Kolmivaiheinen asynkroninenmoottorion eräänlainen induktiomoottori, jota käytetään samanaikaisesti kytkemällä siihen 380 V:n kolmivaiheinen vaihtovirta (vaihe-ero 120 astetta). Koska kolmivaiheisen asynkronisen moottorin roottorin ja staattorin pyörivä magneettikenttä pyörii samaan suuntaan ja eri nopeuksilla, esiintyy luistoa, joten sitä kutsutaan kolmivaiheiseksi asynkroniseksi moottoriksi.
Kolmivaiheisen asynkronisen moottorin roottorin nopeus on pienempi kuin pyörivän magneettikentän nopeus. Roottorin käämitys tuottaa sähkömotorista voimaa ja virtaa suhteellisen liikkeen vuoksi magneettikentän kanssa ja vuorovaikuttaa magneettikentän kanssa sähkömagneettisen vääntömomentin aikaansaamiseksi, jolloin saavutetaan energianmuunnos.
Verrattuna yksivaiheiseen asynkroniseenmoottorit, kolmivaiheinen asynkroninenmoottoriton parempi toimintakyky ja se voi säästää erilaisia materiaaleja.
Eri roottorirakenteiden mukaan kolmivaiheiset asynkroniset moottorit voidaan jakaa häkkityyppisiin ja käämityyppisiin
Häkkiroottorilla varustetulla asynkronisella moottorilla on yksinkertainen rakenne, luotettava toiminta, kevyt paino ja edullinen hinta, minkä vuoksi sitä on käytetty laajalti. Sen suurin haittapuoli on nopeuden säätelyn vaikeus.
Käämityn kolmivaiheisen asynkronisen moottorin roottori ja staattori on myös varustettu kolmivaihekäämeillä ja kytketty ulkoiseen reostaattiin liukurenkaiden ja harjojen kautta. Reostaatin resistanssin säätäminen voi parantaa moottorin käynnistysominaisuuksia ja säätää moottorin nopeutta.
Kolmivaiheisen asynkronisen moottorin toimintaperiaate
Kun kolmivaiheiseen staattorikäämitykseen syötetään symmetristä kolmivaiheista vaihtovirtaa, syntyy pyörivä magneettikenttä, joka pyörii myötäpäivään staattorin ja roottorin sisäympyrän suuntaisesti synkronisella nopeudella n1.
Koska pyörivä magneettikenttä pyörii nopeudella n1, roottorin johdin on alussa paikallaan, joten roottorin johdin katkaisee staattorin pyörivän magneettikentän indusoiden sähkömotorisen voiman (indusoidun sähkömotorisen voiman suunta määräytyy oikean käden säännön mukaan).
Koska roottorin johdin on oikosulussa molemmissa päissä oikosulkurenkaan avulla, indusoituneen sähkömotorisen voiman vaikutuksesta roottorin johdin tuottaa indusoituneen virran, joka on periaatteessa samaan suuntaan kuin indusoitu sähkömotorinen voima. Roottorin virtaa kuljettavaan johtimeen vaikuttaa sähkömagneettinen voima staattorin magneettikentässä (voiman suunta määritetään vasemman käden säännön avulla). Sähkömagneettinen voima tuottaa roottorin akselille sähkömagneettista vääntömomenttia, joka saa roottorin pyörimään pyörivän magneettikentän suuntaan.
Yllä olevan analyysin perusteella voidaan päätellä, että sähkömoottorin toimintaperiaate on seuraava: kun moottorin kolmivaiheisiin staattorikäämeihin (joiden välinen sähköinen kulmaero on 120 astetta) syötetään kolmivaiheista symmetristä vaihtovirtaa, syntyy pyörivä magneettikenttä, joka katkaisee roottorin käämin ja synnyttää indusoituneen virran roottorin käämiin (roottorin käämi on suljettu piiri). Virtaa kuljettava roottorin johdin tuottaa sähkömagneettisen voiman staattorin pyörivän magneettikentän vaikutuksesta. Näin moottorin akselille muodostuu sähkömagneettinen vääntömomentti, joka saa moottorin pyörimään samaan suuntaan kuin pyörivä magneettikenttä.
Kolmivaiheisen asynkronisen moottorin kytkentäkaavio
Kolmivaiheisten asynkronimoottoreiden perusjohdotus:
Kolmivaiheisen asynkronisen moottorin käämityksestä tulevat kuusi johdinta voidaan jakaa kahteen perusliitäntätapaan: delta-delta-kytkentä ja tähtikytkentä.
Kuusi johtoa = kolme moottorin käämiä = kolme johdinta + kolme johdinta, ja yleismittarilla mitataan saman käämin johdinten välinen yhteys, eli U1-U2, V1-V2, W1-W2.
1. Kolmio-deltakytkentämenetelmä kolmivaiheisille asynkronimoottoreille
Kolmio-delta-kytkentämenetelmä on yhdistää kolmen käämin päät ja hännät peräkkäin kolmion muodostamiseksi, kuten kuvassa on esitetty:
2. Tähtikytkentämenetelmä kolmivaiheisille asynkronimoottoreille
Tähtikytkentämenetelmässä kolmen käämin päät kytketään yhteen, ja kolmea muuta johdinta käytetään virtaliitäntöinä. Kytkentämenetelmä on esitetty kuvassa:
Kolmivaiheisen asynkronisen moottorin kytkentäkaavion selitys kuvissa ja tekstissä
Kolmivaihemoottorin kytkentärasia
Kun kolmivaiheinen asynkroninen moottori on kytketty, kytkentärasiassa olevan liitäntäkappaleen kytkentätapa on seuraava:
Kun kolmivaiheinen asynkroninen moottori on kytketty kulmaan, kytkentärasian liitäntäkappaleen kytkentätapa on seuraava:
Kolmivaiheisille asynkronimoottoreille on kaksi liitäntätapaa: tähtikytkentä ja kolmiokytkentä.
Triangulaatiomenetelmä
Saman jännitteen ja johtimen halkaisijan omaavissa käämikeloissa tähtikytkentätavalla on kolme kertaa vähemmän kierroksia vaihetta kohden (1,732 kertaa) ja kolme kertaa vähemmän tehoa kuin kolmiokytkentätavalla. Valmiin moottorin kytkentätapa on kiinteästi suunniteltu kestämään 380 V:n jännitettä, eikä se yleensä sovellu muokkaamiseen.
Kytkentätapaa voidaan muuttaa vain, kun kolmivaihejännite poikkeaa normaalista 380 V:sta. Esimerkiksi kun kolmivaihejännite on 220 V, alkuperäisen kolmivaihejännitteen 380 V tähtikytkentätapa voidaan vaihtaa kolmiokytkentätapaan. Kun kolmivaihejännite on 660 V, alkuperäinen kolmivaihejännitteen 380 V kolmiokytkentätapa voidaan muuttaa tähtikytkentätapaan tehon pysyessä muuttumattomana. Yleensä pienitehoiset moottorit kytketään tähtiin, kun taas suuritehoiset moottorit kytketään kolmioon.
Nimellisjännitteellä tulisi käyttää kolmiokytkentää. Jos moottori vaihdetaan tähtikytkentään, se kuuluu pienemmän jännitteen käyttöön, mikä johtaa moottorin tehon ja käynnistysvirran pienenemiseen. Suuritehoista moottoria (kolmiokytkentämenetelmä) käynnistettäessä virta on erittäin suuri. Käynnistysvirran vaikutuksen vähentämiseksi verkkoon käytetään yleensä porrastettua käynnistystä. Yksi menetelmä on vaihtaa alkuperäinen kolmiokytkentämenetelmä tähtikytkentämenetelmäksi käynnistystä varten. Tähtikytkentämenetelmän käynnistyksen jälkeen se muunnetaan takaisin kolmiokytkentämenetelmäksi käyttöä varten.
Kolmivaiheisen asynkronisen moottorin kytkentäkaavio
Kolmivaiheisten asynkronimoottoreiden eteen- ja taaksepäin suuntautuvien siirtolinjojen fyysinen kaavio:
Moottorin eteen- ja taaksepäin ohjauksen saavuttamiseksi mitä tahansa kahta virtalähteen vaihetta voidaan säätää toisiinsa nähden (kutsumme tätä kommutoinniksi). Yleensä V-vaihe pysyy muuttumattomana, ja U- ja W-vaiheita säädetään toisiinsa nähden. Jotta moottorin vaihejärjestys voidaan vaihtaa luotettavasti kahden kontaktorin ollessa toiminnassa, johdotuksen on oltava yhdenmukainen koskettimen ylemmässä portissa ja vaiheen on oltava sama kontaktorin alemmassa portissa. Kahden vaiheen vaihejärjestyksen vaihdon vuoksi on varmistettava, että kahta KM-kelaa ei voida kytkeä päälle samanaikaisesti, muuten voi esiintyä vakavia vaiheiden välisiä oikosulkuja. Siksi on käytettävä lukitusta.
Turvallisuussyistä käytetään usein kaksoislukitusta eteen- ja taaksepäin suuntautuvaa ohjauspiiriä, jossa on painikkeiden lukitus (mekaaninen) ja kontaktorien lukitus (sähköinen). Painikkeiden lukitusta käytettäessä, vaikka eteen- ja taaksepäin suuntautuvia painikkeita painettaisiin samanaikaisesti, kahta vaiheen säätöön käytettävää kontaktoria ei voida kytkeä päälle samanaikaisesti, mikä estää mekaanisesti vaiheiden välisiä oikosulkuja.
Lisäksi käytettyjen kontaktorien lukituksen vuoksi sen pitkään suljettuna ollut kosketin ei sulkeudu niin kauan kuin toinen kontaktoreista on päällä. Tällä tavoin mekaanista ja sähköistä kaksoislukitusta käytettäessä moottorin virransyöttöjärjestelmässä ei voi olla vaihe-vaihe-oikosulkuja, mikä suojaa moottoria tehokkaasti ja estää vaihemodulaation aikana vaihe-vaihe-oikosulkujen aiheuttamat onnettomuudet, jotka voivat polttaa kontaktorin.
Julkaisun aika: 07.08.2023
