Asynchronní stroje

01Princip

Asynchronní (indukční) stroj je nejrozšířenější točivý elektrický stroj. Trojfázové vinutí statoru vytvoří točivé magnetické pole, které v rotoru indukuje napětí a proud. Vzájemné působení proudu a pole roztočí rotor.

Rotor se přitom nikdy netočí přesně stejně rychle jako pole — kdyby ano, přestalo by se v něm indukovat napětí a zanikl by moment.

02Synchronní otáčky a skluz

Otáčky točivého pole závisí na frekvenci a počtu pólových dvojic: n_s = 60·f / p. Při 50 Hz to je 3000, 1500, 1000 nebo 750 min⁻¹ pro 2, 4, 6 a 8 pólů.

Skluz je poměrný rozdíl otáček: s = (n_s − n) / n_s. Při rozběhu je s = 1, naprázdno se blíží nule, při jmenovitém zatížení bývá 2 až 6 %.

03Konstrukce

• Stator — svazek izolovaných plechů s trojfázovým vinutím
• Klecový rotor (kotva nakrátko) — tyče spojené zkratovacími kruhy
• Kroužkový rotor — vinutí vyvedené na sběrací kroužky, umožňuje rozběhové odpory
• Ložiskové štíty, hřídel a ventilátor chlazení

04Rozběh a řízení otáček

• Přímé spuštění — jednoduché, ale záběrný proud je 5 až 8násobek jmenovitého
• Přepínač hvězda–trojúhelník — snižuje záběrný proud i moment
• Rozběhové odpory v rotoru u kroužkového motoru
• Softstartér — plynulé zvyšování napětí
• Frekvenční měnič — plynulá regulace otáček při konstantním poměru U/f

05Provozní vlastnosti

Moment motoru roste přibližně s druhou mocninou napětí, proto pokles napětí v síti výrazně zhoršuje záběr. Největší moment, který stroj zvládne, se nazývá moment zvratu.

Při otáčkách nad synchronními (záporný skluz) pracuje stroj jako generátor a vrací energii do sítě — toho se využívá u větrných elektráren a při rekuperačním brzdění.

06Výhody a nevýhody

• + jednoduchá, robustní a levná konstrukce bez kartáčů
• + minimální údržba a vysoká spolehlivost
• + vysoká účinnost (třídy IE3, IE4)
• − velký záběrný proud při přímém spuštění
• − bez měniče prakticky pevné otáčky dané frekvencí
• − odebírá jalový výkon, účiník je nutné kompenzovat