MASZYNY INDUKCYJNE

Stojany trójfazowych maszyn indukcyjnych wykonuje się tak jak stojany maszyn synchronicznych .Końce trzech uzwojeń umieszczonych w żłobkach stojana są wyprawodzone na tabliczkę zaciskową . Uzwojenia te można łączyć w trójkąt lub gwiazdę .

Wirniki maszyn wykonane są również z pakietów blach . Na obwodzie ich znajdują się żłobki z umieszczonym uzwojeniem . W zależności od rodzaju tego uzwojenia rozróżnia się wirniki klatkowe i pierścieniowe .

Wirnik pierścieniowy jest uzwojony tak samo jak stojan . Jego uzwojenie jest połączone najczęściej w gwiazdę z końcami wyprowadzonymi do pierścieni ślizgowych , do których przylegają szczotki przyłączone do trójfazowego rezystora .

W wirniku klatkowym w żłobkach znajdują się pręty aluminiowe lub miedziane przeważnie nie izolowane , połączone na obu końcach wirnika specjalnymi pierścieniami

Zasada działania silnika indukcyjnego trójfazowego .

Silnik indukcyjny , podobnie jak transformator ma dwa uzwojenia :stojana i wirnika. Uzwojenie stojana trzy , dwu lub jednofazowe jest zasilane z odpowiedniego źródła napięcia przemiennego . W stojanie powstaje wirujący strumień magnetyczny którego prędkość zwana prędkością synchroniczną wynosi n₁=60f/p f- częstotliwość prądu , p – liczba par biegunów

Analiza pracy silnika indukcyjnego jest analogiczna do pracy transformatora . Podstawowa różnica polega na tym że w silniku występuje strumień wirujący a w transformatorze pulsujący Strumień główny wirujący wytwarza w uzwojeniu stojana SEM E₁=C₁Φn₁ oraz w uzwojeniu nieruchomego wirnika E₂₀=C₂Φn₁ . SEM E₂₀powoduje przepływ prądu I₂ w uzwojeniu wirnika . W wyniku dynamicznego oddziaływania prądu I₂ na strumień Φ powstaje moment obrotowy .

M= CΦI₂cosφ C- stała zalezna od konstrukcji silnika φ- kąt przesunięcia fazowego między I₂ i E₂ . W chwili rozruchu gdy prędkość obrotowa silnika n=0 , wartości SEM E₂=E₂₀ oraz prądu I₂ są największe . Powstały w tych warunkach moment obrotowy nazywa się momentem rozruchowym. M.

Wirnik obciążony momentem hamującym M_h , ma w stanie ustalonym prędkość obrotową n mniejszą od prędkości synchronicznej n₁ , przy czym różnica ta ustala się samoczynnie . Względną różnicę prędkości obrotowych strumienia stojana Φ i wirnika nazywamy poślizgiem s .

Prędkość obrotowa wirnika

SEM E₂ powstająca w uzwojeniu wirującego silnika wyraża się zależnością E₂=C₂Φ(n₁-n)=C₂Φn₁s=E₂₀s

a prąd w wirniku przy czym R₂ i X₂ są parametrami jednej fazy uzwojenia zatrzymanego wirnika . Prąd płynący w wirniku wytwarza strumień rozproszenia Φ_2r i strumień Φ₂ oddziałujący na strumień główny Φ. Strumień Φ_2r jest strumieniem pulsującym skojarzony z własnym uzwojeniem ; Φ₂ jest natomiast strumieniem wirującym skojarzonym ze wszystkimi uzwojeniami wirnika .W stosunku wirnika Φ₂ ma prędkość n₂=60f₂/p , której kierunek jest zgodny z kierunkiem n i n₁.E₁=4,44 N₁f₁Φ_nk₁

E₂ =4,44 N₂f₂Φ_nk₂ k – współczynnik uzwojenia .

υ=E₁/E₂=N₁/N₂=U₁/U₂

U₁=E₁+R₁I₁ + jx₁I₂

E₁=E₂

P₁=m₁I₁U₁cosφ m₁-liczba faz . Moc ta służy do wytworzenia strumienia magnetycznego .

P_em=P₁-∆P_Cu1-∆P_Fe - moc idealna lub moc elektromagnetyczna)

∆P_Cu1=m₁R₁I₁² ∆P_Fe=m₁R_FeI_Fe²

P_em=P_m+P_e P_m- moc mechaniczna P_e-moc elektryczna

P_e=∆P_Cu2=m₂R₂I₂

W żelazie wirnika straty są bardzo małe .

P₂=P_m­­-∆P_m P_m­­ – moc mechaniczna . ∆P_m – tarcie łożyskach , wentylacja .

P_m=T∙ω₂ T- moment obrotowy ω₂=2πn₂/60

Sposoby rozruchu silników indukcyjnych

Rozruch – proces przejścia wirnika od postoju do pracy z obciążeniem . Moment rozwijany przez silnik musi być większy od obciążenia – różnica tych dwóch wielkości to moment dynamiczny

Sposoby ograniczenia prądu rozruchowego :

1 zmniejszenie napięcia zasilającego .2 zwiększenie rezystancji w obwodzie wirnika i stojana.3zwiększenie reluktancji w obwodzie wirnika i stojana .

Przy bezpośrednim uruchamianiu silnika indukcyjnego jego prąd rozruchu może osiągać , w zależności od konstrukcji Bezpośrednie włączenie do sieci silnika indukcyjnego przepływ dużego prądu rozruchowego oraz krótkotrwałe spadki napięcia w sieci zasilającej mogące zakłócać pracę innych odbiorników .Ograniczanie prąu rozruchowego uzykuje się przez włączanie pewnych elementów w obwód stojana np. rezystorów . Ponieważ użycie ich prowadzi do znacznych strat mocy , częściej jest stosowany rozruch za pomocą autotransformatora regulacyjnego lub dławików a najczęściej przy uzyccu przełącznika gwiazda-trójkąt . Przełącznik ten może być stosowany tylko wówczas , gdy normalna praca silnika odbywa się przy połączeniu jego uzwojeń w trójkąt . Silnik połączony podczas rozruchu w gwiazdę pobiera z sieci prąd w przybliżeniu trzykrotnie mniejszy niż przy połączeniu w trójkąt . Po osiągnięciu ok znamionowej prędkości obrotowej , ręcznie lub samoczynnie przełącza się uzwojenie w trójkąt. Przy połączeniu w gwiazdę silnik rozwija 3 krotnie mniejszy moment rozruchowy co wyklucza stosowanie przełączników dwiazd-trójkąt przy rozruchu ciężkim . Rozruch silników pierścieniowych dokonuje się przeważnie przy użyciu dodatkowych rezystorów włącznych w obwód wirnika . Rezystory wraz z urządzeniem przyłanczającym je noszą nazwę rozrusznika

Regulacja prędkości obrotowej

n=n₁(1-s) n₁=60f₁/P P- liczba par biegunów

Przetwornik częstotliwości wpływa na prędkość obrotową

Można też zmienić liczbę par biegunów (zmiana skokowa)(silniki dwubiegunowe lub inaczej wielobiegunowe)Powyższy sposób stosuje się w silnikach klatkowych