str. 1

Temat: Rodzaje maszyn indukcyjnych.
Maszyny indukcyjne to takie, w których napięcie do obwodu wirnika nie jest doprowadzone
z zewnątrz, lecz pojawia się w wyniku indukcji elektromagnetycznej.
Maszyny indukcyjne mają prostą budowę i w związku z tym charakteryzują się dużą
pewnością ruchową, łatwością obsługi oraz niską ceną. Dzięki temu znalazły one
zastosowanie, najczęściej jako silniki lub hamulce elektryczne, a rzadziej jako prądnice
zwykle do wytwarzania energii elektrycznej w małych elektrowniach. W specjalnych
wykonaniach są stosowane jako przesuwniki fazowe, transformatory nastawne (regulatory
indukcyjne), przetwornice częstotliwości, sprzęgła indukcyjne, serwomechanizmy.
Silniki indukcyjne mają dobre właściwości eksploatacyjne i ruchowe. Ich charakterystyki
można kształtować przez zmianę warunków zasilania i przez zmianę impedancji zewnętrznej
przyłączanej do uzwojeń maszyny. Dlatego też są powszechnie stosowane w układach
napędowych o regulowanej i nieregulowanej prędkości obrotowej.
Rozróżnia się:
- ze względu na sposób zasilania:



maszyny indukcyjne jednofazowe
maszyny indukcyjne dwufazowe
maszyny indukcyjne trójfazowe
- ze względu na sposób wykonania uzwojenia wirnika:


maszyny pierścieniowe
maszyny klatkowe
- ze względu na rodzaj ruchu:


maszyny indukcyjne wirujące
maszyny indukcyjne liniowe
Silniki indukcyjne buduje się obecnie o mocach od kilku watów do kilku megawatów przy
napięciach zasilających od 100 V do 15 kV.
Dlaczego obraca się silnik maszyny indukcyjnej
Przy zamkniętych obwodach uzwojenia wirnika płynie prąd. Wtedy strumień wirujący
oddziałuje na prąd w uzwojeniu wirnika, wywołując siłę działającą w kierunku pokazanym na
rys. 5.1, na którym zaznaczono także kierunek wirowania strumienia z prędkością n1,
kierunki napięć (a więc i prądów) indukowanych w zamkniętych obwodach wirnika i kierunki
sił F działających na przewody z prądem. Na skutek działania tych sił osadzony w łożyskach
wirnik obraca się w kierunku działania tych sił, a więc w kierunku wirowania strumienia
magnetycznego. W uzwojeniach wirnika indukuje się napięcie tylko wtedy, kiedy istnieje ruch
strumienia względem tych uzwojeń. Dlatego pod wpływem omawianych sił wirnik maszyny
indukcyjnej może wirować tylko z prędkością n mniejszą od prędkości synchronicznej, gdyż
przy prędkości synchronicznej uzwojenie wirnika byłoby nieruchome względem strumienia
i nie indukowałyby się w nim napięcia. Prędkość różna od synchronicznej nazywa się
prędkością asynchroniczną i dlatego maszyny indukcyjne są nazywane także maszynami
asynchronicznymi.
str.1 Silnik klatkowy.
Wirnik klatkowy składa się z nieizolowanych prętów, najczęściej aluminiowych (materiał lekki
i dobrze przewodzący prąd) połączonych na końcach metalowymi przewodzącymi
pierścieniami
(najczęściej z aluminium, miedzi, mosiądzu). Widok takiej klatki przedstawia rysunek 15. Dla
silników małej mocy często cały wirnik wykonywany jest w postaci jednolitego odlewu.
Wykonana w ten sposób klatka stanowi wielofazowe uzwojenie zwarte. Indukowane w takiej
klatce napięcia (pod wpływem pola stojana) są małe, prądy natomiast stosunkowo duże ze
względu na mały opór elektryczny takiej klatki. Pręty klatki nie są w praktyce prowadzone
równolegle do osi obrotu, lecz z lekkim skosem, a to ze względu na cichszą pracę silnika
i łatwiejszy rozruch. Podobnie stojan wirnik także posiada rdzeń z blach elektrotechnicznych
ze żłobkami w których prowadzone są pręty klatki lub uzwojenie. Na duże moce (rzędu setek
kW i pojedynczych MW) wykonywane są silniki klatkowe głębokożłobkowe i dwuklatkowe.
Posiadają one korzystne charakterystyki rozruchowe.
Symbol trójfazowego silnika indukcyjnego, klatkowego na schematach elektrycznych jest
przestawiony na rysunku 17.
str.2 Po lewej stronie zaznaczone są przewody sieci zasilającej (w tym przypadku
trójprzewodowej). Zasilany jest stojan, symbolicznie przedstawiony jako zewnętrzny, większy
okrąg. Wirnik nie ma żadnych wyprowadzeń.
Silnik pierścieniowy.
Wirnik w silniku pierścieniowym posiada uzwojenia nawinięte, podobnie jak stojan,
przewodami izolowanymi. Prowadzone są one w żłobkach blach wirnika (widok takiej blachy
pokazany jest na rysunku 18).
Wszystkie fazy tego uzwojenia najczęściej zwarte są początkami (tworząc połączenie
w gwiazdę), i z wyprowadzonymi końcami. Każdy z końców (w przypadku silnika
trójfazowego jest ich oczywiście trzy) przyłączony jest do jednego pierścienia (najczęściej
miedzianego) osadzonego na wale wirnika i od niego odizolowanego.
Na każdym z tych pierścieni ślizga się szczotka węglowa, przyłączona do tabliczki
zaciskowej silnika. Dzięki temu do uzwojenia wirnika silnika pierścieniowego można
przyłączyć rezystory zewnętrzne, służące np. do rozruchu lub regulacji prędkości obrotowej
silnika (patrz rozdział czwarty). Stosowane jest także skojarzenie uzwojeń wirnika w trójkąt,
najczęściej dla silników większych mocy, rzędu dziesiątek kW. Symbol silnika
pierścieniowego na schematach elektrycznych przedstawiony jest na rysunku 20.
str.3 Uzwojenie stojana zasilane jest podobnie jak w poprzednim przypadku. Natomiast
wyprowadzone są jeszcze uzwojenia wirnika (trzy końce). Wirnik symbolicznie oznaczany
jest jako mniejszy, wewnętrzny okrąg, tak jak w rzeczywistym silniku, obracający się
wewnątrz stojana. Silniki asynchroniczne pierścieniowe są droższe od klatkowych i w efekcie
nie są tak rozpowszechnione.
str.4