Jak funguje asynchronní motor – provozní vlastnosti, vlastnosti, výhody a příklady použití

Asynchronní elektromotor je elektrická jednotka s rotujícím rotorem. Rychlost otáčení rotoru se liší od rychlosti otáčení magnetického pole statoru. To je jedna z důležitých vlastností provozu jednotky, protože pokud se otáčky vyrovnají, magnetické pole neindukuje proud v rotoru a působení síly na rotorovou část se zastaví. Proto se motor nazývá asynchronní (synchronní motory mají stejnou rychlost otáčení).

V tomto článku se zaměříme na to, jaké je provozní schéma takového motoru a hlavně, jak efektivní je při jeho provozu.

Zařízení a princip činnosti

Proud ve vinutí statoru vytváří rotující magnetické pole. Toto pole indukuje v rotoru proud, který začne interagovat s magnetickým polem takovým způsobem, že se rotor začne otáčet ve stejném směru jako magnetické pole.

Relativní rozdíl mezi otáčkami rotoru a frekvencí střídavého magnetického pole se nazývá skluz. V ustáleném stavu je skluz malý: 1-8% v závislosti na výkonu.

Indukční motor

Více o principech činnosti asynchronního elektromotoru – zejména na příkladu trojfázového agregátu si můžete přečíst zde na webových stránkách v jednom z našich materiálů. Dále se podíváme na to, jaké typy asynchronních elektrických strojů existují.

Typy asynchronních motorů

Existují 3 základní typy asynchronních elektromotorů:

• 1-fázový – s rotorem nakrátko
• 3-fázový – s rotorem nakrátko
• 3-fázový – s vinutým rotorem

Schéma konstrukce asynchronního motoru s rotorem nakrátko

To znamená, že motory jsou klasifikovány podle počtu fází (1 a 3) a podle typu rotoru – klec nakrátko a fáze. V tomto případě není počet fází s instalovaným typem rotoru nijak propojen.

Dalším typem je asynchronní motor s masivním rotorem. Rotor je celý vyroben z feromagnetického materiálu a je to vlastně ocelový válec, který plní roli jak magnetického jádra, tak i vodiče (místo vinutí). Tento typ motoru je velmi odolný a má vysoký rozběhový moment, ale v rotoru může docházet k velkým ztrátám energie a může se velmi zahřát.

Který rotor je lepší, fázový nebo veverčí klec?

• Víceméně konstantní rychlost bez ohledu na různé zatížení
• Přijatelnost krátkodobých mechanických přetížení
• Jednoduchý design, snadné spouštění a automatizace
• Vyšší cos φ (účiník) a účinnost než motory s vinutým rotorem

• Potíže s regulací rychlosti otáčení
• Vysoký startovací proud
• Nízký koeficient výkonu při nízké zátěži

• Vysoký rozběhový moment
• Přijatelnost krátkodobých mechanických přetížení
• Víceméně konstantní otáčky při různém přetížení
• Nižší startovací proud než motory s kotvou nakrátko
• Možnost použití automatických startovacích zařízení

• Velké rozměry
• Účiník a účinnost jsou nižší než u motorů s kotvou nakrátko

Jaký motor je lepší vybrat?

Asynchronní nebo kolektorový? Synchronní nebo asynchronní? Nelze jednoznačně říci, že určitý typ motoru je lepší. Ve prospěch asynchronních modelů hovoří následující výhody.

• Relativně nízké náklady
• Nízké provozní náklady
• Při připojení k síti nejsou potřeba převodníky (pouze pro zátěže, které nevyžadují regulaci rychlosti)
• Není potřeba další zdroj energie – na rozdíl od synchronních analogů

Asynchronní systémy však mají nevýhody. A to:

• Nízký rozběhový moment
• Vysoký startovací proud
• Nedostatek možnosti upravit rychlost při připojení k síti
• Omezení maximální rychlosti frekvencí sítě
• Vysoká závislost elektromagnetického momentu na napájecím napětí
• Nízký účiník – na rozdíl od synchronních jednotek

Všechny výše uvedené nevýhody však lze odstranit, pokud je asynchronní motor napájen ze statického frekvenčního měniče. Pokud navíc dodržíte provozní řád a jednotky nepřetěžujete, budou vám dobře sloužit dlouhou dobu.

Ale i když mají synchronní stroje docela konkurenční výhody, většina motorů je dnes asynchronních. Průmysl, zemědělství, bydlení a komunální služby a mnoho dalších sektorů je využívá pro jejich vysokou efektivitu. Účinnost však může být výrazně snížena v důsledku takových parametrů, jako jsou:

• Vysoký startovací proud
• Slabý startovací moment
• Nesoulad mezi mechanickým točivým momentem na hnacím hřídeli a mechanickým zatížením (to vyvolává vysoký nárůst proudové síly a nadměrné zatížení během spouštění, stejně jako snížení účinnosti při sníženém zatížení)
• Neschopnost přesně nastavit rychlost zařízení

Další faktory, na kterých závisí účinnost asynchronního elektromotoru, jsou:

• stupeň zatížení motoru ve vztahu ke jmen
• design a model
• stupeň opotřebení
• odchylka síťového napětí od jmenovitého.

Jak se vyhnout snížení účinnosti?

• Zajištění stabilní úrovně zatížení – ne nižší než 75 %
• Zvyšující se účiník
• Upravte napětí a frekvenci dodávaného proudu

Chcete-li to provést, použijte:

• Frekvenční měniče – plynule mění otáčky motoru změnou frekvence napájecího napětí
• Softstartéry – omezují rychlost náběhu startovacího proudu a jeho maximální hodnotu, jako jeden z faktorů, kvůli kterému klesá účinnost

Asynchronní motor má tedy poměrně širokou škálu použití a používá se v mnoha ekonomických a průmyslových oblastech činnosti. U nás v RUSELT máme široký výběr elektromotorů tohoto typu, které můžete pořídit za výrazně výhodnější ceny než konkurence.