Asinhroni motor – Konstrukcija, princip rada i primena

 Naš čuveni naučnik, Nikola Tesla, je konstruisao svoj elektromotor još davne 1887.godine. Čuveni Teslin asinhroni elektromotor može raditi na monofaznu ili trofaznu električnu energiju. Princip rada je zanovan na elektromagnetnom obrtnom polju koje je Tesla otkrio 1882.godine. Dalje u tekstu možete saznati više o samoj konstrukcji motora, njegovoj primeni i principu rada.

 Asinhrona mašina je neka vrsta električne mašine za naizmeničnu struju, sam naziv asinhrona je nastao tako što brzina obrtanja rotora i brzina obrtanja obrtnog magnetnog polja je sinhronizovana već asingrona. Asinhrone mašine ne mogu da proizvode reaktivnu snagu, pa se u glavnom koriste kao elektromotori, što im je i najveća primena.

Konstrukcija asinhronog elektromotora

 Dobro je poznato da se elektomotori sastoje od statora i rotora. Stator asinhronog elektromotora se izrađuje od feromagnetnog materijala u obliku limova, a između limova postavlja se izolacija. Stator se sastoji iz tankih limova kako bi se smanjili gubici usled histerezisa i vrtložnih struja. Drugi način povećanja kvaliteta statora se vrši poboljšanjem materijala legiranjem silicijumom radi suzbijanja gubitaka zbog histerezisa, pošto dodatak silicijuma sužava histerezisnu petlju, a legiranjem se povećava električna otpornost limova zbog čega se smanjuju vrtložne struje i gubici usled njih.

 Žlebovi u kojima se smeštaju namotaji statora mogu biti poluzatvoreni i otvoreni. Za motore malih snaga, do 200KW koristimo poluzatvorene, a otvorene za motore većih snaga. Mada se otvoreni žlebovi koriste i u niskonaponskim, ali njihova glavna primena je kod visokonaponskih asinhronih mašinama.

 Rotor elektromotora se takođe pravi od feromagnetnog materijala. Namotaji se smeštaju na rotor na dva načina, zbog čega se razlikuju dve podgrupe asinhronih motora. U zavisnosti od načina smeštanja namotaja postoje mašine sa namotanim rotorom (mašine sa kliznim prstenovima) i kavezni asinhroni motori (motori sa kratkospojenim rotorom).

 Kod motora sa kliznim prstenovima rotor ima trofazni namotaj čiji se počeci izvode na tri klizna prstena, dok se krajevi uglavnom vezuju u zvezdište. Svrha kliznih prstenova je mogućnost spoljnog pristupa namotaju rotora. Po prstenovima klize četkice koje su pričvršćene za stator i čiji se izvodi nalaze na priključnoj pločici mašine.

 Kod kaveznih kratkospojenih motora rotor čine masivni provodnici koji su sa obe strane spojeni kratkospojnim prstenovima. Namotaj može biti od bakra ili od aluminijuma. Kavezni namotaj je potpuno kratko spojen, što znači da ne postoji električni pristup rotorskom namotaju, a time nema ni potrebe za četkicama, koje su najčešći uzrok otkazivanja mašine.

Princip rada asinhronog elektomotora

 Kada kroz namotaje statora protiče trofazna naizmenična struja, ona stvara obrtno magnetno polje, koje okreće rotor brzinom Ω. Obrtno polje rotira u zazoru i zatvara se kroz stator i rotor, zbog čega se u provodnicima indukuju odgovarajuće elektromotorne sile.

 U namotaju statora javlja se kontraelektromotorna sila Es koja drži ravnotežu priključenom naponu statora U. U namotaju rotora se takođe indukuje elektromotorna sila. Ako je električno kolo rotora zatvoreno, kroz njega će proticati struja Ir, čija je aktivna komponenta istog smera kao i indukovana elektromotorna sila. Pošto se provodnik sa strujom Ir nalazi u magnetnom polju, na njega će delovati elektromagnenta sila F koja će obrtati rotor u smeru obrtanja obrtnog magnetnog polja. Zbir svih proizvoda pojedinačnih sila u provodnicima rotora predstavlja obrtni momenat elektromagnetnih sila elektromotora. Kako se energija sa statora na rotor prenosi putem elektromagnetne indukcije, asinhrone mašine se često nazivaju i indukcione mašine.

 Namotaji su po svojoj prirodi omsko-induktivnog karaktera. Za magnećenje magnetnog materijala i vazdušnog zazora između statora i rotora potrebna je reaktivna energija. Kako asinhrona mašina ne može da proizvodi reaktivnu energiju, ona je mora uzimati iz mreže. Struja koju napon mreže tera kroz namotaje će uvek biti induktivna. Zbog toga je asinhrona mašina u i motorskom i u generatorskom režimu potrošač reaktivne energije, što je jedan od osnovnih razloga zašto se asinhrona mašina koristi uglavnom kao motor. U generatorskom režimu asinhrona mašina se koristi u okviru autonomnih elektroenergetskih sistema i tada se reaktivna energija obezbeđuje iz kondenzatorske baterije. U velikim industrijskim potrošačima sa puno asinhronih motora velikih snaga, često se postavljaju statički kompenzator (uglavnom kondenzatorska baterija) za popravku faktora snage, da se reaktivna energija ne povlači iz mreže.

 Teslin elektromotor je izuzetno jednostavan i u tome je njegovo savršenstvo. Pored jednostavnosti njegov rad je gotovo bešuman. Ima još jednu izuzetnu osobinu, a to je stepen iskorišćenja od 95%. Slobodno možemo da kažemo da je to do sada najbolja mašina koja pretvara električnu energiju u mehaničku.

Primena asinhronih elektromotora

 Primena asinhronih elektromotora u industriji ali i u našem okruženju je neverovatno velika. Ovo su samo od nekih:

• Industrija (pumpe, kompresori, mlinovi, mešalice),
• Transportni sistemi (pokretne trake, dizalice, žičare i ski liftovi, električna vozila),
• Različite vrste kućnih aparata (veš mašine, kompresori za frižidere, kompresori u klima uređajima).