1. Prehľad
A trojfázový AC indukčný motor (SIMO) je zariadenie, ktoré na princípe elektromagnetickej indukcie premieňa elektrickú energiu na mechanickú energiu. Jeho statorové vinutia sú napájané trojfázovým striedavým prúdom s fázovým posunom o 120°, čím sa generuje rotujúce magnetické pole, ktoré poháňa vodiče rotora, aby indukovali prúd a generovali krútiaci moment. Tento motor sa vyznačuje robustnou konštrukciou, spoľahlivou prevádzkou a jednoduchou údržbou, čo z neho robí najpoužívanejší zdroj energie v priemysle.

2. Základná štruktúra a princíp fungovania

Stator:
Jadro je zložené z laminovaných vysokopermeabilných silikónových oceľových plechov. Tri sady vinutí (U, V a W) sú priestorovo symetricky rozdelené (s fázovým posunom 120°).
Pri privedení trojfázového striedavého prúdu na vinutia sa generuje zložené magnetické pole s konštantnou amplitúdou a kontinuálnym smerom otáčania (synchrónna rýchlosť n_s = 120f / p, kde f je výkonová frekvencia a p je počet párov magnetických pólov).

Rotor:
Squirrel Cage: Neizolované vodiče sú zapustené v drážkach jadra, spojené na oboch koncoch skratovacími krúžkami. Jednoduchá a robustná konštrukcia, nízka cena a dominantná v priemyselných aplikáciách.
Vinutý rotor: Trojfázové izolované vinutia sú zapustené v štrbinách jadra, pripojené k externým premenlivým odporom pomocou zberacích krúžkov a kefiek. Ponúkajú vysoký rozbehový moment a dobrú reguláciu otáčok, vďaka čomu sú vhodné pre špecifické aplikácie.
Rotujúce magnetické pole pretína tyče rotora a vyvoláva elektromotorickú silu a prúd. Vodiče s prúdom sú vystavené silám (Lorentzove sily) v magnetickom poli, ktoré vytvárajú elektromagnetický krútiaci moment, ktorý poháňa rotor. Otáčky rotora n sú vždy nižšie ako synchrónne otáčky n_s (v dôsledku sklzu s = (n_s - n) / n_s).

Kryt a koncové uzávery: Poskytujú mechanickú podporu, chránia vnútorné štruktúry a odvádzajú teplo. Bežné úrovne ochrany (IP kódy) spĺňajú rôzne environmentálne požiadavky.

Ložiská: Podporte hriadeľ rotora a znížte trenie. Vyžaduje sa pravidelná údržba a mazanie.

Chladiaci systém: Bežne sa používa samochladenie (IC 411), zatiaľ čo niektoré vysokovýkonné alebo špeciálne prostredia využívajú nútené chladenie vzduchom alebo vodou (IC 416/IC 666 atď.).

Svorkovnica: Obsahuje svorky na pripojenie napájacích káblov (wye alebo trojuholník).

3. Kľúčové parametre výkonu

Menovitý výkon: Trvalý mechanický výkon na hriadeli motora (v kW alebo HP), zvyčajne v rozsahu od niekoľkých kilowattov do niekoľkých megawattov.

Menovité napätie: Navrhnuté prevádzkové napätie (napr. 380 V, 415 V, 480 V, 690 V), ktoré sa musí zhodovať so systémom napájania.

Menovitá frekvencia: Navrhnutá prevádzková frekvencia (50 Hz alebo 60 Hz).

Menovitá rýchlosť: Rýchlosť rotora (ot./min) pri menovitom výstupnom výkone, určená počtom pólov a sklzom (napr. približne 2880-2970 ot./min pri 50 Hz pre 2-pólový motor).

Menovitý prúd: Prúd vedenia vo vinutí statora (A) pri menovitom výstupnom výkone.

Efektivita: Percento mechanického výstupného výkonu k elektrickému vstupnému výkonu. Medzinárodné normy (napríklad IEC 60034-30) definujú triedy účinnosti (IE1, IE2, IE3 a IE4), pričom najúčinnejšia je IE4.

Faktor výkonu: Pomer vstupného činného výkonu k zdanlivému výkonu, odrážajúci potrebu jalového výkonu. Typicky sa pohybuje od 0,8 do 0,9 (pri plnom zaťažení).

Štartovací prúd: Špičkový prúd v momente štartu motora (zvyčajne 5 až 7-násobok menovitého prúdu).

Štartovací moment: Krútiaci moment generovaný motorom počas spúšťania (zvyčajne 1,5 až 2,5-násobok menovitého krútiaceho momentu).

Prierazný krútiaci moment: Maximálny krútiaci moment, ktorý môže motor vyprodukovať bez zastavenia (zvyčajne 2 až 3-násobok menovitého krútiaceho momentu).

Charakteristika krútiaceho momentu: Krivka opisujúca schopnosť motora vydávať krútiaci moment pri rôznych rýchlostiach.

Stupeň krytia (Hodnotenie IP): Toto hodnotenie je definované normou IEC 60529 a označuje schopnosť krytu chrániť pred pevnými cudzími predmetmi a vniknutím vody (napr. IP55, IP56).

Trieda izolácie: Definovaná normou IEC 60085, toto hodnotenie označuje tepelný odpor izolačného materiálu vinutia (napr. trieda B, F, H), ktorý určuje prípustný nárast teploty.

4. Typické aplikácie

Priemyselná výroba: Pohony pre čerpadlá, ventilátory, kompresory, dopravníkové pásy, obrábacie stroje, drviče, miešačky, extrudéry atď.

Infraštruktúra: Ventilátory/čerpadlá systému vykurovania, ventilácie a klimatizácie (HVAC), čerpacie stanice čistiarní vody a výťahové trakčné stroje.

Energia a energia: Pomocné zariadenia elektrární (čerpadlá na napájaciu vodu, ventilátory s núteným ťahom) a čerpadlá a kompresory v ropnom a plynárenskom priemysle.

Doprava: Prístavné žeriavy a pomocné systémy (nie hlavný pohon) pre elektrické vozidlá.

Iné: Poľnohospodárske zavlažovacie čerpadlá, banské stroje atď.

5. Úvahy o výbere a použití

Prispôsobenie zaťaženia: Výkon, rýchlosť a krútiaci moment musia spĺňať požiadavky na zaťaženie. Vyhnite sa dlhodobému silnému preťaženiu alebo nedostatočnému zaťaženiu.

Napätie a frekvencia: Musí zodpovedať zdroju napájania. Tolerancia napätia je zvyčajne ± 5 % a tolerancia frekvencie je ± 2 %.

Podmienky prostredia: Zvážte okolitú teplotu, nadmorskú výšku (ktorá ovplyvňuje chladenie), vlhkosť, prach, korozívne plyny a oblasti s nebezpečenstvom výbuchu (vyžaduje sa certifikácia na ochranu proti výbuchu) a vyberte vhodnú úroveň ochrany, materiál krytu a spôsob chladenia.

Spôsob spustenia: Na základe kapacity siete a požiadaviek na štartovací prúd vyberte priame spustenie, spustenie hviezda-trojuholník, softštartér alebo invertor.

Spôsob montáže: Na základe noriem (IEC 60034-7, NEMA MG1) vyberte B3 (horizontálna montáž na pätku), B5 (prírubová montáž) alebo B35 (príruba na pätku).

Požiadavky na údržbu: Zvážte dostupnosť pre bežnú údržbu, ako sú cykly mazania ložísk, čistenie chladiaceho potrubia a kontrola tesnosti káblov.

6. Základy údržby

Pravidelná kontrola: Vyčistite povrch motora a chladiace kanály (najmä pri motoroch s vlastným odvetrávaním); skontrolujte upevňovacie prvky (kotvové skrutky, svorkovnice); a monitorujte abnormálny hluk/vibrácie.

Údržba ložísk: Premažte alebo vymeňte mazivo podľa intervalov špecifikovaných výrobcom a podľa značky maziva. Nadmerné množstvo tuku môže spôsobiť prehriatie.

Test izolačného odporu: Pravidelne (napríklad raz ročne) merajte izolačný odpor vinutia voči zemi a medzi fázami pomocou megohmetra, aby ste zaistili súlad s bezpečnostnými normami.

Monitorovanie prevádzky: Monitorujte prevádzkový prúd (aby ste sa vyhli preťaženiu), nárast teploty (zmerajte teplotu krytu, pozrite si prípustnú hodnotu triedy izolácie) a vibrácie.

7. Bezpečnostné normy

Inštalácia, prevádzka a údržba musia byť v súlade s normami elektrickej bezpečnosti danej krajiny/regiónu (napr. normy IEC, NEC, GB).

Uistite sa, že motor je spoľahlivo uzemnený (vodič PE).

Pred vykonaním akejkoľvek vnútornej údržby odpojte napájanie a vykonajte elektrický test.

V horľavých a výbušných prostrediach používajte certifikované motory odolné voči výbuchu (napr. tie, ktoré spĺňajú normy ATEX alebo IECEx).

Trojfázové indukčné motory AC so svojou robustnosťou, spoľahlivosťou a štandardizovaným dizajnom naďalej poskytujú základnú hnaciu silu pre globálny priemysel. Pochopenie ich konštrukčných princípov, výkonových parametrov a správny výber a metódy údržby sú kľúčové pre zabezpečenie dlhodobej stabilnej prevádzky. V praktických aplikáciách prísne dodržiavajte špecifikácie výrobcu a bezpečnostné normy.