Silniki indukcyjne w dobie szeroko dostępnych układów energoelektronicznych i stosunkowo niskiej cenie zakupu takich urządzeń znalazły szerokie zastosowanie. Możemy je spotkać praktycznie wszędzie od wentylatorów na halach przemysłowych po silniki używane w samochodach elektrycznych. W literaturze ich budowa i zasada działania często przedstawiane są w sposób nieprzystępny, operując inżynierskimi pojęciami, przez które ciężko przebrnąć za pierwszym razem. Tutaj postaramy się przedstawić zasadę działania jak i budowę w możliwie jak najprostszy sposób.
Rozróżniamy dwie podstawowe części silnika tj. nieruchomy stojan i wirujący wirnik. W obu częściach znajdziemy żelazny rdzeń (wykonany z pakietów cienkich blach) i uzwojenia (miedziane bądź aluminiowe pręty), umieszczone w żłobkach, które powstały przez specjalne ułożenie wcześniej wspominanych blach. Rdzeń przewodzi strumień, a uzwojenie przewodzi prąd. Wirnik może być wykonany na dwa sposoby klatkowy lub pierścieniowy. Różnica między wirnikiem klatkowym, a pierścieniowym jest prosta – w wirniku klatkowym mamy zwarte końce uzwojenia na początku i na końcu (przez tzw. pierścienie zwierające), a w wirniku pierścieniowym jeden koniec uzwojenia wyprowadzony jest na wał, tam za pomocą pierścieni ślizgowych i szczotek, doprowadzamy napięcie z tabliczki umieszonej na obudowie silnika (tzw. kadłub).
Na tym etapie warto zatrzymać się, podpiąć prąd do silnika i zatrzymać wirnik. W taki sposób otrzymamy transformator. Możemy sobie wyobrazić, że stojan to uzwojenie pierwotne, a wirnik uzwojenie wtórne. Do stojana zawsze możemy podpiąć napięcie, a do wirnika tak jak zostało to wyżej opisane czasem tak, a czasem nie. Nawiasem mówiąc takie podejście warto stosować, gdy chcemy zrozumieć rozmaite metody rozruchu. Ale wracając do głównego wątku, jak mamy już opisaną budowę, warto teraz puścić wirnik. Zaobserwujemy, że wirnik zacznie się coraz szybciej kręcić, jest to rozruch, ale dziś nie o tym. Dziś będzie o tym dlaczego się kręci.
Kręci się dlatego, że prąd płynący przez wielofazowe uzwojenie stojana, wywołuje powstanie zmiennego pola magnetycznego. Powstaje wirujące pole wokół wirnika. Zgodnie z prawem Faraday’a indukuje się napięcie (siła elektromotoryczna), obwód wirnika jest zamknięty, więc zaczyna płynąć prąd. Teraz możemy potraktować uzwojenie wirnika jako „przewód” w polu magnetycznym. Jak pamiętamy z lekcji fizyki zgodnie z prawem Ampera – na przewód przez który przepływa prąd, znajdujący się w polu magnetycznym, działa siła. Kierunek tej siły możemy wyznaczyć nawet przy pomocy słynnej reguły lewej dłoni. Według Newtona siła ta musi się gdzieś „podziać”, wirnik zaczyna się więc obracać w kierunku wirowania strumienia, będzie nabierał prędkości dopóki w jego uzwojeniu będzie indukowało się napięcie, a to indukuje się tylko wtedy, gdy istnieje ruch strumienia względem uzwojeń wirnika.
Oznacza to, że silnik sam nie będzie chciał osiągnąć prędkości synchronicznej. Dlatego też wprowadzono pojęcie poślizgu, które mówi nam jaka jest różnica między prędkością wirowania wirnika, a prędkością synchroniczną.
To teraz już możecie pominąć pierwsze 100 stron Plamitzera : )
Autor: Kacper Til
0 komentarzy