Silnik indukcyjny z klatką wiewiórkową: zasada działania i zastosowania

co to jest silnik indukcyjny klatki wiewiórki

trójfazowy silnik indukcyjny klatki wiewiórki jest rodzajem trójfazowego silnika indukcyjnego, który działa w oparciu o zasadę elektromagnetyzmu. Jest on nazywany silnikiem „klatką wiewiórki”, ponieważ wirnik wewnątrz niego – znany jako „wirnik klatki wiewiórki” – wygląda jak klatka wiewiórki.

ten wirnik jest cylindrem z laminatów stalowych, z wysoko przewodzącym metalem (Zwykle aluminium lub miedź) osadzonym w jego powierzchni. Gdy prąd przemienny jest przepuszczany przez uzwojenia stojana, powstaje obrotowe pole magnetyczne.

to indukuje prąd w uzwojeniu wirnika, który wytwarza własne pole magnetyczne. Oddziaływanie pól magnetycznych wytwarzanych przez uzwojenia stojana i wirnika wytwarza moment obrotowy na wirniku klatki wiewiórki.

dużą zaletą silnika klatkowego wiewiórki jest to, jak łatwo można zmienić jego charakterystykę prędkości i momentu obrotowego. Można to zrobić poprzez prostą regulację kształtu prętów w wirniku. Silniki indukcyjne klatkowe są często używane w przemyśle – ponieważ są niezawodne, samoczynne i łatwe do regulacji.

zasada działania silnika indukcyjnego z klatką wiewiórki

gdy do uzwojenia stojana podaje się Zasilanie trójfazowe, tworzy ono obracające się pole magnetyczne w przestrzeni. To obracające się pole magnetyczne ma prędkość, która jest znana jako prędkość synchroniczna.

to wirujące pole magnetyczne indukuje napięcie w prętach wirnika, a zatem prądy zwarciowe zaczynają przepływać w prętach wirnika. Prądy wirnika generują swoje pole samomagnetyczne, które oddziałuje z polem stojana. Teraz pole wirnika spróbuje przeciwstawić się swojej przyczynie, a zatem wirnik zaczyna podążać za obracającym się polem magnetycznym.

moment, w którym wirnik łapie obracające się pole magnetyczne, prąd wirnika spada do zera, ponieważ nie ma już względnego ruchu między obracającym się polem magnetycznym a wirnikiem. W związku z tym w tym momencie wirnik doświadcza zerowej siły stycznej, a zatem wirnik zwalnia na chwilę.

po spowolnieniu wirnika względny ruch między wirnikiem a obracającym się polem magnetycznym przywraca w ten sposób ponownie indukowany jest prąd wirnika. Tak więc ponownie, Siła styczna dla obrotów wirnika zostaje przywrócona, a zatem ponownie wirnik zaczyna podążać za obracającym się polem magnetycznym, w ten sposób wirnik utrzymuje stałą prędkość, która jest tylko mniejsza niż prędkość obrotowego pola magnetycznego lub prędkość synchroniczna.

poślizg jest miarą różnicy między prędkością obrotowego pola magnetycznego a prędkością wirnika. Częstotliwość prądu wirnika = poślizg × częstotliwość zasilania

konstrukcja silnika indukcyjnego z klatką wiewiórki

silnik indukcyjny klatki wiewiórki składa się z następujących części:

• Stojan
• wirnik
• wentylator
• łożyska

Stojan

składa się z uzwojenia trójfazowego z rdzeniem i metalową obudową. Uzwojenia są tak rozmieszczone, że są elektrycznie i mechanicznie 120o poza przestrzenią. Uzwojenie jest zamontowane na laminowanym żelaznym rdzeniu, aby zapewnić ścieżkę niskiej oporności dla generowanego strumienia przez prądy AC.

wirnik

jest to część silnika, która będzie obracać się, aby dać moc mechaniczną dla danej ilości energii elektrycznej. Moc znamionowa silnika jest wymieniona na tabliczce znamionowej w koniach mechanicznych. Składa się z wału, zwarciowych prętów miedziano-aluminiowych i rdzenia.

rdzeń wirnika jest laminowany, aby uniknąć utraty mocy z powodu prądów wirowych i histerezy. Przewody są przekrzywione, aby zapobiec zatykaniu podczas uruchamiania i zapewniają lepszy stosunek transformacji między stojanem a wirnikiem.

wentylator

wentylator jest przymocowany do tylnej strony wirnika w celu zapewnienia wymiany ciepła, a zatem utrzymuje temperaturę silnika poniżej limitu.

łożyska

łożyska są dostarczane jako podstawa do ruchu wirnika, a łożyska utrzymują płynny obrót silnika.

zastosowanie silnika indukcyjnego klatki wiewiórki

silniki indukcyjne klatki wiewiórki są powszechnie stosowane w wielu zastosowaniach przemysłowych. Są one szczególnie odpowiednie do zastosowań, w których silnik musi utrzymywać stałą prędkość, być samoczynny lub istnieje potrzeba niewielkiej konserwacji.

silniki te są powszechnie stosowane w:

• pompy odśrodkowe
• napędy przemysłowe (np.
• Duże dmuchawy i wentylatory
• Obrabiarki
• Tokarki i inne urządzenia tokarskie

zalety silnika indukcyjnego z klatką wiewiórki

niektóre zalety silników indukcyjnych z klatką wiewiórki to:

• są niskie koszty
• wymagają mniejszej konserwacji (ponieważ nie ma pierścieni ślizgowych lub szczotek)
• dobra regulacja prędkości (są w stanie utrzymać stałą prędkość)
• wysoka wydajność w przetwarzaniu energii elektrycznej na energię mechaniczną (podczas pracy, a nie podczas uruchamiania)
• mają lepszą regulację ciepła (tj.
• mały i lekki
• odporny na wybuch (ponieważ nie ma szczotek, które eliminują ryzyko iskrzenia)

wady silnika indukcyjnego z klatką wiewiórki

chociaż silniki z klatką wiewiórki są bardzo popularne i mają wiele zalet – mają również pewne wady. Niektóre wady silników indukcyjnych klatkowych wiewiórki są:

• Bardzo słaba kontrola prędkości
• chociaż są energooszczędne podczas pracy przy pełnym obciążeniu, zużywają dużo energii podczas uruchamiania
• są bardziej wrażliwe na wahania napięcia zasilania. Gdy napięcie zasilania jest zmniejszone, silnik indukcyjny pobiera więcej prądu. Podczas skoków napięcia wzrost napięcia nasyca elementy magnetyczne silnika indukcyjnego klatki wiewiórki
• mają wysoki prąd rozruchowy i słaby Moment rozruchowy (prąd rozruchowy może być 5-9 razy większy niż prąd pełnego obciążenia; Moment rozruchowy może wynosić 1.5-2 razy moment pełnego obciążenia)

różnica między klatką wiewiórki a silnikiem indukcyjnym z pierścieniem ślizgowym

podczas gdy silniki indukcyjne z pierścieniem ślizgowym (znane również jako silnik z wirnikiem) nie są tak popularne jak silniki indukcyjne z klatką wiewiórki, mają kilka zalet.

poniżej znajduje się tabela porównawcza silników typu Klatka wiewiórki vs wirnik:

	Silnik klatki wiewiórki	Silnik pierścienia ślizgowego
koszt	niski	wysoki
Konserwacja	niska	wysoka
Regulacja prędkości	słaba	dobra
wydajność przy starcie	słaba	dobra
wydajność podczas pracy	dobra	słaba
Regulacja Temperatury	dobry	słaby
W Prąd rozruchowy & moment obrotowy	wysoki	niski

Klasyfikacja silnika indukcyjnego z klatką wiewiórki

NEMA (National Electrical Manufacturer ’ s Association) w Stanach Zjednoczonych i IEC w Europie sklasyfikowały konstrukcję silników indukcyjnych z klatką wiewiórki w oparciu o ich charakterystykę prędkości i momentu obrotowego do niektórych klas. Te klasy To Klasa A, Klasa B, Klasa C, Klasa D, Klasa E i klasa F.

konstrukcja klasy A

1. normalny Moment rozruchowy.
2. normalny prąd rozruchowy.
3. niski poślizg.
4. w tej klasie moment obrotowy wynosi zawsze od 200 do 300 procent momentu obrotowego przy pełnym obciążeniu i występuje przy niskim poślizgu (jest mniejszy niż 20 procent).
5. dla tej klasy Moment rozruchowy jest równy znamionowemu momentowi obrotowemu dla większych silników i wynosi około 200 procent lub więcej znamionowego momentu obrotowego dla mniejszych silników.

konstrukcja klasy B

1. normalny Moment rozruchowy,
2. niższy prąd rozruchowy,
3. niski poślizg.
4. Silnik Indukcyjny tej klasy wytwarza mniej więcej taki sam moment rozruchowy jak silnik indukcyjny klasy A.
5. moment obrotowy jest zawsze większy lub równy 200 procentowi znamionowego momentu obrotowego obciążenia. Ale jest to mniej niż konstrukcja klasy A, ponieważ ma zwiększoną reaktancję wirnika.
6. ponownie poślizg wirnika jest nadal stosunkowo niski (mniej niż 5 procent) przy pełnym obciążeniu.
7. zastosowania projektu klasy B są podobne do tych dla projektu A. ale projekt B jest bardziej preferowany ze względu na niższe wymagania dotyczące prądu rozruchowego.

konstrukcja klasy C

1. Wysoki Moment rozruchowy.
2. niskie prądy rozruchowe.
3. niski poślizg przy pełnym obciążeniu (poniżej 5 %).
4. do 250 procent momentu obrotowego przy pełnym obciążeniu, Moment rozruchowy jest w tej klasie konstrukcji.
5. moment obrotowy jest niższy niż w przypadku silników indukcyjnych klasy A.
6. w tej konstrukcji silniki są zbudowane z wirników z podwójnymi klatkami. Są droższe od silników klasy A I B.
7. konstrukcje klasy C są stosowane do dużych obciążeń momentu rozruchowego (obciążone pompy, sprężarki i przenośniki).

konstrukcja Klasy D

1. w tej konstrukcji silników klasy ma bardzo wysoki moment rozruchowy (275 procent lub więcej znamionowego momentu obrotowego).
2. niski Prąd rozruchowy.
3. wysoki poślizg przy pełnym obciążeniu.
4. ponownie w tej klasie konstrukcji wysoki opór wirnika przesuwa szczytowy moment obrotowy do bardzo niskiej prędkości.
5. możliwe jest nawet przy zerowej prędkości (100-procentowy poślizg) uzyskanie najwyższego momentu obrotowego w tej klasie konstrukcji.
6. poślizg przy Pełnym obciążeniu (zwykle wynosi od 7 do 11 procent, ale może sięgać nawet 17 procent lub więcej) w tej klasie konstrukcji jest dość wysoki ze względu na zawsze wysoki opór wirnika.

Konstrukcja Klasy E

1. Bardzo Niski Moment Rozruchowy.
2. Normalny Prąd Rozruchowy.
3. Niski Poślizg.
4. kompensator lub rozrusznik rezystancji są używane do sterowania prądem rozruchowym.

konstrukcja klasy F

1. niski moment rozruchowy, 1,25-krotność momentu pełnego obciążenia przy pełnym napięciu.
2. Niski Prąd Rozruchowy.
3. Normalny Poślizg.