Silnik klatkowy jest indukcyjnym silnikiem elektrycznym, którego obracającą się część lub wirnik stanowi zestaw prętów przewodzących równoległych do kierunku osiowego i ułożonych w cylindryczny kształt wokół osi..
Ten kształt przypomina klatkę, taką jak te używane do łapania wiewiórek na zachodzie starej Ameryki Północnej, stąd nazwa. Są również najbardziej ekonomiczne, trwałe i wymagające mniej konserwacji, ponieważ w wirniku brakuje im węgla, szczotek czy kolektorów, które nie muszą być podłączone elektrycznie do żadnego zewnętrznego źródła prądu..
Pierwsze silniki z wirującym polem zostały opracowane niezależnie w latach 1885-1886 przez dwóch wielkich geniuszy elektrotechniki: Galileo Ferraris i Nikolę Teslę. Silniki te były poprzednikami dzisiejszych silników klatkowych..
Silnik klatkowy jest zasilany prądem przemiennym, który może być trójfazowy, dwufazowy lub jednofazowy. W zależności od rodzaju zasilacza konstrukcja może się nieco różnić, ale zasada działania jest zawsze taka sama..
Zasada działania opiera się na wytwarzaniu wirującego pola magnetycznego w środku silnika przez statyczne uzwojenie na jego obwodzie, które jest zasilane prądem przemiennym..
Wspomniane wirujące pole magnetyczne indukuje prądy w prętach tworzących klatkę wirnika, a te prądy z kolei wytwarzają wtórne pole magnetyczne, które oddziałuje z polem pierwotnym, wytwarzając moment obrotowy lub moment obrotowy na wirniku..
Kluczem do działania jest wytwarzanie wirującego pola magnetycznego prostopadłego do osi obrotu. To wirujące pole wywiera skręcającą siłę magnetyczną na podłużne pręty klatki, gdy płynie prąd..
Aby wytworzyć prąd w przewodzących prętach równoległych do osi obrotu klatki, nie jest wymagane zewnętrzne źródło prądu, ponieważ samo wirujące pole, poprzez indukcję magnetyczną, jest zdolne do indukowania prądu na prętach klatki..
O ile istnieje różnica między prędkością obrotową pola magnetycznego a prędkością obrotową wirnika..
Silniki klatkowe mogą być trójfazowe lub jednofazowe. W przypadku silnika trójfazowego, czyli takiego, który pracuje z trójfazowym prądem przemiennym, każda faza wyprzedza poprzednią o 120º, czyli jedną trzecią okresu..
W każdym silniku elektrycznym są dwie części:
W stojanie znajduje się pakiet blach ryflowanych i emaliowanych (w celu uniknięcia prądów wirowych lub wirowych) i wysokiej przenikalności magnetycznej.
Kable pokryte lakierem izolacyjnym przechodzą przez rowki, tworząc co najmniej trzy zwoje lub cewki, przesunięte w fazie o 120º. Trzy cewki są zasilane trójfazowym prądem przemiennym, a każda faza również przesuwa się o 120º w stosunku do poprzedniej..
W każdej chwili superpozycja pól magnetycznych daje powstałe pole prostopadłe do osi obrotu silnika. W miarę upływu czasu połączone pole magnetyczne trzech cewek zachowuje swoją amplitudę, ale jego kierunek zawsze prostopadły do osi obrotu obraca się z częstotliwością równą częstotliwości prądu przemiennego, generalnie między 50 a 60 Hz..
Składa się z dwóch przewodzących pierścieni połączonych ośmioma lub więcej podłużnymi prętami przewodzącymi, równoległymi do osi obrotu.
Aby zrozumieć, w jaki sposób pole wirujące wytwarza moment obrotowy na klatce, można sobie wyobrazić minimalną klatkę, składającą się z dwóch przeciwległych na średnicy prętów podłużnych..
Kiedy ta klatka jest pierwotnie w spoczynku i dzięki sile elektromotorycznej, wirujące pole, które przez nią przechodzi, indukuje ruch ładunku w każdym pręcie. Jednakże, ponieważ pręty są zwarte na końcach przez przewodzący pierścień, przepływ prądu jest ustalany między przeciwległymi prętami..
Z drugiej strony, gdy pręty poruszają się względem pola stojana, pojawia się na nich siła pochodzenia magnetycznego, znana jako siła Lorentza, która jest prostopadła do pola promieniowego stojana i do kierunku prądu w każdym z nich. bar..
Aby na prętach występował prąd i moment obrotowy, konieczne jest, aby poruszały się one względnie w stosunku do promieniowego pola magnetycznego wytwarzanego w stojanie..
Dlatego prędkość obrotowa klatki jest zawsze mniejsza niż prędkość pola magnetycznego. Ze względu na brak synchronizacji między wirnikiem a polem jest to silnik asynchroniczny.
Dlatego w każdym pręcie wytwarzana jest para przeciwnych sił, która wytwarza moment obrotowy na uproszczonej klatce, podobnie jak w klatkach z więcej niż dwoma prętami..
Ulepszenie polega na umieszczeniu klatki osadzonej w zestawie laminowanych i emaliowanych krążków, wykonanych z materiału o wysokiej przenikalności magnetycznej, np. Żelaza..
Celem jest zwielokrotnienie natężenia pól magnetycznych wytwarzanych zarówno przez stojan, jak i sam wirnik. To dzięki interakcji między tymi dwoma polami moment obrotowy jest wytwarzany na wirniku..
Doświadczenie pokazało, że jeśli pręty koszyka są nachylone do osi obrotu, silnik pracuje płynniej i mniej wibracji.
Przy większym obciążeniu wirnika zwiększa się również prędkość ślizgu wirnika względem prędkości obrotowej pola magnetycznego stojana. Dlatego maksymalne prądy i maksymalne momenty obrotowe są wytwarzane, gdy wirnik jest zablokowany, dlatego przeciążony silnik może ulec przegrzaniu, a tym samym uszkodzeniu lakieru izolacyjnego i emalii cewek oraz płytek, które tworzą rdzenie stojana. i wirnik.
Do zastosowań przemysłowych preferowane są trójfazowe silniki klatkowe. Są mniej zalecane do zastosowań domowych, w których preferowany jest asynchroniczny silnik jednofazowy, ponieważ prąd trójfazowy generalnie nie dociera do rezydencji.
Silniki klatkowe są preferowane do pomp odśrodkowych.
Są również idealne w dużych tokarkach i młynach, a także w branżach, w których wymagane są przenośniki taśmowe i dmuchawy..
Silniki tego typu są odpowiednie dla przemysłu ciężkiego matryc i cięcia blach.
Silniki klatkowe mają wiele zalet w porównaniu z innymi typami silników elektrycznych:
Wśród głównych wad można wymienić:
Jeszcze bez komentarzy