Rotor indukčního motoru s fázovým rotorem: použití v asynchronních strojích

2024 Autor: Erin Ralphs | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-02-19 12:59

Indukční motor je elektrický stroj určený k přeměně elektrické energie na mechanickou energii. Konstrukce se skládá z více částí, ale dnes budeme uvažovat pouze o pohyblivé části elektromotoru - rotoru. Dále se budeme věnovat tomu, jak je uspořádán rotor indukčního motoru s fázovým rotorem.

Design rotoru

Zařízení rotoru indukčního motoru vypadá nejčastěji takto: rotor je ocelová hřídel, na kterou jsou nalisovány plechy z anizotropní elektrooceli válcované za studena. Rotor je vyroben z desek, které jsou od sebe izolovány vrstvou oxidového filmu. To je nezbytné pro snížení vířivých proudů, které ovlivňují účinnost motoru.

Typy rotorového vinutí indukčního motoru

Následně budeme analyzovat ještě jeden bod. Musíme zjistit, jaké jsou vinutí rotoru indukčního motoru, k čemu jsou, odrůdy, konstrukční prvky a způsoby pokládky. Existují 2 typy vinutí rotoru: klec nakrátko a fázový rotor. Rotor s klecovou klecí je běžnější, jeho provoz je levnější než fázový rotor.

Motory s takovým rotorem vyžadují méně údržby než s fázovým rotorem. Fázový rotor se používá méně často, je o něco dražší v provedení a také vyžaduje častější údržbu kvůli přítomnosti sběracích kroužků. Dále bude jasné, proč inženýři představili tento design. Nyní si promluvme konkrétněji o každém rotoru.

Rotor s veverkou

Na rotoru asynchronního elektromotoru jsou vinutí, která jsou vyplněna nebo připájena do drážek. U strojů malého a středního výkonu je materiálem vinutí obvykle hliník a u výkonnějších měď. To je nezbytné pro vytvoření elektromagnetu, který bude jakoby sledovat rotující magnetický tok. Rotor je zmagnetizován pod vlivem magnetického pole rotujícího v prostoru.

Takto se ukazuje, že rotor má své vlastní magnetické pole, které jakoby sleduje rotující magnetické pole umístěné ve statoru. Toto provedení vinutí rotoru se nazývá „klec nakrátko“. Klec veverky je v přímém kontaktu s rotorem a stejně jako na transformátoru se na ní indukuje magnetické pole a v důsledku toho určitá elektromotorická síla. Navzdory tomu je napětí nulové. Proud rotoru indukčního motoru se mění v závislosti na mechanickém zatížení hřídele. Čím vyšší zatížení, tím vyšší proud protéká vinutím rotoru.

Fázový rotor

Hlavní část konstrukce je uspořádána jako rotor s klecí nakrátko. Vše stejná ocelová hřídel, na které jsou nalisovány plechy z elektrooceli s drážkami. Charakteristickým rysem rotoru asynchronního motoru s fázovým rotorem je přítomnost v drážkách nikoli zaplaveného nebo pájeného vinutí, ale konvenčního měděného vinutí položeného jako ve statoru. Tato vinutí jsou zapojena do hvězdy.

To znamená, že všechny konce jsou v jednom otočení a zbývající 3 konce jsou vyvedeny do kroužků. Fázový rotor je vyroben tak, aby omezoval rozběhový proud. Na sběracích kroužcích jsou připevněny měděno-grafitové kartáčky, které se po nich nasouvají. Poté se kontakty obvykle vyjmou z kartáčků do značkové krabice, kde se startovací proud reguluje buď reostatem nebo kapalinovým reostatem změnou hloubky ponoření elektrod do elektrolytu.

Jak již bylo zmíněno, toto opatření umožňuje omezit rozběhový proud. Pro snížení opotřebení kartáčů jsou moderní elektromotory vybaveny konstrukcí, která po nastartování sklopí kartáče a všechna vinutí vzájemně zkratuje. Když se motor zastaví, kartáče se vrátí na své místo.

Funkce údržby pohonu s fázovým rotorem

Údržba rotoru indukčního motoru s fázovým rotorem je pravidelná kontrola kartáčů, sběracích kroužků, kontrola stavu nebo hladiny kapaliny v reostatu. Vyplatí se také prohlédnout ponořené elektrody. Podle výsledků kontroly rotoru asynchronmotor s fázovým rotorem, v případě potřeby je třeba vyměnit kartáče, ale řemeslníci přesto okamžitě doporučují otřít sběrací kroužky a dutinu, kde jsou kroužky umístěny, hadrem. Protože je brusivo elektricky vodivé, vytváří riziko poruchy nebo dokonce zkratu.

Pokud jsou sběrací kroužky opotřebované, vyměňte je. Pokud se kroužky opotřebovávají příliš rychle, znamená to, že jsou kartáče použity ze špatného materiálu. Mohou mít také skořepiny, ale jsou rozebrány a poté broušeny v několika průchodech, takže povrch přiléhající ke kartáčům je hladký. Tato práce se provádí na soustruhu, aby se udrželo vyrovnání.

Rychlost rotace

Počet pólových párů určuje rychlost rotoru indukčního motoru, při přímém připojení k naší síti není větší než 3000 stop. To je způsobeno frekvencí sítě 50 Hz. Právě touto rychlostí se magnetický tok otáčí ve statoru elektromotoru. Rotor za ním je trochu opožděný, proto je motor asynchronní. Zpoždění je konstrukčně určeno a nastavuje se samostatně pro každý motor.

S 1 pólovým párem bude rychlost rotace magnetického pole 3000 ot./min, se 2 páry pólů - 1500 ot./min., se 4 - 750 ot./min. Pokud je nutné zvýšit nebo upravit počet otáček za minutu bez provedení výrazných změn, je v návrhu instalován frekvenční měnič. Frekvenční měnič může mít výstupní frekvenci 100 i 200 Hz. Chcete-li zjistit rychlost, použijtevzorec (6050)/1=3000, kde:

• 1 – počet párů tyčí;

• 60 – konstantní;

• 50 – frekvence;

• 3000 – otáčky magnetického pole za minutu při dané frekvenci.

Předpokládejme, že můžeme upravit frekvenci nějakého motoru a zvýšit ji na 75 Hz. Pro zjištění rychlosti otáčení použijeme vzorec: 1/(6075)=4500 ot./min. Nyní jsme rozebrali skutečnost, že rychlost rotoru indukčního motoru nezávisí na rotoru samotném, ale závisí na počtu pólových párů.

Závěrem chceme říci, že ve verzi pro domácnost se elektrické stroje s fázovým rotorem prakticky nikdy nenacházejí. Tyto stroje jsou určeny pro průmyslové použití v místech, kde jsou nežádoucí poklesy napětí. To platí i pro obrovské stroje, jejichž rozběhový proud může být až 20násobek jmenovitého proudu. Instalace takových strojů znamená úsporu zdrojů a peněz během instalace. Rychlost otáčení není ovlivněna tím, který rotor v asynchronním motoru: s fázovým rotorem nebo rotorem s kotvou nakrátko.