Jaka jest różnica między wirnikiem klatkowym a wirnikiem uzwojonym w silniku prądu przemiennego trójfazowym?

Jeśli chodzi o silniki trójfazowe prądu przemiennego, dwa popularne typy wirników to wirnik klatkowy i wirnik uzwojony. Jako dostawca silników trójfazowych prądu przemiennego, zrozumienie różnic między tymi dwoma typami wirników jest kluczowe dla zapewnienia najlepszych rozwiązań naszym klientom.

1. Budowa

Wirnik klatkowy jest jednym z najpowszechniejszych typów wirników w silnikach trójfazowych prądu przemiennego. Składa się z laminowanego żelaznego rdzenia z przewodzącymi prętami umieszczonymi w szczelinach na obwodzie rdzenia. Pręty te są zwarte na obu końcach pierścieniami końcowymi, tworząc konstrukcję przypominającą klatkę wiewiórki. Prostota konstrukcji sprawia, że ​​jest solidny i niezawodny. Pręty przewodzące są zwykle wykonane z miedzi lub aluminium, które mają dobrą przewodność elektryczną.

Natomiast uzwojony wirnik ma bardziej złożoną konstrukcję. Ma również laminowany rdzeń żelazny, ale zamiast prętów przewodzących ma zestaw izolowanych uzwojeń. Uzwojenia te są podobne do uzwojeń stojana i są połączone z pierścieniami ślizgowymi na wale wirnika. Do pierścieni ślizgowych można podłączyć zewnętrzne rezystory, co pozwala na zewnętrzne sterowanie obwodem wirnika.

2. Charakterystyka wyjściowa

Charakterystyka rozruchowa silnika trójfazowego prądu przemiennego w dużym stopniu zależy od rodzaju wirnika. Wiewiórka - wirniki klatkowe mają stosunkowo niski moment rozruchowy. Po uruchomieniu silnika pole magnetyczne w stojanie indukuje prądy w prętach klatkowych. Interakcja między tymi prądami a polem magnetycznym stojana wytwarza moment obrotowy, który uruchamia silnik. Jednak ze względu na niską rezystancję prętów klatkowych, prąd rozruchowy jest wysoki, często 5 - 7 razy większy od prądu znamionowego. Tak wysoki prąd rozruchowy może powodować spadki napięcia w układzie zasilania, szczególnie w dużych silnikach.

Natomiast silniki uzwojone mają wysoki moment rozruchowy. Dodając zewnętrzne rezystory do obwodu wirnika poprzez pierścienie ślizgowe podczas rozruchu, można zwiększyć rezystancję wirnika. Zwiększa to moment obrotowy przy rozruchu, jednocześnie zmniejszając prąd rozruchowy. W miarę przyspieszania silnika zewnętrzne rezystory można stopniowo usuwać, umożliwiając pracę silnika z normalną prędkością przy niższym oporze wirnika. Ta cecha sprawia, że ​​silniki z uzwojonym wirnikiem nadają się do zastosowań wymagających wysokiego momentu rozruchowego, takich jak kruszarki, przenośniki i wciągniki.

3. Kontrola prędkości

Kontrola prędkości to kolejny ważny aspekt, w którym różnią się oba typy wirników. Powszechnie uważa się, że silniki klatkowe mają stałą prędkość. Prędkość silnika klatkowego zależy od częstotliwości zasilania i liczby biegunów w silniku. Chociaż do sterowania prędkością silników klatkowych można zastosować niektóre metody, takie jak napędy o zmiennej częstotliwości (VFD), zakres prędkości jest ograniczony.

Silniki z wirnikiem uzwojonym oferują lepsze możliwości kontroli prędkości. Regulując zewnętrzne rezystory podłączone do obwodu wirnika, prędkość silnika można zmieniać w szerokim zakresie. Dzięki temu silniki z wirnikiem uzwojonym nadają się do zastosowań, w których wymagana jest praca ze zmienną prędkością, np. w papierniach, zakładach tekstylnych i niektórych typach maszyn przemysłowych.

4. Wydajność

Wydajność jest kluczowym czynnikiem przy wyborze silnika. Silniki klatkowe typu wiewiórkowego znane są ze swojej wysokiej sprawności. Prosta konstrukcja wirnika klatkowego zmniejsza straty spowodowane prądami wirowymi i histerezą. Ponadto nowoczesne silniki klatkowe, takie jak npTrójfazowy silnik indukcyjny IE3 AC, zostały zaprojektowane tak, aby spełniać standardy wysokiej wydajności, co może znacznie zmniejszyć zużycie energii w całym okresie eksploatacji silnika.

Silniki z wirnikiem uzwojonym mają natomiast niższą sprawność w porównaniu z silnikami klatkowymi, szczególnie przy pracy z zewnętrznymi rezystorami w obwodzie wirnika. Dodatkowy opór w obwodzie wirnika powoduje straty mocy, co zmniejsza ogólną sprawność silnika. Jednakże w zastosowaniach, w których wymagany jest wysoki moment rozruchowy i kontrola prędkości, kompromis w zakresie wydajności może być akceptowalny.

5. Konserwacja

Wymagania konserwacyjne różnią się także w przypadku obu typów wirników. Silniki klatkowe typu wiewiórkowego są stosunkowo bezobsługowe. Prosta konstrukcja wirnika klatkowego oznacza, że ​​istnieje mniej elementów, które mogą ulec awarii. Nie ma szczotek ani pierścieni ślizgowych, co eliminuje potrzebę wymiany szczotek i konserwacji pierścieni ślizgowych. To sprawia, że ​​silniki klatkowe są popularnym wyborem w zastosowaniach, w których ważna jest niezawodność i niskie koszty utrzymania, np. w sprzęcie gospodarstwa domowego i małym sprzęcie przemysłowym.

Rana - silniki wirnikowe wymagają większej konserwacji. Aby zapewnić prawidłowy kontakt elektryczny, należy regularnie sprawdzać i wymieniać szczotki i pierścienie ślizgowe. Ponadto zewnętrzne rezystory używane do kontroli prędkości i rozruchu mogą również wymagać konserwacji. Jednak przy odpowiedniej konserwacji silniki z uzwojonym wirnikiem mogą zapewnić niezawodną pracę w wymagających zastosowaniach.

6. Koszt

Koszt jest ważnym czynnikiem branym pod uwagę przez klientów. Silniki klatkowe są na ogół tańsze niż silniki z wirnikiem uzwojonym. Prosta konstrukcja wirnika klatkowego zmniejsza koszty produkcji. Ponadto niższe wymagania konserwacyjne silników klatkowych również przyczyniają się do niższych kosztów całkowitych w całym okresie użytkowania silnika.

Silniki uzwojone – wirnikowe są droższe ze względu na złożoną konstrukcję i dodatkowe elementy, takie jak pierścienie ślizgowe i rezystory zewnętrzne. Jednakże w zastosowaniach, w których wymagane są unikalne cechy silników z uzwojonym wirnikiem, takie jak wysoki moment rozruchowy i kontrola prędkości, wyższy koszt może być uzasadniony.

7. Aplikacje

Różnice w charakterystyce silników klatkowych i uzwojonych sprawiają, że nadają się one do różnych zastosowań. Silniki klatkowe są szeroko stosowane w zastosowaniach, w których wymagana jest stała prędkość i wysoka wydajność, np. w wentylatorach, pompach i sprężarkach. TheTrójfazowy silnik indukcyjny prądu przemiennegoz wirnikiem klatkowym jest popularnym wyborem do tego typu zastosowań.

Silniki z wirnikiem uzwojonym są stosowane w zastosowaniach wymagających wysokiego momentu rozruchowego i sterowania zmienną prędkością. W branżach takich jak górnictwo, stal i ciężki sprzęt często stosuje się silniki z uzwojonym wirnikiem w kruszarkach, młynach i podnośnikach. Możliwość kontrolowania początkowego momentu obrotowego i prędkości sprawia, że ​​silniki z uzwojonym wirnikiem są idealne do tych wymagających zastosowań.

Podsumowując, wybór pomiędzy wirnikiem klatkowym a wirnikiem uzwojonym w silniku trójfazowym prądu przemiennego zależy od specyficznych wymagań aplikacji. Jako dostawcaTrójfazowy silnik elektryczny prądu przemiennegomożemy pomóc naszym klientom w wyborze najbardziej odpowiedniego silnika w zależności od ich potrzeb. Niezależnie od tego, czy jest to wysokowydajny silnik klatkowy do prostych zastosowań, czy silnik z uzwojonym wirnikiem do wymagających procesów przemysłowych, posiadamy wiedzę i produkty, które spełnią Twoje wymagania. Jeśli jesteś zainteresowany zakupem silników trójfazowych prądu przemiennego lub potrzebujesz więcej informacji, skontaktuj się z nami w celu szczegółowej dyskusji.

Referencje

• Chapman, SJ (2012). Podstawy maszyn elektrycznych. McGraw-Wzgórze.
• Fitzgerald, AE, Kingsley, C. i Umans, SD (2003). Maszyny elektryczne. McGraw-Wzgórze.