Asynchronní elektromotor: Princip činnosti a konstrukce | SZEMO

Nejúčinnějším zařízením, které přeměňuje elektrickou energii na mechanickou, je asynchronní motor, vynalezený inženýrem Dolivo-Dobrovolským na konci 19. století. S ohledem na rostoucí zájem současníků o vývoj a montáž obráběcích strojů, samojízd a dalších mechanismů se pokusíme vysvětlit, jak funguje asynchronní elektromotor, abyste pochopili princip jeho činnosti a efektivně jej používali.

Zařízení asynchronního motoru

Jeho design obsahuje následující prvky:

• Válcový stator, sestavené z ocelových plechů. Jádro statoru má štěrbiny, ve kterých jsou umístěna vinutí. Jejich osy jsou vůči sobě posunuty o 120 stupňů.
• Rotor (zkrat nebo fáze). První možností je jádro s hliníkovými tyčemi zkratovanými koncovými kroužky (klec na veverku). Druhou variantu tvoří třífázové vinutí, nejčastěji zapojené do hvězdy.
• Konstrukční detaily – hřídel, ložiska, tlapky, ložiskové štíty, oběžné kolo a skříň ventilátoru, svorkovnice – zajišťující otáčení, chlazení a ochranu mechanismu.

Schéma asynchronního motoru s uvedením jeho detailů lze snadno najít na internetu nebo v manuálech.

Princip činnosti asynchronního motoru

Princip činnosti asynchronního elektromotoru je naznačen již v jeho názvu (nesynchronní). To znamená, že stator a rotor, když jsou zapnuté, vytvářejí magnetická pole rotující na různých frekvencích. V tomto případě je frekvence otáčení magnetického pole rotoru vždy menší než frekvence otáčení magnetického pole statoru.

Chcete-li si tento proces jasněji představit, vezměte permanentní magnet a roztočte jej kolem své osy poblíž měděného disku. Disk se s mírným zpožděním začne otáčet po magnetu. Faktem je, že když se magnet otáčí ve struktuře disku, jsou excitovány Foucaultovy proudy (indukční proudy), pohybující se v uzavřeném kruhu. V podstatě jsou to zkratové proudy, které zahřívají kov. V disku se „vynoří“ jeho vlastní magnetické pole, které následně interaguje s polem magnetu.

Asynchronní motor využívá vinutí statoru k vytvoření točivého pole. Jimi tvořený magnetický tok vytváří EMF ve vodičích rotoru. Při interakci magnetického pole statoru s indukovaným proudem ve vinutí rotoru vzniká elektromagnetická síla, která způsobuje otáčení hřídele motoru.

Postup krok za krokem je následující:

1. Při nastartování motoru se magnetické pole statoru protíná s obvodem rotoru a indukuje elektromotorickou sílu.
2. Ve zkratovaném rotoru vzniká střídavý proud.
3. Dvě magnetická pole (stator a rotor) vytvářejí krouticí moment.
4. Spřádací rotor se snaží „dohnat“ pole statoru.
5. V okamžiku, kdy se frekvence otáčení magnetického pole statoru a rotoru shodují, elektromagnetické procesy v rotoru slábnou a točivý moment se stává nulovým.
6. Magnetické pole statoru vybudí obvod rotoru, který se v tomto okamžiku opět zpozdí.

To znamená, že rotor je vždy pomalejší než magnetické pole statoru, což zajišťuje asynchronii.

Vzhledem k tomu, že rotorový proud je indukován bezkontaktně, nejsou potřeba kluzné kontakty, díky čemuž jsou indukční motory spolehlivější a účinnější. Změnou směru proudu v jednom z vinutí (k tomu je třeba změnit fáze na svorkách), můžete „přinutit“ motor otáčet se jedním nebo druhým směrem.

Směr elektromagnetické síly lze snadno určit zapamatováním školního kurzu fyziky a pomocí „pravidla levé ruky“.

Frekvence rotace magnetického pole statoru je ovlivněna frekvencí napájecí sítě a počtem pólových párů. Protože počet pólových párů závisí na typu motoru a zůstává konstantní, pokud chcete změnit rychlost pole, musíte změnit napájecí frekvenci pomocí měniče.

Výhody asynchronních motorů

Vzhledem k tomu, že konstrukce a princip činnosti asynchronního elektromotoru jsou poměrně jednoduché, má mnoho výhod a je široce používán ve všech oblastech národního hospodářství a v každodenním životě. Motory tohoto typu se vyznačují:

• Spolehlivost a životnost. Absence kontaktu mezi pohyblivými a stacionárními částmi minimalizuje možnost opotřebení a poškození.
• Nízká cena. Jsou dostupné (ne nadarmo je 90 % všech motorů vyrobených na světě asynchronních).
• Snadné použití. K jejich použití není nutné mít speciální znalosti a dovednosti.
• Všestrannost. Mohou být instalovány na téměř jakékoli zařízení.

Vynález asynchronního elektromotoru byl významným přínosem pro rozvoj vědy, průmyslu a zemědělství. S ním se náš život stal pohodlnějším.