- Stahuj zápisky z přednášek a ostatní studijní materiály
- Zapisuj si jen kvalitní vyučující (obsáhlá databáze referencí)
- Nastav si své předměty a buď stále v obraze
- Zapoj se svojí aktivitou do soutěže o ceny
- Založ si svůj profil, aby tě tví spolužáci mohli najít
- Najdi své přátele podle místa kde bydlíš nebo školy kterou studuješ
- Diskutuj ve skupinách o tématech, které tě zajímají
Studijní materiály
Hromadně přidat materiály
Asynchronní stroje
2141503 - Elektrické stroje a pohony
Hodnocení materiálu:
Zjednodušená ukázka:
Stáhnout celý tento materiálASYNCHRONNÍ STROJE
Obsah
1. Princip činnosti asynchronního motoru
2. Náhradní schéma asynchronního motoru
3. Výkon a moment asynchronního motoru
4. Spouštění trojfázových asynchronních motorů
5. Řízení otáček asynchronních motorů
6. Brzdění asynchronních motorů
7. Jednofázový asynchronní motor
2002
Katedra obecné elektrotechniky FEI VŠB-TU Ostrava
Ing.Stanislav Kocman
ASYNCHRONNÍ STROJE
Význam a použití
Asynchronní stroje se užívají nejčastěji jako motory. Jsou nejrozšířenějšími
elektromotory vůbec a používají se k nejrůznějším pohonům proto, že jsou ze všech
elektromotorů nejjednodušší a nejlacinější. Jsou rovněž provozně nejspolehlivější a vyžadují
malou údržbu. Užívají se k pohonům zařízení jako jsou čerpadla, ventilátory, kompresory,
pásové dopravníky, jeřáby, výtahy, obráběcí stroje, atd.
1. Princip činnosti asynchronního motoru ( AM )
Princip činnosti AM je založen na vzájemném elektromagnetickém působení točivého
magnetického pole statoru a proudů, vytvořených ve vinutí rotoru tímto magnetickým polem.
AM je tedy založen na indukci napětí a proudů v rotoru a proto se také nazývá indukčním
motorem.Točivé magnetické pole se u AM vytvoří ve vinutí statoru (pevná, nepohyblivá část
stroje), které je nejčastěji provedeno jako trojfázové, kde vinutí jednotlivých fází jsou
prostorově natočena o 120
0
a kterými protéká trojfázový harmonický proud.
Princip činnosti je zřejmý z obr.1 a 2. Pro jednoduchost je zde trojfázové vinutí
uvažováno ve formě tří závitů, každý pro jednu fázi (označeny U, V, W). Proudy procházející
jednotlivými závity vytvářejí magnetické pole s jedním severním a jižním pólem (jedná se
tedy o dvojpólový motor). Na obr.1 v okamžiku t
1
(ω⋅t
1
=0)
má proud i
fu
protékající fází U
statorového vinutí maximální kladnou hodnotu, proudy i
fv
, resp.i
fw
ve fázích V a W poloviční
velikost se zápornou polaritou. Výsledné magnetické pole φ
tot
(t
1
)
je dáno vektorovým
součtem polí všech tří fází, vybuzenými příslušnými fázovými proudy a má v tomto okamžiku
směr a orientaci jak je nakresleno na obr.2. V okamžiku t
2
(ω⋅t
2
=π/3)
je proud i
fw
ve fázi W
maximální se zápornou polaritou, kdežto proudy ve zbývajících fázích U a V jsou kladné
s poloviční velikostí, tak jak je to zřejmé z časového průběhu trojfázového harmonického
proudu na obr.1. Výsledný magnetický tok φ
tot
(t
2
), jak je vidět na obr.2 , je vůči toku φ
tot
(t
1
)
posunutý o úhel 60
0
, tj. o stejný úhel o který se pootočily fázory proudů v jednotlivých fázích.
Z toho je tedy zřejmé, že za dobu jedné periody střídavého harmonického proudu statoru se
magnetické pole statoru otočí o 360
0
, tj. vykoná jednu otáčku. To znamená, že otáčky
magnetického pole statoru n
S1
dvojpólového AM (tzv. synchronní otáčky) jsou rovny
frekvenci napájecího proudu statoru f
1
(Ω
S1
=2⋅π⋅ n
S1
, Ω
S1
=2⋅π⋅ f
1
)⋅. Obdobně lze dokázat, že
v případě čtyřpólového AM se za stejnou dobu tj. za dobu jedné periody střídavého
harmonického proudu statoru magnetické pole otočí jen o 180
0
, tj. vykoná jen půl otáčky.
Synchronní otáčky jsou tedy závislé i na počtu pólů stroje, resp. počtu pólových dvojic.
Obr.1. Časový průběh trojfázového harmonického proudu
π
3π
2 π
0
i
fu
i
fv i
fw
ω . t
i
t = t
1
()
u um um um tot
φφφφφ ⋅=⋅=⋅+=
2
3
2
3
2
1
1
t
t = t
2
()
wwm wmwm tot
φφφφφ ⋅=⋅=⋅+=
2
3
2
3
2
1
2
t
()
- Hz, ,s = : případě obecném v
=
1-
S1
S1
p
f
n
fn
1
1
φ
tot
(t
1
)
φ
w
φ
v
φ
1
U1
V2
W1
U2
W2
V1
U1
V2
W1
U2
W2
V1
F
F
φ
t2
F
F
u
I
fu
I
fv
I
fw
I
1mum
2
wmvm
II
=
2
n
S1
tot
φ
φ
u
φ
v
φ
w
I
fu
I
fv
I
fw
I
w
22
vmum
II
=
n
S1
60
0
S
J
S
J
φ
tot
pp== počet polových dvojic, počet polů2
Obr.2. Vznik točivého magnetického pole trojfázového vinutí statoru a vznik momentu AM
Napětí a proudy v rotoru se podle indukčního zákona mohou indukovat točivým
magnetickým polem jen při otáčkách rotoru odlišných od synchronních otáček točivého pole
statoru, tedy při asynchronních otáčkách. Při synchronních otáčkách rotoru by se do něj
neindukovalo napětí, neprotékaly by jím proudy a stroj by měl nulový moment.
Při rozběhu se ve stojícím rotoru indukují napětí, která v uzavřeném obvodu rotoru
vyvolají proudy, čímž dojde k silovému působení pole statoru na rotorový obvod. Směr a
orientace této síly se určí podle Flemingova pravidla levé ruky. Účinkem těchto sil vzniká
točivý moment, který roztočí rotor ve smyslu točení magnetického pole statoru. Elektrická
energie se přeměňuje na mechanickou a stroj pracuje jako motor.
Asynchronní stroje mohou také pracovat jako asynchronní generátory (to znamená, že
mechanickou energii přeměňují na elektrickou) v případě, že poháněním AM dosáhneme jeho
mechanických otáček vyšších než jsou otáčky synchronní, čímž indukovaná napětí a proudy
v rotoru jsou opačného smyslu a stroj tedy dodává činný elektrický výkon do sítě.
Poháníme-li stroj mechanickým momentem působícím proti smyslu otáčení točivého
magnetického pole, pracuje jako asynchronní brzda, tj. moment asynchronního stroje působí
proti hnacímu mechanickému momentu.
Na obrázku 3 je ukázána podstata vzniku vícepólového AM ze základního 2-pólového.
SN
U
-V
W
-W
V
-U
i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0
i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0
i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0
2-pólový motor
i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0
i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0
i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0
i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0
i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0
i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0
i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0
i0i0i0i0
i0i0i0i0
i0i0i0i0
i0i0i0i0
i0
i0
i0
i0
SN
U
-V
W
-W
V
-U
i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0
i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0
i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0
i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0
i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0
i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0
i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0
i0i0
i0i0
i0i0
i0i0
i0i0i0
i0i0i0
i0i0i0
i0i0i0
ab
U
-V
W
-W
V
-U
i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0
i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0
i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0
i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0
i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0
i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0
i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0
i0i0i0i0
i0i0i0i0
i0i0i0i0
i0i0i0i0
i0
i0
i0
i0
S N
2x
U
-V
W
-W
V
-U
S N
N S
-W
V
-U W
-V
U
i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0
i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0
i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0i0
4-pólový motor
c d
Obr.3. Počty pólů u asynchronního motoru
Na obr.3a je točivé magnetické pole statoru vytvářející jeden severní N a jeden jižní
S pól, tj. jedná se o dvojpólový motor. Na obr.3b a 3c je uvedena následující představa :
trojfázové vinutí statoru je stlačeno tak, aby pokrývalo pouze polovinu obvodu statoru stroje.
Totéž vinutí je pak znovu vloženo do uvolněné poloviny, čímž, jak je vidět na obr.3d, vznikne
čtyřpólový motor, tj. motor jehož statorové vinutí vytváří dva severní a dva jižní póly.
Obdobně lze získat i vícepólové motory (šestipólové, osmipólové, atd…). V praxi se
vícepólové statorové vinutí získá vhodným provedením celého trojfázového vinutí.
V praxi se uvádějí otáčky AM v otáčkách za minutu, pak vztah pro synchronní otáčky je:
()- Hz, ,min
60
1-1
S1
p
f
n
⋅
=
Mírou asynchronizmu tj. rozdílu otáček synchronních a otáček rotoru n je skluz,
definovaný vztahem :
()% 100
S1
S1
⋅=
n
nn
s
-
Indukované proudy v obvodu rotoru vytvoří rovněž točivé magnetické pole rotoru, které
se vzhledem k rotoru stroje otáčí rychlostí danou vztahem :
p
f
nnn
2
2
=−=
S1
kde frekvence f
2
je frekvence napětí a proudu ve vinutí rotoru definovaná jako :
()
1
S1
1
S122
fs
n
f
nnpnf ⋅=⋅−=⋅=
Rozdělení AM
podle počtu fází statorového vinutí
- trojfázové
- dvojfázové
- jednofázové
podle provedení rotorového vinutí
- s kotvou nakrátko (klecové) – v drážkách rotoru jsou uloženy vodivé tyče, nejčastěji
hliníkové, spojené na čelních stranách kruhy nakrátko
- s kotvou kroužkovou – v drážkách rotoru je trojfázové vinutí z mědi spojené do hvězdy,
jehož vývody jsou připojeny na tři kroužky nalisované stejně
jako magnetický obvod rotoru na hřídeli stroje a ke kterým
přiléhají pevně osazené kartáče umožňující vyvedení vinutí na
svorkovnici stroje.
Způsob zapojení trojfázového statorového vinutí
Vinutí statoru, nejčastěji trojfázové, je uloženo v drážkách jeho magnetického obvodu
složeného z plechů vzájemně izolovaných. Jeho šest konců je vyvedeno na svorkovnici a
označeno podle obr.4a, kde začátky vinutí jsou označeny U1, V1, W1 a konce U2, V2, W2.
Pomocí vodivých spojek lze spojit vinutí buď do hvězdy (obr.4b), nebo do trojúhelníka
(obr. 4c).
a) b) c)
Obr.4 Svorkovnice asynchronního motoru : a) připojení vinutí, b) spojení do hvězdy ( Y ),
c) spojení do trojúhelníka ( D )
Na obr.5 je způsob zapojení vinutí statoru, popř.rotoru a schématické značky jednotlivých
provedení trojfázových AM.
2. Náhradní schéma asynchronního motoru
Náhradní schéma AM je analogické s náhradním schématem transformátoru, v rovnicích
pro indukovaná napětí je navíc tzv. činitel vinutí, který vyjadřuje prostorové rozložení vinutí
každé fáze, které jsou tvořeny více cívkami rozloženými po obvodu statoru (rotoru), tak aby
prostorový průběh magnetické indukce byl co nejbližší sinusovce a aby se omezil vliv vyšších
harmonických. Náhradní schéma AM je na obr.6.
Porovnáním s náhradním schématem transformátoru je vidět, že na výstupních svorkách
je připojena činná zátěž, jejíž velikost závisí na skluzu.
W2 U2 V2 W2
U2 V2
W2 U2 V2
U1
V1
W1
U1
V1
W1
U1
V1 W1
L1 L2 L3 L1 L2 L3
a)
U
1
V
U
W
UV W
M
3 ~
M
3 ~
u
V
U
W
2
V
2
U
2
V
1
W
1
W
v
w
U
1
V
1
W
1
M
3 ~
M
3 ~
U
2
V
2
W
2
UV W
uv w
M
3 ~
M
3 ~
b)
c)
zapojení vinutí statoru (rotoru) schématická značka-trojpólově -jednopólově
Obr.5. Schématické znázornění jednotlivých provedení AM: a) trojfázový indukční motor
nakrátko, b) trojfázový indukční motor nakrátko s vyvedenými oběma konci fázových vinutí,
c) trojfázový indukční motor s kotvou kroužkovou
I
1 I
2
/
R
1 R
2
/
X
σ2
/
X
σ1
R
FE
X
h
I
10
I
FE I
µ
U
1
U
ind1
R
2
/
(1-s)/s
R
1X
σ
Z
µ
R
2
/
/s
a) b)
Obr.6 Náhradní schéma jedné fáze asynchronního motoru: a) úplné, b) zjednodušené
Efektivní hodnota indukovaného napě
Vloženo: 22.04.2009
Velikost: 326,55 kB
Komentáře
Tento materiál neobsahuje žádné komentáře.
Copyright 2024 unium.cz