Ένα τριφασικό ασύγχρονομοτέρείναι ένας τύπος επαγωγικού κινητήρα που τροφοδοτείται με ταυτόχρονη σύνδεση τριφασικού εναλλασσόμενου ρεύματος 380V (διαφορά φάσης 120 μοιρών). Λόγω του γεγονότος ότι το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο του ρότορα και του στάτη ενός τριφασικού ασύγχρονου κινητήρα περιστρέφεται προς την ίδια κατεύθυνση και με διαφορετικές ταχύτητες, υπάρχει ρυθμός ολίσθησης, επομένως ονομάζεται τριφασικός ασύγχρονος κινητήρας.
Η ταχύτητα του ρότορα ενός τριφασικού ασύγχρονου κινητήρα είναι χαμηλότερη από την ταχύτητα του περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου. Η περιέλιξη του ρότορα παράγει ηλεκτρομαγνητική δύναμη και ρεύμα λόγω της σχετικής κίνησης με το μαγνητικό πεδίο και αλληλεπιδρά με το μαγνητικό πεδίο για να παράγει ηλεκτρομαγνητική ροπή, επιτυγχάνοντας μετασχηματισμό ενέργειας.
Σε σύγκριση με μονοφασικό ασύγχρονοκινητήρες, τριφασικό ασύγχρονοκινητήρεςέχουν καλύτερη λειτουργική απόδοση και μπορούν να εξοικονομήσουν διάφορα υλικά.
Σύμφωνα με τις διαφορετικές δομές του ρότορα, οι τριφασικοί ασύγχρονοι κινητήρες μπορούν να χωριστούν σε τύπους κλωβού και τύπου τυλιγμένου
Ο ασύγχρονος κινητήρας με ρότορα κλωβού έχει απλή δομή, αξιόπιστη λειτουργία, μικρό βάρος και χαμηλή τιμή, γεγονός που τον καθιστά ευρέως χρησιμοποιούμενο. Το κύριο μειονέκτημά του είναι η δυσκολία ρύθμισης της ταχύτητας.
Ο ρότορας και ο στάτορας ενός τριφασικού ασύγχρονου κινητήρα είναι επίσης εξοπλισμένοι με τριφασικές περιελίξεις και συνδεδεμένοι με έναν εξωτερικό ρεοστάτη μέσω δακτυλίων ολίσθησης και βουρτσών. Η ρύθμιση της αντίστασης του ρεοστάτη μπορεί να βελτιώσει την απόδοση εκκίνησης του κινητήρα και να ρυθμίσει την ταχύτητα του κινητήρα.
Η αρχή λειτουργίας του τριφασικού ασύγχρονου κινητήρα
Όταν εφαρμόζεται συμμετρικό τριφασικό εναλλασσόμενο ρεύμα στην τριφασική περιέλιξη του στάτορα, παράγεται ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο που περιστρέφεται δεξιόστροφα κατά μήκος του εσωτερικού κυκλικού χώρου του στάτορα και του ρότορα με σύγχρονη ταχύτητα n1.
Δεδομένου ότι το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο περιστρέφεται με ταχύτητα n1, ο αγωγός του ρότορα είναι ακίνητος στην αρχή, επομένως ο αγωγός του ρότορα θα κόψει το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο του στάτορα για να δημιουργήσει επαγόμενη ηλεκτρεγερτική δύναμη (η κατεύθυνση της επαγόμενης ηλεκτρεγερτικής δύναμης καθορίζεται από τον κανόνα του δεξιού χεριού).
Λόγω του βραχυκυκλώματος του αγωγού του ρότορα και στα δύο άκρα από έναν δακτύλιο βραχυκυκλώματος, υπό την επίδραση της επαγόμενης ηλεκτρεγερτικής δύναμης, ο αγωγός του ρότορα θα παράγει ένα επαγόμενο ρεύμα που είναι βασικά στην ίδια κατεύθυνση με την επαγόμενη ηλεκτρεγερτική δύναμη. Ο αγωγός μεταφοράς ρεύματος του ρότορα υπόκειται σε ηλεκτρομαγνητική δύναμη στο μαγνητικό πεδίο του στάτορα (η κατεύθυνση της δύναμης καθορίζεται χρησιμοποιώντας τον κανόνα του αριστερού χεριού). Η ηλεκτρομαγνητική δύναμη παράγει ηλεκτρομαγνητική ροπή στον άξονα του ρότορα, ωθώντας τον ρότορα να περιστραφεί προς την κατεύθυνση του περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου.
Μέσω της παραπάνω ανάλυσης, μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι η αρχή λειτουργίας ενός ηλεκτροκινητήρα έχει ως εξής: όταν οι τριφασικές περιελίξεις του στάτορα του κινητήρα (καθεμία με ηλεκτρική διαφορά γωνίας 120 μοιρών) τροφοδοτούνται με τριφασικό συμμετρικό εναλλασσόμενο ρεύμα, παράγεται ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο, το οποίο διακόπτει την περιέλιξη του ρότορα και παράγει επαγόμενο ρεύμα στην περιέλιξη του ρότορα (η περιέλιξη του ρότορα είναι ένα κλειστό κύκλωμα). Ο αγωγός του ρότορα που μεταφέρει ρεύμα θα παράγει ηλεκτρομαγνητική δύναμη υπό την επίδραση του περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου του στάτορα. Έτσι, σχηματίζεται ηλεκτρομαγνητική ροπή στον άξονα του κινητήρα, ωθώντας τον κινητήρα να περιστρέφεται προς την ίδια κατεύθυνση με το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο.
Διάγραμμα καλωδίωσης τριφασικού ασύγχρονου κινητήρα
Βασική καλωδίωση τριφασικών ασύγχρονων κινητήρων:
Τα έξι καλώδια από την περιέλιξη ενός τριφασικού ασύγχρονου κινητήρα μπορούν να χωριστούν σε δύο βασικές μεθόδους σύνδεσης: σύνδεση δέλτα-δέλτα και σύνδεση αστέρα.
Έξι καλώδια=τρία τυλίγματα κινητήρα=τρία άκρα κεφαλής+τρία άκρα ουράς, με ένα πολύμετρο που μετρά τη σύνδεση μεταξύ της κεφαλής και των άκρων ουράς του ίδιου τυλίγματος, δηλαδή U1-U2, V1-V2, W1-W2.
1. Τριγωνική μέθοδος σύνδεσης δέλτα για τριφασικούς ασύγχρονους κινητήρες
Η μέθοδος σύνδεσης τριγώνου δέλτα είναι η σύνδεση των κεφαλών και των ουρών τριών περιελίξεων σε σειρά για να σχηματίσουν ένα τρίγωνο, όπως φαίνεται στο σχήμα:
2. Μέθοδος σύνδεσης αστέρα για τριφασικούς ασύγχρονους κινητήρες
Η μέθοδος σύνδεσης αστέρα είναι η σύνδεση των άκρων της ουράς ή της κεφαλής τριών περιελίξεων και τα άλλα τρία καλώδια χρησιμοποιούνται ως συνδέσεις ισχύος. Μέθοδος σύνδεσης όπως φαίνεται στο σχήμα:
Επεξήγηση του διαγράμματος καλωδίωσης τριφασικού ασύγχρονου κινητήρα σε σχήματα και κείμενο
Κουτί διακλάδωσης τριφασικού κινητήρα
Όταν συνδέεται ο τριφασικός ασύγχρονος κινητήρας, η μέθοδος σύνδεσης του συνδετικού τεμαχίου στο κουτί διακλάδωσης έχει ως εξής:
Όταν ο τριφασικός ασύγχρονος κινητήρας είναι συνδεδεμένος σε γωνία, η μέθοδος σύνδεσης του τεμαχίου σύνδεσης του κουτιού διακλάδωσης έχει ως εξής:
Υπάρχουν δύο μέθοδοι σύνδεσης για τριφασικούς ασύγχρονους κινητήρες: σύνδεση αστέρα και σύνδεση τριγώνου.
Μέθοδος τριγωνισμού
Σε πηνία περιέλιξης με την ίδια τάση και διάμετρο σύρματος, η μέθοδος σύνδεσης αστέρα έχει τρεις φορές λιγότερες στροφές ανά φάση (1,732 φορές) και τρεις φορές λιγότερη ισχύ από τη μέθοδο σύνδεσης τριγώνου. Η μέθοδος σύνδεσης του τελικού κινητήρα έχει καθοριστεί ώστε να αντέχει σε τάση 380V και γενικά δεν είναι κατάλληλη για τροποποίηση.
Η μέθοδος σύνδεσης μπορεί να αλλάξει μόνο όταν το επίπεδο τριφασικής τάσης είναι διαφορετικό από τα κανονικά 380V. Για παράδειγμα, όταν το επίπεδο τριφασικής τάσης είναι 220V, μπορεί να εφαρμοστεί η αλλαγή της μεθόδου σύνδεσης αστέρα από την αρχική τριφασική τάση 380V σε τριγωνική μέθοδο σύνδεσης. Όταν το επίπεδο τριφασικής τάσης είναι 660V, η αρχική τριφασική μέθοδος σύνδεσης δέλτα 380V μπορεί να αλλάξει σε μέθοδο σύνδεσης αστέρα και η ισχύς της παραμένει αμετάβλητη. Γενικά, οι κινητήρες χαμηλής ισχύος συνδέονται αστέρα, ενώ οι κινητήρες υψηλής ισχύος συνδέονται δέλτα.
Σε ονομαστική τάση, θα πρέπει να χρησιμοποιείται κινητήρας με σύνδεση δέλτα. Εάν αλλάξει σε κινητήρα με σύνδεση αστέρα, τότε λειτουργεί με μειωμένη τάση, με αποτέλεσμα τη μείωση της ισχύος του κινητήρα και του ρεύματος εκκίνησης. Κατά την εκκίνηση ενός κινητήρα υψηλής ισχύος (μέθοδος σύνδεσης δέλτα), το ρεύμα είναι πολύ υψηλό. Για να μειωθεί η επίδραση του ρεύματος εκκίνησης στη γραμμή, γενικά υιοθετείται η εκκίνηση με βηματισμό προς τα κάτω. Μια μέθοδος είναι να αλλάξετε την αρχική μέθοδο σύνδεσης δέλτα σε μέθοδο σύνδεσης αστέρα για την εκκίνηση. Αφού ξεκινήσει η μέθοδος σύνδεσης αστέρα, μετατρέπεται ξανά σε μέθοδο σύνδεσης δέλτα για λειτουργία.
Διάγραμμα καλωδίωσης τριφασικού ασύγχρονου κινητήρα
Φυσικό διάγραμμα γραμμών μεταφοράς εμπρόσθιας και ανάστροφης τάσης για τριφασικούς ασύγχρονους κινητήρες:
Για να επιτευχθεί ο έλεγχος προς τα εμπρός και προς τα πίσω ενός κινητήρα, οποιεσδήποτε δύο φάσεις της τροφοδοσίας του μπορούν να ρυθμιστούν η μία σε σχέση με την άλλη (το ονομάζουμε μεταγωγή). Συνήθως, η φάση V παραμένει αμετάβλητη και η φάση U και η φάση W ρυθμίζονται η μία σε σχέση με την άλλη. Προκειμένου να διασφαλιστεί ότι η ακολουθία φάσεων του κινητήρα μπορεί να εναλλάσσεται αξιόπιστα όταν λειτουργούν δύο ρελέ, η καλωδίωση πρέπει να είναι συνεπής στην άνω θύρα της επαφής και η φάση πρέπει να ρυθμίζεται στην κάτω θύρα του ρελέ. Λόγω της εναλλαγής ακολουθίας φάσεων των δύο φάσεων, είναι απαραίτητο να διασφαλιστεί ότι τα δύο πηνία KM δεν μπορούν να ενεργοποιηθούν ταυτόχρονα, διαφορετικά ενδέχεται να προκύψουν σοβαρά σφάλματα βραχυκυκλώματος φάσης με φάση. Επομένως, πρέπει να υιοθετηθεί η αλληλοσύνδεση.
Για λόγους ασφαλείας, χρησιμοποιείται συχνά ένα διπλό κύκλωμα ελέγχου εμπρόσθιας και όπισθεν αλληλοσύνδεσης με κουμπιά αλληλοσύνδεσης (μηχανική) και ηλεκτρικά αλληλοσύνδεσης επαφέων. Χρησιμοποιώντας κουμπιά αλληλοσύνδεσης, ακόμη και αν τα κουμπιά εμπρόσθιας και όπισθεν πατηθούν ταυτόχρονα, οι δύο επαφείς που χρησιμοποιούνται για τη ρύθμιση φάσης δεν μπορούν να ενεργοποιηθούν ταυτόχρονα, αποφεύγοντας μηχανικά βραχυκυκλώματα φάσης-φάσης.
Επιπλέον, λόγω της αλληλοσύνδεσης των εφαρμοζόμενων επαφέων, εφόσον ένας από τους επαφείς είναι ενεργοποιημένος, η μακράς διάρκειας κλειστή επαφή του δεν θα κλείσει. Με αυτόν τον τρόπο, κατά την εφαρμογή μηχανικής και ηλεκτρικής διπλής αλληλοσύνδεσης, το σύστημα τροφοδοσίας του κινητήρα δεν μπορεί να έχει βραχυκυκλώματα φάσης-φάσης, προστατεύοντας αποτελεσματικά τον κινητήρα και αποφεύγοντας ατυχήματα που προκαλούνται από βραχυκυκλώματα φάσης-φάσης κατά τη διαμόρφωση φάσης, τα οποία μπορούν να κάψουν τον επαφέα.
Ώρα δημοσίευσης: 07 Αυγούστου 2023
