Асинхрон мотор

Индукциски мотор или асинхрон мотор — електромотор со вртлив дел (ротор) до кој електричната енергија се пренесува бесконтактно (преку индукција) со дејство на вртежно магнетно поле создадено од систем на повеќефазни струи во статорот. Според изведбата на роторската намотка, тие се поделени на кафезни машини и машини со лизгачки прстени. Ваквите електрични машини се едноставни во конструкцијата, робусни и сигурни во работата и најчесто се користат во сите видови електромоторни погони. Брзината на вретење на роторот е различна од брзината на вртење на статорското поле, од каде што е изведено името асинхрони. Разликата во брзините, таканареченото лизгање, е клучна величина во теоријата на работа и пренос на енергија во машината. Лизгањето кај асинхроните мотори е појавата кога роторот врти со брзина што е секогаш помала од синхроната брзина, односно е помала од брзината на вртење на вртежното магнетно поле. Кај синхроните мотори, нема лизгање благодарение на дополнителното напојување со еднонасочна струја или употребата на трајни магнети во роторот.
1 Објаснување
Асинхрон или индукциски мотор на наизменична струја, напојуван од наизмениечен трифазен или еднофазен напон, најмногу се користи во индустриските постројки. Таквиот мотор изведен за поврзување на еднофазна мрежа се користи и во помали уреди, на пример во работилници, лаборатории и апарати за домаќинство (пумпи, машини за перење и миење садови, фрижидери). Кај асинхрон мотор, вртежното магнетно поле се создава со поминување на трифазна струја низ трифазни намотки сместени на статорот. Исто така, може да се создаде со поврзување на моторот со еднофазна мрежа, ако две фазни намотки се просторно поместени за соодветен агол и ако на една намотка се додаде електричен кондензатор, што создава фазно поместување помеѓу струите што ги напојуваат двете намотки (кондензаторски мотор). Настанатото вртежно магнетно поле на статорот индуцира напони и струи во спроводниците на роторот кои создаваат свое вртежно магнетно поле. Интеракцијата на овие две полиња создава електромагнетни сили и вртежни моменти што предизвикуваат вртење на роторот. Овие сили и моменти постојат само додека силите на вртежното поле ги сечат електричните спроводници на роторот, и тие би исчезнале во моментот кога брзините на роторот и вртежното поле би станале еднакви (синхрона брзина), односно кога релативното движење на спроводниците на роторот кон вртежното поле, а со тоа и индуцираните напони и струи во спроводниците на роторот, би исчезнале. За правилно работење на таков мотор, потребно е брзината на роторот да биде малку помала од синхроната брзина (т.н. лизгање на роторот), па оттука и името асинхрон мотор.
Кафезниот мотор е најчесто користениот тип на индукциски мотор, именуван по роторската намотка, која се состои од неизолирани, обично алуминиумски, спроводници симетрично распоредени околу обиколката на железното јадро на роторот и кратко споени на двата краја, што наликува на кафез. Овој тип на мотор е најшироко користениот во индустријата бидејќи не треба да се напојува со струја, па затоа не се потребни четки или комутатори. За да се спречи прегревање, на вратилото на роторот се наоѓа вентилатор. Синхроните и асинхроните мотори се многу едноставни во конструкцијата и затоа се поевтини од другите мотори. Ова особено важи за асинхрониот мотор, кој нема комутатори ниту лизгачки прстени.
Големата заслуга на Никола Тесла е што го открил вртежното магнетно поле, што овозможило изградба на асинхрон мотор. Вртежното магнетно поле, односно магнетно поле што се врти, може да се произведе со најмалку две наизменични струи кои се поместени по фаза. Ако во ова вртежно магнетно поле се наоѓа шуплив бакарен цилиндар, магнетните сили ќе го пресечат додека се врти, и во него ќе се индуцира електрична струја. Магнетното поле ќе дејствува на оваа струја така што цилиндарот ќе се врти во иста насока како и вртежното магнетно поле. Во пракса, вртежно магнетно поле се произведува со помош на трифазна струја, а роторот е направен од бакарни или алуминиумски прачки, изолирани една од друга, кои се кратко споени на краевите со прстени. Бидејќи таков ротор изгледа како кафез, се нарекува и кафезен ротор.
Меѓутоа, роторот нема ист број на вртежи како вртежното магнетно поле. Доколку роторот би имал ист број на вртежи како вртежното магнетно поле, не би имало пресек на магнетни линии на сила и не би се индуцирала електрична струја во роторот. Затоа, моторот не ротира синхроно, туку асинхроно, поради што се нарекува асинхрон кафезен мотор. Таквиот мотор е најшироко користен во индустријата бидејќи не мора да снабдуваме никаква струја со неговиот ротор, па затоа не се потребни четки или комутатори. За да се спречи прегревање, на вратилото на роторот се наоѓа вентилатор. Синхроните и асинхроните мотори се многу едноставни во конструкцијата и затоа се поевтини од другите мотори. Ова особено важи за асинхроните мотори, кои немаат комутатори или лизгачки прстени.
1.1 Еднофазен асинхрон мотор
Индукцискиот мотор може да работи и само со една фаза (без вртежно магнетно поле), но во тој случај не може сам да се покрене (нема почетен момент) и неговата насока на вртење зависи од насоката на надворешниот почетен момент. За да се избегне ова, се додаваат полови со кратко споени намотки или помошна фаза во кои се постигнува вештачко фазно поместување на струјата - обично со сериско поврзување на кондензатор (кој може да се исклучи откако моторот ќе се покрене).
2 Теорија на работа на асинхрон мотор
Ако електроспроводник е поставен помеѓу два спротивни магнетни пола и низ него помине електрична струја, тогаш спроводникот ќе се помести надвор од тоа магнетно поле. Врз спроводникот дејствува сила ''F'', која го поместува надвор од магнетното поле. Силата ''F'' зависи од јачината на магнетната индукција ''B'', јачината на електричната струја ''I'' во спроводникот и должината на спроводникот во магнетното поле ''l'' . Од тоа произлегува следново:
:<math>F = B \cdot l \cdot I </math>
Ако магнетното поле се приближи до спроводникот, спроводникот секогаш ќе се оддалечува од магнетното поле. Насоката на силата што ја врши магнетното поле врз спроводникот се определува со правилото на левата рака. Ако низ спроводникот не поминува струја, тој ќе биде во мирување. Ако на краевите на овој спроводник е поврзан многу чувствителен волтметар, спроводникот силно се прицврсти со изолационен материјал, а магнетните полови (а со тоа и магнетното поле) се поместуваат на едната страна, така што силниците го сечат спроводникот, може да се набљудува како се движи иглата на волтметарот. Тогаш волтметарот регистрира електричен напон. Овој напон е поголем колку е посилно магнетното поле, толку е побрзо неговото движење и колку е поголема должината на спроводникот под влијание на хомогено магнетно поле.
Индуцираниот напон <math>U</math> е сразмерен на густината на магнетниот тек ''B'', брзината на неговото движење ''v'' и должината на спроводникот во тоа поле ''l'' :
:<math> U =B \cdot l \cdot v </math>
каде што ''B'' е изразено во тесли, ''l'' во метри и ''v'' во m/s. Оттаму гледаме дека индуцираниот електричен напон зависи од:
* магнетната индукција ''B'' (густина на магнетниот тек),
* должината на електричниот спроводник што се движи во магнетно поле ''l'' и,
* неговата брзина ''v'', бидејќи колку е поголема неговата брзина, толку е поголем бројот на линии на магнетното поле што ќе ги сече за 1 секунда.
Насоката на индуцираниот напон се определува со правилото на десна рака . Во двата случаи, магнетното поле е хомогено и движењата се секогаш нормални. Ленцовиот закон или Ленцов закон (според Хајнрих Ленц ) е правило според кое насоката на индуцираниот електричен напон и електричната струја што ја индуцира во струјна јамка низ која се менува магнетниот флукс е секогаш таква што ја поништува промената на магнетниот флукс со која е индуциран напонот, односно магнетниот флукс на индуцираната струја е секогаш спротивен на оригиналниот магнетен флукс.
3 Поврзано
* Електрична машина
* Електромотор