На якому принципі працює індукційний двигун

Індукційний двигун є широко використовуваним типом асинхронного двигуна, принцип роботи якого базується на законі електромагнітної індукції. Нижче наведено детальне пояснення того, як працює індукційний двигун:

1. Склад

Індукційний двигун складається з двох основних частин: статора та ротора.

Статор: Статор є нерухомою частиною, яка зазвичай складається з ламінованого залізного сердечника та трьохфазних обмоток, вмонтованих у пази залізного сердечника. Трифазні обмотки підключені до трифазного джерела живлення.

Ротор: Ротор є рухомою частиною, який зазвичай виготовлений з провідних перемичок (зазвичай алюмінію чи міді) та кільцевих перетворень, формуючи структуру «поросячої клітки». Ця структура називається «ротор-поросяча клітка».

2. Принцип роботи

2.1 Генерація обертового магнітного поля

Трифазне джерело живлення: Коли трифазне джерело живлення застосовується до обмоток статора, у них генеруються чергові струми.

Обертове магнітне поле: Згідно з законом Фарадея електромагнітної індукції, чергові струми в обмотках статора створюють змінне з часом магнітне поле. Оскільки трифазне джерело живлення має фазовий зсув 120 градусів, ці магнітні поля взаємодіють, формуючи обертове магнітне поле. Напрямок та швидкість цього обертового магнітного поля залежать від частоти джерела живлення та розташування обмоток.

2.2 Індукований струм

Переріз магнітних ліній: Обертове магнітне поле перерізає магнітні лінії в провідникам ротора. Згідно з законом Фарадея електромагнітної індукції, це індукує електродвижущу силу (ЕДС) в провідниках ротора.

Індукований струм: Індукована ЕДС генерує струм у провідниках ротора. Оскільки провідники ротора утворюють замкнутий контур, індукований струм протікає через провідники.

2.3 Генерація моменту

Сила Лоренца: Згідно з законом Лоренца, взаємодія обертового магнітного поля та індукованого струму в провідниках ротора створює силу, яка призводить до обертання ротора.

Момент: Ця сила генерує момент, що призводить до обертання ротора в напрямку обертового магнітного поля. Швидкість ротора трохи менша за синхронну швидкість обертового магнітного поля, оскільки для генерації достатнього індукованого струму та моменту потрібен певний зсув.

3. Зсув

Зсув: Зсув — це різниця між синхронною швидкістю обертового магнітного поля та фактичною швидкістю ротора. Він виражається формулою:

Де:

s — зсув ns — синхронна швидкість (в обертах на хвилину)

nr — фактична швидкість ротора (в обертах на хвилину)

Синхронна швидкість 

ns визначається частотою 

f джерела живлення та кількістю пар полюсів 

p в двигуні, розраховується за формулою:

4. Характеристики

Характеристики запуску: Під час запуску зсув близький до 1, і індукований струм у провідниках ротора високий, що створює великий стартовий момент. По мірі прискорення ротора, зсув зменшується, і індукований струм та момент також зменшуються.

Характеристики роботи: У стаціонарному режимі зсув зазвичай невеликий (0,01-0,05), і швидкість ротора близька до синхронної швидкості.

5. Застосування

Індукційні двигуни широко використовуються у різних промислових та побутових застосуваннях завдяки своїй простій конструкції, надійній роботі та легкості обслуговування. Звичайні застосування включають вентилятори, насоси, компресори та конвеєрні ленти.

Висновок

Принцип роботи індукційного двигуна базується на законі електромагнітної індукції. Обертове магнітне поле генерується трифазним джерелом живлення в обмотках статора. Це обертове магнітне поле індукує струм у провідниках ротора, що генерує момент, призводячи до обертання ротора.