Устройство трехфазной асинхронной машины

Устройство и принцип действия асинхронных электродвигателей

В промышленности наибольшее распространение получили асинхронные двигатели трехфазного тока. Рассмотрим устройство и принцип действия этих двигателей.

Принцип действия асинхронного двигателя основан на использовании вращающегося магнитного поля.

Для уяснения работы такого двигателя проделаем следующий опыт.

Укрепим подковообразный магнит на оси таким образом, чтобы его можно было вращать за ручку. Между полюсами магнита расположим на оси медный цилиндр, могущий свободно вращаться.

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины

Рисунок 1. Простейшая модель для получения вращающегося магнитного поля

Начнем вращать магнит за ручку по часовой стрелке. Поле магнита также начнет вращаться и при вращении будет пересекать своими силовыми линиями медный цилиндр. В цилиндре, по закону электромагнитной индукции, возникнут вихревые токи, которые создадут свое собственное магнитное поле — поле цилиндра. Это поле будет взаимодействовать с магнитным полем постоянного магнита, в результате чего цилиндр начнет вращаться в ту же сторону, что и магнит.

Установлено, что скорость вращения цилиндра несколько меньше скорости вращения поля магнита.

Действительно, если цилиндр вращается с той же скоростью, что и магнитное поле, то магнитные силовые линии не пересекают его, а следовательно, в нем не возникают вихревые токи, вызывающие вращение цилиндра.

Обозначив скорость вращения ротора через n1 и скорость вращения поля через n мы можем подсчитать величину скольжения в процентах по формуле:

Устройство асинхронного электродвигателя М. О. Доливо-Добровольского

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины

Рисунок 2. Схема асинхронного электродвигателя Доливо-Добровольского

Внутри сердечника укреплен на оси металлический цилиндр, называемый ротором электродвигателя.

Если обмотки соединить между собой так, как показано на рисунке, и подключить их к сети трехфазного тока, то общий магнитный поток, создаваемый тремя полюсами, окажется вращающимся.

На рисунке 3 показан график изменения токов в обмотках двигателя и процесс возникновения вращающегося магнитного поля.

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины

Рисунок 3. Получение вращающегося магнитного поля

В положении «А» на графике ток в первой фазе равен нулю, во второй фазе он отрицателен, а в третьей положителен. Ток по катушкам полюсов потечет в направлении, указанном на рисунке стрелками.

Определив по правилу правой руки направление созданного током магнитного потока, мы убедимся, что на внутреннем конце полюса (обращенном к ротору) третьей катушки будет создан южный полюс (Ю), а на полюсе второй катушки — северный полюс (С). Суммарный магнитный поток будет направлен от полюса второй катушки через ротор к полюсу третьей катушки.

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машиныВ положении «Б» на графике ток во второй фазе равен нулю, в первой фазе он положителен, а в третьей отрицателен. Ток, протекая по катушкам полюсов, создает на конце первой катушки южный полюс (Ю), на конце третьей катушки северный полюс (С). Суммарный магнитный поток теперь будет направлен от третьего полюса через ротор к первому полюсу, т. е. полюсы при этом переместятся на 120°.

В положении «В» на графике ток в третьей фазе равен нулю, во второй фазе он положителен, а в первой отрицателен. Теперь ток, протекая по первой и второй катушкам, создаст на конце полюса первой катушки — северный полюс (С), а на конце полюса второй катушки — южный полюс (Ю), т. е. полярность суммарного магнитного поля переместится еще на 120°. В положении «Г» на графике магнитное поле переместится еще на 120°.

Таким образом, суммарный магнитный поток будет менять свое направление с изменением направления тока в обмотках статора (полюсов).

При этом за один период изменения тока в обмотках магнитный поток сделает полный оборот. Вращающийся магнитный поток будет увлекать за собой цилиндр, и мы получим таким образом асинхронный электродвигатель.

Напомним, что на рисунке 3 обмотки статора соединены «звездой», однако вращающееся магнитное поле образуется и при соединении их «треугольником».

Если мы поменяем местами обмотки второй и третьей фаз, то магнитный поток изменит направление своего вращения на обратное.

Такого же результата можно добиться, не меняя местами обмотки статора, а направляя ток второй фазы сети в третью фазу статора, а третью фазу сети — во вторую фазу статора.

Таким образом, изменить направление вращения магнитного поля можно переключением двух любых фаз.

при двухполюсном статоре n = (50 х 60 ) / 1 = 3000 об/мин,

при четырехполюсном статоре n = (50 х 60 ) / 2 = 1500 об/мин,

при шестиполюсном статоре n = (50 х 60 ) / 3 = 1000 об/мин,

Итак, мы установили скорость вращения магнитного поля и зависимость ее от числа обмоток на статоре двигателя.

Ротор же двигателя будет, как нам известно, несколько отставать в своем вращении.

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины

Рассмотрим теперь устройство асинхронных электродвигателей

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины

Статор современного асинхронного электродвигателя имеет невыраженные полюсы, т. е. внутренняя поверхность статора сделана совершенно гладкой.

Чтобы уменьшить потери на вихревые токи, сердечник статора набирают из тонких штампованных стальных листов. Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машиныСобранный сердечник статора закрепляют в стальном корпусе.

В пазы статора закладывают обмотку из медной проволоки. Фазовые обмотки статора электродвигателя соединяются «звездой» или «треугольником», для чего все начала и концы обмоток выводятся на корпус — на специальный изоляционный щиток. Такое устройство статора очень удобно, так как позволяет включать его обмотки на разные стандартные напряжения.

Обмотка короткозамкнутого ротора сделана из медных стержней, закладываемых в пазы ротора. Торцы стержней соединены при помощи медного кольца. Такая обмотка называется обмоткой типа «беличьей клетки». Заметим, что медные стержни в пазах не изолируются.

В некоторых двигателях «беличью клетку» заменяют литым ротором.

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины

Асинхронный двигатель с фазным ротором (с контактными кольцами) применяется обычно в электродвигателях большой мощности и в тех случаях; когда необходимо, чтобы электродвигатель создавал большое усилие при трогании с места. Достигается это тем, что в обмотки фазного двигателя включается пусковой реостат.

Короткозамкнутые асинхронные двигатели пускаются в ход двумя способами:

1) Непосредственным подключением трехфазного напряжения сети к статору двигателя. Этот способ самый простой и наиболее популярный.

2) Снижением напряжения, подводимого к обмоткам статора. Напряжение снижают, например, переключая обмотки статора со «звезды» на «треугольник».

Пуск двигателя в ход происходит при соединении обмоток статора «звездой», а когда ротор достигнет нормального числа оборотов, обмотки статора переключаются на соединение «треугольником».

Ток в подводящих проводах при этом способе пуска двигателя уменьшается в 3 раза по сравнению с тем током, который возник бы при пуске двигателя прямым включением в сеть с обмотками статора, соединенными «треугольником». Однако этот способ пригоден лишь в том случае, если статор рассчитан для нормальной работы при соединении его обмоток «треугольником».

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины

Типы асинхронных электродвигателей

Если токи в обмотках равны по модулю и сдвинуты по фазе на 90°, то работа подобного двигателя ничем не будет отличаться от работы трехфазного. Однако такие двигатели с двумя обмотками на статоре в большинстве случаев питаются от однофазной сети и сдвиг, приближающийся к 90°, создается искусственным путем, обычно за счет конденсаторов.

В этом случае, хотя и будет только пульсирующее поле, но оно слагается из двух симметричных — прямого и обратного, которые создают неравные моменты — больший двигательный и меньший тормозной, возникающий за счет токов ротора повышенной частоты (скольжение относительно обратносинхронного поля больше 1).

В связи с изложенным однофазные двигатели снабжаются второй обмоткой, которая используется как пусковая. В цепь этой обмотки для создания фазового сдвига тока включают конденсаторы, емкость которых может быть достаточно велика (десятки микрофарад при мощности двигателя менее 1 кВт).

Для создания вращающегося магнитного поля и соответствующего момента ток в обмотке управления должен быть сдвинут на угол, близкий к 90°. Регулирование скорости двигателя, как будет показано ниже, осуществляется изменением значения или фазы тока в этой обмотке. Реверс обеспечивается изменением фазы тока в управляющей обмотке на 180° (переключением обмотки).

Двухфазные двигатели изготовляются в нескольких исполнениях:

с короткозамкнутым ротором,

с полым немагнитным ротором,

с полым магнитным ротором.

Преобразование вращательного движения двигателя в поступательное движение органов рабочей машины всегда связано с необходимостью использования каких-либо механических узлов: зубчатых реек, винта и др. Поэтому иногда целесообразно выполнение двигателя с линейным перемещением ротора-бегунка (название ’’ротор” при этом может быть принято только условно — как движущегося органа).

В этом случае двигатель, как говорят, может быть развернут. Обмотка статора линейного двигателя выполняется так же, как и у объемного двигателя, но только должна быть заложена в пазы на всю длину максимального возможного перемещения ротора-бегунка. Ротор-бегунок обычно короткозамкнутый, с ним сочленяется рабочий орган механизма. На концах статора, естественно, должны находиться ограничители, препятствующие уходу ротора за рабочие пределы пути.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Устройство трёхфазной асинхронной машины

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины

Асинхронные машины

История создания и область применения асинхронных двигателей

В настоящее время асинхронные машины используются в основном в режиме двигателя. Машины мощностью больше 0.5 кВт обычно выполняются трёхфазными, а при меньшей мощности – однофазными.

Впервые конструкция трёхфазного асинхронного двигателя была разработана, создана и опробована нашим русским инженером М. О. Доливо-Добровольским в 1889-91 годах. Демонстрация первых двигателей состоялась на Международной электротехнической выставке во Франкфурте на Майне в сентябре 1891 года. На выставке было представлено три трёхфазных двигателя разной мощности. Самый мощный из них имел мощность 1.5 кВт и использовался для приведения во вращение генератора постоянного тока. Конструкция асинхронного двигателя, предложенная Доливо-Добровольским, оказалась очень удачной и является основным видом конструкции этих двигателей до настоящего времени.

За прошедшие годы асинхронные двигатели нашли очень широкое применение в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. Их используют в электроприводе металлорежущих станков, подъёмно-транспортных машин, транспортёров, насосов, вентиляторов. Маломощные двигатели используются в устройствах автоматики.

Широкое применение асинхронных двигателей объясняется их достоинствами по сравнению с другими двигателями: высокая надёжность, возможность работы непосредственно от сети переменного тока, простота обслуживания.

Устройство трёхфазной асинхронной машины

Неподвижная часть машины называется статор, подвижная – ротор. Сердечник статора набирается из листовой электротехнической стали и запрессовывается в станину. На рис. 2.1 показан сердечник статора в сборе. Станина (1) выполняется литой, из немагнитного материала. Чаще всего станину выполняют из чугуна или алюминия. На внутренней поверхности листов (2), из которых выполняется сердечник статора, имеются пазы, в которые закладывается трёхфазная обмотка (3). Обмотка статора выполняется в основном из изолированного медного провода круглого или прямоугольного сечения, реже – из алюминия.

Обмотка статора состоит из трёх отдельных частей, называемых фазами. Начала фаз обозначаются буквами c1,c2,c3, концы – c4,c5,c6.

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины

Начала и концы фаз выведены на клеммник (рис. 2.2.а), закреплённый на станине. Обмотка статора может быть соединена по схеме звезда (рис. 2.2.б) или треугольник (рис. 2.2.в). Выбор схемы соединения обмотки статора зависит от линейного напряжения сети и паспортных данных двигателя. В паспорте трёхфазного двигателя задаются линейные напряжения сети и схема соединения обмотки статора. Например, 660/380, Y/∆. Данный двигатель можно включать в сеть с Uл=660В по схеме звезда или в сеть с Uл=380В – по схеме треугольник.

Основное назначение обмотки статора – создание в машине вращающего магнитного поля.

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины

Сердечник ротора (рис. 2.3.б) набирается из листов электротехнической стали, на внешней стороне которых имеются пазы, в которые закладывается обмотка ротора. Обмотка ротора бывает двух видов: короткозамкнутая и фазная. Соответственно этому асинхронные двигатели бывают с короткозамкнутым ротором и фазным ротором (с контактными кольцами).

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины
Рис. 2.3

Короткозамкнутая обмотка (рис. 2.3) ротора состоит из стержней 3, которые закладываются в пазы сердечника ротора. С торцов эти стержни замыкаются торцевыми кольцами 4. Такая обмотка напоминает “беличье колесо” и называют её типа “беличьей клетки” (рис. 2.3.а). Двигатель с короткозамкнутым ротором не имеет подвижных контактов. За счёт этого такие двигатели обладают высокой надёжностью. Обмотка ротора выполняется из меди, алюминия, латуни и других материалов.

Доливо-Добровольский первым создал двигатель с короткозамкнутым ротором и исследовал его свойства. Он выяснил, что у таких двигателей есть очень серьёзный недостаток – ограниченный пусковой момент. Доливо-Добровольский назвал причину этого недостатка – сильно закороченный ротор. Им же была предложена конструкция двигателя с фазным ротором.

На рис. 2.4 приведен вид асинхронной машины с фазным ротором в разрезе: 1 – станина, 2 – обмотка статора, 3 – ротор, 4 – контактные кольца, 5 – щетки.

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины

У фазного ротора обмотка выполняется трёхфазной, аналогично обмотке статора, с тем же числом пар полюсов. Витки обмотки закладываются в пазы сердечника ротора и соединяются по схеме звезда. Концы каждой фазы соединяются с контактными кольцами, закреплёнными на валу ротора, и через щётки выводятся во внешнюю цепь. Контактные кольца изготавливают из латуни или стали, они должны быть изолированы друг от друга и от вала. В качестве щёток используют металлографитовые щётки, которые прижимаются к контактным кольцам с помощью пружин щёткодержателей, закреплённых неподвижно в корпусе машины. На рис. 2.5 приведено условное обозначение асинхронного двигателя с короткозамкнутым (а) и фазным (б) ротором.

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины

На рис. 2.6 приведен вид асинхронной машины с короткозамкнутым ротором в разрезе: 1 – станина, 2 – сердечник статора, 3 – обмотка статора, 4 – сердечник ротора с короткозамкнутой обмоткой, 5 – вал.

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины

На щитке машины, закреплённом на станине, приводятся данные: Pн,Uн,Iн,nн, а также тип машины.

· Pн – это номинальная полезная мощность (на валу)

· Uн и Iн – номинальные значения линейного напряжения и тока для указанной схемы соединения. Например, 380/220, Y/∆, IнY/Iн∆.

· nн – номинальная частота вращения в об/мин.

Тип машины, например, задан в виде 4AH315S8. Это асинхронный двигатель (А) четвёртой серии защищённого исполнения. Если буква Н отсутствует, то двигатель закрытого исполнения.

· 315 – высота оси вращения в мм;

· S – установочные размеры (они задаются в справочнике);

Источник

Устройство трёхфазной асинхронной машины

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины

Неподвижная часть машины называется статор, подвижная – ротор. Сердечник статора набирается из листовой электротехнической стали и запрессовывается в станину. На рис. 2.1 показан сердечник статора в сборе. Станина (1) выполняется литой, из немагнитного материала. Чаще всего станину выполняют из чугуна или алюминия. На внутренней поверхности листов (2), из которых выполняется сердечник статора, имеются пазы, в которые закладывается трёхфазная обмотка (3). Обмотка статора выполняется в основном из изолированного медного провода круглого или прямоугольного сечения, реже – из алюминия.

Обмотка статора состоит из трёх отдельных частей, называемых фазами. Начала фаз обозначаются буквами c1,c2,c3, концы – c4,c5,c6.

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины

Начала и концы фаз выведены на клеммник (рис. 2.2.а), закреплённый на станине. Обмотка статора может быть соединена по схеме звезда (рис. 2.2.б) или треугольник (рис. 2.2.в). Выбор схемы соединения обмотки статора зависит от линейного напряжения сети и паспортных данных двигателя. В паспорте трёхфазного двигателя задаются линейные напряжения сети и схема соединения обмотки статора. Например, 660/380, Y/∆. Данный двигатель можно включать в сеть с Uл=660В по схеме звезда или в сеть с Uл=380В – по схеме треугольник.

Основное назначение обмотки статора – создание в машине вращающего магнитного поля.

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины

Сердечник ротора (рис. 2.3.б) набирается из листов электротехнической стали, на внешней стороне которых имеются пазы, в которые закладывается обмотка ротора. Обмотка ротора бывает двух видов: короткозамкнутая и фазная. Соответственно этому асинхронные двигатели бывают с короткозамкнутым ротором и фазным ротором (с контактными кольцами).

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины
Рис. 2.3

Короткозамкнутая обмотка (рис. 2.3) ротора состоит из стержней 3, которые закладываются в пазы сердечника ротора. С торцов эти стержни замыкаются торцевыми кольцами 4. Такая обмотка напоминает “беличье колесо” и называют её типа “беличьей клетки” (рис. 2.3.а). Двигатель с короткозамкнутым ротором не имеет подвижных контактов. За счёт этого такие двигатели обладают высокой надёжностью. Обмотка ротора выполняется из меди, алюминия, латуни и других материалов.

Доливо-Добровольский первым создал двигатель с короткозамкнутым ротором и исследовал его свойства. Он выяснил, что у таких двигателей есть очень серьёзный недостаток – ограниченный пусковой момент. Доливо-Добровольский назвал причину этого недостатка – сильно закороченный ротор. Им же была предложена конструкция двигателя с фазным ротором.

На рис. 2.4 приведен вид асинхронной машины с фазным ротором в разрезе: 1 – станина, 2 – обмотка статора, 3 – ротор, 4 – контактные кольца, 5 – щетки.

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины

У фазного ротора обмотка выполняется трёхфазной, аналогично обмотке статора, с тем же числом пар полюсов. Витки обмотки закладываются в пазы сердечника ротора и соединяются по схеме звезда. Концы каждой фазы соединяются с контактными кольцами, закреплёнными на валу ротора, и через щётки выводятся во внешнюю цепь. Контактные кольца изготавливают из латуни или стали, они должны быть изолированы друг от друга и от вала. В качестве щёток используют металлографитовые щётки, которые прижимаются к контактным кольцам с помощью пружин щёткодержателей, закреплённых неподвижно в корпусе машины. На рис. 2.5 приведено условное обозначение асинхронного двигателя с короткозамкнутым (а) и фазным (б) ротором.

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины

На рис. 2.6 приведен вид асинхронной машины с короткозамкнутым ротором в разрезе: 1 – станина, 2 – сердечник статора, 3 – обмотка статора, 4 – сердечник ротора с короткозамкнутой обмоткой, 5 – вал.

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины

На щитке машины, закреплённом на станине, приводятся данные: Pн,Uн,Iн,nн, а также тип машины.

· Pн – это номинальная полезная мощность (на валу)

· Uн и Iн – номинальные значения линейного напряжения и тока для указанной схемы соединения. Например, 380/220, Y/∆, IнY/Iн∆.

· nн – номинальная частота вращения в об/мин.

Тип машины, например, задан в виде 4AH315S8. Это асинхронный двигатель (А) четвёртой серии защищённого исполнения. Если буква Н отсутствует, то двигатель закрытого исполнения.

· 315 – высота оси вращения в мм;

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины

· S – установочные размеры (они задаются в справочнике);

Источник

Асинхронный электродвигатель: устройство, принцип работы, виды

Одним из наиболее распространенных типов электрических машин в мире является асинхронный электродвигатель. За счет высокой надежности и неприхотливости в работе такие агрегаты получили широкое распространение в самых различных отраслях промышленности и сельского хозяйства, они помогают решать бытовые и общепроизводственные задачи любой сложности. Поэтому в данной статье мы детально рассмотрим особенности асинхронных двигателей.

Устройство

Конструктивно простейшая асинхронная машина представляет собой рамку, вращающуюся в переменном магнитном поле. Однако на практике данная модель носит скорее ознакомительный характер и практического применения в промышленности не имеет. Поэтому на рисунке 1 ниже мы рассмотрим устройство действующей модели асинхронного электродвигателя.

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машиныРис. 1. Устройство асинхронного электродвигателя

Весь двигатель располагается в корпусе станины 7, ее основная задача состоит в обеспечении достаточной механической прочности, способной выдерживать достаточные усилия. Поэтому чем выше мощность агрегата, тем большей прочностью должна обладать станина и корпус.

Внутрь корпуса устанавливается сердечник статора 3, выступающий в роли магнитного проводника для силовых линий рабочего поля. С целью уменьшения потерь в стали магнитопровод выполняется наборным из шихтованных листов, однако в ряде моделей применяется и монолитный вариант.

В пазы сердечника статора укладывается обмотка 2, предназначенная для пропуска электрического тока и формирования ЭДС. Число обмоток будет зависеть от количества пар полюсов на каждую фазу. Также в части уложенных обмоток электродвигатели подразделяются на:

Внутри статора располагается подвижный элемент – ротор 6. По конструкции ротор может быть короткозамкнутым или фазным, на рисунке приведен первый вариант. В состав ротора входит сердечник 5, также набранный из шихтованной стали и беличья клетка 4. Вся конструкция насажена на металлический вал 1, передающий вращение и механическое усилие.

Принцип работы

Заключается в формировании электромагнитного поля вокруг проводника, по которому протекает электрический ток. Для асинхронного электродвигателя данный процесс начинается сразу после подачи напряжения на обмотки статора, после чего в роторе наводится ЭДС взаимоиндукции, индуцирующей вихревые токи в металлическом каркасе. Наличие вихревых токов обуславливает генерацию собственной ЭДС, которая формирует электромагнитное поле ротора. Наиболее эффективный КПД асинхронной электрической машины получается при работе от трехфазной сети.

Конструктивно обмотки статора имеют смещение в пространстве друг относительно друга на 120°, что показано на рисунке 2 ниже:

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машиныРис. 2. Геометрическое смещение фаз в статоре

Такой прием позволяет отстроить магнитное поле рабочих обмоток в строгом соответствии с напряжением трехфазной сети, которое имеет аналогичную разность кривых электрической величины.

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машиныРис. 3. Принцип формирования магнитного потока асинхронного двигателя

На рисунке 3 выше все три фазы изображены в разных цветах для упрощения понимания процесса, также здесь изображена кривая токов, протекающих в фазах асинхронного электродвигателя. Теперь рассмотрим физические процессы в обмотках двигателя для трех позиций показанных на рисунке:

По данному принципу магнитное поле статора вращается в асинхронной электрической машине в течении периода. За счет магнитного взаимодействия с полем статора асинхронного электродвигателя происходит поступательное движение ротора вокруг своей оси. Можно сказать, что ротор пытается догнать поле статора. Именно за счет разницы во вращении полей данный тип электрической машины получил название асинхронной.

Отличие от синхронного двигателя

Наряду с простыми асинхронными электрическими машинами в промышленности также используются и синхронные агрегаты. Основным отличием синхронного двигателя является наличие вспомогательной обмотки на роторе, предназначенной для создания постоянного магнитного потока, что показано на рисунке 4 ниже.

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машиныРис. 4. Отличие асинхронного от синхронного электродвигателя

Эта обмотка создает магнитный поток, не зависящий от наличия электродвижущей силы в обмотках статора электродвигателя. Поэтому при возбуждении синхронного электродвигателя его вал начинает вращаться одновременно с полем статора. В отличии от асинхронного типа, где существует разница в движении, которая физически выражается как скольжение и рассчитывается по формуле:

где s – это величина скольжения, измеряемая в процентах, n1 – частота, с которой вращается поле статора, n2 – частота, с которой вращается ротор.

Синхронные электродвигатели применяются в тех устройствах, где важно соблюдать высокую точность синхронизации подачи питания и начала движения. Также они обеспечивают сохранение рабочих характеристик в момент пуска.

По количеству питающих фаз выделяют:

По типу ротора различают:

По способу подачи питания:

Способы пуска и схемы подключения

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором обладает низкой себестоимостью, большими пусковыми токами и низким усилием на старте. Поэтому для различных целей могут применять различные способы пуска, снижающие бросок тока в обмотках и улучшающие рабочие характеристики:

Однофазного асинхронного двигателя.

Для асинхронного однофазного электродвигателя могут использоваться три основных способа пуска:

Трехфазного асинхронного двигателя.

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машины

Трехфазные асинхронные агрегаты могут подключаться такими способами:

Помимо этого трехфазные асинхронные двигатели могут использовать прямую и реверсивную схему включения в цепь. Первый вариант применяется только для вращения вала электродвигателя в одном направлении. В реверсивной схеме можно переключать движение рабочего органа в прямом и обратном направлении.

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машиныРис. 9: прямая схема без возможности реверсирования

Рассмотрим нереверсивную схему пуска асинхронного электродвигателя (рисунок 9). Здесь, через трехполюсный автомат QF1 питание подается на пускатель KM1. При нажатии кнопки SB2 произойдет подача напряжения на обмотки электродвигателя, его остановка осуществляется кнопкой SB1. Тепловое реле KK1 применяется для контроля температуры нагрева, а лампочка HL1 сигнализирует о включенном состоянии контактора.

Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть фото Устройство трехфазной асинхронной машины. Смотреть картинку Устройство трехфазной асинхронной машины. Картинка про Устройство трехфазной асинхронной машины. Фото Устройство трехфазной асинхронной машиныРисунок 10: схема прямого включения с реверсом

Реверсивная схема (смотрите рисунок 10) устроена аналогичным образом, но в ней используются два пускателя KM1 и KM2. Прямое включение асинхронного электродвигателя производиться кнопкой SB2, а обратное SB3.

Применение

Область применения асинхронных электродвигателей охватывает достаточно большой сегмент хозяйственной деятельности человека. Поэтому их можно встретить в различных типах станочного оборудования – токарных, шлифовальных, фрезерных, прокатных и т.д. В работе грузоподъемных кранов, талей, тельферов и прочих механизмов.

Их используют для лифтов, горнодобывающей техники, землеройного оборудования, эскалаторов, конвейеров. В быту их можно встретить в вентиляторах, микроволновках, хлебопечках и прочих вспомогательных устройствах. Такая популярность асинхронных электродвигателей обусловлена их весомыми преимуществами.

Преимущества и недостатки

К преимуществам асинхронных электродвигателей, в сравнении с другими типами электрических машин следует отнести:

Основными недостатками асинхронного электродвигателя являются относительно большие пусковые токи и слабый пусковой момент, что в определенной степени ограничивает сферу прямого включения. Также асинхронные электродвигатели обладают низким коэффициентом мощности и сильно зависят от параметров питающего напряжения.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *