Silnik klatki wiewiórki

Rysunek 1. Schematyczna klatka wiewiórka. Źródło: Wikimedia Commons.

Co to jest silnik klatki wiewiórkowej?

Silnik klatki wiewiórki jest silnikiem elektrycznym indukcyjnym, którego część obrotowa lub wirnika jest składana przez zestaw przewodzących prętów równoległych do kierunku osiowego i ułożony w cylindrycznej postaci wokół osi.

Ten formularz pamięta klatkę taką jak te używane do łapania wiewiórek na północnoamerykańskim starym zachodzie, stąd nazwa. Są to również najtańsze, trwałe i mniejsze konserwację, z powodu braku węgla, szczotek lub kolekcjonerów w wirniku, które nie muszą łączyć się elektrycznie z żadnym źródłem prądu zewnętrznego.

Pierwsze obrotowe silniki polowe zostały opracowane w latach 1885–1886 niezależnie przez dwóch wielkich geniuszy energii elektrycznej: Galileo Ferraris i Nikola Tesla. Silniki te były poprzednikami obecnych silników klatkowych.

Silnik klatki wiewiórki jest prądem naprzemiennym, który może być trójfazowy, dwufazowy lub pojedynczy. Według rodzaju żywności projekt może się nieco różnić, ale zasada działania jest zawsze taka sama.

Motor Operacja Klatka Wiewiórka

Zasada operacji opiera się na wytwarzaniu obrotowego pola magnetycznego w środku silnika, przez uzwojenie statyczne na jego peryferiach, które jest zasilane prądem naprzemiennym.

To obrotowe pole magnetyczne indukuje prądy w prętach, które tworzą klatkę wirnika, a prądy te z kolei wytwarzają wtórne pole magnetyczne, które oddziałuje z polem pierwotnym, wytwarzając moment obrotowy lub moment na wirnik.

Kluczem do działania jest wytwarzanie obrotowego pola magnetycznego prostopadłego do osi obrotu. To obrotowe pole wywiera magnetyczną siłę skrętną na podłużne słupki klatki, gdy prąd krąży.

Aby wygenerować prąd w prętach przewodzących równolegle do osi obrotu klatki, źródło prądu zewnętrznego nie jest wymagane, ponieważ samo pole obrotowe, przez indukcję magnetyczną, jest w stanie indukować prąd na prętach klatki.

Może ci służyć: Bilans termiczny: równania, zastosowania, ćwiczenia

Tak długo, jak istnieje różnica między prędkością obrotu pola magnetycznego a prędkością obrotu wirnika.

Obracające się pole magnetyczne w silniku trójfazowym

Silniki klatki wiewiórki mogą mieć trzy -fazowe lub pojedyncze faza. W przypadku silnika trójfazowego, to znaczy ten, który działa z naprzemiennym prądem trzech faz, każda faza przechodzi do poprzedniej w 120º, to znaczy jedna trzecia okresu.

Rysunek 2.- Animacja pokazująca obrotowe pole magnetyczne wynikające z nakładania się poszczególnych pól trzech przestarzałych 120º i karmionych trzema prądem fazowym. Źródło: Wikimedia Commons.

W każdym silniku elektrycznym wyróżnia się dwie części:

• Stojan, Peryferyjna część silnika, która jest ustalona w odniesieniu do jego obudowy.
• Wirnik, Centralna część rotacji silnika.

W stojanie znajduje się pakiet arkuszy szczelinowych i emaliowanych (w celu uniknięcia prądów pasożytniczych lub foucault) i wysokiej przepuszczalności magnetycznej.

Rowki przekazują kable pokryte lakiem izolacyjnym, które tworzą co najmniej trzy uzwojenia lub cewki, przestarzałe w 120º. Trzy cewki zasilają się z trzema fazowymi prądem naprzemiennym, a każda faza również rozwinęła się w 120º w odniesieniu do poprzedniej.

W każdej chwili superpozycja pól magnetycznych daje wynikowe pole prostopadłe do osi obrotu silnika. W miarę upływu czasu połączone pole magnetyczne trzech cewek utrzymuje swoją amplitudę, ale jego kierunek zawsze prostopadle do osi obrotu obraca się z częstotliwością równą prądu naprzemiennego, zwykle między 50 a 60 Hz.

ROTOR CAGE SQUIRELE

Składa się z dwóch przewodów połączonych ośmioma lub więcej podłużnymi słupkami przewodzącymi, równolegle do osi obrotu.

Rysunek 3. ROTOR CAGE SQUIRELE. Źródło: Wikimedia Commons.

Moment obrotowy na wirnik

Aby zrozumieć, w jaki sposób pole obrotowe wytwarza moment obrotowy na klatce, możesz sobie wyobrazić minimalną klatkę, składającą się z dwóch diametralnie przeciwnych prętami podłużnymi.

Może ci służyć: energia elektromagnetyczna: wzór, równania, zastosowania, przykłady

Kiedy ta klatka jest pierwotnie w spoczynku i dzięki sile elektromotorycznej, pole obrotowe, które ją przekracza. Ponieważ jednak pręty są krótkie obwód na swoich końcach przez przewodzącą obręcz, ustalono prądowy krążenie między przeciwnymi prętami.

Z drugiej strony, ponieważ pręty mają ruch względem pola stojana, pojawia się siła pochodzenia magnetycznego, znana jako siła Lorentza, która jest prostopadła do pola promieniowego stojana i kierunek prądu w każdym bar.

W przypadku prądu i momentu obrotowego na prętach konieczne jest, aby mieli względny ruch w odniesieniu do pola magnetycznego radiowego wytwarzanego w stojanie.

Dlatego prędkość obrotowa klatki jest zawsze mniejsza niż prędkość pola magnetycznego. Z powodu braku synchronizacji między wirnikiem a polem jest to asynchroniczny silnik.

Dlatego w każdym pręcie jest kilka przeciwnych sił, co wytwarza moment obrotowy na uproszczonej klatce, a w ten sam sposób z klatkami o więcej niż dwóch prętach.

Żelazny wirnik rdzenia

Ulepszenie polega na umieszczeniu klatki wbudowanej w zestaw z zestawem i emaliowane, wykonane z wysokiego materiału przepuszczalności magnetycznej, takiego jak żelazo.

Celem jest pomnożenie intensywności pól magnetycznych wytwarzanych zarówno przez stojana, jak i przez sam wirnik. To dzięki interakcji między tymi dwoma polami produkowana jest moment obrotowy.

Doświadczenie pokazało, że jeśli pręty klatki mają pewną ukośność w odniesieniu do osi obrotu, silnik ma bardziej miękką operację z mniejszymi wibracjami.

Większe obciążenie wirnika rośnie również prędkość przesuwna wirnika w odniesieniu do prędkości obrotowej pola magnetycznego stojana. Dlatego maksymalne prądy i maksymalne momenty obrotowe występują, gdy wirnik jest zablokowany, dlatego przeciążony silnik może cierpieć przegrzanie, a zatem uszkodzenie lakierów i emaliów izolacyjnych cewek i płyt tworzących jądra stojana i wirnika.

Może ci służyć: jaki jest numer Prandtl? (Wartości w gazach i cieczach)

Zastosowania silnika klatka wiewiórka

Do zastosowań przemysłowych preferowane są trzy -fazowe silniki klatki wiewiórki. Są one mniej zalecane do zastosowań krajowych, w których preferowany jest asynchroniczny silnik pojedynczy.

Pompy odśrodkowe

Silniki klatki wiewiórki są preferowane dla pomp odśrodkowych.

Tornos and frezowanie maszyn

Są również idealne w dużych tokarniach i maszynach do mielenia, a także w branżach, w których wymagane są przenośniki i dmuchanie.

Wytnij i kręgle prześcieradeł 

Tego rodzaju silniki są odpowiednie dla ciężkiego przemysłu TroCales i ścinania arkuszy metali.

Zalety

Silniki klatkowe wiewiórki mają wiele zalet w stosunku do innych rodzajów silników elektrycznych:

1. W równości mocy silniki klatki wiewiórki są bardziej kompaktowe i mniejsze niż silniki synchroniczne.
2. Są całkowicie skalowalne, to znaczy można je zbudować od małych do bardzo dużych.
3. Moment obrotowy lub obrotowy silników klatki wiewiórki jest na ogół wyższy niż w innych typach silników, bardzo odpowiednie do ciężkiego użycia.
4. Wydajność trzech silników klatkowych wiewiórki jest większa niż 70%. Asynchroniczne silniki pojedyncze fazy mają niższą wydajność, ale zawsze wyższe niż silniki prądu stałego.
5. Ze względu na rozwój elektroniki energetycznej można elektronicznie kontrolować prędkość takich silników, zmieniając częstotliwość prądu.

Niedogodności

Wśród głównych wad można zacytować:

1. W momencie rozpoczęcia silniki indukcyjne mają duży zapotrzebowanie na prąd, więc nie są wskazane do zastosowań, w których silnik musi stale się uruchamiać i zatrzymać, ponieważ oznaczałoby to przeciążenie w układzie elektrycznym.
2. Nawet gdy Power Electronics awansuje, jej prędkość obrotowa nie jest tak kontrolowana jak prędkość przechodzących.

Bibliografia

1. Maszyny asynchroniczne lub indukcyjne. Odzyskane z: bibing.nas.Jest
2. Martínez J. Części silnika indukcyjnego i jego zasada działania. Źródło: Machineafers4.Akta.WordPress.com
3. Rosales J. Silniki elektryczne dla przemysłu. Źródło: USMP.Edu.pe
4. Wikipedia. Klatka wiewiórki. Odzyskane z: jest.Wikipedia.com
5. Wikipedia. Silnik asynchroniczny. Odzyskane z: jest.Wikipedia.com