Принцип роботи двигунів змінного струму

Двигун змінного струму - це пристрій, який перетворює електричну енергію змінного струму в механічну. В основному він складається з електромагнітної обмотки або розподіленої обмотки статора, яка використовується для створення магнітного поля, разом із обертовим якорем або ротором. Принцип роботи двигуна полягає в тому, що котушка-із струмом відчуває силу в магнітному полі, що змушує її обертатися. Двигуни змінного струму поділяються на два типи: синхронні двигуни змінного струму та асинхронні двигуни [1].

Обмотки статора три{0}}фазного двигуна змінного струму — це, по суті, три котушки, розташовані на відстані 120 градусів одна від одної, з’єднані у трикутник або зірку. Коли подається три{3}}фазний струм, у кожній котушці створюється магнітне поле, а комбінація цих трьох полів створює обертове магнітне поле.

Двигуни змінного струму складаються зі статора і ротора і поділяються на два типи: синхронні двигуни змінного струму та асинхронні двигуни. Обидва типи двигунів створюють обертове магнітне поле, пропускаючи змінний струм через обмотку статора, але роторна обмотка синхронних двигунів змінного струму зазвичай потребує живлення постійного струму (струму збудження) від збудника; Асинхронні двигуни, навпаки, не вимагають проходження струму через обмотку ротора.

Обмотка статора три-фазного двигуна змінного струму в основному складається з трьох котушок, розташованих на відстані 120 градусів одна від одної, з’єднаних у формі трикутника або зірки. Коли подається три{3}}фазний струм, у кожній котушці створюється магнітне поле, і ці три магнітні поля поєднуються, утворюючи обертове магнітне поле. Струм завершує повну вібрацію, і обертове магнітне поле обертається рівно один раз. Отже, кількість обертів обертового магнітного поля за хвилину дорівнює N=60f. У формулі f — частота мережі.

Двигуни змінного струму можна розділити на синхронні двигуни та асинхронні двигуни (також відомі як асинхронні двигуни) на основі швидкості обертання ротора. Незалежно від розміру навантаження, швидкість ротора синхронного двигуна завжди така ж, як швидкість обертового магнітного поля, тому цю швидкість називають синхронною. Як було сказано вище, це залежить тільки від частоти джерела живлення. Швидкість асинхронних двигунів непостійна, залежить від величини навантаження і напруги живлення. Існує два типи три-фазних асинхронних двигунів: без випрямлячів і з випрямлячами. Переважна більшість асинхронних двигунів, які використовуються на практиці, є асинхронними двигунами без випрямлячів (хоча паралельні та послідовні три-фазні асинхронні випрямні двигуни мають переваги регулювання швидкості у великому діапазоні та високого коефіцієнта потужності), і їх швидкість завжди нижча за синхронну швидкість.

 

Основне призначення

Ефективність роботи електродвигунів змінного струму висока, без диму, запаху, забруднення навколишнього середовища та низький рівень шуму. Завдяки ряду переваг він широко використовується в різних сферах, таких як промислове та сільськогосподарське виробництво, транспорт, національна оборона, комерційна та побутова техніка, медичне електрообладнання тощо.

 

Принцип роботи

Індукційний двигун, також відомий як асинхронний двигун, відноситься до ротора, який поміщається в обертове магнітне поле та отримує обертовий момент під дією обертового магнітного поля, змушуючи ротор обертатися.

Зовнішній вигляд і внутрішня будова асинхронного двигуна. Ротор - це обертовий провідник, зазвичай у формі білчиної клітки. Статор - це частина електродвигуна, яка не обертається, головним завданням якої є створення обертового магнітного поля. Обертові магнітні поля не досягаються механічними методами. Але замість цього до кількох пар електромагнітів подається змінний струм, що призводить до циклічної зміни властивостей їхніх магнітних полюсів, отже, еквівалентно обертовому магнітному полю. Цей тип двигуна не має щіток або колекторних кілець, як двигуни постійного струму. Залежно від типу джерела змінного струму, що використовується, існують одно-фазні та три-фазні двигуни. Однофазні двигуни використовуються в таких пристроях, як пральні машини та електровентилятори; Трифазні електродвигуни використовуються як енергетичне обладнання на заводах. Через відносний рух між обертовим магнітним полем, створюваним статором (із синхронною швидкістю n1), і обмоткою ротора, обмотка ротора перерізає лінію магнітної індукції та генерує індуковану електрорушійну силу, тим самим генеруючи індукційний струм в обмотці ротора. Індукційний струм в обмотці ротора взаємодіє з магнітним полем, створюючи електромагнітний момент, який змушує ротор обертатися. Коли швидкість ротора поступово наближається до синхронної швидкості, індукційний струм поступово зменшується, а створюваний електромагнітний крутний момент також відповідно зменшується. Коли асинхронний двигун працює в стані двигуна, швидкість ротора нижча, ніж синхронна швидкість. Для опису різниці між частотою обертання ротора n і синхронною швидкістю n1 введено коефіцієнт ковзання

 

 

Стратегія контролю

З розвитком технології силової електроніки, технології мікроелектроніки, технології цифрового керування та теорії управління динамічні та статичні характеристики систем приводу змінного струму можна повністю порівняти з системами приводу постійного струму. Системи приводу змінного струму широко використовувалися, і заміна приводу постійного струму приводом змінного струму поступово стала реальністю.

Через те, що двигуни змінного струму за своєю суттю є складними об’єктами з нелінійністю, кількома змінними, сильним зв’язком,-параметрами, що-змінюються, і великими збуреннями, їх ефективне керування завжди було актуальною темою для досліджень як усередині країни, так і за кордоном, і були запропоновані різні стратегії та методи керування. Серед них класичне лінійне керування не може подолати вплив навантаження, великомасштабні-зміни параметрів моделі та нелінійні фактори, що призводить до низької продуктивності керування; Векторне керування та пряме керування крутним моментом також мають певні проблеми: в останні роки, з розвитком сучасного керування та теорії інтелектуального керування, передові алгоритми керування були застосовані до керування двигуном змінного струму та досягли певних результатів [2].

Стаціонарний модельний метод керування

Схеми моделі керування стаціонарним-станом, які зазвичай використовуються, включають-керування постійним співвідношенням v/f з відкритим-контуром (тобто=постійна напруга/частота) та-контроль ковзання частоти з замкнутим контуром.

(1) Регулювання співвідношення частоти постійної напруги

Цей метод є методом керування з відкритим-циклом, який починається з основного режиму керування змінною напругою та перетворенням частоти та не включає зворотний зв’язок за швидкістю. Через те, що нижче номінальної частоти, якщо напруга залишається постійною, а зменшується лише частота, потік повітряного зазору буде занадто великим, викликаючи магнітне насичення та, у важких випадках, згоряння двигуна. Щоб підтримувати постійний магнітний потік повітряного зазору, для керування використовується постійне відношення індукованого потенціалу до частоти.

 

 

Поширені несправності

Двигуни змінного струму схильні до несправностей під час роботи через тертя, вібрацію, старіння ізоляції та з інших причин. Якщо ці несправності перевірити, виявити та усунути вчасно, вони можуть ефективно запобігти виникненню аварій.

Перевірка типових несправностей

1. Послухайте звук і уважно визначте місце несправності. Якщо під час роботи асинхронного двигуна змінного струму виявляється слабке «гудіння» без будь-яких коливань, це нормальний звук. Якщо звук грубий і має різке «дзижчання» або «шипіння», це передвісник несправності. Слід розглянути такі причини:

(l) Вібрація та коливання температури двигуна з ослабленим залізним сердечником під час роботи можуть спричинити деформацію кріпильних болтів залізного сердечника, що призведе до ослаблення листів кремнієвої сталі та створення сильного електромагнітного шуму.

(2) Звук, створюваний обертанням ротора, який генерує охолоджуючий вентилятор, є звуком "вау". Якщо чути звук «дондон», схожий на стукіт барабана, це спричинено ослабленням прилягання між залізним сердечником ротора та валом через момент прискорення двигуна під час раптового старту, зупинки, гальмування заднім ходом та інших ситуацій зі змінною швидкістю. Легкі випадки можна продовжувати використовувати, тоді як важкі можуть бути розібрані для перевірки та ремонту.

(3) Під час роботи двигуна з шумом підшипника необхідно звернути увагу на зміни звуку підшипника. Доторкнувшись одним кінцем викрутки до кришки підшипника, а іншим – до вуха, можна почути внутрішні зміни звуку двигуна. Різні частини та несправності мають різні звуки. Звук «скрипу» викликаний нерівномірним рухом ролика всередині підшипника, який пов’язаний із зазором підшипника та станом мастила. Звук «шипіння» — це звук тертя металу, зазвичай спричинений нестачею масла в підшипнику через знос. Підшипник слід розібрати і змастити мастилом тощо.

2. Використовуйте нюх, щоб переконатися, що несправний двигун не має запаху під час нормальної роботи. Якщо ви відчуваєте будь-який запах, це сигнал про несправність, наприклад запах горілого, який виділяється під час смаження ізоляції та може навіть диміти, коли температура двигуна підвищується; Якщо є запах горілого масла, це здебільшого пов’язано з відсутністю масла в підшипнику та запахом, спричиненим випаровуванням масла та газу при наближенні до стану сухого помелу.

3. Використовуйте тактильні відчуття, щоб перевірити наявність несправностей. Торкнувшись рукою корпусу телевізора, можна приблизно визначити температуру. Якщо під час торкання корпусу двигуна рукою ви відчуваєте високу температуру та відчуваєте високу температуру, слід перевірити причину, наприклад надмірне навантаження або високу напругу, а потім усунути проблему, виходячи з причини.