotor |
|---|---|
| 1. Einfaches Gerät und Startschaltung | 1. Kleiner Anlaufstrom |
| 2. Niedrige Herstellungskosten | 2. Möglichkeit, die Rotationsgeschwindigkeit einzustellen |
| 3. Mit zunehmender Belastung ändert sich die Wellendrehzahl nicht | 3. Arbeiten Sie mit kleinen Überlastungen, ohne die Geschwindigkeit zu ändern |
| 4. Kurzfristige Überlastungen aushalten | 4. Automatischer Start kann angewendet werden |
| 5. Zuverlässig und langlebig im Betrieb | 5. Hat ein großes Drehmoment |
| 6. Geeignet für alle Arbeitsbedingungen | |
| 7. Hat einen hohen Wirkungsgrad |
Nachteile von Asynchronmotoren
| mit Kurzschlussläufer | Mit Phasenrotor |
|---|---|
| 1. Die Rotordrehzahl ist nicht einstellbar | 1. Große Abmessungen |
| 2. Kleines Anlaufdrehmoment | 2. Die Effizienz ist geringer |
| 3. Hoher Anlaufstrom | 3. Häufige Wartung aufgrund von Bürstenverschleiß |
| 4. Einige Designkomplexität und das Vorhandensein von beweglichen Kontakten |
Asynchronmotoren sind sehr effiziente Geräte mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften, was sie zu Spitzenreitern in der Nutzungshäufigkeit macht.
Betriebsarten
Ein asynchroner Elektromotor ist ein universeller Mechanismus und hat mehrere Modi für die Betriebsdauer:
- Kontinuierlich;
- kurzfristig;
- Periodisch;
- Wiederholt-kurzfristig;
- Speziell.
Kontinuierlicher Modus - die Hauptbetriebsart von Asynchrongeräten, die durch den Dauerbetrieb des Elektromotors ohne Abschaltung bei konstanter Last gekennzeichnet ist. Diese Betriebsart ist die gebräuchlichste und wird überall in Industrieunternehmen verwendet.
Momentaner Modus - arbeitet bis zum Erreichen einer konstanten Last für eine bestimmte Zeit (10 bis 90 Minuten), keine Zeit haben, sich so viel wie möglich aufzuwärmen. Danach schaltet es sich aus. Dieser Modus wird verwendet, wenn Arbeitsstoffe zugeführt werden (Wasser, Öl, Erdgas) und andere Situationen.
Periodischer Modus - Die Arbeitsdauer hat einen bestimmten Wert und wird am Ende des Arbeitszyklus ausgeschaltet. Betriebsart Start-Arbeit-Stopp. Gleichzeitig kann es sich für eine Zeit ausschalten, in der es keine Zeit hat, auf Außentemperaturen abzukühlen und wieder einzuschalten.
Intermittierender Modus - Der Motor heizt nicht maximal auf, hat aber auch keine Zeit, auf die Außentemperatur abzukühlen. Es wird in Aufzügen, Rolltreppen und anderen Geräten verwendet.
Sonderregime - Die Dauer und der Zeitraum der Aufnahme sind willkürlich.
In der Elektrotechnik gibt es ein Prinzip der Reversibilität elektrischer Maschinen - das bedeutet, dass das Gerät sowohl elektrische Energie in mechanische Energie umwandeln als auch die entgegengesetzten Aktionen ausführen kann.
Auch asynchrone Elektromotoren entsprechen diesem Prinzip und arbeiten motorisch und generatorisch.
Motormodus - die Hauptbetriebsart eines asynchronen Elektromotors. Wenn Spannung an die Wicklungen angelegt wird, entsteht ein elektromagnetisches Drehmoment, das den Rotor mit der Welle zieht, und somit beginnt sich die Welle zu drehen, der Motor erreicht eine konstante Drehzahl und leistet nützliche Arbeit.
Generatormodus - basierend auf dem Prinzip der Erregung von elektrischem Strom in den Motorwicklungen während der Drehung des Rotors. Wenn der Motorrotor mechanisch gedreht wird, wird an den Statorwicklungen eine elektromotorische Kraft gebildet, bei Vorhandensein eines Kondensators in den Wicklungen tritt ein kapazitiver Strom auf.Wenn die Kapazität des Kondensators abhängig von den Eigenschaften des Motors einen bestimmten Wert hat, erregt sich der Generator selbst und es entsteht ein dreiphasiges Spannungssystem. Somit arbeitet der Käfigläufermotor als Generator.
Drehzahlregelung von Asynchronmotoren
Um die Drehzahl von asynchronen Elektromotoren zu regeln und ihre Betriebsarten zu steuern, gibt es folgende Methoden:
- Frequenz - Wenn sich die Frequenz des Stroms im Stromnetz ändert, ändert sich die Rotationsfrequenz des Elektromotors. Für dieses Verfahren wird ein Gerät namens Frequenzumrichter verwendet;
- Rheostatisch - Wenn sich der Widerstand des Rheostats im Rotor ändert, ändert sich die Drehzahl. Dieses Verfahren erhöht das Anlaufdrehmoment und den kritischen Schlupf;
- Impuls - eine Steuermethode, bei der eine spezielle Spannung an den Motor angelegt wird.
- Umschalten der Wicklungen während des Betriebs des Elektromotors von der „Stern“-Schaltung auf die „Dreieck“-Schaltung, wodurch Anlaufströme reduziert werden;
- Polpaarwechselsteuerung für Kurzschlussläufer;
- Anschluss der induktiven Reaktanz für Motoren mit gewickeltem Rotor.
Mit der Entwicklung elektronischer Systeme wird die Steuerung verschiedener asynchroner Elektromotoren effizienter und genauer. Solche Motoren werden überall auf der Welt eingesetzt, die Vielfalt der Aufgaben, die von solchen Mechanismen ausgeführt werden, wächst täglich und der Bedarf an ihnen nimmt nicht ab.
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