Budowa silnika elektrycznego

 

Silniki elektryczne indukcyjne, klatkowe, tr贸jfazowe.

Tr贸jfazowe silniki indukcyjne ze wzgl臋du na prost膮 budow臋, 艂atwo艣膰 obs艂ugi, niskie koszty wykonania i eksploatacji, znajduj膮 szerokie zastosowanie jako silniki og贸lnego przeznaczenia do nap臋du wielu r贸偶nych maszyn stosowanych w przemy艣le , rolnictwie i gospodarstwie domowym w zakresie mocy od kilku do kilkuset kilowat贸w.

1.聽聽聽 聽Budowa i zasada dzia艂ania:

Silnik elektryczny tr贸jfazowy, klatkowy, asynchroniczny 聽jest maszyn膮 elektryczn膮 zamieniaj膮ca energi臋 elektryczn膮 w energi臋 mechaniczn膮.

Sk艂ada si臋 z dw贸ch zasadniczych cz臋艣ci:

  1. ruchomej - wirnika wykonanego z blach elektrotechnicznych w formie walca ze 偶艂obkami wype艂nionymi aluminiowymi lub miedzianymi pr臋tami po艂膮czonymi czo艂owo pier艣cieniami z tego samego materia艂u, tworz膮cych 聽klatk臋. Pr臋ty wirnika u艂o偶one s膮 na og贸艂 sko艣nie do osi wirowania .To rozwi膮zanie korzystnie wp艂ywa na rozruch silnika
  2. nieruchomej 鈥 stojana wykonanego r贸wnie偶 z blach elektrotechnicznych, izolowanych jednostronnie i z艂o偶onych w pakiety. W 偶艂obkach stojana u艂o偶one jest uzwojenie (cewki z drutu nawojowego miedzianego),kt贸re mo偶e by膰 uzwojeniem dwu lub wielobiegunowym. Trzy jego ga艂臋zie umieszczone s膮 w pakiecie stojana i przesuni臋te wzajemnie o 120 stopni elektrycznych. Ko艅ce trzech ga艂臋zi uzwoje艅 po艂膮czonych razem, tworz膮 po艂膮czenie w gwiazd臋. Po艂膮czenie w tr贸jk膮t powstanie je偶eli koniec ka偶dej 聽z ga艂臋zi po艂膮czy si臋 z pocz膮tkiem nast臋pnej.

    Schematy 艂膮czenia uzwoje艅 silnika w gwiazdy i tr贸jk膮t: a) uzwojenia nie skojarzone; b) uzwojenia po艂膮czone w gwiazd臋; c) uzwojenia po艂膮czone w tr贸jk膮t

Po przy艂膮czeniu napi臋cia z sieci tr贸jfazowej do uzwojenia stojana, powstaje pole magnetyczne wiruj膮ce, kt贸rego pr臋dko艣膰 wirowania zale偶y od cz臋stotliwo艣ci sieci i od liczby biegun贸w silnika.

n_{s} = 60\frac{f}{p}

Pole wiruj膮ce w stojanie, drog膮 indukcji powoduje przep艂yw pr膮du w pr臋tach wirnika tworz膮c si艂臋 elektromotoryczn膮 i moment obrotowy wirnika. Pr臋dko艣膰 obrotowa wirnika musi by膰 zawsze mniejsza od pr臋dko艣ci synchronicznej wiruj膮cego pola.

R贸偶nic臋 tych pr臋dko艣ci nazywa si臋 po艣lizgiem.

S = \frac{n_{s}-n}{n_{s}}

S -聽聽聽 po艣lizg

n_{s} - pr臋dko艣膰 synchroniczna (pola wiruj膮cego)

n -聽聽 pr臋dko艣膰 asynchroniczna ( wirnika ).

2.聽聽聽 Rozruch silnik贸w:

  1. Bezpo艣redni - polega na przy艂膮czeniu uzwoje艅 stojana bezpo艣rednio do sieci zasilaj膮cej bez urz膮dze艅 obni偶aj膮cych napi臋cie. Pr膮d pobierany podczas takiego rozruchu jest kilkakrotnie ( 3,5-8 ) razy wi臋kszy od znamionowego a czas rozruchu zale偶y od trwania momentu obci膮偶enia i momentu znamionowego.
  2. Prze艂膮cznikiem聽 gwiazda-tr贸jk膮t - 聽polega na po艂膮czeniu uzwoje艅 stojana w gwiazd臋 przed w艂膮czeniem silnika do sieci. Powoduje to zmniejszenie napi臋cia zasilaj膮cego uzwojenia a tym samym zmniejszy si臋 moment rozruchowy i pr膮d pobierany z sieci w momencie rozruchu. Przed zako艅czeniem rozruchu, silnik nale偶y po艂膮czy膰 w tr贸jk膮t aby pracowa艂 w swoich normalnych warunkach.艁膮czenie uzwoje艅 na tabliczce zaciskowej: a) przy艂膮czenie faz do tabliczki zaciskowej; b) po艂膮czenie w gwiazd臋; c) po艂膮czenie w tr贸jk膮tUk艂ad sterowania silnika klatkowego samoczynnym rozrusznikiem gwiazda-tr贸jk膮t
  3. obni偶enie napi臋cia zasilaj膮cego przy u偶yciu autotransformatora rozruchowego lub opornik贸w rozruchowych. Metod臋 t膮 stosuje si臋 przy biegu luzem silnika lub zmniejszonym obci膮偶eniu.
  4. Stosowanie silnik贸w z wirnikami dwuklatkowymi i聽 g艂臋boko 偶艂obkowymi. W wirnikach dwuklatkowych stosuje si臋 dwa zestawy pr臋t贸w:
    • zewn臋trzne o mniejszej 艣rednicy
    • wewn臋trzne o wi臋kszej 艣rednicy

    W tego typu wirnikach w czasie rozruchu wykorzystuje si臋 zjawisko wypierania pr膮du powoduj膮ce zmniejszenie pr膮du rozruchowego.

3.聽聽聽 Regulacja pr臋dko艣ci obrotowej.

Pr臋dko艣膰 obrotowa聽 silnik贸w tr贸jfazowych indukcyjnych zale偶y od pr臋dko艣ci wirowania pola. Pr臋dko艣膰 t膮 mo偶na zmienia膰 przez:

    1. Zmian臋 biegun贸w - stojan silnika mo偶e mie膰 dwa oddzielne uzwojenia o r贸偶nych liczbach biegun贸w lub uzwojenie z prze艂膮czaln膮 liczb膮 biegun贸w.
    2. Zmian臋 cz臋stotliwo艣ci - wraz ze zmian膮 cz臋stotliwo艣ci zmienia si臋 pr臋dko艣膰 wirowania pola. Przemienniki cz臋stotliwo艣ci przekszta艂caj膮 pr膮d z sieci聽 50 Hz w pr膮d o regulowanej cz臋stotliwo艣ci i napi臋ciu. Odbywa si臋 to przy zastosowaniu element贸w elektronicznych. Przemienniki te sk艂adaj膮 si臋 z prostownika po艣rednicz膮cego i falownika. Za pomoc膮 takiego przemiennika uzyskuje si臋 pr臋dko艣膰 obrotow膮 mniejsza lub wi臋ksza ni偶 synchroniczna.
      Aktualnie to rozwi膮zanie jest najbardziej rozpowszechnione w automatyzacji proces贸w nap臋dowych ,a rozw贸j聽 nowoczesnych technologii sugeruje i偶 ostatniego s艂owa jeszcze nie powiedziano

4.聽聽聽 Zmiana kierunku wirowania:

    1. Przez zamian臋 przewod贸w zasilaj膮cych ( prze艂膮cznik prawo-lewo ).
    2. Przez formowanie pola wiruj膮cego na drodze elektronicznej przez wysy艂anie odpowiedniego rozkazu steruj膮cego programowalnym sterownikiem przemys艂owym.

5.聽聽聽 Uwagi ko艅cowe.

Wraz z rozwojem elektroniki wprowadza si臋 uk艂ady 艂agodnego rozruchu (soft start) oraz uk艂ady do regulowania pr臋dko艣ci obrotowej 聽przemienniki cz臋stotliwo艣ci (falowniki). Rozw贸j technologiczny i spadek koszt贸w uk艂ad贸w falownikowych pozwalaj膮 coraz cz臋艣ciej stosowa膰 tego typu urz膮dzenia dla silnik贸w klatkowych. Uk艂ady z regulacj膮 obrot贸w umo偶liwiaj膮 uzyskanie znacznych oszcz臋dno艣ci energii elektrycznej w wyniku doboru parametr贸w sieci do zmieniaj膮cego si臋 obci膮偶enia.

A w niekt贸rych nap臋dach zwrot energii do sieci w momencie hamowania.