Co to jest silnik indukcyjny typu klatka wiewiórcza?

Co to jest indukcyjny silnik klatkowy?

Definicja indukcyjnego silnika klatkowego

Indukcyjny silnik klatkowy to silnik z wirnikiem przypominającym klatkę dla wiewiórek, który działa na zasadzie elektromagnetyzmu. Wirnik składa się z laminowanej stalowej cylindrycznej konstrukcji zawierającej wysokoprzewodzący metal, taki jak aluminium lub miedź. Gdy prąd zmienny przepływa przez obwody stojana, tworzy on obracające się pole magnetyczne. Proces ten indukuje prąd elektryczny w wirniku, co powoduje powstanie własnego pola magnetycznego, które oddziaływuje z polem stojana, tworząc moment obrotowy.

Zasada działania

Gdy trójfazowe zasilanie podane jest do obwodów stojana, powstaje obracające się pole magnetyczne w przestrzeni. Prędkość, z jaką pole magnetyczne się obraca, nazywana jest prędkością synchroniczną.

To obracające się pole magnetyczne indukuje napięcie w prętach wirnika, więc zaczyna płynąć prąd krótkiego zwarcia w prętach wirnika. Te prądy wirnika generują własne pole magnetyczne, które będzie oddziaływać z polem magnetycznym stojana. Teraz pole wirnika będzie próbowało zrobić coś odwrotnego niż jego przyczyna, więc wirnik zaczyna śledzić obracające się pole magnetyczne.

Gdy wirnik złapie obracające się pole magnetyczne, prąd wirnika spada do zera, ponieważ nie ma już ruchu względnego między obracającym się polem magnetycznym a wirnikiem. Dlatego w tym momencie siła styczna na wirniku wynosi zero, więc wirnik jest chwilowo spowalniany. Po spowolnieniu wirnika ruch względny między wirnikiem a obracającym się polem magnetycznym jest ponownie ustanawiany, więc prąd wirnika jest ponownie indukowany. W rezultacie siła styczna obrotu wirnika odzyskuje swoją wartość, tak że wirnik zaczyna ponownie śledzić obracające się pole magnetyczne, tak że wirnik utrzymuje stałą prędkość, która jest tylko mniejsza od prędkości obracającego się pola magnetycznego lub prędkości synchronicznej.

Przesunięcie mierzy różnicę prędkości między obracającym się polem magnetycznym a wirnikiem. Częstotliwość prądu wirnika jest równa przesunięciu pomnożonemu przez częstotliwość zasilania.

Konstrukcja indukcyjnego silnika klatkowego

Indukcyjny silnik klatkowy składa się z następujących części:

• Stojan

• Wirnik

• Wentylator

• Łożysko

Stojan

Składa się z trójfazowego owinięcia z rdzeniem żelaznym i metalową obudową. Pozycja owinięcia sprawia, że jest ono elektrycznie i mechanicznie o 120o różniące się w przestrzeni. Owinięcia są montowane na laminowanym rdzeniu żelaznym i zapewniają niskoprzepustowy tor dla strumienia magnetycznego wygenerowanego przez prąd zmienny.

Wirnik

To część silnika, która będzie się obracać, aby dostarczyć mechaniczny wydatek przy danej ilości energii elektrycznej. Wydajność nominalna silnika jest podana w końskich siłach na tablicy nazewnictwa. Składa się z wału, krótkozamkniętych prętów miedzianych/aluminiowych i rdzenia żelaznego. Rdzeń wirnika jest laminowany, aby uniknąć strat mocy ze względu na prądy wirowe i histerezę. Przewodniki są nachylone, aby zapobiec efektowi zębatki podczas startu i zapewnić lepsze współczynniki przekształcenia między stojanem a wirnikiem.

Wentylator

Wentylator jest zamontowany z tyłu wirnika, aby zapewnić wymianę ciepła, dzięki czemu temperatura silnika pozostaje w granicach.

Łożysko

Łożyska są dostarczane jako podstawa do ruchu wirnika i utrzymanie gładkiego obrotu silnika.

Zastosowanie indukcyjnego silnika klatkowego

• Centryfugalna pompa

• Przemysłowe napędy (np. do obsługi taśmociągów)

• Duże wentylatory i wiatraki

• Narzędzia maszynowe

• Tokarki i inne urządzenia do obróbki skrętnej

Zalety indukcyjnych silników klatkowych

• Są tanie

• Wymagają mniej utrzymania (ponieważ nie ma pierścieni ślizgowych ani szczotek)

• Dobra regulacja prędkości (utrzymują stałą prędkość)

• Wysoka wydajność w przekształcaniu energii elektrycznej w mechaniczną (w czasie pracy, a nie podczas uruchamiania)

• Lepsza regulacja ciepła (czyli nie grzeją się tak mocno)

• Kompaktowe i lekkie

• Wybuchoodporne (ponieważ nie ma szczotek, które mogłyby stanowić ryzyko pojawienia się iskier)

Wady indukcyjnych silników klatkowych

• Bardzo słaba kontrola prędkości

• Chociaż są bardzo energooszczędne podczas pracy z pełnym obciążeniem, zużywają dużo energii podczas uruchamiania

• Są bardziej wrażliwe na fluktuacje napięcia zasilania. Gdy napięcie zasilania maleje, silnik indukcyjny zużywa więcej prądu. Podczas skoków napięcia wzrost napięcia nasyc