Kuidas libisemisrõnga induktsioonimootor töötab?

Tõsteseadmetes kasutatavates induktsioonimootorites näete rootoritüüpi, mida nimetatakse libisemisrõnga rootoriks, samas kui enamikus muudes rakendustes näete lihtsamat oravapuuri tüüpi rootorit. Miks on induktsioonimootorite jaoks rootori konstruktsiooni kaks erinevat kujundust?

Tavalised induktsioonimootorid või oravapuurmootorid tekitavad väga madala käivitusmomendi ja mõne rakenduse korral põhjustab see väike käivitusmoment tohutuid probleeme. Sellistes olukordades kasutatakse libisemisrõngaga induktsioonimootoreid, kuna need annavad suure käivitusmomendi. Vaatame seda üksikasjalikult. Esiteks vaatame, kuidas töötab oravapuuri induktsioonimootor.

Kui staatori mähisega on ühendatud kolmefaasiline vahelduvvoolu toide, tekitab see staatori ja rootori vahelises õhupilus pöörleva magnetvälja. See RMF lõikab rootori latid. Faraday elektromagnetilise induktsiooni seaduse kohaselt indutseeritakse tulpides elektromotoorjõud. Kuna rootori vardad on otsrõngaste poolt lühises, tekitab see indutseeritud EMF rootori vardade kaudu voolu. Lorentzi seaduse kohaselt kogeb voolu kandev juht magnetvälja paigutamisel seda jõud. Jõu jaotust näete erinevatel ribadel konkreetsel ajahetkel. Need kollektiivsed jõud muudavad rootori pöörlema.

See induktsioonimootori tööpõhimõte ei ole täielik ilma induktiivsuse mõiste mõistmiseta. Induktiivsuse mõistmiseks kaaluge lihtsat vooluahelat. Vooluahel on järjestikku ühendatud takisti ja induktiivpooli kombinatsioon, mis on ühendatud vahelduvvoolu sinusoidaalse pingega. Ühendame vooluringiga faasinurga arvesti, et mõõta rakendatud pinge ja voolu vahelist faasi erinevust. Näete, et vooluringist läbi voolav vool ei ole rakendatud pingega ühes faasis. Selle põhjuseks on induktiivse reaktiivsuse olemasolu vooluringis. Mida suurem on elektrienergia sagedus, seda suurem on induktiivne reaktiivsus ja faaside erinevus. Suurem takistuse väärtus vähendab seda faasierinevust. Täpselt sama juhtub ka rootoris. Rootor on takistuse ja induktiivse reageerimise kombinatsioon. Sama faasilülituse tõttu võib maksimaalne voolutugevus olla ühel ribal, kui maksimaalne EMF on ühel ribal. Siin on üks huvitav fakt induktsioonimootorite kohta.

Induktsioonimootor tekitab maksimaalse pöördemomendi, kui rootoril indutseeritud maksimaalne vool on maksimaalse magnetvoo lähedal. See asjaolu selgub nende kahe visuaali võrdlemisel. Nimetagem seda maksimaalse pöördemomendi tingimuseks. Pidage seda fakti silmas kogu sellel pildil. Kuna indutseeritud vool ei vasta maksimaalsele pöördemomendi tingimusele, vähendab see kindlasti induktsioonimootori tekitatava pöördemomendi hulka. See faaside erinevus on suur, kui mootor käivitub. Vaatame, miks. Käivitamisel on rootori kiirus null. Seetõttu lõikab magnetväli rootori läbi väga suure kiirusega ja indutseeritud EMF sagedus on kõrge. See põhjustab suurt faaside erinevust, mis põhjustab tavalise induktsioonimootori väga madalat käivitusmomenti.

Selle probleemi lahendamiseks tuleb pildile libisemisrõnga induktsioonimootor. Libisemisrõnga induktsioonimootori tööpõhimõtted ja staatori ehitus on täpselt samad, mis orava puurmootoril. Libisemisrõnga mootori rootori konstruktsioon on aga üsna huvitav. Baaride asemel kasutatakse selles mootoris kolme mähist. Selle rootori konstruktsiooni eesmärk on vähendada faaside erinevust. Vaatame, kuidas oravapuuri rootor seda teeb. Mõistmise hõlbustamiseks kasutame praeguse 24 pilu mähise asemel 12 pesa mähist.

RMF indutseerib taas EMF-i üle mähiste klemmide. Ühendame mähise otsad tähtühenduses ja oletame taas, et induktiivne reaktiivsus on null. Mähisesse seatud praegune vool on näidatud. Praktikas jääb praegune vool siiski indutseeritud EMF-ist maha. Jällegi ei ole maksimaalne pöördemomendi tingimus täidetud. Libisemisrõnga induktsioonimootoris on võimalus seda EMF voolu faasierinevust välise takistuse abil vähendada. Rullide muud otsad on libisemisrõngaste kaudu ühendatud välise takistusega.

Nägime lihtsas vooluringis, et takistuse väärtust suurendades saame faaside erinevust vähendada. Kui libisemisrõnga sisselaskemootor käivitub, suureneb välise takistuse väärtus. See vähendab faaside erinevuse nurka ja indutseeritud vool läheneb maksimaalsele pöördemomendi tingimusele. Nii suudavad libisemisrõngaga induktsioonimootorid tekitada suurt pöördemomenti isegi nende käivitamise ajal. Need graafikud näitavad selgelt libisemisrõnga mootorite suuremat käivitusmomenti võrreldes orava puurmootoritega. Lisaks suurele käivitusmomendile on sellel ka mõned muud eelised ja kuigi libisemisrõngaga induktsioonimootoritel on mõned puudused, mängivad nad väga olulist rolli liftides, kraanades, tõstukites ja tööstuses, näiteks trükipressides.

Add Comment