Motor s kotvou nakrátko. Konstrukce: a) stator skládá se: z nosného tělesa (krytu) motoru svazku statorových plechů statorového vinutí

Trojfázové asynchronní motory  nejdůležitější a nejpoužívanější trojfázové motory  jsou označovány → indukční motory  magnetické pole statoru indukuje v rotoru napětí a vzniklý proud vyvolává sílu otáčející rotorem  podle konstrukce rozlišujeme různé typy asynchronních motorů Motor s kotvou nakrátko Konstrukce: a) stator  skládá se:  z nosného tělesa (krytu) motoru  svazku statorových plechů  statorového vinutí

b) Rotor  rotor (kotva) je stavena z rotorových plechů nasazených ve svazku na hřídeli  vodiče jsou tvořeny hliníkovými nebo měděnými tyčkami a jsou na čelních stranách svazku rotorových plechů spojeny nakrátko zkratovacími kroužky podoby klece → klecový rotor

Princip činnosti:  klecový rotor můžeme považovat za nejjednodušší vinutí  v momentu zapnutí se chová klec jako zkratované sekundární vinutí transformátoru  točivé pole statoru způsobí změny magnetického toku ve vodivých smyčkách tvořenými vodiči rotoru  rychlost změn magnetického toku procházejícího vodivými smyčkami stojícího rotoru odpovídá kmitočtu točivého elektromagnetického pole  indukované napětí vyvolá průtok elektrického proudu klecovým rotorem

Asynchronní motory jsou indukční motory => proud v rotoru je vyvolán indukcí.  podle Lenzova pravidla způsobí magnetické pole indukované proudem v rotoru točivý moment, který otočí rotorem ve směru otáčení točivého pole statoru  pokud by dosáhly otáčky rotoru otáček točivého pole statoru (synchronní stav), nedocházelo by k indukci a klesl by točivý moment na nulu

 točivý moment je úměrný rozdílu otáček rotoru a pole statoru, který nazýváme skluzové otáčky asynchronního motoru  skluz otáček asynchronních motorů bývá běžně 3 až 8 % jmenovitých otáček Asynchronní motor potřebuje skluz otáček k indukci proudu v rotoru.

Skluz asynchronního motoru  skluz otáček je závislý na zátěži motoru

Δn … skluz otáček n … otáčky rotoru ns … otáčky točivého pole s … relativní skluz

 otáčky točivého pole

 skluzovým otáčkám odpovídá skluzový kmitočet proudu rotoru f2

 jestliže indukční stroj mechanicky zatížíme, musí vytvořit větší moment  větší moment vytvoří jen tehdy, jestliže vzroste proud v rotoru  vzrůst rotorového proudu je vázán na hodnotu indukovaného napětí, které stoupá pouze při zvětšování kmitočtu f2  kmitočet může stoupat jen současným zvětšováním skluzu => indukční motor reaguje na zvýšení zatížení poklesem otáček  podle hodnoty skluzu lze snadno rozdělit oblasti práce asynchronního stroje: s ϵ (-∞,0) → generátor s ϵ (0,1) → motor s ϵ (1,∞) → brzda

Příklad: Čtyřpólový trojfázový motor má při napájení 50 Hz otáčky 1 440/min. Jaký je jeho skluz?

Příklad: Pro indukční motor se skluzem 0% – 5% – 20% – 100% , připojený na síť s kmitočtem 50 Hz určete kmitočet střídavého proudu v rotorovém vinutí.

Skluz otáček asynchronního motoru je závislý na zátěži motoru.

 kotva nakrátko je tvořena vodiči kruhového průřezu nebo vodiči jiných průřezů odpovídajících tvaru hlubokých drážek svazku motorových plechů

Děje při zapnutí motoru  nehybný rotor se chová převážně jako indukčnost

 činný odpor vodivé klece je malý  rozběhový proud může dosáhnout až desetinásobku jmenovité hodnoty (jako zkratový proud u transformátorů)  pro jeho velký fázový posun za magnetickým tokem je však točivý moment malý Rotory s kruhovými vodiči mají přes velké rozběhové proudy jen malý rozběhový moment.

 s rostoucími otáčkami klesá indukované napětí i proud v rotoru  protože klesá induktivní reaktance rotoru, zmenšuje se současně fázový posun mezi napětím a proudem v rotoru Momentová charakteristika motoru  zobrazuje průběh momentu v závislosti na otáčkách

 v momentu zvratu MK začne pokles rychlosti změn indukčního toku ve smyčkách rotoru převažovat nad vlivy zvětšujícími moment  při jmenovitých otáčkách působí jmenovitý moment MN (jmenovité zatížení)  v nezatíženém stavu dosahuje motor téměř synchronních otáček ns  sedlový moment Ms odpovídá nejmenšímu momentu mezi rozběhem a maximální hodnotou momentu MK  v okolí jmenovitého momentu MN jsou změny skluzu úměrné změnám zatížení ΔM → charakteristika je téměř lineární

 při nárůstu (kolísání) zatížení klesají (kolísají) otáčky málo

Sedlový moment MS  nejmenší moment mezi rozběhem a maximální hodnotou momentu MK  stoupající momentovou charakteristiku dosáhneme rozdílným potem drážek v rotoru a statoru a šikmým nebo stupňovitým uspořádáním tyčových vodičů

 zvětšení rozběhového momentu při současném zmenšení rozběhového proudu můžeme dosáhnout použitím materiálů s větším elektrickým odporem na tyčky klece rotoru (např. hliníkových slitin Tvary drážek v rotorech nakrátko

a) drážky pro kruhové tyče b) drážky pro dvojitou klec c) tvary hlubokých drážek Hlubokodrážkové rotory s dvojitou klecí  pro zmenšení ztrát ve vodičích rotoru při provozu  využívají efekt vytlačování proudu do vnějších vodičů s větším odporem při rozběhu

 vnější tyčky mají menší průřez a větší odpor  indukovaný proud vytváří kolem tyček magnetické pole

 obě rozptylová pole indukují zpětně napětí, která se snaží podle Lenzova pravidla zmenšit původní střídavé proudy v tyčkách  magnetický tok kolem spodních tyček (blíže k ose rotoru) je silnější, protože se může převážně uzavírat v železe  zeslabující účinek na proud je proto silnější než ve vnějších tyčkách rotorové klece  proud je tedy vytlačován do vnějších tyček na povrchu klece → skinefekt  při velkých rozběhových proudech je proud vytlačen do vnějších vodičů (do rozběhové klece) s menším průřezem a větším odporem => rozběhový proud je menší, má větší činnou složku a tím menší fázové zpoždění za průběhem magnetického toku statoru a tedy větší silové účinky

 momentová charakteristika je při rozběhu příznivější než u jednoduché rotorové klece s tyčkami kruhového průřezu

 stejný efekt dosáhneme i při jiném tvaru hlubokých drážek a tomu odpovídajících vysokých vodičů

Rotor s hlubokými drážkami má velký rozběhový moment a malý rozběhový proud.

Reluktanční motor  svazek rotorových plechů klecového rotoru má na obvodu tolik vybrání, kolik má stator

 motor se rozbíhá jako motor s kotvou nakrátko a po rozběhu pracuje jako synchronní motor Reluktanční motory mají synchronní otáčky.  tyto motory mají větší odběr proudu (pro menší induktivní odpor), menší účiník a menší účinnost

 použití: pohon zařízení vyžadující konstantní otáčky → pohon tkalcovských stavů

Použití motorů s kotvou nakrátko  mají jednoduchou a levnou konstrukci, nenáročnou údržbu a proto mají širokou oblast využití  vzhledem k obtížnějšímu způsobu řízení otáček se používá jen v pohonech bez nutnosti častých změn otáček  v současné době je možné zásluhou frekvenčních měničů jednoduše a účinně regulovat otáčky a výkon motoru  používají se především pro:  pohony obráběcích strojů  pohony jeřábů  pohony ventilátorů  pohony čerpadel  pohony s těžkým rozběhem

 statorový plech

 rotorový plech

 klecový rotor (bez rotorových plechů)

Momentová charakteristika asynchronního motoru s kotvou nakrátko  zobrazuje závislost mechanického momentu na otáčkách  popisuje mechanické vlastnosti motoru

  porovnáním s momentovou charakteristikou pohonu určuje vhodnost použití motoru pro tento pohon  v klidu (s=100%, n=0 min-1) má motor záběrný moment MZ  při rozběhu je klec v klidu a chová se tak jako indukčnost  IZ = 5 – 10 x IN  jeho charakter je převážně jalový -> nevytváří moment  činný proud je malý -> malý záběrný moment  zvyšováním otáček se moment nejprve začne mírně snižovat až na úroveň „sedlového momentu MS“

 momentová charakteristika pohonu nesmí ležet nad tímto bodem -> motor nepřekoná MS a nedosáhne jmenovitých otáček  konstrukcí klece můžeme tento sedlový moment do jisté míry eliminovat a docílit tak charakteristiky „bez sedla“  dalším zvyšováním otáček se zvyšuje i moment, dosáhne svého maxima MMAX, pak klesá na hodnotu jmenovitého momentu MN  v okolí jmenovitého momentu kolísají otáčky, v závislosti na změně momentu, jen velmi málo  motor má tak stálé otáčky i při velkých změnách zatížení  pokud není k motoru připojena zátěž, motor dosáhne téměř synchronních otáček nS

Zapojení svorkovnice asynchronního motoru a) do hvězdy → 400 V

b) do trojúhelníka → 230 V

Příklad: Popište, z jakého důvodu používáme u asynchronních motorů větších výkonů pro rozběh zapojení Y/D. Řešení: Motor, který je při trvalém provozu zapojen do trojúhelníku, rozbíháme v zapojení do hvězdy z důvodu menšího proudového nárazu do rozvodné sítě. Jednotlivé cívky vinutí motoru jsou v zapojení do hvězdy připojeny na napětí fázové 230 V, v zapojení do trojúhelníku na napětí sdružené 400 V. Proto proud motoru v zapojení do hvězdy má hodnotu 1/3 proudu v zapojení do trojúhelníku. Při rozběhu však nesmí být motor zatěžován proto, že i výkon v zapojení do hvězdy je třetinový. Motorovou svorkovnici v zapojení do hvězdy:

Motorovou svorkovnici v zapojení do trojúhelníku:

Příklad štítkového údaje motoru, který nám umožní rozběh v kombinaci Y/D:  určující je velikost štítkového napětí:  starší motory D/Y 380 / 660V, nebo D 380 V  novější motory D/Y 400 / 690 V, nebo D 400 V

Řez třífázovým asynchronním motorem v patkovém provedení