Asünkroonmootor
Asünkroonmootor on vahelduvvoolu jõul töötav elektrimootor, mille pöörlemissagedus ei ole sünkroonne elektrivoolu sagedusega.
Asünkroonmootori leiutas 1885 itaalia füüsik ja elektriinsener Galileo Ferraris. 1888 avaldas ta oma töö tulemused Torinos Kuningliku Teaduste Akadeemia väljaandes. Hiljem samal aastal anti Nikola Teslale USA-s patent number 381 968. Patenditaotluses avaldas ta oma mootori töö teoreetilised alused, et selle tööpõhimõte oleks arusaadav. Järgmisel, 1889. aastal leiutas Mihhail Dolivo-Dobrovolski lühisrootoriga asünkroonmootori.
Tänapäeval eelistatakse tööstuses asünkroonmootoreid nende tugeva konstruktsiooni ja harjade puudumise tõttu. Tänu tänapäevasele elektroonikale on võimalik mootori kiirust hästi kontrollida.
Asünkroonmootoril on kaks liiki: lühisrootoriga asünkroonmootor ja faasirootoriga asünkroonmootor.
[redigeeri] Asünkroonmootori ehitus
[redigeeri] Asünkroonmootori rootor
Rootor on masina pöörlev osa. Põhimõttelt võib rootoriks olla telje ümber vabalt pöörlev traatraam või suvaline elektrit juhtiv keha. Päripäeva pöörlev magnetväli lõikab raami külgi ja indutseerib neis elektrivoolu, mille suuna määrab parema käe reegel: kui magnetjõujooned suubuvad peopessa ja pöial näitab juhtme liikumise suunda, siis sõrmed näitavad indutseeritud elektrivoolu suunda. Kuna aga vaadeldaval juhul on juhe paigal ja magnetväli liigub, peab pöial näitama välja liikumise vastassuunda. Raami kummalegi küljele mõjuvad jõud moodustavad jõupaari, mille mõjul hakkab raam pöörlema magnetvooga samas suunas, kuid raami pöörlemissagedus on veidi väiksem magnetvoo pöörlemissagedusest. See tähendab, et raam pöörleb asünkroonselt. Siit tuleneb ka nimetus "asünkroonmootor". Kui oletada, et raam pöörleb magnetväljaga sama kiirusega, siis magnetväli ei lõikaks raami külgi ja elektrivoolu ei indutseeritaks. Ehk teisisõnu: kui magnetvälja pöörlemise sagedus ja raami pöörlemise sagedus oleks sama, siis traat magnetvälja suhtes ei liiguks ning siit võiks jällegi järeldada, et elektrivoolu traatraamis ei teki ja raamile ei mõju pöörlemapanevat jõupaari.
Raamikujulise rootori kasutamisel oleks staatoris suur õhuvahe, mis nõrgestaks magnetvälja. On kasulik, kui õhupilu rootori ja staatori vahel on võimalikult väike. Sellepärast kasutataksegi rootorina terassilindrit, kusjuures rootori ja staatori vahele jääb minimaalne õhupilu.
Rootori vool indutseeritakse sellisel juhul kogu silindri ruumalas, mis pole aga soovitatav, sest suurima pöördemomendi annavad välispinna lähedased jõud, kuna nende mõjumise õlad on suurimad. Teljelähedased voolud soojendavad asjatult rootorit ja need tuleks kõrvaldada. Seetõttu koostatakse rootori südamik elektrotehnilise terase plekkidest, mille välispinnal on uurded. Uuretes paikneb isoleerimata alumiiniumvarrastest koosnev rootorimähis. Vardad on mõlemast otsast lühistatud alumiiniumrõngastega, mistõttu see mähis meenutab orava jooksuratast. Niisugust rootorit nimetatakse lühisrootoriks. Rootoriplekid pressitakse või kinnitatakse kiilu abil võllile nii, et nad tekitavad silindrilise rootorisüdamiku. Siis asetatakse saadud toorik terasvormi ja valatakse sulaalumiiniumi täis. Alumiinium valgub uuretesse ning moodustab rootori mähise pikivardad, ühendusrõngad ja labad, mis töötavad mootori pöörlemisel õhkjahutina. Rootori ühtlasema pöörlemise tagamiseks on vardad tavaliselt veidi kaldu.
Lühisrootori uurete suurus ja kuju määravad ära kiiruse, mille juures mootori pöördemoment on maksimaalne. Üldjuhul on asünkroonmootori puuduseks väike pöördemoment käivitamisel, kui staator seisab. Kui on vaja mootorit, millel oleks juba käivitamisel maksimaalne pöördemoment, siis tehakse staatori uurded sobivad, sellega kaasneb aga mootori kasuteguri langus.
Lühisrootor on kompaktne metallitükk, millel pole kuluvaid osi nagu staatorilgi. Kuluvad ainult võlli otstes olevad kuullaagrid, mis on küllaltki pika kasutuskestusega, odavad ja lihtsad vahetada. Selleks tuleb laagrikilbid eemaldada, laagrid pesadest välja koputada ja uutega asendada.
Asünkroonmootori rootori teoreetiline maksimaalne pöörlemiskiirus langeb kokku staatori pöörlemiskiirusega. Sel juhul ei tee rootor mingit kasulikku tööd ja tema faas langeb alati kokku staatori omaga. Kui suurendada mootori pöördeid välise jõuga üle sünkroonsageduse (näiteks kraana laseb raskust alla), siis töötab mootor generaatorina ja tarbib võrgust ainult reaktiivvõimsust ergutuseks.
Rootori kiirust saab muuta poolusepaaride arvu ja toitevoolu sageduse muutmise abil. Rootorile koormuse rakendamine mõjutab tema pöörlemiskiirust. Koormuse suurendamine vähendab kiirust ning suurendab staatori ja rootori pöörlemiskiiruse erinevust. Selle tulemusena suureneb elektromotoorjõud, mis rootorit ringi ajab, ja see suudab taluda suuremat koormust.
Enne majanduslikult kasumlike pooljuhtide väljatöötamist oli mootori pöörlemiskiirust keeruline muuta ja asünkroonmootoreid kasutati peamiselt kindla kiirusega rakendustes. Kuna asünkroonmootoril ei ole harju ja selle kiirust on lihtne muuta, asendatakse tänapäeval paljud alalisvoolumootorid asünkroonmootorite ja juurdekuuluvate inverteritega.
[redigeeri] Vaata ka
- Elektrimasin
- Lõhisfaasmootor ehk ühefaasiline asünkroonmootor
