Elektromotory (EM) jsou hlavní trakční zařízení v moderním průmyslu a každodenním životě. Zabezpečují pohyb strojů a mechanismů v průmyslu a stavebnictví, těžebním průmyslu a v domácnostech. Účelem těchto zařízení je přeměnit elektrickou energii na mechanickou energii otáčením hřídele.
Nejpoužívanější v průmyslu jsou asynchronní (bezkartáčové) třífázové motory. Takové jednotky jsou jednoduché na konstrukci, spolehlivé v provozu a vykazují vysokou účinnost. Produkty mají široký rozsah výkonu: od 0,3 kW do 100 kW nebo více.
Motory tohoto typu lze nalézt naprosto ve všech průmyslových odvětvích na jakémkoli zařízení, od obráběcích strojů a dopravníků až po ventilátory a výtahy.
Třífázový motor s kotvou nakrátko
Jedná se o designově nejjednodušší, nejběžnější a nejspolehlivější motor. Má vinutí pouze ve statoru motoru. Stator je sestaven z mnoha prstencových desek s drážkami, ve kterých je umístěno vinutí izolovaného měděného drátu.
Při přivedení napětí vzniká pohybující se elektromagnetické pole, díky kterému se rotor otáčí. Rotační část – rotor nemá vinutí. Místo toho jsou na hřídeli lisované desky a kroužky z barevných kovů, které vytvářejí proud přenášející klec s přesazenými osami.
Vlivem posunutí os vodičů se při přívodu elektřiny mění i elektromagnetické pole, což vede k okamžitému spuštění (zahájení otáčení) rotoru. Takové rotory bez drátového vinutí se nazývají rotory s veverkovou klecí, což odlišuje tento typ motoru od ostatních. Se všemi svými zřejmými výhodami (jednoduchost, spolehlivost, životnost, vysoká účinnost) mají asynchronní motory významnou nevýhodu: zapínací proudy při spuštění jsou mnohonásobně vyšší než jmenovité.
Například takový 3 kW motor může spotřebovat 18 kW při startu. To způsobuje krátkodobé přetížení sítě, které může vést k vážným problémům. Jmenovitý proud může být 3-8krát vyšší, v závislosti na modelu motoru. K vyřešení tohoto problému se používají různá opatření. Především se jedná o výpočet výkonu elektrické sítě s přihlédnutím k rozběhovým momentům.
Používá se také kombinace obou typů připojení. Vinutí třífázových motorů jsou zapojena podle dvou obvodů: hvězda nebo trojúhelník. Někdy dochází ke spínání, aby se zmírnily náběhové proudy.
Například spuštění se provádí podle trojúhelníkového obvodu, když je napětí na všech vinutích stejné a nedochází k silnému skoku ve spotřebě proudu. Poté, když se rotor roztočí, přepne se do hvězdicového okruhu a motor dosáhne svého jmenovitého (konstrukčního) výkonu a otáček.
Kromě toho moderní průmysl zahájil výrobu speciálních zařízení – zařízení pro měkký start „soft start“. Při jejich použití se rotor začne pomalu otáčet a poté se rychle roztočí na jmenovité otáčky.
V tomto případě nedochází k vícenásobným poklesům startovacího napětí v síti. Spotřeba proudu při spuštění zůstává nominální. To znamená, že 3 kW motor s takovým zařízením spotřebuje při startování 3 kW a ne 18 kW. Toto moderní elektronické zařízení je dnes efektivnější, pohodlnější a praktičtější než klasický spínač do trojúhelníku.
Třífázový vinutý rotorový motor
Takové motory jsou složitější a dražší. Jinak se jim říká komutátorové nebo kartáčové motory. Rotor je elektricky spojen s vinutím statoru pomocí grafitových kartáčů. To je to, co často způsobuje problémy.
Postupem času se kartáčky nebo kontakty pod nimi postupně opotřebovávají, začíná jiskřit a vzniká elektrický oblouk. To může vést k vyhoření kontaktu a úplnému selhání rotoru. Kromě toho samotný rotor takových motorů má svá vlastní vinutí, která jsou dražší než rotory s veverkou.
Schéma zapojení pro takové motory je hvězda. Konce tří vinutí U, V, W jsou spojeny na jeden kontakt. Další tři konce K, L, M jsou připojeny k rotorovým kartáčům přes sběrací kroužky. K těmto kontaktům umístěným ve skříni motoru lze také připojit softstartér s měkkým startem. Motory s takovým rotorem spotřebovávají při startu méně energie než s rotorem nakrátko, i když překračuje jmenovitou hodnotu.
Toho je dosaženo použitím rezistorů v obvodu motoru. To byla jejich jediná výhoda oproti zkratovaným možnostem. Problém přetížení v síti a na takových motorech lze také zcela odstranit pomocí softstartéru.
K těmto kontaktům umístěným ve skříni motoru lze připojit softstartér s měkkým startem. Průmysl se vyvíjí tak, že dnes je stále méně třífázových kartáčovaných (fázových) elektromotorů právě pro jejich složitost a vyšší cenu.
Problém přetížení sítě při spouštění jakýchkoli elektromotorů lze také vyřešit pomocí jiných zařízení. Jedná se o invertory, samostatná zařízení. Mohou být drahé, ale kromě plynulého startu bez přetížení poskytují možnost regulovat otáčky motoru podle potřeby výroby, což může být důležité.
V důsledku toho s příchodem softstartérů a invertorů ztratily složitější a dražší, méně spolehlivé fázové (kartáčové) motory své výhody v režimu šetrného spouštění. Proto se motory tohoto typu postupně stávají minulostí.
Jednofázový motor
Takové motory se nejčastěji používají v domácích spotřebičích a všude tam, kde není potřeba instalovat složitější a výkonnější třífázovou elektrickou síť. Výkon takových zařízení nepřesahuje 2,2 kW, což je dostačující pro domácí spotřebiče a malé stroje pro domácí dílnu.
Takové motory fungují, když jsou zapojeny do běžné zásuvky. TME nabízí široký výběr jednofázových motorů.
Jak se spouští jednofázový motor?
Strukturálně je takový motor podobný výše popsaným třífázovým možnostem. Ale vzhledem k tomu, že do vinutí je přiváděna pouze jedna fáze, ihned po zapnutí nedochází k rotujícímu elektromagnetickému poli, které vzniká mezi vinutími 3 fází. Takový motor se může nastartovat bez přídavných zařízení, pokud se rotor otáčí při přivedení napětí.
Takový mechanický start je ale nepohodlný. Proto se pro spouštění používá speciální spouštěcí vinutí, připojené přes kondenzátor vhodné jmenovité kapacity. Jeho elektromagnetické pole je posunuto o 90 stupňů vzhledem k pracovnímu poli, což dává primární rotaci rotoru. Po nastartování se startovací vinutí vypne.
U některých modelů ED fungují také startovací vinutí. Nevýhodou těchto systémů je jejich sklon k přehřívání.
Dvoufázový motor
Jde o vzácné motory, které by se občas daly najít v jednotlivých odvětvích. Dnes jsou extrémně vzácné, protože všechny moderní elektrické sítě jsou řešeny dvěma způsoby – 1 nebo 3 fázemi. Technicky jsou takové ED vyrobeny a fungují stejně jako jednofázové (220 V). Rozdíl je v tom, že pracovní vinutí posunuté o 90 stupňů je zároveň vinutím startovacím.
K posunu fází se také používají kondenzátory vhodné kapacity. Dnes byly vyvinuty a používány stovky druhů různých elektromotorů, domácích i průmyslových, 220 V a 380 V (jedno- a třífázové, různý výkon, rychlost, rozměry a hmotnost).Většinu z nich lze vybrat v nabídka TM Electronics.
Jedná se o moderní motory od předních tuzemských i zahraničních výrobců, kteří mají zkušenosti s tvorbou a vylepšováním takových agregátů. Rozdíl v účelu a rozsahu použití moderních elektromotorů je obrovský.
Jedná se o miniaturní motorky v plastových pouzdrech pro tiskárny, mikrovlnné trouby apod. a výkonné motory pro navijáky, obráběcí stroje a jakákoli jiná průmyslová zařízení.
2SIE71-4B Motor: AC; 3-fázový; 0,37 kW; 230/400VAC; 1400 otáček za minutu; 6,4 kg
G30061GG050.0XL Motor: AC; 1-fázový; 6W; 230VAC; 1250 otáček za minutu; 50 otáček za minutu; 1 kg
Elektromotory (jedno- a třífázové) dnes mohou pomoci vyřešit nejjednodušší problémy. S jejich pomocí se elektrická energie přeměňuje na mechanickou energii ve formě rotačního pohybu hřídele. Realizace tohoto procesu je možná pomocí magnetického pole. Každý případ je přitom individuální, takže je možné použít jakékoliv jiné řešení spouštění.
Třífázové motory vybavené rotorem nakrátko nebo kroužkovým rotorem jsou velmi žádané zejména v průmyslu. Hlavním důvodem takové popularity je jejich inherentní snadné použití, jednoduchý design a dosažení vysokého výkonu ve srovnání s jednofázovými. Nejčastěji je najdeme u kompresorů, soustruhů a frézek a řady dalších zařízení.
Třífázový motor vybavený rotorem nakrátko
Konstrukce třífázového motoru vybaveného rotorem nakrátko se skládá z rotoru a statoru s drážkami uvnitř, kde je umístěno vinutí.
Ve výrobním procesu rotoru se používají tyče vyrobené z hliníku a mědi, pomocí kterých jsou dva kroužky navzájem spojeny. V důsledku toho vzniká něco podobného buňce. Konstrukce samotné klece se skládá z tyčí, které jsou zase umístěny pod úhlem, což ve výsledku zaručuje rovnoměrný proces otáčení. Tento typ motoru se také nazývá squirrel-cage.
Zařízení mají některé nevýhody, jmenovitě takové třífázové motory se vyznačují poměrně vysokými startovacími body s nízkým rozběhovým momentem. Motory s kotvou nakrátko používají 5-8 násobek jmenovitého proudu, což má za následek zahřívání vinutí. Právě toto zahřívání je negativním jevem.
Značný odběr proudu může způsobit výpadky sítě. Tato funkce neumožňuje připojení motoru o výkonu nad 4 kW přímo do sítě. S ohledem na to má proces spouštění své vlastní nuance a je implementován pomocí vyvinutých řešení.
Prvním takovým řešením je použití systému hvězda-trojúhelník. Během procesu spouštění po určitou dobu motor pracuje s menším točivým momentem, zatímco hodnota napětí na každém vinutí se rovná fázovému napětí. Po mírném zrychlení se změní zapojení vinutí pomocí přepínače hvězda-trojúhelník. Konkrétně ten, ve kterém jsou spojeny začátek a konec různých vinutí, zatímco neutrální vodič není použit a motor je provozován na jmenovitý výkon.
Druhou možností pro spuštění třífázového motoru s kotvou nakrátko je použití zařízení „soft start“. Takový elektronický systém se skládá z tyristorů a triaků, které umožňují plynule zvyšovat napětí dodávané do vinutí.
Porovnáme-li obě výše uvedená řešení, druhé se používá nejčastěji pro realizaci současných projektů, protože je vybaveno řadou výhod.
Třífázový motor vybavený vinutým rotorem
Na druhém místě z hlediska poptávky je třífázový motor vybavený vinutým rotorem. Konstrukce tohoto třífázového pohonu je komplikovaná, což určuje jejich zvýšenou cenu a větší finanční náklady s tím spojené. V této verzi produktu jsou drážky vybaveny vinutím skládajícím se ze 3 částí a spojenými hvězdou. To naznačuje, že konce všech částí jsou nakonec spojeny v jednom bodě (nejčastěji jsou označeny písmeny U, Y, W).
Zbývající tři konce vinutí (K, L, M) jsou spojeny se sběracími kroužky se sousedními kartáči. Konce jsou vyvedeny, což umožňuje připojení dalších obvodů.
Třífázový motor vybavený vinutým rotorem se spouští pomocí přídavného odporu v obvodu rotoru. Tato metoda snižuje rotorový proud, a tedy i proud odebíraný ze sítě. Toto řešení se v praxi používá jen zřídka. Především kvůli vysoké ceně a složitosti konstrukce.
Podstata dalšího řešení je založena na použití měniče. Tato možnost také není levná, ale poskytuje více příležitostí, a to s ohledem na přesnost regulace otáček motoru.
Své uplatnění našly i měniče s motorem s kotvou nakrátko, což svědčí o minimálním využití drahých motorů s vinutým rotorem v průmyslu.
Ke spuštění je nutně vytvořeno rotující magnetické pole. Při použití třífázového motoru se pole vytváří samo od sebe vlivem nastávajícího fázového posunu o 120 stupňů vůči sobě navzájem. Zcela odlišná situace je u jednofázových motorů, kde musí být posuv vytvořen samostatně.
Jednofázový motor
V průmyslovém sektoru není často možné najít jednofázový motor, ale jeho použití je velmi běžné doma. Hlavním důvodem je, že tato zařízení nevyžadují ke svému fungování mnoho energie a jejich použití by mělo být poměrně jednoduché. Jinými slovy, jejich provoz by měl být založen na zapojení do standardní zásuvky.
Jednofázové motory zaručují výkon ne více než 2 kW, což je dostačující pro mnoho domácích potřeb.
Proces spouštění jednofázového motoru
Vnitřní struktura jednofázového motoru je podobná konstrukci třífázových motorů. Ale kvůli přítomnosti jednoho vinutí se při přivedení napětí nevytváří rotující magnetické pole a jeho nepřítomnost naznačuje nemožnost uvést rotor do pohybu.
Jeho nezávislé otáčení je možné díky rolování hřídele motoru. Současně stojí za to věnovat pozornost skutečnosti, že ruční otáčení hřídele není bezpečné a není pohodlné. S ohledem na to se k realizaci tohoto procesu používá kondenzátor s dodatečně připojeným vinutím (spouštění). V zásadě je jeho fázový posun 90 stupňů od hlavního vinutí. Použití startovacího vinutí je přípustné pouze při startování motoru.
Když motor dosáhne hodnoty jmenovitého točivého momentu, je nutné jej vypnout. V opačném případě může systém vyhořet v důsledku produkovaného tepla.
Dvoufázový motor
Dvoufázové indukční motory – to je přesně ten typ elektromotoru, který v běžném životě nebo průmyslu často nenajdete. Dříve byly někdy používány k implementaci průmyslových řešení, ale ne často. V tuto chvíli je jejich využití prakticky nulové.
Konstrukce dvoufázových motorů je velmi podobná jednofázovým, takže princip jejich činnosti je také podobný. Mezi hlavní rozdíly patří role přiřazená startovacímu vinutí. U dvoufázového motoru je startovací vinutí vinutí symetrické k hlavnímu, geometricky posunuté o 90 stupňů. Pro dosažení fázového posunu 90 stupňů se používá kondenzátor s odpovídající kapacitou.
Musíte také nainstalovat 2-fázový elektrický systém, což je velmi nepraktické (mnoho přijímačů pracuje na 1 nebo 3 fázích). Dvoufázové motory se proto v praxi používaly velmi zřídka. Dnes je zcela nahradily jedno- a třífázové pohony, které se vyznačují svou univerzálností a praktičností.
Široké použití třífázových a jednofázových motorů předurčilo potřebu vytvářet jejich různé verze s výraznými parametry a charakteristikami. Pomocí katalogů společnosti TM Electronics snadno vyberete ideální zařízení pro provádění potřebných úkonů. Za nejvýhodnější ceny pořídíte motor jak do bytu, tak do výrobní dílny.
2SIE71-2A Motor: AC; 3-fázový; 0,37 kW; 230/400VAC; 2840 otáček za minutu; 5,6 kg
2SIE71-4B Motor: AC; 3-fázový; 0,37 kW; 230/400VAC; 1400 otáček za minutu; 6,4 kg
