Що таке трифазний двигун
Уявіть, що ви дивитесь на заводську лінію, де один за одним рухаються великі механізми, транспортуючи матеріали, піднімаючи вантажі або обертаючи важкі барабани. Ця потужність забезпечується трифазними моторами (в основному, з каталогу асинхронних двигунів), здатними приводити в рух важкі конструкції та працювати годинником без перегріву.
Секрет їх ефективності — це трифазний змінний струм, який дозволяє створювати стабільне, потужне та постійне магнітне поле, що обертає ротор без переривань та стрибків.
Для порівняння, інший вид електромоторів — однофазний, живиться від звичайної мережі змінного струму з одним робочим дротом та нейтраллю. Такий двигун не створює природне магнітне поле, і вимагає додаткового пристрою (напр., стартової обмотки або конденсатора) для початку обертання. Ці двигуни прості в експлуатації, але їхня потужність та ефективність обмежені.
Трифазний мотор використовує три змінні струми, зрушені по фазі.
Трифазний струм — це як три хвилі, що змінюють одна одну і підтримують постійний рівень потужності. Вони створюють магнітне поле, що плавно «тягне» ротор, змушуючи його обертатися. Таке магнітне поле дозволяє машині працювати стабільніше і потужніше, ніж однофазні двигуни — ті часто "тремтять" і вимагають додаткових пристроїв для запуску. У блозі “Першої редукторної компанії” є окрема стаття, в якій ми розповіли, що краще — однофазний або трифазний двигун у різних системах.
Перша частина конструкції – статор, серце електроприводу
Це статична частина, оточена струмопровідними елементами. В них подається трифазний струм. Статор створює магнітне поле, що обертається та «затягує» ротор в рух. Щоб воно було стабільним і сильним, всередині деталі встановлюється осердя з тонких сталевих пластин. Ці пластини зменшують втрати на вихрові струми, як би «розбиваючи» їх, що запобігає зайвому нагріванню та збільшує ККД.
Щоб уявити принцип роботи, згадайте, як ми використовуємо електричний заряд для створення магнітного поля, що проходить через дріт. У статорі це явище помножено багаторазово: обмотки намотані з точним розрахунком, щоб утворювати рівномірне магнітне поле, яке плавно обертається навколо ротора.
Друга частина, ротор – що таке і як працює?
Це рухома частина електромашини, що знаходиться всередині статора. Ротор складається з сердечника, струмопровідних елементів (короткозамкнених або фазних) та валу. Між ротором і зовнішньою статичною деталлю залишається невелика повітряна кишеня (зазвичай від пів міліметра до двох міліметрів), яка запобігає механічному тертю та забезпечує плавне обертання.
Принцип роботи 3-фазної машини
Щоб зрозуміти, що таке трифазний двигун, розглянемо, як він влаштований і як працює. Струм, що надходить через струмопровідні елементи статора, створює магнітне поле, яке можна порівняти з вихором, що рухається по колу.
Ротор знаходиться в цьому вихорі. Поле починає обертатися і «тягне» рухомий елемент за собою, приводячи його в рух, що створює крутний момент. На питання "що таке крутний момент двигуна" Вікіпедія відповідає: сила, яка відіграє роль сили, що обертає на тіло. У нашому випадку це сила, яка змушує ротор рухатися та виконувати роботу, наприклад, крутити шестерні чи інші механізми.
Важлива особливість 3-фазного агрегату — здатність розвивати високий крутний момент, вже з моменту запуску. Тому його використовують там, де потрібний швидкий старт під навантаженням.
А що таке ковзання та на що воно впливає?
У реальних умовах рухома внутрішня деталь не обертається з тією самою швидкістю, як і статорне магнітне поле. Між швидкостями в асинхронних двигунах 3ф є різниця, звана ковзанням. Без ковзання не було б індукції струму в роторі, а значить, і моменту. Ковзання вимірюється у відсотках і варіюється залежно від навантаження на мотор. Коли навантаження збільшується, зростає і рівень ковзання, що дозволяє ротору адаптуватися до умов роботи, і забезпечувати стабільну продуктивність.
Ковзання забезпечує створення моменту в моторі: якби рухомий елемент обертався з тією ж швидкістю, що і поле статора, то індукція в струмопровідних елементах ротора була б відсутня, а значить, не було б і сили, здатної обертати вал.
Основні типи трифазних двигунів і де вони використовуються
До основних належать такі:
- Асинхронні машини (індукційні). Найбільш популярні в промисловості. Мають ротор з контуром типу “білчине колесо”, що знижує зношування та необхідність в обслуговуванні. Застосовуються для стабільної роботи під постійним та змінним навантаженням (напр., у насосах та конвеєрах, де потрібна надійність та стійкість до перегріву).
- Синхронні працюють без ковзання, що забезпечує точний збіг швидкості ротора з частотою поля. Використовують постійні магніти або обмотки збудження, що дозволяє точно контролювати швидкість та економити електроенергію в режимі змінного навантаження. Застосовуються там, де потрібна постійна швидкість, наприклад, на водоочисних спорудах.
- Мотори із фазним ротором. Тут роторні дроти з'єднані із зовнішнім резистором. Це дозволяє регулювати пусковий струм та момент, забезпечуючи плавний запуск та адаптацію під різні навантаження.
- Високовольтні машини. Працюють на напрузі від 1000 В, що дозволяє ефективно передавати потужність на великі відстані. Використовуються у промислових об'єктах, наприклад, на гідроелектростанціях для приводу турбін, де потрібна висока потужність та мінімальні втрати.
- Двигуни із частотним керуванням. Асинхронні агрегати з частотним перетворювачем, що дозволяє плавно змінювати швидкість. Часто застосовуються у вентиляційних та охолоджувальних системах, де регульована швидкість допомагає економити енергію та підтримувати комфортний мікроклімат.
Схеми підключення трифазного двигуна
Існує два основні способи підключення:
- Зірка: при підключенні до мереж з вищою напругою та дозволяє зменшити струм у кожній обмотці, що сприяє плавному запуску двигуна.
- Схема «трикутник» підходить для мереж з меншою напругою та забезпечує максимальну потужність агрегату, проте при підключенні таким чином пристрій може відчувати вищі пускові струми.
Вибір схеми підключення залежить від характеристик мережі та самого двигуна. Часто на практиці використовують схему «зірка/трикутник», коли машина запускається за першою схемою для обмеження пускового струму і перемикається на другу для досягнення повної потужності.
Важливо знати, що відбувається з електродвигуном у разі втрати фази, адже це може викликати серйозні проблеми в роботі машини. При цьому рівномірний розподіл струму порушується, що призводить до перевантаження обмоток та можливого перегріву. Якщо машина продовжить працювати в умовах втрати фази, це може призвести до пошкодження або виходу агрегату, особливо під високим навантаженням. Щоб запобігти таким ситуаціям, на промислових установках часто встановлюють захисні реле контролю фаз, які відключають живлення при втраті фази.
Трифазні електродвигуни у “Першій редукторній компанії”
"Перша редукторна компанія" випускає трифазні асинхронні двигуни під власною торговою маркою. У каталозі зібрані моделі з потужністю від 0,09 до 22 кВт та різною частотою обертання. Ротор зазвичай виконується як короткозамкнений або фазний. Ми відправляємо двигуни в повній комплектації поштою по Україні. Телефонуйте, допоможемо підібрати агрегат для Вашої системи.
З чого складається електродвигунРозглядаємо, як улаштовані електродвигуни різних типів.
Самогальмування черв'ячного редуктораЩо таке самогальмування черв'ячної передачі та від чого залежить ефективність блокування зворотного ходу.
