Rychle najděte produkt, který potřebujete.
A třífázový asynchronní motor je střídavý stroj, který přeměňuje třífázovou elektrickou energii na rotační mechanickou energii prostřednictvím elektromagnetické indukce spíše než prostřednictvím přímého elektrického připojení k rotoru. Ve vinutí statoru vzniká rotující magnetické pole a toto pole indukuje proud v tyčích rotoru, který zase generuje točivý moment. Rychlost rotoru vždy sleduje rychlost točivého pole s malým odstupem zvaným skluz, což je přesně důvod, proč je tento stroj také známý jako třífázový indukční motor .
Protože nepotřebuje žádné kartáče, žádné externí buzení rotoru a žádný kondenzátor ke spuštění, stal se třífázový asynchronní motor standardem. třífázový elektromotor pro továrny, dílny a užitkové závody. Typické produktové řady se pohybují od malých dílčích jednotek kolem 0,09 kW až po velké velikosti rámů kolem 375 kW, s 2, 4, 6 a 8pólovými možnostmi vinutí pokrývající vše od vysokorychlostních ventilátorů s malým zatížením až po nízkorychlostní dopravníky pro velké zatížení. Kryty jsou běžně vyrobeny z vysoce pevné litiny nebo lehké hliníkové slitiny, spárované s izolací třídy F a krytím IP55 pro vystavení prachu a lehké vodě.
Zkrátka, když někdo hledá a 3fázový indukční motor nebo a třífázový střídavý motor , téměř vždy popisují stejnou rodinu strojů. Ve zbývajících částech níže se dozvíte, jak funguje, z čeho je vyroben, jak číst štítek s údaji a jak jej správně dimenzovat pro danou zakázku.
Uvnitř statoru jsou umístěny tři samostatné skupiny vinutí o 120 elektrických stupňů. Když jimi protéká třífázový proud v sekvenci, kombinované magnetické pole nezůstává fixované na jednom místě – otáčí se kolem vnitřku vývrtu statoru rychlostí známou jako synchronní rychlost. Synchronní rychlost závisí pouze na napájecí frekvenci a počtu pólů navinutých do statoru, podle vztahu Ns = 120 x f / P, kde f je frekvence v hertzech a P je počet pólů.
Rotorové tyče jsou umístěny uvnitř tohoto rotačního pole, ale nejsou fyzicky připojeny k napájecímu zdroji. Jak pole prochází kolem rotoru, indukuje napětí a proud v tyčích rotoru a tento indukovaný proud vytváří své vlastní magnetické pole. Interakce mezi polem statoru a indukovaným polem rotoru vytváří točivý moment, který rotor táhne kolem, ale rotor nikdy nemůže pole zcela dohnat – pokud by tomu tak bylo, nezůstal by v první řadě žádný relativní pohyb, který by indukoval proud. Tato rychlostní mezera, typicky malé procento synchronní rychlosti při normálním zatížení, je skluz, který definuje asynchronní (indukční) stroj.
Na rozdíl od jednofázové konstrukce vytváří třífázový asynchronní motor skutečně točivé pole od okamžiku, kdy je přivedeno napájení, takže je ze své podstaty samospouštěcí a nezávisí na spouštěcím kondenzátoru nebo pomocném vinutí. To je jeden z důvodů, proč je obecně preferován třífázový indukční motor, jakmile velikost zátěže nebo pracovní cyklus překročí to, co může malá jednofázová jednotka pohodlně zvládnout.
Každý třífázový asynchronní motor se skládá z malé sady dílů, které se opakují napříč velikostí rámu, od kompaktní jednotky v hliníkovém krytu až po velký litinový průmyslový třífázový motor. Obrázek níže označuje hlavní části, na které se odkazuje v následujících popisech.
Zjednodušené konstrukční uspořádání typického rámu třífázového asynchronního motoru
Stator je svazek tenkých plechů z křemíkové oceli zalisovaných do rámu z litiny nebo hliníkové slitiny, s měděnými cívkami vinutí vloženými do štěrbin kolem vnitřního otvoru. Laminovací svazek omezuje ztráty vířivými proudy, zatímco samotný rám dodává motoru jeho mechanickou pevnost a jeho montážní povrch.
Většina průmyslových jednotek používá rotor s kotvou nakrátko, kde jsou hliníkové nebo měděné tyče odlity do vrstveného jádra rotoru a na obou koncích zkratovány koncovými kroužky. Tato konstrukce nemá žádná vinutí k izolaci a žádné sběrací kroužky, které by se musely udržovat, což je hlavní důvod, proč je třífázový indukční motor považován za jednoduchý na provoz po dlouhou dobu.
Externí ventilátor namontovaný na straně bez pohonu táhne vzduch přes žebrovaná žebra na povrchu rámu a udržuje teplotu vinutí v mezích izolace třídy F. Koncové štíty drží ložiska na místě a udržují rotor vystředěný uvnitř vývrtu statoru, zatímco svorkovnice poskytuje utěsněné přípojné místo pro přívodní napájecí kabely.
Počet pólů je jednou z prvních možností při porovnávání třífázového elektromotoru pro danou aplikaci, protože fixuje základní rychlost chodu před přidáním jakékoli převodovky nebo pohonu. Při napájení 50 Hz jsou synchronní otáčky pro počítání společných pólů uvedeny níže.
Synchronní rychlost podle počtu pólů při napájecí frekvenci 50 Hz
| Počet pólů | Synchronní rychlost | Typická povinnost |
|---|---|---|
| 2-pólový | 3000 ot./min | Čerpadla, vysokootáčkové ventilátory, kompresory |
| 4-pólový | 1500 ot./min | Obecné obráběcí stroje, dopravníky |
| 6-pólový | 1000 ot./min | Větší ventilátory, mixéry, pomaloběžné pohony |
| 8-pólový | 750 ot./min | Těžká, nízkorychlostní převodovka |
Štítky třídy účinnosti popisují, kolik elektrického příkonu motor ztratí ve formě tepla, nikoli přeměnou na výkon hřídele. Názvová škála se pohybuje od IE1 do IE4, přičemž každý krok představuje další snížení ztrát díky lepší laminaci oceli, silnějším měděným vodičům a těsnějším vzduchovým mezerám. An Třífázový motor IE3 sedí v prémiovém pásmu této stupnice, zatímco an Třífázový motor IE4 je o krok nad ním a je zaměřen na aplikace s nepřetržitým provozem, kde jsou provozní hodiny dostatečně vysoké, aby se nižší ztráty promítly do významného snížení plýtvání energií po dobu životnosti stroje.
Ilustrativní srovnání progrese relativní účinnosti napříč třídami; skutečné hodnoty se liší podle výstupního výkonu a počtu pólů
V praxi potřebná třída závisí na vzoru běhu. Motor, který běží jen několik hodin týdně, obvykle neospravedlňuje honbu za nejvyšší dostupnou třídou, zatímco motor běžící nepřetržitě v řadě ventilátorů, čerpadel nebo kompresorů je silným kandidátem pro pásmo IE3 nebo IE4, protože nashromážděné hodiny zesilují i malý procentuální rozdíl ve ztrátách.
Účinnost a účiník pro třífázový indukční motor nejsou pevná čísla; pohybují se podle toho, jak silně je motor zatížen vzhledem k jeho jmenovitému výkonu. Obecný tvar tohoto vztahu je konzistentní v celé řadě produktů, i když přesná čísla se mění s velikostí rámu.
Typický tvar křivky účinnosti proti procentu zatížení jmenovitého výkonu
Účinnost obecně rychle stoupá, když zatížení stoupá z mírného částečného zatížení, dosahuje širokého vrcholu někde mezi zhruba sedmdesáti pěti a 100 procenty jmenovitého výkonu a poté se při přetížení mírně sníží. To je důvod, proč dimenzování motoru tak, aby běžel blízko svého jmenovitého bodu, spíše než hluboko pod zatížením, má tendenci poskytovat stabilnější účinnost a účiník během směny.
Materiál rámu ovlivňuje hmotnost, odvod tepla a tuhost montáže. Pouzdra z litiny i z hliníkové slitiny zůstávají na trhu průmyslových třífázových motorů běžná a správná volba obvykle spočívá v rovnováze mezi hmotností a tepelnou hmotností, kterou daná instalace vyžaduje.
| Atribut | Litinové pouzdro | Pouzdro z hliníkové slitiny |
|---|---|---|
| Relativní hmotnost | Těžší | Zapalovač |
| Odvod tepla | Vysoká tepelná hmotnost | Rychlejší povrchové chlazení |
| Typický rozsah rámů | Střední až velké velikosti rámů | Malé až střední velikosti rámů |
| Společné nastavení | Nepřetržitý těžký průmyslový provoz | Univerzální a mobilní zařízení |
Bez ohledu na materiál pouzdra je samotný systém vinutí obvykle vyroben s izolací třídy F, která poskytuje rezervu proti nárůstu teploty při spouštění a krátkodobém přetížení, zatímco stupeň krytí IP55 udržuje prach a směrované vodní paprsky mimo vnitřní vinutí v dílně a v přilehlém venkovním prostředí.
Mnoho kupujících, kteří zkoumají třífázový asynchronní motor, jej ve skutečnosti srovnává s jednofázovou alternativou pro hraniční aplikaci. Srovnání radarů níže uvádí vedle sebe šest praktických atributů.
Modrá oblast představuje třífázový asynchronní motor, oranžová oblast představuje srovnatelný jednofázový motor, v ilustrativním relativním měřítku
Protože třífázový asynchronní motor začíná skutečným točivým polem, má tendenci poskytovat silnější startovací moment na jednotku velikosti rámu spolu se stabilnější účinností chodu při jmenovité zátěži. Jednofázový motor může být stále vhodným řešením pro lehké domácí nebo malé dílenské nářadí, kde není k dispozici třífázové napájení, ale jakmile se zvýší zatížení, pracovní cyklus nebo točivý moment, třífázový střídavý motor je obecně praktičtější cestou pro nepřetržité průmyslové služby.
Kombinace širokého výkonového rozsahu, vícepólových možností a robustní konstrukce je důvodem, proč se třífázový indukční motor objevuje v tak širokém rozsahu typů zařízení.
Ve výrobě, energetice, těžbě, stavebnictví, textilu, tiskařských a přístavních strojích je základní požadavek z velké části stejný: spolehlivý průmyslový třífázový motor, který může běžet po dlouhé úseky s předvídatelnými potřebami údržby spíše než s častými neplánovanými zastávkami.
Některé aplikace potřebují více než jednu pevnou rychlost z jednoho snímku. Vícestupňová rychlostní vinutí umožňují opětovné připojení motoru mezi dva nebo více pólů, což poskytuje hrubý, ale spolehlivý způsob řazení rychlosti bez samostatného měniče s proměnnou frekvencí.
Tam, kde se břemeno musí rychle zastavit a udržet polohu, jako například u kladkostrojů nebo indexovacích stolů, integrovaná elektromagnetická brzda upne hřídel v okamžiku odpojení napájení, čímž zkrátí dobu doběhu a zlepší přesnost polohování.
Spárování třífázového asynchronního motoru s pohonem s proměnnou frekvencí umožňuje plynulé nastavení rychlosti v širokém rozsahu, což je běžné u ventilátorů, čerpadel a dopravníků, kde průtok nebo průchodnost potřebuje sledovat měnící se procesní požadavky, spíše než běžet jednou pevnou rychlostí.
Pro těžbu uhlí, petrochemii a další instalace v nebezpečných oblastech obsahují kryty odolné proti výbuchu jakýkoli vnitřní oblouk nebo jiskření, takže nemohou zapálit okolní hořlavý plyn nebo prach, což umožňuje třífázovému elektromotoru bezpečně pracovat v zónách, kde by standardní otevřený kryt nebyl vhodný.
Práce v následujícím pořadí obecně rychle zužuje pole, ať už je cílem malá jednotka v hliníkovém krytu nebo velký litinový průmyslový třífázový motor.
Jednoduchý výchozí vzorec pro třífázový výkon je P (kW) = (3 x V x I x účiník x účinnost) / 1000, s použitím síťového napětí V a síťového proudu I. Pro známé mechanické zatížení lze výkon hřídele v kW odhadnout také z točivého momentu a otáček jako P = (Točivý moment v Nm x Otáčky v ot./min.) / 9550, poté zaokrouhleno nahoru s přiměřeným rozběhem.
Výkon a kilowatty popisují stejný výkon při použití různých jednotek, ve vztahu zhruba 1 hp = 0,746 kW. Spíše než izolovaně vybírat hodnotu výkonu v koňských silách pomáhá pracovat zpětně od údajů výrobce poháněného zařízení nebo naměřeného provozního proudu, protože poddimenzovaný motor se při normální zátěži zahřeje, zatímco předimenzovaný nese zbytečnou hmotnost a nižší provozní účiník při částečném zatížení.
Třífázový indukční motor je mechanicky jednoduchý, ale krátká rutina stále vede dlouhou cestu k udržení předvídatelných provozních hodin.
Dodržování jednoduchého plánu, jako je tento, má tendenci prodloužit praktickou životnost třífázového motoru na střídavý proud podstatně více, než reagovat až poté, co se objeví porucha.
Q1. Co je to třífázový asynchronní motorJedná se o střídavý motor, který využívá rotující magnetické pole ve statoru k indukci proudu v rotoru, čímž vzniká krouticí moment bez jakéhokoli přímého elektrického spojení se samotným rotorem. | Q2. Jak funguje třífázový indukční motorTřífázový proud ve vinutí statoru vytváří točivé pole; toto pole indukuje proud v tyčích rotoru a interakce mezi těmito dvěma poli otáčí hřídelí. |
Q3. Jaký je rozdíl mezi asynchronním motorem a indukčním motoremPopisují stejný stroj. Asynchronní se týká rychlosti rotoru zaostávající za rychlostí pole, zatímco indukce se týká toho, jak proud dosáhne rotoru, a to spíše indukcí než přímým spojením. | Q4. Jaké jsou výhody třífázového indukčního motoruJednoduchá konstrukce klece nakrátko, samostartování bez kondenzátoru, stálá rychlost chodu při různé zátěži a široký rozsah dostupného výkonu od zlomkových kilowattů až po stovky kilowattů. |
Q5. K čemu se používají třífázové motoryVentilátory, čerpadla, kompresory, dopravníky, obráběcí stroje a obecná průmyslová zařízení ve výrobě, energetice, těžbě, textilu a manipulaci s přístavy. | Q6. Jak si mohu vybrat třífázový indukční motorZačněte od typu hnaného zatížení a požadovaných otáček, velikosti výkonu hřídele se startovací rezervou, poté přizpůsobte počet pólů, kryt a jmenovitý stupeň ochrany prostředí instalace. |
Q7. Jak vypočítat velikost motoru, kterou potřebujiOdhadněte výkon hřídele ze zátěžového točivého momentu a otáček pomocí P se rovná točivý moment krát otáčky děleno 9550, pak zaokrouhlete nahoru na nejbližší standardní rámové hodnocení s přiměřenou rezervou. | Q8. Jak si mám vybrat výkon motoruVycházejte ze skutečného požadavku na výkon poháněného zařízení, nikoli odhadujte, převod mezi koňskými silami a kilowatty při použití zhruba 1 hp se rovná 0,746 kW. |
Q9. Kolik pólů by měl mít můj motorVyberte počet pólů, jejichž synchronní otáčky jsou nejblíže požadovaným výstupním otáčkám, protože to obecně snižuje velikost jakékoli další potřebné redukce převodovky nebo řemenice. | Q10. Jakou údržbu potřebuje třífázový motorRutinní pozornost věnovaná proudění chladicího vzduchu, mazání ložisek, úrovním vibrací a připojení svorkovnice pokrývá většinu toho, co zajišťuje spolehlivý chod jednotky v průběhu času. |
