AC-moottoreiden toimintaperiaate

Vaihtovirtamoottori on laite, joka muuntaa sähköenergian vaihtovirrasta mekaaniseksi energiaksi. Se koostuu pääasiassa sähkömagneettisesta käämityksestä tai hajautetusta staattorikäämistä, jota käytetään magneettikentän muodostamiseen, sekä pyörivän ankkurin tai roottorin. Moottori toimii periaatteella, että virtaa- kuljettavaan kelaan kohdistuu voimaa magneettikentässä, mikä saa sen pyörimään. AC-moottorit luokitellaan kahteen tyyppiin: synkroniset AC-moottorit ja oikosulkumoottorit [1].

Kolmivaiheisen vaihtovirtamoottorin staattorikäämit ovat pohjimmiltaan kolme käämiä, jotka ovat 120 asteen päässä toisistaan ​​ja jotka on kytketty kolmio- tai tähtikokoonpanoon. Kun käytetään kolmivaiheista virtaa, jokaiseen kelaan syntyy magneettikenttä, ja näiden kolmen kentän yhdistelmä tuottaa pyörivän magneettikentän.

AC-moottorit koostuvat staattorista ja roottorista, ja ne on jaettu kahteen tyyppiin: synkroniset AC-moottorit ja oikosulkumoottorit. Molemmat moottorityypit synnyttävät pyörivän magneettikentän ohjaamalla vaihtovirtaa staattorikäämin läpi, mutta synkronisten AC-moottoreiden roottorikäämitys vaatii yleensä tasavirran (viritysvirran) syöttöä virittimestä; Induktiomoottorit sitä vastoin eivät vaadi virran kulkemista roottorin käämin läpi.

Kolmivaiheisen vaihtovirtamoottorin staattorikäämitys koostuu periaatteessa kolmesta käämistä, jotka on sijoitettu 120 asteen päähän toisistaan ​​ja jotka on kytketty kolmion tai tähden muotoon. Kun käytetään kolmivaiheista virtaa, jokaiseen kelaan syntyy magneettikenttä, ja nämä kolme magneettikenttää yhdistyvät muodostaen pyörivän magneettikentän. Virta saa täyden värähtelyn ja pyörivä magneettikenttä pyörii täsmälleen kerran. Siksi pyörivän magneettikentän kierrosten määrä minuutissa on N=60f. Kaavassa f on tehotaajuus.

Vaihtovirtamoottorit voidaan jakaa synkronisiin moottoreihin ja asynkronisiin moottoreihin (tunnetaan myös nimellä asynkroniset moottorit) roottorin pyörimisnopeuden perusteella. Kuorman koosta riippumatta synkronisen moottorin roottorin nopeus on aina sama kuin pyörivän magneettikentän nopeus, joten tätä nopeutta kutsutaan synkroniseksi nopeudeksi. Kuten edellä mainittiin, se riippuu vain virtalähteen taajuudesta. Asynkronisten moottoreiden nopeus ei ole vakio, se riippuu kuorman koosta ja syöttöjännitteestä. Kolmivaiheisia asynkronisia moottoreita on kahta tyyppiä: ilman tasasuuntaajia ja tasasuuntaajia. Suurin osa käytännön sovelluksissa käytettävistä asynkronisista moottoreista on induktiomoottoreita ilman tasasuuntaajia (vaikka rinnakkais- ja sarjan kolmivaiheisten-asynkronisten tasasuuntausmoottoreiden etuna on säädettävä nopeus laajalla alueella ja suuri tehokerroin), ja niiden nopeus on aina pienempi kuin synkroninen nopeus.

 

Päätarkoitus

Vaihtovirtasähkömoottorien työteho on korkea, ilman savua, hajua, ympäristön saastumista ja vähäistä melua. Useiden etujensa ansiosta sitä käytetään laajasti eri aloilla, kuten teollisuus- ja maataloustuotannossa, kuljetuksissa, maanpuolustuksessa, kaupallisissa ja kodinkoneissa, lääketieteellisissä sähkölaitteissa jne.

 

Toimintaperiaate

Oikosulkumoottori, joka tunnetaan myös asynkronisena moottorina, viittaa siihen, että roottori asetetaan pyörivään magneettikenttään ja saadaan pyörivän magneettikentän vaikutuksesta pyörimismomentti, jolloin roottori pyörii.

Induktiomoottorin ulkonäkö ja sisäinen rakenne. Roottori on pyörivä johdin, yleensä oravahäkin muotoinen. Staattori on sähkömoottorin pyörimätön osa, jonka päätehtävänä on tuottaa pyörivä magneettikenttä. Pyöriviä magneettikenttiä ei saavuteta mekaanisin menetelmin. Mutta sen sijaan useisiin sähkömagneettipareihin kohdistetaan vaihtovirtaa, jolloin niiden magneettiset napaominaisuudet muuttuvat syklisesti, mikä vastaa pyörivää magneettikenttää. Tämäntyyppisissä moottoreissa ei ole harjoja tai keräinrenkaita, kuten tasavirtamoottoreissa. Käytetyn vaihtovirran tyypistä riippuen on olemassa yksi-vaihemoottoreita ja kolmivaiheisia{7}}moottoreita. Yksivaihemoottoreita käytetään laitteissa, kuten pesukoneissa ja sähköpuhaltimissa; Kolmivaiheisia sähkömoottoreita käytetään voimalaitteina tehtaissa. Staattorin (synkronisella nopeudella n1) ja roottorin käämin synnyttämän pyörivän magneettikentän ja roottorin käämityksen välisen suhteellisen liikkeen kautta roottorikäämitys katkaisee magneettisen induktiolinjan ja kehittää indusoituneen sähkömotorisen voiman muodostaen siten indusoituneen virran roottorin käämiin. Roottorin käämin indusoitunut virta on vuorovaikutuksessa magneettikentän kanssa sähkömagneettisen vääntömomentin muodostamiseksi, jolloin roottori pyörii. Roottorin nopeuden vähitellen lähestyessä synkronista nopeutta indusoitunut virta pienenee vähitellen ja myös generoitu sähkömagneettinen vääntömomentti pienenee vastaavasti. Kun asynkroninen moottori toimii moottoritilassa, roottorin nopeus on pienempi kuin synkroninen nopeus. Roottorin nopeuden n ja synkronisen nopeuden n1 välisen eron kuvaamiseksi otetaan käyttöön luistosuhde

 

 

Valvontastrategia

Tehoelektroniikan, mikroelektroniikan, digitaalisen ohjaustekniikan ja ohjausteorian kehittyessä AC-käyttöjärjestelmien dynaamiset ja staattiset ominaisuudet ovat täysin verrattavissa tasavirtakäyttöjärjestelmiin. Taajuusmuuttajajärjestelmiä on käytetty laajalti, ja DC-käytön korvaamisesta AC-käytöllä on vähitellen tullut todellisuutta.

Koska vaihtovirtamoottorit ovat luonnostaan ​​monimutkaisia ​​objekteja, joilla on epälineaarisuus, useita muuttujia, vahva kytkentä, ajassa{0}}vaihtelevat parametrit ja suuret häiriöt, niiden tehokas ohjaus on aina ollut kuuma tutkimusaihe sekä kotimaassa että kansainvälisesti, ja erilaisia ​​ohjausstrategioita ja -menetelmiä on ehdotettu. Niistä klassinen lineaarinen ohjaus ei voi voittaa kuormituksen vaikutusta, suuria-mittakaavamuutoksia mallin parametreissa ja epälineaarisia tekijöitä, mikä johtaa alhaiseen ohjaustehokkuuteen. Vektoriohjauksessa ja suorassa vääntömomentin ohjauksessa on myös joitain ongelmia: viime vuosina nykyaikaisen ohjauksen ja älykkään ohjausteorian kehittyessä AC-moottorin ohjaukseen on sovellettu edistyneitä ohjausalgoritmeja, jotka ovat saavuttaneet tiettyjä tuloksia [2].

Vakaan tilan mallin ohjausmenetelmä

Yleisesti käytettyjä vakaan tilan-mallin ohjausjärjestelmiä ovat avoimen-silmukan vakio v/f-suhteen ohjaus (eli jännite/taajuus=vakio) ja suljetun-silmukan liukutaajuussäätö.

(1) Vakiojännitteen taajuussuhteen ohjaus

Tämä menetelmä on avoimen{0}}silmukan ohjausmenetelmä, joka alkaa muuttuvan jännitteen ja taajuuden muunnoksen perussäätötilasta eikä sisällä nopeuden palautetta. Koska nimellistaajuuden alapuolella, jos jännite pysyy vakiona ja vain taajuutta pienennetään, ilmaväli on liian suuri, mikä aiheuttaa magneettista kyllästymistä ja vaikeissa tapauksissa moottorin polttamista. Vakioilmavälin magneettivuon ylläpitämiseksi ohjaukseen käytetään indusoidun potentiaalin vakiosuhdetta taajuuteen.

 

 

Yleisiä vikoja

AC-moottorit ovat alttiita toimintahäiriöille käytön aikana kitkan, tärinän, eristeen ikääntymisen ja muiden syiden vuoksi. Jos nämä viat tarkistetaan, havaitaan ja korjataan ajoissa, ne voivat tehokkaasti estää onnettomuuksia.

Yleinen vikatarkastus

1. Kuuntele ääntä ja tunnista huolellisesti vikakohta. Jos AC-asynkronisen moottorin toiminnan aikana havaitaan vaimeaa "surinaa" ilman heilahteluja, se on normaali ääni. Jos ääni on karkea ja siinä on teräviä "surisevia" tai "suhiisevia" ääniä, se on vian edeltäjä. Seuraavat syyt tulee ottaa huomioon:

(l) Löysällä rautasydämellä varustetun moottorin tärinä ja vaihteleva lämpötila käytön aikana voivat aiheuttaa rautasydämen kiinnityspulttien muodonmuutoksia, mikä johtaa piiteräslevyjen löystymiseen ja suuren sähkömagneettisen melun muodostumiseen.

(2) Roottorin pyörimisen tuottama ääni, jonka jäähdytystuuletin tuottaa, on "wuwu"-ääntä. Jos kuuluu "dongdong"-ääni, joka muistuttaa rummun koputtamista, johtuu se roottorin rautasydämen ja akselin välisen sovituksen löystymisestä moottorin kiihdytysmomentin seurauksena äkillisen käynnistyksen, pysäytyksen, peruutusjarrutuksen ja muiden muuttuvan nopeuden tilanteiden aikana. Lieviä koteloita voidaan edelleen käyttää, kun taas vakavat kotelot voidaan purkaa tarkastusta ja korjausta varten.

(3) Laakerin melumoottorin käytön aikana on tarpeen kiinnittää huomiota laakerin äänen muutoksiin. Koskettamalla ruuvitaltan toista päätä laakerin kannen päällä ja toista päätä korvaa, kuulet moottorin sisäiset äänen muutokset. Eri osilla ja vioilla on erilaiset äänet. "Natisemisen" ääni johtuu laakerin sisällä olevan vierintäpistoolin epäsäännöllisestä liikkeestä, joka liittyy laakerin välykseen ja voitelurasvan tilaan. "Suriseva" ääni on metallin kitkaääni, joka johtuu yleensä kulumisesta johtuvasta öljyn puutteesta laakerissa. Laakeri tulee purkaa ja voidella rasvalla jne.

2. Analysoi hajuaistin avulla, ettei viallisessa moottorissa ole hajua normaalin käytön aikana. Jos haistat hajua, se on vikasignaali, kuten palaneen hajun, joka syntyy eristysgrillauksesta ja voi jopa savuta moottorin lämpötilan noustessa; Jos on palaneen öljyn hajua, se johtuu lähinnä öljyn puutteesta laakerista sekä öljyn ja kaasun haihtumisen aiheuttamasta hajusta lähestyessä kuivahiontatilaa.

3. Tarkista viat tuntoaistin avulla. Voit määrittää lämpötilan karkeasti koskettamalla television koteloa kädelläsi. Jos tunnet olosi erittäin kuumaksi ja lämpötila on korkea, kun kosketat moottorin koteloa kädelläsi, tarkista syy, kuten liiallinen kuormitus tai korkea jännite, ja suorita sitten vianmääritys syyn perusteella.