Asynchronmotoren. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Die Elektromotoren

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Asynchron-Elektromotor, elektrische Asynchronmaschine zur Umwandlung elektrischer Energie in mechanische Energie. Das Funktionsprinzip von A. e. basiert auf der Wechselwirkung eines rotierenden Magnetfelds, das auftritt, wenn ein dreiphasiger Wechselstrom durch die Statorwicklungen fließt, mit einem durch das Statorfeld induzierten Strom in den Rotorwicklungen, wodurch mechanische Kräfte entstehen, die eine Drehung des Rotors in der Richtung bewirken der Rotation des Magnetfelds, vorausgesetzt, dass die Rotordrehzahl n kleiner ist als die Rotationsfrequenz des Felds n₁. Der Rotor dreht sich also asynchron zum Feld.

Zum ersten Mal wurde das als Rotationsmagnetismus bezeichnete Phänomen vom französischen Physiker D. F. Arago (1824) nachgewiesen. Er zeigte, dass eine auf einer vertikalen Achse montierte Kupferscheibe sich zu drehen beginnt, wenn ein Permanentmagnet darüber gedreht wird. 55 Jahre später, am 28. Juni 1879, erhielt der englische Wissenschaftler W. Bailey die Drehung des Magnetfelds, indem er die Wicklungen von 4 Stabelektromagneten abwechselnd an eine Gleichstromquelle anschloss. Die Arbeiten von M. Despres (Frankreich, 1880-1883), I. Thomson (USA, 1887) und anderen beschreiben Vorrichtungen, die ebenfalls auf den Eigenschaften eines rotierenden Magnetfelds basieren. Eine strenge wissenschaftliche Darstellung des Wesens dieses Phänomens wurde jedoch erstmals 1888 fast gleichzeitig und unabhängig voneinander von dem italienischen Physiker G. Ferraris und dem kroatischen Ingenieur und Wissenschaftler N. Tesla gegeben.

Biphasisches A. e. wurde 1887 von N. Tesla erfunden (englisches Patent Nr. 6481), er gab diese Erfindung 1888 öffentlich bekannt. Diese Art von A. e. hauptsächlich wegen schlechter Startleistung nicht erhalten. 1889 testete M. O. Dolivo-Dobrovolsky die weltweit erste dreiphasige AE, die er entwarf, bei der er einen Rotor vom Typ "Eichhörnchenrad" (deutsches Patent Nr. 51083) verwendete und die Statorwicklung in Rillen um den gesamten Umfang platzierte des Stators. 1890 erfand Dolivo-Dobrovolsky einen Phasenrotor mit Ringen und Startvorrichtungen (englische Patente Nr. 20425 und deutsche Nr. 75361). Nach 2 Jahren schlug er auch ein Rotordesign namens "Doppelkäfig" vor, das jedoch erst ab 1898 dank der Arbeit des französischen Ingenieurs P. Bouchereau, der A. e. mit einem Rotor wie einem Motor mit speziellen Anlaufeigenschaften.

Das Design von A. e., ihre Leistung und Abmessungen hängen vom Zweck und den Arbeitsbedingungen ab.

Zum Beispiel luftgekühlte und wassergekühlte Motoren (allgemeine Verwendung); versiegelt, ölgefüllt (für Bohrmaschinen) und explosionsgeschützt (für Arbeiten in Minen, explosionsgefährdeten Bereichen usw.); staub- und spritzwassergeschützt (für den Einsatz unter Meeresbedingungen und tropischem Klima) usw. Einige Arten von A. e. (z. B. Schrittmotoren, für Nachführsysteme, Automatisierungs- und Telemechanikschaltungen, mit Schrittgeschwindigkeitssteuerung usw.) werden komplett mit Steuereinheiten und Anlaufschutzeinrichtungen mit eingebauten Getrieben entwickelt und produziert. Dreiphasen-A. e. Im Vergleich zu einphasigen haben sie bessere Start- und Betriebseigenschaften. Die Hauptstrukturelemente eines Elektromotors: Stator – der stationäre Teil (Abb. 1 a) und der Rotor – der rotierende Teil (Abb. 1 b, c). Gemäß der Methode zur Herstellung der Rotorwicklung des A. e. Sie werden in Schleifringläufer- und Käfigläufermotoren unterteilt. Der Luftspalt zwischen Stator und Rotor eines A. e. so klein wie möglich gemacht wird (bis zu 0,25 mm). Rotorgeschwindigkeit A.e. hängt von der Drehfrequenz des Statormagnetfeldes ab und wird durch die Frequenz des Versorgungsstroms und die Polpaarzahl des Motors bestimmt.

Fig. 1

Beim Starten von A. e. Bei einem Käfigläufer tritt ein Anlaufstrom auf, dessen Stärke die Stärke des Nennstroms um das 4-7-fache übersteigt. Daher wird der direkte Anschluss an das Netz nur für Motoren bis 200 kW verwendet. Stärkere A. e. Bei einem Käfigläufer werden sie zuerst mit reduzierter Spannung eingeschaltet, so dass der Anlaufstrom um das 3-4-fache abnimmt. Starten Sie zum gleichen Zweck A. e. über einen Spartransformator, der für die Startzeit in Reihe mit der Statorwicklung geschaltet ist. Die Stärke des Anlaufstroms von Motoren mit Phasenläufer wird durch den Anlaufwiderstand im Läuferkreis begrenzt, der sich beim Hochlaufen des Läufers allmählich verringert. Nach dem Start von A. e. die Rotorwicklung ist kurzgeschlossen. Um Reibungsverluste und Verschleiß der Bürsten zu reduzieren, werden diese üblicherweise durch eine Bürstenhebevorrichtung angehoben, die zunächst die Rotorwicklung durch die Ringe kurzschließt.

Die Rotationsfrequenz von A. e. Sie werden hauptsächlich durch Ändern der Polpaarzahl, des im Rotorkreis enthaltenen Widerstands, Ändern der Frequenz des Versorgungsstroms sowie durch Kaskadieren mehrerer Maschinen geregelt. Drehrichtung A. z. ändern, indem Sie zwei beliebige Phasen der Statorwicklung schalten.

Aufgrund ihrer einfachen Herstellung und Zuverlässigkeit im Betrieb werden sie häufig in Elektroantrieben eingesetzt. Die Hauptnachteile von A. e. - begrenzter Bereich der Drehzahlregelung und erheblicher Blindleistungsverbrauch bei niedrigen Lasten. Die Schaffung einstellbarer statischer Halbleiter-Frequenzumrichter erweitert den Anwendungsbereich elektrischer Energie erheblich. in automatisch verstellbaren Elektroantrieben.

Kondensator-Induktionsmotor

1) ein asynchroner Elektromotor, der von einem einphasigen Netzwerk gespeist wird und zwei Wicklungen am Stator aufweist, von denen eine direkt mit dem Netzwerk verbunden ist und die andere in Reihe mit einem elektrischen Kondensator geschaltet ist, um ein rotierendes Magnetfeld zu bilden. Kondensatoren erzeugen eine Phasenverschiebung zwischen den Strömen der Wicklungen, deren Achsen im Raum verschoben sind. Das größte Drehmoment entsteht, wenn die Phasenverschiebung der Ströme 90° beträgt und ihre Amplituden so gewählt sind, dass das Drehfeld kreisförmig wird. Beim Start von K. a. d. beide Kondensatoren werden eingeschaltet und nach der Beschleunigung wird einer der Kondensatoren ausgeschaltet; Dies liegt daran, dass bei Nenndrehzahl deutlich weniger Kapazität erforderlich ist als beim Anfahren. K. a. Vom Anlauf- und Betriebsverhalten her kommt er einem Drehstrom-Asynchronmotor nahe. Wird in Elektroantrieben mit geringer Leistung verwendet; Bei Leistungen über 1 kW wird es aufgrund der erheblichen Kosten und der Größe der Kondensatoren selten verwendet.

2) Dreiphasiger asynchroner Elektromotor, der über einen Kondensator an ein einphasiges Netzwerk angeschlossen ist. Die Betriebskapazität eines Kondensators für einen Drehstrommotor wird durch Formel C bestimmt_р = 2800  (µF), wenn die Wicklungen sternförmig verbunden sind, oder C_р = 4800  (uF), wenn die Wicklungen in Dreieckschaltung geschaltet sind. Kapazität des Startkondensators C_п=(2,5 - 3)×С_р. Die Betriebsspannung der Kondensatoren muss 1,5 mal höher sein als die Netzspannung; Kondensatoren werden unbedingt Papier installiert.

Schema (a) und Vektordiagramm (b) eines Kondensator-Induktionsmotors: U, U_Б, SIE IST_C - Stromspannung; ich_A, I_Б - Ströme; A und B - Statorwicklungen; B - Fliehkraftschalter zum Trennen von C₁ nach Motorbeschleunigung; C₁ und C₂ - Kondensatoren.

Schema der Aufnahme eines dreiphasigen Asynchronmotors in ein einphasiges Netzwerk mit Statorwicklungen, die nach dem Schema "Stern" (a) oder "Dreieck" (b) verbunden sind: B₁ Drehrichtungsumschalter (rückwärts), V₂ - Startleistungsschalter; AUS_р - Arbeitskondensator; C_п - Anlaufkondensator; HÖLLE - asynchroner Elektromotor.

Veröffentlichung: library.espec.ru

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