Jaka jest różnica między maszyną indukcyjną z rotorami nawiniętymi a maszyną indukcyjną samowzbudzającą?

Różnice między silnikami indukcyjnymi z rulonowym wirnikiem a silnikami indukcyjnymi z wirnikiem klatkowym

Silniki indukcyjne z rulonowym wirnikiem (WRIM) i silniki indukcyjne z wirnikiem klatkowym (SCIM) to dwa popularne typy silników indukcyjnych, które różnią się konstrukcją, wydajnością i zastosowaniem. Poniżej przedstawione są kluczowe różnice między nimi:

1. Konstrukcja wirnika

Silnik indukcyjny z rulonowym wirnikiem (WRIM):

• Wirnik składa się z trójfazowych cewek połączonych z zewnętrznymi obwodami za pomocą pierścieni przesuwu i szczotek. Pozwala to na podłączenie cewek wirnika do zewnętrznych rezystorów lub innych urządzeń sterujących.

• Możliwość zewnętrznego regulowania cewek wirnika zapewnia większą elastyczność w sterowaniu, szczególnie przy uruchamianiu i regulacji prędkości.

Silnik indukcyjny z wirnikiem klatkowym (SCIM):

• Wirnik wykonany jest z odlewnych prętów aluminium lub miedzi ułożonych w strukturze klatkowej, stąd nazwa „silnik klatkowy”.

• Ta konstrukcja jest prosta i solidna, bez pierścieni przesuwu ani szczotek, co powoduje niższe koszty utrzymania. Jednak nie pozwala ona na bezpośrednią zewnętrzną regulację prądu wirnika.

2. Charakterystyka uruchamiania

Silnik indukcyjny z rulonowym wirnikiem (WRIM):

Podczas uruchamiania można wprowadzić rezystory szeregowo do cewek wirnika, aby zmniejszyć prąd uruchomieniowy i zwiększyć moment uruchomieniowy. Gdy silnik przyspiesza, rezystory są stopniowo redukowane i ostatecznie zwierane.

Ta metoda umożliwia płynniejszy proces uruchamiania, co sprawia, że jest ona odpowiednia dla zastosowań wymagających wysokiego momentu uruchomieniowego, takich jak dźwigi, taśmy transportowe i duże pompy.

Silnik indukcyjny z wirnikiem klatkowym (SCIM):

Podczas uruchamiania prąd wirnika jest duży, co prowadzi do znacznego prądu uruchomieniowego, zwykle 6-8 razy większego niż prąd nominalny. Moment uruchomieniowy jest stosunkowo niski, około 1,5-2 razy większy niż moment nominalny.

Aby zmniejszyć prąd uruchomieniowy, często używa się starterów gwiazda-trójkąt lub miękkich starterów, ale wydajność uruchamiania nadal nie jest tak dobra jak w przypadku silników z rulonowym wirnikiem.

3. Sterowanie prędkością

Silnik indukcyjny z rulonowym wirnikiem (WRIM):

Cewki wirnika można regulować za pomocą zewnętrznych obwodów, co pozwala na szeroki zakres sterowania prędkością. Popularne metody sterowania prędkością obejmują sterowanie oporami wirnika i sterowanie kaskadowe.

Choć ta metoda jest mniej precyzyjna niż sterowanie przez zmienną częstotliwość (VFD), jest skuteczna w zastosowaniach wymagających znacznej zmienności prędkości.

Silnik indukcyjny z wirnikiem klatkowym (SCIM):

Tradycyjne silniki klatkowe nie mają wbudowanych możliwości sterowania prędkością, ponieważ ich prędkość zależy głównie od częstotliwości zasilania. Aby osiągnąć sterowanie prędkością, zwykle wymagany jest VFD, który może zmieniać częstotliwość zasilania.

Sterowanie VFD umożliwia precyzyjne, bezstopniowe regulowanie prędkości, ale zwiększa złożoność i koszty systemu.

4. Wydajność i konserwacja

Silnik indukcyjny z rulonowym wirnikiem (WRIM):

Obecność pierścieni przesuwu i szczotek wymaga wyższych kosztów konserwacji, w tym regularnych kontroli i wymiany szczotek. Tarcie pierścieni przesuwu i szczotek powoduje także pewne straty energii, wpływając na wydajność silnika.

Jednak dla zastosowań wymagających częstych uruchamiań, hamowań lub regulacji prędkości, korzyści wynikające z wydajności silników z rulonowym wirnikiem mogą przeważyć koszty konserwacji.

Silnik indukcyjny z wirnikiem klatkowym (SCIM):

Brak pierścieni przesuwu i szczotek sprawia, że konstrukcja jest prosta, wymaga minimalnej konserwacji i oferuje niezawodną długotrwałą pracę.

Wydajność jest ogólnie wyższa, zwłaszcza w warunkach pełnego obciążenia, ponieważ nie ma dodatkowych strat mechanicznych spowodowanych tarciem.

5. Obszary zastosowania

Silnik indukcyjny z rulonowym wirnikiem (WRIM):

Odpowiedni dla zastosowań wymagających wysokiego momentu uruchomieniowego, częstych uruchamiań/zatrzymywania i regulacji prędkości, takich jak:

• Dźwigi

• Taśmy transportowe

• Wentylatory

• Pompy

• Walce w przemyśle metalurgicznym

Silnik indukcyjny z wirnikiem klatkowym (SCIM):

Szeroko stosowany w standardowych zastosowaniach przemysłowych, gdzie sterowanie prędkością lub wysoki moment uruchomieniowy nie są kluczowe, takich jak:

• Systemy klimatyzacyjne

• Urządzenia wentylacyjne

• Pompy wodne

• Taśmy transportowe

• Maszyny rolnicze

6. Koszty

Silnik indukcyjny z rulonowym wirnikiem (WRIM):

Ze względu na bardziej złożoną konstrukcję, koszty produkcji są wyższe, zwłaszcza z uwzględnieniem potrzeby dodatkowych komponentów, takich jak pierścienie przesuwu, szczotki i systemy sterujące.

Jest odpowiedni dla zastosowań o wysokiej wydajności, gdzie początkowe inwestycje mogą być wyższe, ale korzyści wynikające z wydajności mogą prowadzić do zwiększonej produktywności w czasie.

Silnik indukcyjny z wirnikiem klatkowym (SCIM):

Prosta konstrukcja powoduje niższe koszty produkcji, co sprawia, że jest szeroko stosowany w różnych ogólnych urządzeniach przemysłowych.

Idealny dla zastosowań wrażliwych na koszty, szczególnie tych, które nie wymagają złożonego sterowania ani funkcji regulacji prędkości.

Podsumowanie

Silniki indukcyjne z rulonowym wirnikiem i silniki indukcyjne z wirnikiem klatkowym mają swoje własne zalety i wady. Wybór między nimi zależy od specyficznych wymagań zastosowania. Silniki z rulonowym wirnikiem oferują lepszą wydajność uruchamiania i sterowanie prędkością, co sprawia, że są one odpowiednie dla zastosowań wymagających wysokiego momentu uruchomieniowego i częstych zmian prędkości. Z drugiej strony, silniki klatkowe wyróżniają się prostotą, niskimi kosztami konserwacji i ekonomicznością, co sprawia, że są szeroko stosowane w standardowych urządzeniach przemysłowych.