Na jakim zasadzie działa silnik indukcyjny

Indukcyjny silnik asynchroniczny to szeroko stosowany typ silnika prądu przemiennego, którego zasada działania opiera się na prawie indukcji elektromagnetycznej. Poniżej znajduje się szczegółowe wyjaśnienie, jak działa indukcyjny silnik asynchroniczny:

1. Budowa

Indukcyjny silnik asynchroniczny składa się głównie z dwóch części: statoru i rotora.

Stator: Stator to nieruchoma część, zazwyczaj składająca się z laminowanych rdzeni żelaznych i trójfazowych cewek osadzonych w szczelinach rdzenia żelaznego. Trójfazowe cewki są podłączone do źródła trójfazowego prądu przemiennego.

Rotor: Rotor to obracająca się część, zazwyczaj wykonana z przewodzących prętów (zwykle aluminium lub miedź) i pierścieni końcowych, tworząc strukturę klatki zwierzęcej. Ta struktura jest nazywana "rotorem klatką zwierzęcą".

2. Zasada działania

2.1 Generowanie obrotowego pola magnetycznego

Źródło trójfazowego prądu przemiennego: Gdy do cewek statora podłączono źródło trójfazowego prądu przemiennego, generowane są prądy przemiennie w cewkach statora.

Obrotowe pole magnetyczne: Zgodnie z prawem Faradaya indukcji elektromagnetycznej, prądy przemiennie w cewkach statora powodują powstanie zmieniającego się w czasie pola magnetycznego. Ponieważ trójfazowy prąd przemienny ma różnicę fazową 120 stopni, te pola magnetyczne oddziałują, tworząc obrotowe pole magnetyczne. Kierunek i prędkość tego obrotowego pola magnetycznego zależą od częstotliwości źródła prądu i rozmieszczenia cewek.

2.2 Indukowana siła elektromotoryczna

Przecinanie linii pola magnetycznego: Obrotowe pole magnetyczne przecina linie pola magnetycznego w przewodnikach rotora. Zgodnie z prawem Faradaya indukcji elektromagnetycznej, powstaje wtedy indukowana siła elektromotoryczna (EMF) w przewodnikach rotora.

Indukowany prąd: Indukowana EMF generuje prąd w przewodnikach rotora. Ponieważ przewodniki rotora tworzą zamkniętą pętlę, indukowany prąd płynie przez przewodniki.

2.3 Generowanie momentu obrotowego

Siła Lorentza: Zgodnie z prawem Lorentza, interakcja między obrotowym polem magnetycznym a indukowanym prądem w przewodnikach rotora powoduje powstanie siły, która sprawia, że rotor zaczyna się obracać.

Moment obrotowy: Ta siła generuje moment obrotowy, powodując obrót rotora w kierunku obrotowego pola magnetycznego. Prędkość rotora jest nieco mniejsza niż synchroniczna prędkość obrotowego pola magnetycznego, ponieważ wymagany jest pewien poślizg, aby wytworzyć wystarczający indukowany prąd i moment obrotowy.

3. Poślizg

Poślizg: Poślizg to różnica między synchroniczną prędkością obrotowego pola magnetycznego a rzeczywistą prędkością rotora. Wyraża się go wzorem:

Gdzie:

s to poślizg ns to synchroniczna prędkość (w obrotach na minutę)

nr to rzeczywista prędkość rotora (w obrotach na minutę)

Synchroniczna prędkość 

ns jest określana przez częstotliwość 

f źródła prądu i liczbę par biegunów 

p w silniku, obliczaną za pomocą wzoru:

4. Właściwości

Właściwości startowe: Podczas startu poślizg jest bliski 1, a indukowany prąd w przewodnikach rotora jest wysoki, co powoduje duże początkowe momenty obrotowe. Gdy rotor przyspiesza, poślizg maleje, a indukowany prąd i moment obrotowy również maleją.

Właściwości pracy: W stanie ustalonym poślizg jest zazwyczaj mały (0,01 do 0,05), a prędkość rotora jest bliska synchronicznej prędkości.

5. Zastosowania

Indukcyjne silniki asynchroniczne są szeroko stosowane w różnych zastosowaniach przemysłowych i domowych ze względu na swoją prostą budowę, niezawodną pracę i łatwe utrzymanie. Typowe zastosowania obejmują wentylatory, pompy, sprężarki i taśmy transportowe.

Podsumowanie

Zasada działania indukcyjnego silnika asynchronicznego opiera się na prawie indukcji elektromagnetycznej. Obrotowe pole magnetyczne generowane jest przez trójfazowy prąd przemienny w cewkach statora. To obrotowe pole magnetyczne indukuje prąd w przewodnikach rotora, który generuje moment obrotowy, powodując obrót rotora.