Из чего состоит двигатель асинхронный: Трехфазный асинхронный двигатель

Содержание

Асинхронный двигатель. Принцип работы. - Help for engineer

Асинхронный двигатель. Принцип работы.

Асинхронный двигатель – это асинхронная электрическая машина переменного тока в двигательном режиме, у которой частота вращения магнитного поля статора больше чем частота вращения ротора.

Принцип работы берет основу из создания вращающегося магнитного поля статора, о чем подробнее вы можете почитать из указанной ссылки.

Асинхронные двигатели – одни из самых распространённых электрическим машин, и зачастую являются одним из основных преобразователей электрической энергии в механическую энергию. Самым большим достоинством является отсутствие контакта между подвижными и подвижными частями ротора, я имею ввиду электрический контакт, к примеру, в двигателях постоянного тока через щетки и коллектор. Однако это справедливо только к АД с короткозамкнутым ротором, в асинхронных двигателях с фазным ротором, этот контакт имеет место, но об этом чуть позже.

Конструкция асинхронного двигателя.

Рассмотрим конструкцию, примером послужит асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, но так же существует фазный тип ротора. Асинхронный двигатель состоит из статора и ротора между которыми воздушный зазор. Статор и ротор в свою очередь еще имеют так называемые активные части – обмотка возбуждения (отдельно статорная и отдельно роторная) и магнитопровод (сердечник). Все остальные детали АД, такие как: вал, подшипники, вентилятор, корпус, и т.п. – чисто конструктивные детали, обеспечивающие защиту от окружающей среды, прочность, охлаждение, возможность совершать вращение.

Рисунок 1 – Конструкция асинхронного двигателя.

Статор представляет собой трёх (или много)-фазную обмотку, проводники которой равномерно уложены в пазах по всей окружности, с угловым расстоянием в 120 эл. градусов. Концы обмотки статора обычно соединяют по схемам «звезда» или «треугольник», и подключаются к сети питающего напряжения. Магнитопровод выполняется из электротехнической шихтованной (набрано из тонких листов) стали.

Как я уже сказал ранее, в асинхронном двигателе существует всего 2 типа роторов: это фазный тип ротора, и короткозамкнутый. Магнитопровод ротора также выполнен из шихтованной электротехнической стали. Короткозамкнутый ротор имеет вид так называемой «беличьей клетки» из-за схожести своей конструкции на эту клетку. Состоит эта клетка из медных стержней, которые накоротко замкнуты кольцами. Стержни непосредственно вставлены в пазы сердечника ротора. Для улучшения пусковых характеристики АД с таким типом ротора, применяют специальную форму паза, это дает возможность использования эффекта вытеснения тока, что влияет на увеличение активного сопротивления роторной обмотки при пуске (больших скольжения). Сами по себе, АД с короткозамкнутым ротором имеют малый пусковой момент, что пагубно сказывается на области их использования. Наибольшее распространение они нашли в системах которые не требуют больших пусковых моментов. Однако, данный тип ротора отличается тем, что на его обслуживание тратится меньше средств чем на обслуживание двигателя с фазным ротором, вследствие отсутствия физического контакта в типе ротора беличья клетка.

Рисунок 2 – Ротор АД «беличья клетка»

Фазный ротор состоит из трёхфазной обмотки, зачастую соединенной по схеме «звезда», и выведенную на контактные кольца, которые вращаются вместе с валом. Щетки выполнены из графита. Фазный ротор дает много преимуществ, таких как пуск звезда-треугольник, регулирование частоты вращения изменением сопротивления ротора.

Режимы работы

Подробнее рассмотреть механическую характеристику в моей ранней статье, а так же способы пуска с реверсом.

К тормозным режимам стоит отнести несколько основных:

– торможение противовключением;

– торможение однофазным переменным током и конденсаторное торможение;

– динамическое торможение.

Асинхронный двигатель имеет низкую стоимость, надёжен, и очень дешевый в обслуживании, особенно если он выполнен с короткозамкнутым ротором.

Недостаточно прав для комментирования

Асинхронный электродвигатель: виды и принцип работы

В наши дни электрооборудование выглядит совсем иначе, чем изобретение российского электротехника, но по-прежнему используются для превращения электрической энергии в механическую. Надежность в работе, простая конструкция и невысокая себестоимость были по достоинству оценены покупателями. Сегодня асинхронные двигатели — наиболее распространенный во всем мире тип моторов. Их используют для комплектации промышленного оборудования, бытовой техники и электроинструментов в девяти случаев из десяти.

Какие бывают виды асинхронных механизмов

Асинхронный мотор имеет самую простую конструкцию. Классическое устройство электродвигателя состоит из статора, а также ротора.

Статор выполнен в форме классического цилиндра. Для изготовления статора производители используют тонкие стальные листы, обмотка в пазах сердечника сделана из специального провода. Оси обмоток расположены друг к другу под углом 120°. Их концы соединяются по-разному — все зависит от допустимой величины напряжения. В одних случаях соединение напоминаем звезду, в других - треугольник.

В отличие от статора, роторы бывают нескольких типов. Производители классифицируют выпущенные моторы именно по типу ротора — виды асинхронных двигателей: с короткозамкнутым и фазным ротором. Давайте рассмотрим каждый их подробнее.

  • Фазный — это ротор с трехфазной обмоткой, которая напоминает обмотку статора. Ее концы соединяются в форме звезды, края крепятся к контактным кольцам. К этим же кольцам присоединяются добавочные резисторы, которые меняют активное сопротивление в цепи и уменьшают большие пусковые токи.
  • Короткозамкнутый ротор — сердечник, изготовленный из стальных листов. Для серийного производства, как правило, используется расплавленный алюминий, который заливается и образовывает стержни между торцевых колец. Конструкция ротора получила в обиходе название «беличья клетка», так как внешне напоминает бочку для грызунов. Когда заходит речь об изготовлении мощных двигателей, производители используют не алюминий, а медь.

Асинхронный электродвигатель: принцип работы

Напряжение подается на обмотку статора. В этот момент возникает магнитный поток, величина которого меняется с изменением частоты напряжения. Потоки сдвинуты во времени и пространстве по отношению друг к другу на 120°. Вращающим оказывается результирующий магнитный поток, который движется, тем самым создавая в проводниках ротора ЭДС. Обмотка ротора исполняет роль замкнутой электрической цепи, в ней появляется ток, который, взаимодействуя с потоками статора, создает пусковой момент. Мотор стремится повернуть ротор в направлении движения магнитного поля статора. В тот момент, когда он достигает значения тормозного момента ротора и превышает его, ротор начинает вращаться, вызывая скольжение.

Что такое скольжение? Это величина, которая показывает нам, насколько синхронная частота магнитного поля статора больше, чем частота вращения ротора.

S = ((n1 - n2)/n1) х 100 %, где:

S - скольжение;

n1 - синхронная частота магнитного поля статора, n2 - ротора.

Почему так важно скольжение? Его используют для характеристики асинхронных электродвигателей, ведь изначально скольжение равно единице, но по мере роста n1 относительная разность частот n1-n2 становится меньше. В результате этого, падает ЭДС и ток в проводниках ротора, что в свою очередь приводит к уменьшению вращающего момента. Если провести анализ, в состоянии холостого хода, в тот момент, когда мотор работает без нагрузки на валу, показатель скольжения минимален. Как только возрастает статический момент, скольжение растет до величины Skp — критического скольжения. Этот показатель очень важен, ведь как только будет превышена точка критического скольжения, асинхронные двигатели перестают стабильно работать. Значение скольжения колеблется в пределах от нуля до единицы, асинхронных моторов универсального назначения в номинальном режиме до 8 %. Как только наступает равновесие между электромагнитным и тормозным моментом изменение величин прекратится.

Если говорить простыми словами, принцип работы мотора состоит во взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и токов, которые наводятся этим магнитным полем в роторе. Вращающий момент возникает только тогда, когда появляется разность частот вращения магнитных полей.

Устройство и принцип работы трехфазных асинхронных двигателей | RuAut

Устройство трехфазных асинхронных двигателей (статор и ротор асинхронных двигателей)

Трехфазный асинхронный двигатель состоит из неподвижного статора и ротора. Три обмотки размещены в пазах на внутренней стороне сердечника статора асинхронного двигателя. Обмотка же ротора асинхронного двигателя не имеет электрического соединения с сетью и с обмоткой статора. Начало и концы фаз обмоток статора присоединяют к зажимам в коробке выводов по схеме звезда или треугольник.

Асинхронные двигатели в основном различаются устройством ротора, который бывает двух типов: фазный или короткозамкнутый. Обмотка короткозамкнутого ротора асинхронного двигателя выполняется на цилиндре из медных стержней и называется "беличьей клеткой". Торцевые концы стержней замыкают металлическими кольцами. Пакет ротора набирают из электротехнической стали. В двигателях меньшей мощности стержни заливают алюминием. Фазный ротор и статор имеют трехфазную обмотку. Фазы обмотки соединяют звездой или треугольником и ее свободные концы выводят на изолированные контактные кольца.

Получение вращающегося магнитного поля

Обмотка статора асинхронного двигателя в виде трех катушек уложена в пазы расположенные под углом в 120 градусов. Начало и конца катушек обозначаются соответственно буквами A, B, C и X,Y,Z. При подаче на катушки трехфазного напряжения в них установятся токи Ia, Ib, Ic и катушки создадут собственное переменное магнитное поле. Ток в любой катушке положительный, когда он направлен от начала к ее концу и отрицательный при обратном направлении. Векторы намагничивающей силы совпадают с осями катушек, а их величина определяется значениями токов, направление результирующего вектора совпадает с осью катушки. Вектор результирующей намагничивающей силы поворачивается на 120 градусов сохраняя величину совпадает с осью соответствующей катушки. Таким образом за период, результирующее магнитное поле статора совершает оборот с неизменной скоростью. Работа трехфазного асинхронного двигателя основана на взаимодействии вращающегося магнитного поля с токами наводимыми в проводниках ротора.

Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя

Совокупность моментов созданных отдельными проводниками образует результирующий вращающий момент двигателя, возникает электромагнитная пара сил, которая стремится повернуть ротор в направлении движения электромагнитного поля статора. Ротор приходит во вращение приобретает определенную скорость, магнитное поле и ротор вращаются с разными скоростями или асинхронно. Применительно к асинхронным двигателям, скорость вращения ротора всегда меньше скорости вращения магнитного поля статора.

Пуск асинхронных двигателей

В асинхронных двигателях с большим моментом инерции необходимо увеличение вращающего момента с одновременным ограничением пусковых токов - для этих целей применяют двигатели с фазным ротором. Для увеличения начального пускового момента в схему ротора включают трехфазный реостат. В начале пуска он введен полностью, пусковой ток при этом уменьшается. При работе реостат полностью выведен. Для пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором применяют три схемы: с реактивной катушкой, с автотрансформатором и с переключением со звезды на треугольник. Рубильник последовательно соединяет реактивную катушку и статор двигателя. Когда скорость ротора приблизится к номинальной, замыкается рубильник, он закорачивает катушка и статор переключаются на полное напряжение сети. При автотрансформаторном пуске по мере разгона двигателя, автотрансформатор переводится в рабочее положение, в котором на статор подается полное напряжение сети. Пуск асинхронного двигателя с предварительным включением обмотки статора звездой и последующим переключением ее на треугольник дает трехкратное уменьшение тока.

Изменение частоты вращения ротора трехфазного асинхронного двигателя 

Параллельные обмотки двух фаз образуют одну пару полюсов сдвинутые в пространстве на 120 градусов. Последовательное соединение обмоток образует две пары полюсов, что дает возможность уменьшить скорость вращения в два раза. Для регулирования скорости вращения ротора изменением частоты тока используют отдельный источник тока или преобразователь энергии с регулируемой частотой выполненный на тиристорах.

Способы торможения двигателей

При торможении противовключением меняются два провода соединяющих трехфазную сеть с обмотками статора, изменяя при этом направление движения магнитного поля машины. При этом наступает режим электромагнитного тормоза. Для динамического торможения обмотка статора отключается от трехфазной сети и включается в сеть постоянного тока. Неподвижное поле статора заставляет ротор быстро останавливаться. Асинхронные двигатели нашли широкое применение в промышленности. В строительных механизмах, на металлообрабатывающих станках, в кузнечно-прессовом оборудовании, в силовых приводах прокатных станов, в радиолокационных станциях и многих других отраслях.


Устройство, принцип работы и подключения электродвигателей переменного тока | Полезные статьи

Электродвигатели переменного тока являются электротехническими устройствами, которые преобразовывают электрическую энергию в механическую. Электромоторы нашли широкое применение во многих отраслях промышленности для привода всевозможных станков и механизмов. Без такого оборудования невозможна работа стиральных машин, холодильников, соковыжималок, кухонных комбайнов, вентиляторов и других бытовых приборов.

По принципу работы электродвигатели переменного тока делятся на синхронные и асинхронные. Асинхронные электромоторы переменного тока наиболее часто применяются в промышленности.

Асинхронный двигатель с креплением к фланцу

Стоит рассмотреть устройство электродвигателя переменного тока асинхронного.

Данный вид электромоторов состоит из главных частей — статора и ротора. В современных асинхронных электромоторах статор имеет неявно выраженные полюсы.

Для того чтобы максимально снизить потери от вихревых токов, сердечник статора изготавливают из соответствующей толщины листов электротехнической стали, подвергшихся штамповке. В пазы статора впрессовывается обмотка из медного провода. Фазовые обмотки статора устройства могут соединяться «звездой» или «треугольником». При этом все начала и концы впрессованных обмоток электромотора выводятся на корпус — в клеммную коробку. Подобное устройство статора электродвигателя оправданно, так как дает возможность включать его обмотки на различные стандартные напряжения. Сердечник статора запрессовывается в чугунный или алюминиевый корпус.

Устройство асинхронного электродвигателя

Ротор асинхронного мотора также состоит из подвергшихся штамповке листов электротехнической стали, и во все его пазы закладывается обмотка.

Учитывая конструкцию ротора, асинхронные электродвигатели подразделяются на устройства с короткозамкнутым ротором и фазным ротором.

Обмотку короткозамкнутого ротора, сделанную из медных стержней, закладывают в пазы ротора. При этом все торцы стержней соединяют при помощи медного кольца. Данный вариант обмотки считается обмоткой типа «беличья клетка». Стоит отметить, что медные стержни в пазах ротора не изолируются. Во многих асинхронных электромоторах «беличью клетку» сменяют литым ротором. Ротор напрессовывается на вал двигателя и является с ним одним целым.

Синхронные электродвигатели устанавливаются в различных электроинструментах, пылесосах, стиральных машинах. На корпусе синхронного электромотора переменного тока имеется сердечник полюса, в котором расположены обмотки. Обмотки возбуждения намотаны и на якорь. Их выводы припаяны ко всем секторам токосъемного коллектора, на которые при использовании графитовых щеток подается напряжение.

Устройство синхронного электродвигателя

Принцип действия электродвигателя переменного тока основан на применении закона электромагнитной индукции. При взаимодействии переменного электрического тока в проводнике и магните может возникнуть непрерывное вращение.

В синхронном электродвигателе якорь вращается синхронно с электромагнитным полем полюса, а у асинхронного электромотора ротор вращается с отставанием от вращающегося магнитного поля статора.

Для работы асинхронного электромотора необходимо, чтобы ротор устройства вращался в более медленном темпе, чем электромагнитное поле статора. При подаче тока на обмотку статора между сердечником статора и ротора возникает электромагнитное поле, которое наводит ЭДС в роторе. Возникает вращающийся момент, и вал электродвигателя начинает вращаться. Из-за трения подшипников или определенной нагрузки на вал, ротор асинхронного двигателя всегда вращается в более медленном темпе.

Принцип работы электродвигателя переменного тока асинхронного заключается в том, что магнитные полюса устройства постоянно вращаются в обмотках электромотора и направление тока в роторе постоянно меняется.

Скорость вращения ротора электромотора асинхронного зависит от общего количества полюсов. Для того чтобы понизить скорость вращения ротора в таком двигателе, требуется увеличить общее количество полюсов в статоре.

В синхронных электродвигателях вращающий момент в устройстве создается при взаимодействии между током в обмотке якоря и магнитным потоком в обмотке возбуждения. При изменении направления переменного тока одновременно меняется направление магнитного потока в корпусе и якоре. При таком варианте вращение якоря всегда будет в одну сторону. Примечательно, что плавная регулировка скорости вращения таких электромоторов регулируется величиной подаваемого напряжения, при помощи реостата или переменного сопротивления.

В зависимости от напряжения сети фазные обмотки статора асинхронного электромотора могут подсоединяться в «звезду» или «треугольник». Схема электродвигателя переменного тока при подключении его в сеть с напряжением 220 Вольт обмотки соединяются в треугольник, а при подключении в сеть 380 Вольт — схема обмоток имеет вид звезды.

Асинхронный двигатель. Устройство и принцип действия однофазного и трехфазного асинхронного электродвигателя.

Асинхронные электродвигатели (АД) находят в народном хозяйстве широкое применение. По разным данным до 70% всей электрической энергии, преобразуемой в механическую энергию вращательного или поступательного движения, потребляется асинхронным двигателем. Электрическую энергию в механическую энергию поступательного движения преобразуют линейные асинхронные электродвигатели, которые широко используются в электрической тяге, для выполнения технологических операций. Широкое применение АД связано с рядом их достоинств. Асинхронные двигатели - это самые простые в конструктивном отношении и в изготовлении, надежные и самые дешевые из всех типов электрических двигателей. Они не имеют щеточноколлекторного узла либо узла скользящего токосъема, что помимо высокой надежности обеспечивает минимальные эксплуатационные расходы. В зависимости от числа питающих фаз различают трехфазные и однофазные асинхронные двигатели. Трехфазный асинхронный двигатель при определенных условиях может успешно выполнять свои функции и при питании от однофазной сети. АД широко применяются не только в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве, но и в частном секторе, в быту, в домашних мастерских, на садовых участках. Однофазные асинхронные двигатели приводят во вращение стиральные машины, вентиляторы, небольшие деревообрабатывающие станки, электрические инструменты, насосы для подачи воды. Чаще всего для ремонта или создания механизмов и устройств промышленного изготовления или собственной конструкции применяют трехфазные АД. Причем в распоряжении конструктора может быть как трехфазная, так и однофазная сеть. Возникают проблемы расчета мощности и выбора двигателя для того или другого случая, выбора наиболее рациональной схемы управления асинхронным двигателем, расчета конденсаторов, обеспечивающих работу трехфазного асинхронного двигателя в однофазном режиме, выбора сечения и типа проводов, аппаратов управления и защиты. Такого рода практическим проблемам посвящена предлагаемая вниманию читателя книга. В книге приводится также описание устройства и принципа действия асинхронного двигателя, основные расчетные соотношения для двигателей в трехфазном и однофазном режимах.

Устройство и принцип действия асинхронных электродвигателей

1. Устройство трехфазных асинхронных двигателей

Трехфазный асинхронный двигатель (АД) традиционного исполнения, обеспечивающий вращательное движение, представляет собой электрическую машину, состоящую из двух основных частей: неподвижного статора и ротора, вращающегося на валу двигателя. Статор двигателя состоит из станины, в которую впрессовывают так называемое электромагнитное ядро статора, включающее магнитопровод и трехфазную распределенную обмотку статора. Назначение ядра - намагничивание машины или создание вращающегося магнитного поля. Магнитопровод статора состоит из тонких (от 0,28 до 1 Мм) изолированных друг от друга листов, штампованных из специальной электротехнической стали. В листах различают зубцовую зону и ярмо (рис. 1.а). Листы собирают и скрепляют таким образом, что в магнитопроводе формируются зубцы и пазы статора (рис. 1.б). Магнитопровод представляет собой малое магнитное сопротивление для магнитного потока, создаваемого обмоткой статора, и благодаря явлению намагничивания этот поток усиливает.

Рис. 1 Магнитопровод статора

В пазы магнитопровода укладывается распределенная трехфазная обмотка статора. Обмотка в простейшем случае состоит из трех фазных катушек, оси которых сдвинуты в пространстве по отношению друг к другу на 120°. Фазные катушки соединяют между собой по схемам звезда, либо треугольник (рис. 2).

Рис 2. Схемы соединения фазных обмоток трехфазного асинхронного двигателя в звезду и в треугольник

Более подробные сведения о схемах соединения и условных обозначениях начал и концов обмоток представлены ниже. Ротор двигателя состоит из магнитопровода, также набранного из штампованных листов стали, с выполненными в нем пазами, в которых располагается обмотка ротора. Различают два вида обмоток ротора: фазную и короткозамкнутую. Фазная обмотка аналогична обмотке статора, соединенной в звезду. Концы обмотки ротора соединяют вместе и изолируют, а начала присоединяют к контактным кольцам, располагающимся на валу двигателя. На контактные кольца, изолированные друг от друга и от вала двигателя и вращающиеся вместе с ротором, накладываются неподвижные щетки, к которым присоединяют внешние цепи. Это позволяет, изменяя сопротивление ротора, регулировать скорость вращения двигателя и ограничивать пусковые токи. Наибольшее применение получила короткозамкнутая обмотка типа «беличьей клетки». Обмотка ротора крупных двигателей включает латунные или медные стержни, которые вбивают в пазы, а по торцам устанавливают короткозамыкающие кольца, к которым припаивают или приваривают стержни. Для серийных АД малой и средней мощности обмотку ротора изготавливают путем литья под давлением алюминиевого сплава. При этом в пакете ротора 1 заодно отливаются стержни 2 и короткозамыкающие кольца 4 с крылышками вентиляторов для улучшения условий охлаждения двигателя, затем пакет напрессовывается на вал 3. (рис. 3). На разрезе, выполненном на этом рисунке, видны профили пазов, зубцов и стержней ротора.

Рис. 3. Ротор аснхронного двигателя с короткозамкнутой обмоткой

Общий вид асинхронного двигателя серии 4А представлен на рис. 4 [2]. Ротор 5 напрессовывается на вал 2 и устанавливается на подшипниках 1 и 11 в расточке статора в подшипниковых щитах 3 и 9, которые прикрепляются к торцам статора 6 с двух сторон. К свободному концу вала 2 присоединяют нагрузку. На другом конце вала укрепляют вентилятор 10 (двигатель закрытого обдуваемого исполнения), который закрывается колпаком 12. Вентилятор обеспечивает более интенсивное отведение тепла от двигателя для достижения соответствующей нагрузочной способности. Для лучшей теплоотдачи станину отливают с ребрами 13 практически по всей поверхности станины. Статор и ротор разделены воздушным зазором, который для машин небольшой мощности находится в пределах от 0,2 до 0,5 мм. Для прикрепления двигателя к фундаменту, раме или непосредственно к приводимому в движение механизму на станине предусмотрены лапы 14 с отверстиями для крепления. Выпускаются также двигатели фланцевого исполнения. У таких машин на одном из подшипниковых щитов (обычно со стороны вала) выполняют фланец, обеспечивающий присоединение двигателя к рабочему механизму.

Рис. 4. Общий вид асинхронного двигателя серии 4А

Выпускаются также двигатели, имеющие и лапы, и фланец. Установочные размеры двигателей (расстояние между отверстиями на лапах или фланцах), а также их высоты оси вращения нормируются. Высота оси вращения - это расстояние от плоскости, на которой расположен двигатель, до оси вращения вала ротора. Высоты осей вращения двигателей небольшой мощности: 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100 мм.

2. Принцип действия трехфазных асинхронных двигателей

Выше отмечалось, что трехфазная обмотка статора служит для намагничивания машины или создания так называемого вращающегося магнитного поля двигателя. В основе принципа действия асинхронного двигателя лежит закон электромагнитной индукции. Вращающееся магнитное поле статора пересекает проводники короткозамкнутой обмотки ротора, отчего в последних наводится электродвижущая сила, вызывающая в обмотке ротора протекание переменного тока. Ток ротора создает собственное магнитное поле, взаимодействие его с вращающимся магнитным полем статора приводит к вращению ротора вслед за полями. Наиболее наглядно идею работы асинхронного двигателя иллюстрирует простой опыт, который еще в XVIII веке демонстрировал французский академик Араго (рис. 5). Если подковообразный магнит вращать с постоянной скоростью вблизи металлического диска, свободно расположенного на оси, то диск начнет вращаться вслед за магнитом с некоторой скоростью, меньшей скорости вращения магнита.

Рис. 5. Опыт Араго, объясняющий принцип работы асинхронного двигателя

Это явление объясняется на основе закона электромагнитной индукции. При движении полюсов магнита около поверхности диска в контурах под полюсом наводится электродвижущая сила и появляются токи, которые создают магнитное поле диска. Читатель, которому трудно представить проводящие контуры в сплошном диске, может изобразить диск в виде колеса со множеством проводящих ток спиц, соединенных ободом и втулкой. Две спицы, а также соединяющие их сегменты обода и втулки и представляют собой элементарный контур. Поле диска сцепляется с полем полюсов вращающегося постоянного магнита, и диск увлекается собственным магнитным полем. Очевидно, наибольшая электродвижущая сила будет наводиться в контурах диска тогда, когда диск неподвижен, и напротив, наименьшая, когда близка к скорости вращения диска. Перейдя к реальному асинхронному двигателю отметим, что короткозамкнутую обмотку ротора можно уподобить диску, а обмотку статора с магнитопроводом - вращающемуся магниту. Однако вращение магнитного поля в неподвижном статоре а осуществляется благодаря трехфазной системе токов, которые протекают в трехфазной обмотке с пространственным сдвигом фаз.

Алиев И.И.

Двигатель асинхронный трехфазный: устройство и принцип действия.

22.11.2018

Трехфазный асинхронный двигатель является наиболее распространённым типом моторов. В таком электродвигателе на статоре устанавливается трехфазная обмотка, что обуславливает его название.

СОДЕРЖАНИЕ:

  1. Конструкция 
  2. Принцип действия
  3. Режим работы
  4. Преимущества

КОНСТРУКЦИЯ ТРЕХФАЗНОГО асинхронного ДВИГАТЕЛЯ

Основная задача двигателя — это превращение электрической энергии в механическую. Конструкция его состоит из двух основных элементов таких как ротор (подвижная часть) и статор (неподвижная часть).

Между ними находиться воздушный зазор. Оба этих элемента имеют в себе сердечники, где размещается специальные витки обмотки. В роторе они располагаются на валу, а в статоре в специальных пазах на корпусе.

Пазы, на которых крепиться обмотка имеют угловое расстояние между собой в 120 градусов. Наиболее распространённым является  система с короткозамкнутым ротором или как ее называют «беличье колесо». В этом случае обмотка крепиться на каркас цилиндрической формы, а стержни соединяются с сердечником ротора и накоротко замыкаются с торцов.

Помимо короткозамкнутого также используются и двигатели с фазным ротором. В этом случае фазы обмотки присоединяется к специальным контактным кольцам, а их концы изолируются друг от друга и от вала. При всем этом статоры в обоих представленных видах могут не отличаться конструкционно.

Существует несколько схем соединения трехфазных обмоток между собой. Основными способами являются т.н. «звезда» и «треугольник». Иногда устанавливаются и комбинированные варианты. Подбор схемы зависит от напряжения питания в сети. В первом случае концы фаз обмоток соединены в одной точке. Во втором - конец каждой фазы поочередно соединяется с началом следующей.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Работа асинхронного двигателя основывается на вращении магнитных полей. С помощью тока в обмотке статора создается движущееся магнитное поле, которое воздействует на контур ротора и индуцирует в нем электродвижущую силу. Если этот показатель выше силы трения, то вал приводиться в движение.

Ротор увеличивает частоту вращения пытаясь догнать скорость вращения магнитных полей обмотки статора. Однако, когда этот параметр сравниваеться то электродвижущая достигает нулевого значения и магнитное воздействие пропадает.

Поэтому частота вращение вала никогда не совпадает (не синхронна) с частотой движущихся магнитных полей. Из-за этого двигатель называют асинхронным.

РЕЖИМЫ РАБОТЫ

Трехфазный электродвигатель асинхронного типа имеет несколько возможных режимов работы:

  • Пуск. 
  • Двигательный режим.
  • Холостой ход.
  • Генераторный режим.
  • Электромагнитное торможение.

Пуск является начальным этапом работы любого двигателя. В этом режиме на обмотку пускается ток и создаются вращающиеся магнитные поля. В момент, когда сила трения меньше электродвижущей - ротор начинает вращение.

Двигательный режим выполняет основную задачу электродвигателя, то есть превращает электродвижущую силу в механическое вращение вала.

Холостой ход происходит, когда на валу отсутствует нагрузка, то есть он не подсоединен к другим устройствам.

Генераторный режим включается, когда обороты вала принудительно, например, с помощью другого двигателя, превышают скорость вращения электромагнитного поля. В этом случае электродвижущая сила имеет обратный вектор и двигатель превращается в источник активной энергии.

Электромагнитное торможение происходит, когда искусственно изменяют направление вращения электромагнитного поля и ротора на противоположные. Происходит довольно быстрое торможение. Применяется только в экстренных случаях, так как выделяется огромное количество тепла.

ПРЕИМУЩЕСТВА ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВиГАТЕЛЯ

Трёхфазный двигатель также может работать в однофазном режиме, когда это потребуется. Однако номинальная мощность при этом понижается приблизительно вдвое.

В случае пропадания одной из фаз двигатель продолжит работу и даже будет возможен запуск, но с пониженной мощностью. Относительная дешевизна, хороший КПД и надежность поспособствовали тому, что такие моторы заслужили наибольшую популярность во всем мире. 

На нашем сайте вы сможете найти электродвигали для любых ситуаций. В каталогах представлены моторы таких мировых лидеров как Siemens, ABB, Lenze, а также VEM motors.

На страницах нашего блога также можно также ознакомиться с другими типами асинхронных моторов >>>ОДНОФАЗНЫЕ АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ <<< или более подробно узнать о конструкции электродвигателей  >>> ВИДЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ <<<  

Подписывайтесь на наши обновления:

       


Устройство трехфазного асинхронного двигателя | Электротехника

Устройство статора. Асинхронный двигатель, как и всякая электрическая машина, состоит из статора и ротора (рис. 3.1, а). Статор имеет цилиндрическую форму. Он состоит из корпуса /, сердечника 2 и обмотки 3. Корпус литой, в большинстве случаев стальной или чугунный.  Сердечник статора собирается из тонких листов электротехнической стали (рис. 3.1,б).

Листы для машин малой мощности ничем  не покрываются, так как образующийся на листах оксидный слой является достаточной изоляцией. Собранные листы стали образуют пакет статора, который запрессовывается в корпус статора. На внутренней поверхности сердечника вырубаются пазы, в которые укладывается обмотка статора. Обмотки статора могут соединяться звездой или треугольником. Для осуществления таких соединений на корпусе двигателя имеется коробка, в которую выведены начала фаз С1, С2, СЗ и концы фаз С4, С5, С6. На рис. 3.2, а—в показаны схемы расположения этих выводов и способы соединения их между собой при соединении фаз звездой и треугольником. Схема соединений обмоток статора зависит от расчетного напряжения двигателя и номинального напряжения сети. Например,  в паспорте двигателя указано 380/220. Первое число соответствует схеме соединения обмоток в звезду при линейном напряжении в сети 380 В, а второе — схеме соединения в треугольник при линейном напряжении сети 220 В. В обоих случаях напряжение на фазе обмотки будет 220 В.

Корпус статора с торцов закрыт подшипниковыми щитами, в которые запрессованы подшипники вала ротора.

Устройство ротора. Ротор асинхронного двигателя состоит из стального вала 4 (рис. 3.1, а), на который напрессован сердечник 5, выполненный, как и сердечник статора, из отдельных листов электротехнической стали с выштампованными в них закрытыми или полузакрытыми пазами. Обмотка ротора бывает двух типов: короткозамкнутая и фазная – соответственно роторы называются короткозамкнутыми и фазными.

Большее распространение имеют двигатели с короткозамкнутым ротором, так как они дешевле и проще в изготовлении и в эксплуатации. Токопроводящая часть такого ротора, названного М. О. Доливо-Добровольским ротором с беличьей клеткой, состоит из медных или алюминиевых стержней, замкнутых накоротко с торцов (рис. 3.3). Как правило, беличья клетка формируется путем заливки пазов ротора расплавленным алюминием.

Фазный ротор (рис.3.4) имеет три обмотки, соединенные в звезду. Выводы обмоток подсоединены к кольцам 2, закрепленным на валу 3. К кольцам при пуске прижимаются неподвижные щетки 4, которые подсоединяются к реостату 5.

Двигатели переменного тока

| Конструкция машины


Синхронные двигатели и синхронные двигатели - это две основные категории двигателей переменного тока. Асинхронный двигатель является распространенной формой асинхронного двигателя и в основном представляет собой трансформатор переменного тока с вращающейся вторичной обмоткой. Первичная обмотка (статор) подключена к источнику питания, а закороченная вторичная (ротор) несет наведенный вторичный ток. Крутящий момент создается действием токов ротора (вторичных) на поток воздушного зазора. Синхронный двигатель сильно отличается по конструкции и эксплуатационным характеристикам и считается отдельным классом двигателей.

Асинхронные двигатели: Асинхронные двигатели являются простейшими и наиболее прочными электродвигателями и состоят из двух основных электрических узлов: статора с обмоткой и узла ротора. Асинхронный двигатель получил свое название от токов, протекающих во вторичном элементе (роторе), которые индуцируются переменными токами, протекающими в первичном элементе (статоре). Комбинированное электромагнитное воздействие токов статора и ротора создает силу, вызывающую вращение.

Роторы обычно состоят из многослойного цилиндрического железного сердечника с прорезями для размещения проводников.Самый распространенный тип ротора имеет литые алюминиевые жилы и замыкающие концевые кольца. Эта «беличья клетка» вращается, когда движущееся магнитное поле индуцирует ток в закороченных проводниках. Скорость вращения магнитного поля является синхронной скоростью двигателя и определяется числом полюсов статора и частотой источника питания: n s = 120 f / p , где n s = синхронная скорость, f = частота и p = количество полюсов.

Синхронная скорость - это абсолютный верхний предел скорости двигателя. Если ротор вращается с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле, то проводники ротора не перерезают силовые линии и крутящий момент равен нулю. Во время работы ротор всегда вращается медленнее, чем магнитное поле. Скорость ротора достаточно мала, чтобы обеспечить протекание надлежащего количества тока ротора, так что результирующий крутящий момент будет достаточным для преодоления потерь на ветер и трение и управления нагрузкой. Разница скоростей между ротором и магнитным полем, называемая скольжением, обычно выражается в процентах от синхронной скорости: с = 100 ( n с - n a ) / n с , где с = скольжение, n с = синхронная скорость и n a = фактическая скорость.

Многофазные двигатели: Многофазные двигатели с короткозамкнутым ротором - это в основном машины с постоянной скоростью, но некоторая степень гибкости в рабочих характеристиках является результатом изменения конструкции паза ротора. Эти изменения вызывают изменения крутящего момента, тока и скорости при полной нагрузке. Эволюция и стандартизация привели к появлению четырех основных типов двигателей.

Конструкции A и B: Двигатели общего назначения с нормальным пусковым моментом и током и малым скольжением.Многофазные двигатели с дробной мощностью обычно имеют конструкцию B. Из-за падающих характеристик конструкции B многофазный двигатель, который производит такой же пробивной (максимальный) крутящий момент, что и однофазный двигатель, не может достичь той же точки скорости-момента для скорости при полной нагрузке. как однофазный двигатель. Следовательно, момент пробоя должен быть выше (минимум 140% момента пробоя однофазного двигателя общего назначения), чтобы скорости при полной нагрузке были сопоставимы.

Конструкция C: Высокий пусковой момент при нормальном пусковом токе и малом скольжении.Эта конструкция обычно используется там, где отрывные нагрузки высоки при пуске, но которые обычно работают при номинальной полной нагрузке и не подвергаются высоким требованиям к перегрузке после достижения рабочей скорости.

Конструкция D: Высокое скольжение, очень высокий пусковой момент, низкий пусковой ток и низкая скорость при полной нагрузке. Из-за высокого проскальзывания скорость может упасть при столкновении с колеблющимися нагрузками. Эта конструкция подразделяется на несколько групп, которые различаются в зависимости от скольжения или формы кривой скорость-крутящий момент.

Конструкция F: Низкий пусковой момент, низкий пусковой ток и малое скольжение. Эта конструкция предназначена для получения низкого тока заторможенного ротора. Как заторможенный ротор, так и момент пробоя низкие. Обычно используется при низком пусковом моменте и при отсутствии высоких перегрузок после достижения рабочей скорости.

Двигатели с фазным ротором: Двигатели с короткозамкнутым ротором относительно негибки в отношении характеристик скорости и крутящего момента, но специальная версия с фазным ротором имеет регулируемые скорость и крутящий момент.Применение двигателей с фазным ротором заметно отличается от двигателей с короткозамкнутым ротором из-за доступности цепи ротора. Рабочие характеристики получены путем введения различных значений сопротивления в цепь ротора.

Двигатели с фазным ротором обычно запускаются с вторичным сопротивлением в цепи ротора. Сопротивление последовательно уменьшается, чтобы двигатель разгонялся. Таким образом, двигатель может развивать значительный крутящий момент при ограничении тока заторможенного ротора.Это вторичное сопротивление может быть рассчитано на непрерывную работу для рассеивания тепла, выделяемого при непрерывной работе на пониженной скорости, частом ускорении или ускорении с большой инерционной нагрузкой. Внешнее сопротивление придает двигателю такую ​​характеристику, которая приводит к значительному падению оборотов при довольно небольшом изменении нагрузки. Обеспечивается пониженная скорость примерно до 50% от номинальной скорости, но эффективность низкая.

Многоскоростные двигатели: Последовательно-полюсные двигатели рассчитаны на одну скорость.Путем физического повторного соединения проводов можно получить передаточное число 2: 1. Типичные синхронные скорости для двигателя 60 Гц: 3600/1800 об / мин (2/4 полюса), 1800/900 об / мин (4/8 полюса) и 1200/600 об / мин (6/12 полюсов).

Двухобмоточные двигатели имеют две отдельные обмотки, которые можно намотать на любое количество полюсов, чтобы можно было получить другие соотношения скоростей. Однако соотношение больше 4: 1 нецелесообразно из-за размера и веса двигателя. Однофазные многоскоростные двигатели обычно имеют конструкцию с регулируемым крутящим моментом, но доступны двигатели с постоянным крутящим моментом и постоянной мощностью.

Выходная мощность многоскоростных двигателей может быть пропорциональна каждой скорости. Эти двигатели разработаны с выходной мощностью в лошадиных силах в соответствии с одной из следующих нагрузочных характеристик.

Переменный крутящий момент: Двигатели имеют характеристику крутящего момента скорости, которая изменяется пропорционально квадрату скорости. Например, двигатель со скоростью 1800/900 об / мин, который развивает 10 л.с. при 1800 об / мин, выдает 2,5 л.с. при 900 об / мин. Поскольку для некоторых нагрузок, таких как центробежные насосы, вентиляторы и воздуходувки, требуется крутящий момент, который изменяется пропорционально квадрату или кубу скорости, эта характеристика двигателя обычно является адекватной.

Постоянный крутящий момент: Эти двигатели могут развивать одинаковый крутящий момент на каждой скорости, поэтому выходная мощность напрямую зависит от скорости. Например, двигатель мощностью 10 л.с. при 1800 об / мин выдает 5 л.с. при 900 об / мин. Эти двигатели используются в приложениях с требованиями к постоянному крутящему моменту, таких как смесители, конвейеры и компрессоры.

Постоянная мощность: Эти двигатели развивают одинаковую мощность на каждой скорости, а крутящий момент обратно пропорционален скорости.Типичные области применения включают станки, такие как дрели, токарные и фрезерные станки.

Однофазные двигатели: Однофазные асинхронные двигатели обычно имеют дробную мощность, хотя однофазные интегральные двигатели доступны в более низком диапазоне мощности. Наиболее распространенными однофазными двигателями с дробной мощностью являются электродвигатели с разделенной фазой, с конденсаторным пуском, с постоянным разделенным конденсатором и с экранированным полюсом.

Двигатели бывают многоскоростные, но есть практический предел количества получаемых скоростей.Доступны двух-, трех- и четырехскоростные двигатели, и выбор скорости может осуществляться последовательно-полюсными или двухобмоточными методами.

Однофазные двигатели вращаются в том направлении, в котором они пущены; и они запускаются в заданном направлении в соответствии с электрическими соединениями или механической настройкой пусковых средств. Двигатели общего назначения могут работать в любом направлении, но стандартное вращение - против часовой стрелки, если смотреть на конец, противоположный приводному валу.Двигатели можно повторно подключить, чтобы изменить направление вращения.

Универсальные двигатели: Универсальный двигатель работает с почти эквивалентной производительностью на постоянном или переменном токе с частотой до 60 Гц. Он отличается от двигателя постоянного тока из-за передаточных чисел намотки и более тонких металлических пластин. Двигатель серии постоянного тока работает от переменного тока, но с низким КПД. Универсальный двигатель может работать от постоянного тока с практически эквивалентными характеристиками переменного тока, но с меньшими коммутационными характеристиками и меньшим сроком службы щеток, чем у эквивалентного двигателя постоянного тока.

Важной характеристикой универсального двигателя является то, что он имеет самое высокое соотношение мощности на фунт среди всех двигателей переменного тока, поскольку он может работать на скоростях, во много раз превышающих скорость любого другого двигателя с частотой 60 Гц.

При работе без нагрузки универсальный двигатель имеет тенденцию к разбегу, а скорость ограничивается только парусностью, трением и коммутацией. Поэтому большие универсальные двигатели почти всегда подключаются напрямую к нагрузке для ограничения скорости. На портативных инструментах, таких как электрические пилы, нагрузка на шестерни, подшипники и охлаждающий вентилятор достаточна для поддержания скорости холостого хода на безопасном уровне.

С универсальным двигателем регулирование скорости является простым, поскольку скорость двигателя чувствительна к изменениям как напряжения, так и магнитного потока. С помощью реостата или регулируемого автотрансформатора скорость двигателя можно легко изменять от максимальной до нуля.

Синхронные двигатели: Синхронные двигатели по своей сути являются двигателями с постоянной скоростью и работают в абсолютном синхронизме с частотой сети. Как и в случае асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, скорость определяется количеством пар полюсов и всегда является отношением к частоте сети.

Типоразмеры синхронных двигателей варьируются от субфракционных двигателей с самовозбуждением до двигателей большой мощности с возбуждением от постоянного тока для промышленных приводов. В диапазоне дробных лошадиных сил синхронные двигатели используются в основном там, где требуется точная постоянная скорость.

Синхронные двигатели большой мощности, применяемые в промышленных нагрузках, выполняют две важные функции. Во-первых, это высокоэффективное средство преобразования энергии переменного тока в механическую.Во-вторых, он может работать с опережающим или единичным коэффициентом мощности, тем самым обеспечивая коррекцию коэффициента мощности.

Существует два основных типа синхронных двигателей: без возбуждения и с возбуждением от постоянного тока.

Двигатели без возбуждения изготавливаются в реактивном и гистерезисном исполнении. Эти двигатели используют схему самозапуска и не требуют внешнего источника возбуждения.

Двигатели с возбуждением от постоянного тока бывают мощностью более 1 л.с. и требуют постоянного тока, подаваемого через контактные кольца для возбуждения.Постоянный ток может подаваться от отдельного источника или от генератора постоянного тока, непосредственно подключенного к валу двигателя.

Однофазные или многофазные синхронные двигатели не могут запускаться без привода или без подключения ротора в виде цепи самозапуска. Поскольку поле вращается с синхронной скоростью, двигатель должен быть ускорен, прежде чем он сможет синхронизироваться. Ускорение с нулевой скорости требует проскальзывания до достижения синхронизма. Следовательно, необходимо использовать отдельные средства запуска.

В конструкциях с автоматическим запуском для типоразмеров мощности используются методы пуска, общие для асинхронных двигателей (расщепленная фаза, конденсаторный пуск, отталкивающий пуск и затененные полюса). Электрические характеристики этих двигателей заставляют их автоматически переключаться на синхронный режим.

Хотя двигатель с возбуждением от постоянного тока имеет короткозамкнутый ротор для запуска, называемый амортизатором или демпферной обмоткой, присущий ему низкий пусковой момент и потребность в источнике питания постоянного тока требует системы запуска, которая обеспечивает полную защиту двигателя при запуске, применяется постоянный ток. возбуждение поля в нужное время, устраняет возбуждение поля при оттягивании ротора (максимальный крутящий момент) и защищает обмотку с короткозамкнутым ротором от теплового повреждения в условиях сбоя.

Крутящий момент - это минимальный крутящий момент, развиваемый от состояния покоя до точки втягивания. Этот крутящий момент должен превышать крутящий момент нагрузки с достаточным запасом, чтобы удовлетворительная скорость ускорения поддерживалась при нормальных условиях напряжения.

Момент сопротивления возникает из-за выступа (предпочтительного направления намагничивания) полюсных наконечников ротора и пульсирует на скоростях ниже синхронной. Это также влияет на крутящие моменты втягивания и извлечения двигателя, поскольку невозбужденный ротор с явным полюсом имеет тенденцию выравниваться с магнитным полем статора для поддержания минимального магнитного сопротивления.Этого реактивного крутящего момента может быть достаточно, чтобы синхронизировать слегка нагруженную малоинерционную систему и развить примерно 30% крутящего момента отрыва.

Синхронный крутящий момент - это крутящий момент, развиваемый после приложения возбуждения, и представляет собой общий установившийся крутящий момент, доступный для привода нагрузки. Он достигает максимума при отставании ротора от магнитного поля вращающегося статора примерно на 70 °. Это максимальное значение фактически является крутящим моментом отрыва.

Момент отрыва - это максимальный устойчивый крутящий момент, который двигатель развивает при синхронной скорости в течение одной минуты с номинальной частотой и нормальным возбуждением.Нормальный момент отрыва обычно составляет 150% крутящего момента при полной нагрузке для двигателей с единичным коэффициентом мощности и от 175 до 200% для двигателей с опережающим коэффициентом мощности 0,8.

Втягивающий момент синхронного двигателя - это крутящий момент, который он развивает, когда подключенная инерционная нагрузка синхронизируется при приложении возбуждения. Вращающий момент создается при переходе от скорости скольжения к синхронной скорости, когда двигатель переключается с асинхронного режима на синхронный. Обычно это самый критический период при запуске синхронного двигателя.Крутящие моменты, развиваемые амортизатором и обмотками возбуждения, становятся нулевыми при синхронной скорости. Таким образом, в точке втягивания эффективны только реактивный момент и синхронизирующий момент, обеспечиваемый возбуждением обмоток возбуждения.

Двигатели для синхронизации: Двигатели для синхронизации имеют мощность менее 1/10 л.с. и используются в качестве первичных двигателей для устройств синхронизации. Поскольку двигатель используется в качестве таймера, он должен работать с постоянной скоростью.

Двигатели переменного и постоянного тока могут использоваться в качестве синхронизирующих двигателей.Двигатели с синхронизацией постоянного тока используются для портативных приложений или там, где требуются высокое ускорение и низкие изменения скорости. Преимущества включают в себя пусковой момент, превышающий десятикратный рабочий крутящий момент, эффективность от 50 до 70% и относительно простое управление скоростью. Но требуется регулятор скорости, механический или электронный.

Двигатели переменного тока используют доступную мощность, дешевле, имеют более длительный срок службы и не создают радиопомех. Однако двигатели переменного тока не могут быть легко адаптированы для портативных приложений, имеют относительно низкие пусковые моменты и намного менее эффективны, чем двигатели постоянного тока.

Серводвигатели переменного тока: Серводвигатели переменного тока используются в сервомеханизмах переменного тока и компьютерах, которые требуют быстрых и точных характеристик отклика. Для достижения этих характеристик серводвигатели имеют роторы малого диаметра с высоким сопротивлением. Малый диаметр обеспечивает низкую инерцию для быстрого пуска, останова и реверса, в то время как высокое сопротивление обеспечивает почти линейную зависимость скорости от крутящего момента для точного управления.

Серводвигатели имеют двухфазную намотку, физически расположенную под прямым углом или в пространственной квадратуре.Фиксированная или опорная обмотка возбуждается от источника постоянного напряжения, а обмотка управления возбуждается регулируемым или переменным управляющим напряжением, обычно от сервоусилителя. Обмотки обычно проектируются с одинаковым отношением напряжения к виткам, так что потребляемая мощность при максимальном возбуждении с фиксированной фазой и при максимальном сигнале фазы управления находятся в равновесии.

В идеальном серводвигателе крутящий момент на любой скорости прямо пропорционален напряжению обмотки управления. Однако на практике эта взаимосвязь существует только при нулевой скорости из-за присущей асинхронному двигателю неспособности реагировать на изменения входного напряжения в условиях небольшой нагрузки.

Собственное демпфирование серводвигателей уменьшается с увеличением номинальных значений, и двигатели имеют разумный КПД за счет линейности скорости-момента. Большинство более крупных двигателей имеют встроенные вспомогательные нагнетатели для поддержания температуры в безопасных рабочих диапазонах. Серводвигатели доступны с номинальной мощностью от менее 1 до 750 Вт и размерами от 0,5 до 7 дюймов. OD. Большинство конструкций доступны с модульными или встроенными редукторами.

Конструкция асинхронного двигателя - Circuit Globe

Трехфазный асинхронный двигатель является предпочтительным типом двигателя.Он в основном используется в промышленных приводах, потому что он очень разумный и мощный, экономичный и надежный. Его также называют асинхронным двигателем, потому что он не работает с синхронной скоростью. Асинхронный двигатель требует минимального обслуживания и обладает высокой перегрузочной способностью.

Состав:

Трехфазный асинхронный двигатель в основном состоит из двух частей, называемых статором и ротором . Статор - это неподвижная часть асинхронного двигателя, а ротор - это вращающаяся часть.Конструкция статора аналогична трехфазному синхронному двигателю, а конструкция ротора отличается для разных машин. Конструкция асинхронного двигателя подробно описывается ниже.

Конструкция статора

Статор изготовлен из пластин из высококачественной легированной стали для уменьшения потерь на вихревые токи. Он состоит из трех основных частей, а именно внешней рамы, сердечника статора и обмотки статора.

Наружная рама

Внешний корпус двигателя.Его основная функция - поддерживать сердечник статора и защищать внутренние части машины. Для небольших машин внешняя рама отлита, а для больших - изготовлена. На рисунке ниже показана конструкция статора.

Сердечник статора

Сердечник статора изготовлен из штампованной высококачественной кремнистой стали. Его основная функция - переносить переменное магнитное поле, которое вызывает гистерезис и потери на вихревые токи. Штамповки закреплены на станине статора. Каждая штамповка изолирована от другой тонким слоем лака.Толщина штамповки обычно варьируется от 0,3 до 0,5 мм . На внутренней стороне штамповок сделаны прорези, как показано на рисунке ниже:

Обмотки статора

Сердечник статора имеет трехфазные обмотки, которые обычно получают питание от трехфазной сети. Шесть выводов обмоток (по две каждой фазы) соединены в клеммной коробке машины. Статор двигателя намотан на определенное количество полюсов в зависимости от скорости двигателя.Если количество полюсов больше, скорость двигателя будет меньше, а если количество полюсов меньше, скорость будет высокой.

Поскольку соотношение между скоростью и полюсом двигателя определяется как:

Обмотки можно соединять звездой и треугольником.

Конструкция ротора

Ротор также состоит из тонких пластин того же материала, что и статор. Ламинированный цилиндрический сердечник установлен непосредственно на валу.Эти листы имеют прорези на внешней стороне для размещения проводников. Есть два типа роторов.

Ротор с беличьей клеткой

Ротор с короткозамкнутым ротором состоит из многослойного цилиндрического сердечника. Круглые прорези на внешней периферии полузакрыты. Каждый слот содержит неизолированный стержневой провод из алюминия или меди. На конце ротора проводники закорочены тяжелым кольцом из меди или алюминия. Схема ротора сепаратора показана ниже:

Пазы ротора обычно не параллельны валу, а перекошены.Перекос проводников ротора дает следующие преимущества:

  • Уменьшает гудение и обеспечивает плавную и бесшумную работу.
  • Это приводит к равномерной кривой крутящего момента для различных положений ротора.
  • Тенденция к блокировке ротора снижена. Поскольку зубья ротора и статора притягиваются друг к другу и блокируются.
  • Увеличивает сопротивление ротора за счет увеличенной длины проводников стержня ротора.

Преимущества ротора с короткозамкнутым ротором

Ниже приведены следующие преимущества ротора с сепаратором:

  • Ротор с сепаратором дешевле, а конструкция прочна.
  • Отсутствие щеток снижает риск искрения.
  • Его содержание меньше.
  • Коэффициент мощности выше.
  • КПД ротора сепаратора выше.

Ротор с фазовой обмоткой

Ротор с фазовой обмоткой также называется ротором с контактным кольцом. Он состоит из ламинированного цилиндрического сердечника. На внешней периферии ротора имеется полузамкнутая прорезь, в которой установлены 3-фазные изолированные обмотки. Обмотки ротора соединены звездой.

Асинхронный двигатель с контактным кольцом показан на рисунке ниже:

Контактные кольца установлены на валу с опирающимися на них щетками. Щетки подключены к переменному резистору. Контактные кольца и щетки предназначены для подключения внешних резисторов в цепи ротора. Резистор позволяет изменять сопротивление каждой фазы ротора для следующих целей:

  • Увеличивает пусковой момент и уменьшает пусковой ток.
  • Используется для управления скоростью двигателя.

Ротор этого типа также перекос. Вал из низкоуглеродистой стали проходит через центр ротора и крепится к нему. Назначение вала - передача механической энергии.

Преимущества ротора с фазовой обмоткой

Ниже приведены преимущества ротора с фазовой обмоткой.

  • Высокий пусковой момент и низкий пусковой ток.
  • Для управления скоростью двигателя в цепь можно добавить внешнее сопротивление.

Таким образом создается асинхронный двигатель.

деталей асинхронных двигателей | Sciencing

Асинхронный двигатель - это тип электродвигателя, который преобразует электрическую энергию во вращательное движение. Асинхронный двигатель использует принцип электромагнитной индукции для вращения ротора. Асинхронный двигатель был создан и запатентован Николой Тесла в 1888 году. Электрический ток подается на статор, который индуцирует вращающееся магнитное поле.Вращающееся магнитное поле взаимодействует с ротором, вызывая ток в роторе. Взаимодействие двух магнитных полей приводит к возникновению крутящего момента, вращающего ротор внутри корпуса двигателя. Поскольку в асинхронном двигателе не используются щетки, как в двигателях постоянного тока, износ внутренних деталей меньше.

Статор

Статор является неподвижной частью двигателя и создает вращающееся магнитное поле для взаимодействия с ротором. Одна или несколько медных обмоток составляют «полюс» статора, а внутри двигателя всегда имеется четное количество полюсов.Электрический ток попеременно проходит через полюса, в результате чего возникает вращающееся магнитное поле.

Ротор

Ротор является центральным элементом двигателя и прикреплен к валу. Ротор обычно состоит из медных или алюминиевых полос, прикрепленных на каждом конце к круглому приспособлению. Эта конфигурация из-за внешнего вида называется «ротор с короткозамкнутым ротором». Магнитное поле, создаваемое статором, индуцирует ток в роторе, который затем создает собственное магнитное поле.Взаимодействие магнитных полей в статоре и роторе приводит к возникновению механического крутящего момента ротора. В некоторых асинхронных двигателях медные шины заменены контактными кольцами и медными обмотками, которые ведут себя таким же образом.

Вал

Вал двигателя закреплен внутри ротора и вращается вместе с ним. Вал выходит за пределы корпуса двигателя и позволяет подключаться к внешней системе для передачи крутящего момента. Вал имеет размер, соответствующий крутящему моменту двигателя, чтобы избежать поломки вала.

Подшипники

Вал ротора удерживается на месте подшипниками на обоих концах корпуса двигателя. Подшипники минимизируют трение соединения вала с корпусом, повышая эффективность двигателя.

Кожух

Кожух асинхронного двигателя содержит все компоненты двигателя, обеспечивает электрические соединения и обеспечивает вентиляцию деталей двигателя для уменьшения тепловыделения. Конструкция корпуса часто включает ребра для отвода тепла.

Определение и принцип работы трехфазного асинхронного двигателя

Электродвигатель - это электромеханическое устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую. В случае трехфазного переменного тока (переменного тока) наиболее широко используемым двигателем является трехфазный асинхронный двигатель , так как этот тип двигателя не требует дополнительного пускового устройства. Эти типы двигателей известны как асинхронные двигатели с самозапуском.

Чтобы получить хорошее представление о принципе работы трехфазного асинхронного двигателя, важно понимать конструкцию трехфазного асинхронного двигателя.Трехфазный асинхронный двигатель состоит из двух основных частей:

Статор трехфазного асинхронного двигателя

Статор Трехфазного асинхронного двигателя состоит из нескольких пазов для создания трехфазной цепи обмотки, которую мы соединяем с трехфазной. Источник переменного тока. Трехфазную обмотку расположим в пазах так, чтобы они создавали одно вращающееся магнитное поле, когда мы включаем источник трехфазного переменного тока.

Ротор трехфазного асинхронного двигателя

Ротор трехфазного асинхронного двигателя состоит из многослойного цилиндрического сердечника с параллельными прорезями, по которым могут проходить проводники.Проводники представляют собой тяжелые медные или алюминиевые шины, вставленные в каждую прорезь и закороченные концевыми кольцами. Прорези не совсем параллельны оси вала, но они немного скошены, потому что такое расположение снижает магнитный гудение и позволяет избежать остановки двигателя.

Работа трехфазного асинхронного двигателя

Создание вращающегося магнитного поля

Статор двигателя состоит из перекрывающейся обмотки, смещенной на электрический угол 120 o .Когда мы подключаем первичную обмотку или статор к трехфазному источнику переменного тока, создается вращающееся магнитное поле, которое вращается с синхронной скоростью.

Секреты вращения:
Согласно закону Фарадея ЭДС, индуцированная в любой цепи, происходит из-за скорости изменения магнитной индукционной связи в цепи . Поскольку обмотка ротора в асинхронном двигателе либо замкнута через внешнее сопротивление, либо напрямую закорочена концевым кольцом и сокращает вращающееся магнитное поле статора, в медном стержне ротора индуцируется ЭДС, и из-за этой ЭДС через ротор течет ток. дирижер.

Здесь относительная скорость между вращающимся магнитным потоком и неподвижным проводником ротора является причиной генерации тока; следовательно, согласно закону Ленца, ротор будет вращаться в том же направлении, чтобы уменьшить причину, то есть относительную скорость.

Таким образом, исходя из принципа работы трехфазного асинхронного двигателя , можно заметить, что скорость ротора не должна достигать синхронной скорости, создаваемой статором. Если скорости станут равными, такой относительной скорости не будет, поэтому в роторе не будет индуцированной ЭДС, не будет протекать ток и, следовательно, не будет создаваться крутящий момент.Следовательно, ротор не может достичь синхронной скорости. Разница между скоростями статора (синхронной скорости) и ротора называется скольжением. Вращение магнитного поля в асинхронном двигателе имеет то преимущество, что не требуется никаких электрических соединений с ротором.

Таким образом, трехфазный асинхронный двигатель :

  • Самозапускающийся.
  • Меньшая реакция якоря и искрение щеток из-за отсутствия коммутаторов и щеток, которые могут вызвать искры.
  • Прочная конструкция.
  • Экономичный.
  • Легче в обслуживании.

Видео - Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя

Многофазные асинхронные двигатели Тесла

| Двигатели переменного тока

Большинство двигателей переменного тока являются асинхронными. Асинхронные двигатели пользуются популярностью из-за их прочности и простоты. Фактически, 90% промышленных двигателей - это асинхронные двигатели.

Никола Тесла разработал основные принципы многофазного асинхронного двигателя в 1883 году и к 1888 году создал модель мощностью в половину лошадиных сил (400 Вт).Tesla продала права на производство Джорджу Вестингаузу за 65000 долларов.

Самые большие (> 1 л.с. или 1 кВт) промышленные двигатели - это многофазные асинхронные двигатели . Под многофазностью мы подразумеваем, что статор содержит несколько различных обмоток на каждый полюс двигателя, приводимых в действие соответствующими синусоидальными волнами со сдвигом во времени.

На практике это две или три фазы. Крупные промышленные двигатели трехфазные. Хотя для простоты мы включили многочисленные иллюстрации двухфазных двигателей, мы должны подчеркнуть, что почти все многофазные двигатели являются трехфазными.

Под индукционным двигателем мы подразумеваем, что обмотки статора индуцируют ток в проводниках ротора, как трансформатор, в отличие от коллекторного двигателя постоянного тока с коллектором.

Конструкция асинхронного двигателя переменного тока

Асинхронный двигатель состоит из ротора, известного как якорь, и статора, содержащего обмотки, подключенные к многофазному источнику энергии, как показано на рисунке ниже. Простой двухфазный асинхронный двигатель, представленный ниже, похож на двигатель мощностью 1/2 лошадиные силы, который Никола Тесла представил в 1888 году.

Многофазный асинхронный двигатель Tesla

Статор на рисунке выше намотан парами катушек, соответствующих фазам доступной электрической энергии. Статор двухфазного асинхронного двигателя выше имеет 2 пары катушек, по одной паре для каждой из двух фаз переменного тока.

Отдельные катушки пары соединены последовательно и соответствуют противоположным полюсам электромагнита. То есть одна катушка соответствует N-полюсу, другая - S-полюсу, пока фаза переменного тока не изменит полярность.Другая пара катушек ориентирована в пространстве под углом 90 ° к первой паре.

Эта пара катушек подключена к переменному току, сдвинутому во времени на 90 ° в случае двухфазного двигателя. Во времена Теслы источником двух фаз переменного тока был двухфазный генератор переменного тока.

Статор на рисунке выше имеет выступающих , явно выступающих полюсов, которые использовались в ранних асинхронных двигателях Tesla. Эта конструкция используется и по сей день для двигателей с малой мощностью (<50 Вт). Однако для более мощных двигателей меньшая пульсация крутящего момента и более высокий КПД будут иметь место, если катушки встроены в пазы, вырезанные в пластинах статора (рисунок ниже).

Рама статора с пазами для обмоток

Пластины статора представляют собой тонкие изолированные кольца с прорезями, пробитыми из листов электротехнической стали. Набор из них закреплен концевыми винтами, которые также могут удерживать концевые кожухи.

Статор с обмотками 2 φ (а) и 3 φ (б)

На рисунке выше обмотки двухфазного и трехфазного двигателей установлены в пазы статора.Катушки наматываются на внешнее приспособление, а затем вставляются в пазы. Изоляция, зажатая между периферией катушки и пазом, защищает от истирания.

Фактические обмотки статора более сложные, чем отдельные обмотки на полюс на рисунке выше. Сравнивая двигатель 2-φ с двигателем Tesla 2-φ с выступающими полюсами, количество катушек такое же. В реальных больших двигателях обмотка полюса разделена на идентичные катушки, вставленные во множество пазов меньшего размера, чем указано выше.

Эта группа называется фазовой лентой (см. Рисунок ниже).Распределенные катушки фазового пояса подавляют некоторые нечетные гармоники, создавая более синусоидальное распределение магнитного поля по полюсу. Это показано в разделе синхронного двигателя.

В пазах на краю штанги может быть меньше витков, чем в других пазах. Краевые пазы могут содержать обмотки от двух фаз. То есть фазовые пояса перекрываются.

Ключом к популярности асинхронного двигателя переменного тока является его простота, о чем свидетельствует простой ротор (рисунок ниже).Ротор состоит из вала, стального пластинчатого ротора и встроенной беличьей клетки из меди или алюминия , показанной на (b), снятой с ротора.

По сравнению с якорем двигателя постоянного тока, здесь нет коммутатора. Это устраняет щетки, искрение, искрение, графитовую пыль, регулировку и замену щеток, а также повторную обработку коллектора.

Многослойный ротор с (а) встроенной беличьей клеткой, (б) токопроводящей клеткой, удаленной с ротора

Проводники в короткозамкнутой клетке могут быть перекошены, перекручены относительно вала.Несоосность пазов статора снижает пульсации крутящего момента.

Сердечники ротора и статора состоят из пакета изолированных пластин. Пластины покрыты изолирующим оксидом или лаком для минимизации потерь на вихревые токи. Сплав, используемый в пластинах, выбран из соображений низких гистерезисных потерь.

Теория работы асинхронных двигателей

Краткое объяснение работы заключается в том, что статор создает вращающееся магнитное поле, которое волочит ротор.

Теория работы асинхронных двигателей основана на вращающемся магнитном поле. Один из способов создания вращающегося магнитного поля - вращение постоянного магнита. Если движущиеся магнитные линии потока разрезают проводящий диск, он будет следовать за движением магнита.

Линии магнитного потока, разрезающие проводник, будут индуцировать напряжение и, как следствие, ток в проводящем диске. Этот поток тока создает электромагнит, полярность которого противодействует движению постоянного магнита - Закон Ленца .

Полярность электромагнита такова, что он притягивается к постоянному магниту. Диск следует с немного меньшей скоростью, чем постоянный магнит.

Вращающееся магнитное поле создает крутящий момент в проводящем диске

Крутящий момент, развиваемый диском, пропорционален количеству силовых линий, разрезающих диск, и скорости, с которой он разрезает диск. Если бы диск вращался с той же скоростью, что и постоянный магнит, не было бы ни потока, разрезающего диск, ни индуцированного тока, ни поля электромагнита, ни крутящего момента.

Таким образом, скорость диска всегда будет ниже скорости вращающегося постоянного магнита, так что линии потока, рассекающие диск, индуцируют ток, создают электромагнитное поле в диске, которое следует за постоянным магнитом.

Если к диску приложена нагрузка, замедляющая его, будет развиваться больший крутящий момент, поскольку больше линий магнитного потока разрезают диск. Крутящий момент пропорционален скольжению , степени, в которой диск отстает от вращающегося магнита. Большее скольжение соответствует большему потоку, разрезающему проводящий диск, создавая больший крутящий момент.

В основе аналогового автомобильного вихретокового спидометра лежит принцип, проиллюстрированный выше. Когда диск удерживается пружиной, отклонение диска и иглы пропорционально скорости вращения магнита.

Вращающееся магнитное поле создается двумя катушками, расположенными под прямым углом друг к другу, и приводится в действие токами, которые не совпадают по фазе на 90 °. Это не должно вызывать удивления, если вы знакомы с диаграммами Лиссажу на осциллографах.

В противофазе (90 °) синусоидальные волны образуют круговую диаграмму Лиссажу

На приведенном выше рисунке круговой контур Лиссажу получается путем подачи на входы осциллографа горизонтального и вертикального сдвига по фазе синусоидальных волн на 90 °.Начиная с (a) с максимальным отклонением «X» и минимальным «Y», след перемещается вверх и влево в направлении (b).

Между (a) и (b) две формы волны равны 0,707 Впик при 45 °. Эта точка (0,707, 0,707) попадает на радиус круга между (a) и (b). Трасса перемещается в (b) с минимальным отклонением «X» и максимальным «Y». При максимальном отрицательном отклонении «X» и минимальном отклонении «Y» след переместится в (c).

Затем с минимальным «X» и максимальным отрицательным «Y» он переходит в (d), а затем обратно в (a), завершая один цикл.

Окружность синуса по оси X и косинуса по оси Y

На рисунке показаны две синусоидальные волны с фазовым сдвигом на 90 °, приложенные к отклоняющим пластинам осциллографа, расположенным под прямым углом в пространстве. Комбинация фазированных синусоидальных волн на 90 ° и отклонения под прямым углом дает двумерный узор - круг. Этот круг очерчен электронным лучом, вращающимся против часовой стрелки.

Для справки, на рисунке ниже показано, почему синфазные синусоидальные волны не образуют круговой диаграммы.Равное отклонение «X» и «Y» перемещает освещенное пятно от исходной точки в (a) вверх вправо (1,1) в (b), назад вниз влево к исходной точке в (c), вниз влево до (-1 .-1) в точке (d) и обратно в исходное положение. Линия получается равными прогибами по обеим осям; y = x - прямая линия.

Отсутствие кругового движения синфазных сигналов

Если пара синусоидальных волн, сдвинутых на 90 ° по фазе, создает круговую форму Лиссажу, аналогичная пара токов должна быть способна создавать круговое вращающееся магнитное поле.Так обстоит дело с двухфазным двигателем. По аналогии, три обмотки, расположенные в пространстве на 120 ° друг от друга и питаемые соответствующими фазированными токами 120 °, также будут создавать вращающееся магнитное поле.

Вращающееся магнитное поле синусоидальной волны, фазированной под углом 90 °

По мере того, как синусоидальные волны, фазированные под углом 90 °, на рисунке выше, развиваются от точек (a) до (d), магнитное поле вращается против часовой стрелки (рисунки a-d) следующим образом:

  • (а) φ-1 максимум, φ-2 ноль
  • (a ’) φ-1 70%, φ-2 70%
  • (б) φ-1 ноль, φ-2 максимум
  • (c) φ-1 максимально отрицательный, φ-2 ноль
  • (d) φ-1 ноль, φ-2 максимальное отрицательное значение

Полная скорость двигателя и скорость синхронного двигателя

Скорость вращения вращающегося магнитного поля статора связана с количеством пар полюсов на фазу статора.На приведенном ниже рисунке «полная скорость» всего шесть полюсов или три пары полюсов и три фазы. Однако на каждую фазу приходится только одна пара полюсов.

Магнитное поле будет вращаться один раз за цикл синусоидальной волны. В случае мощности 60 Гц поле вращается со скоростью 60 раз в секунду или 3600 оборотов в минуту (об / мин). При мощности 50 Гц он вращается со скоростью 50 оборотов в секунду или 3000 об / мин. 3600 и 3000 об / мин - это синхронная скорость двигателя.

Хотя ротор асинхронного двигателя никогда не достигает этой скорости, это определенно верхний предел.Если мы удвоим количество полюсов двигателя, синхронная скорость уменьшится вдвое, потому что магнитное поле вращается в пространстве на 180 ° на 360 ° электрической синусоидальной волны.

Удвоение полюсов статора уменьшает синхронную скорость вдвое

Синхронная скорость определяется по формуле:

 N  с  = 120 · f / P N  с  = синхронная скорость в об / мин f = частота подаваемой мощности, Гц P = общее количество полюсов на фазу, кратное 2 
  Пример:  На приведенном выше рисунке «половинная скорость» четыре полюса на фазу (3 фазы).Синхронная скорость для мощности 50 Гц составляет: S = 120 · 50/4 = 1500 об / мин 

Краткое объяснение асинхронного двигателя состоит в том, что вращающееся магнитное поле, создаваемое статором, увлекает за собой ротор.

Более подробное и более правильное объяснение состоит в том, что магнитное поле статора индуцирует переменный ток в проводниках короткозамкнутого ротора, которые составляют вторичную обмотку трансформатора. Этот индуцированный ток ротора, в свою очередь, создает магнитное поле.

Магнитное поле вращающегося статора взаимодействует с этим полем ротора.Поле ротора пытается выровняться с полем вращающегося статора. Результат - вращение ротора с короткозамкнутым ротором. Если бы не было механической нагрузки крутящего момента двигателя, подшипников, сопротивления ветра или других потерь, ротор вращался бы с синхронной скоростью.

Однако скольжение между ротором и полем статора синхронной скорости развивает крутящий момент. Именно магнитный поток, разрезающий проводники ротора при его проскальзывании, создает крутящий момент. Таким образом, нагруженный двигатель будет скользить пропорционально механической нагрузке.

Если бы ротор работал с синхронной скоростью, не было бы потока статора, разрезающего ротор, не было бы тока, индуцированного в роторе, не было бы крутящего момента.

Крутящий момент в асинхронных двигателях

При первой подаче питания на двигатель ротор находится в состоянии покоя, а магнитное поле статора вращается с синхронной скоростью N s . Поле статора режет ротор с синхронной скоростью N с . Ток, индуцированный в закороченных витках ротора, является максимальным, как и частота тока, частота сети.

По мере увеличения скорости ротора скорость, с которой магнитный поток статора сокращает ротор, представляет собой разницу между синхронной скоростью N с и фактической скоростью N ротора, или (N с - N). Отношение фактического потока, разрезающего ротор, к синхронной скорости определяется как скольжение :

 s = (N  s  - N) / N  s  где: N  s  = синхронная скорость, N = скорость ротора 

Частота тока, индуцируемого в проводниках ротора, равна только частоте сети при пуске двигателя и уменьшается по мере приближения ротора к синхронной скорости. Частота ротора определяется по:

 f  r  = s · f где: s = скольжение, f = частота статорной линии электропередачи 

Скольжение при 100% крутящем моменте обычно составляет 5% или меньше в асинхронных двигателях. Таким образом, для частоты сети f = 50 Гц частота наведенного тока в роторе fr = 0,05 · 50 = 2,5 Гц. Почему он такой низкий? Магнитное поле статора вращается с частотой 50 Гц. Скорость вращения ротора на 5% меньше.

Вращающееся магнитное поле режет только ротор на 2.5 Гц. 2,5 Гц - это разница между синхронной скоростью и фактической скоростью ротора. Если ротор вращается немного быстрее при синхронной скорости, поток вообще не будет резать ротор, f r = 0.

Крутящий момент и скорость в зависимости от% скольжения. % N с =% синхронной скорости

На рисунке выше показано, что пусковой крутящий момент, известный как крутящий момент заторможенного ротора (LRT), превышает 100% крутящего момента при полной нагрузке (FLT), безопасного продолжительного крутящего момента.Крутящий момент заблокированного ротора составляет около 175% от FLT для приведенного выше примера двигателя.

Пусковой ток, известный как , ток заторможенного ротора (LRC) составляет 500% от тока полной нагрузки (FLC), безопасного рабочего тока. Ток большой, потому что это аналог закороченной вторичной обмотки трансформатора. Когда ротор начинает вращаться, крутящий момент может немного уменьшиться для определенных классов двигателей до значения, известного как тяговый момент .

Это наименьшее значение крутящего момента, с которым когда-либо сталкивался пусковой двигатель.Когда ротор набирает 80% синхронной скорости, крутящий момент увеличивается со 175% до 300% крутящего момента полной нагрузки. Этот пробивной крутящий момент происходит из-за большего, чем обычно, 20% скольжения.

Сила тока в этот момент уменьшилась лишь незначительно, но после этого будет быстро уменьшаться. Когда ротор ускоряется с точностью до нескольких процентов от синхронной скорости, как крутящий момент, так и ток значительно уменьшаются. При нормальной работе скольжение будет составлять всего несколько процентов.

Для работающего двигателя любой участок кривой крутящего момента ниже 100% номинального крутящего момента является нормальным.Нагрузка двигателя определяет рабочую точку на кривой крутящего момента. В то время как крутящий момент и ток двигателя могут превышать 100% в течение нескольких секунд во время запуска, продолжительная работа выше 100% может привести к повреждению двигателя.

Любая крутящая нагрузка двигателя, превышающая крутящий момент пробоя, остановит двигатель. Крутящий момент, скольжение и ток будут приближаться к нулю в условиях нагрузки «без механического крутящего момента». Это состояние аналогично разомкнутому вторичному трансформатору.

Существует несколько основных конструкций асинхронных двигателей, которые значительно отличаются от кривой крутящего момента, приведенной выше.Различные конструкции оптимизированы для запуска и работы с различными типами нагрузок. Крутящий момент заблокированного ротора (LRT) для двигателей различных конструкций и размеров находится в диапазоне от 60% до 350% момента полной нагрузки (FLT).

Пусковой ток или ток заторможенного ротора (LRC) может находиться в диапазоне от 500% до 1400% от тока полной нагрузки (FLC). Этот потребляемый ток может вызвать проблемы с запуском больших асинхронных двигателей.

Классы двигателей NEMA и IEC

Различные стандартные классы (или конструкции) двигателей, соответствующие кривым крутящего момента (рисунок ниже), были разработаны для лучшего управления нагрузками различных типов.Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) определила классы двигателей A, B, C и D для удовлетворения этих требований к приводам.

Аналогичные классы N и H Международной электротехнической комиссии (IEC) соответствуют конструкциям NEMA B и C соответственно.

Характеристики для проектов NEMA

Все двигатели, кроме класса D, работают со скольжением 5% или менее при полной нагрузке.

  • Класс B (IEC Class N) Двигатели используются по умолчанию в большинстве приложений.При пусковом моменте LRT = от 150% до 170% от FLT он может запускать большинство нагрузок без чрезмерного пускового тока (LRT). КПД и коэффициент мощности высокие. Обычно он приводит в действие насосы, вентиляторы и станки.
  • Пусковой момент класса A такой же, как у класса B. Пусковой момент и пусковой ток (LRT) выше. Этот двигатель справляется с кратковременными перегрузками, которые встречаются в машинах для литья под давлением.
  • Class C (IEC Class H) имеет более высокий пусковой крутящий момент, чем классы A и B при LRT = 200% от FLT.Этот двигатель применяется для тяжелых пусковых нагрузок, которые необходимо приводить в действие с постоянной скоростью, таких как конвейеры, дробилки, поршневые насосы и компрессоры.
  • Двигатели класса D имеют самый высокий пусковой момент (LRT) в сочетании с низким пусковым током из-за высокого скольжения (от 5% до 13% при FLT). Высокое скольжение приводит к более низкой скорости. Регулировка скорости плохая. Тем не менее, двигатель отлично справляется с нагрузками с переменной скоростью, например с маховиком для аккумулирования энергии. Применения включают пробивные прессы, ножницы и подъемники.
  • Класс E Двигатели являются версией класса B с более высоким КПД.
  • Двигатели класса F имеют гораздо более низкие LRC, LRT и крутящий момент, чем у класса B. Они управляют постоянными, легко запускаемыми нагрузками.

Коэффициент мощности асинхронных двигателей

Асинхронные двигатели

имеют отстающий (индуктивный) коэффициент мощности от линии электропередачи. Коэффициент мощности больших полностью нагруженных высокоскоростных двигателей может достигать 90% для больших высокоскоростных двигателей. При 3/4 полной нагрузки максимальный коэффициент мощности высокоскоростного двигателя может составлять 92%.

Коэффициент мощности малых тихоходных двигателей может составлять всего 50%. При запуске коэффициент мощности может находиться в диапазоне от 10% до 25%, увеличиваясь по мере достижения ротором скорости.

Коэффициент мощности (PF) значительно зависит от механической нагрузки двигателя (рисунок ниже). Ненагруженный двигатель аналогичен трансформатору без резистивной нагрузки на вторичной обмотке. Небольшое сопротивление отражается от вторичной обмотки (ротора) к первичной обмотке (статору).

Таким образом, в линии электропередачи присутствует реактивная нагрузка до 10% коэффициента мощности.Когда ротор нагружен, возрастающая резистивная составляющая отражается от ротора к статору, увеличивая коэффициент мощности.

Коэффициент мощности и КПД асинхронного двигателя

КПД асинхронных двигателей

Большие трехфазные двигатели более эффективны, чем трехфазные двигатели меньшего размера, и почти все однофазные двигатели. КПД большого асинхронного двигателя может достигать 95% при полной нагрузке, хотя чаще встречается 90%.

Эффективность малонагруженного или ненагруженного асинхронного двигателя низкая, поскольку большая часть тока связана с поддержанием намагничивающего потока. Когда нагрузка крутящего момента увеличивается, больше тока потребляется для создания крутящего момента, в то время как ток, связанный с намагничиванием, остается фиксированным. Эффективность при 75% FLT может быть немного выше, чем при 100% FLT.

КПД снижается на несколько процентов при FLT 50% и снижается еще на несколько процентов при FLT 25%. Эффективность становится низкой только ниже 25% FLT.Изменение КПД в зависимости от нагрузки показано на рисунке выше.

Асинхронные двигатели

, как правило, имеют завышенные размеры, чтобы гарантировать, что их механическая нагрузка может быть запущена и приведена в действие в любых рабочих условиях. Если многофазный двигатель нагружен менее 75% номинального крутящего момента, когда КПД достигает пика, КПД снижается лишь незначительно до 25% FLT.

Корректор коэффициента мощности Nola

Фрэнк Нола из НАСА предложил корректор коэффициента мощности (PFC) в качестве энергосберегающего устройства для однофазных асинхронных двигателей в конце 1970-х годов.Он основан на предположении, что асинхронный двигатель с неполной нагрузкой менее эффективен и имеет более низкий коэффициент мощности, чем двигатель с полной нагрузкой. Таким образом, можно сэкономить энергию в частично загруженных двигателях, в частности, в двигателях 1-φ.

Энергия, потребляемая для поддержания магнитного поля статора, относительно фиксирована по отношению к изменениям нагрузки. Хотя в полностью загруженном двигателе экономить нечего, напряжение на частично загруженном двигателе может быть уменьшено, чтобы уменьшить энергию, необходимую для поддержания магнитного поля.

Это увеличит коэффициент мощности и эффективность. Это была хорошая концепция для заведомо неэффективных однофазных двигателей, для которых она предназначалась.

Эта концепция не очень применима к большим трехфазным двигателям. Из-за их высокого КПД (90% +) экономия энергии невелика. Более того, двигатель с КПД 95% по-прежнему имеет КПД 94% при 50% крутящем моменте при полной нагрузке (FLT) и 90% КПД при 25% FLT.

Потенциальная экономия энергии при переходе от 100% FLT к 25% FLT - это разница в эффективности 95% - 90% = 5%.Это не 5% мощности при полной нагрузке, а 5% мощности при пониженной нагрузке. Корректор коэффициента мощности Nola может быть применим к 3-фазному двигателю, который большую часть времени простаивает (ниже 25% FLT), например к пробивному прессу.

Срок окупаемости дорогостоящего электронного контроллера оценивается как непривлекательный для большинства приложений. Тем не менее, он может быть экономичным в составе электронного пускателя двигателя или регулятора скорости.

Асинхронные двигатели в качестве генераторов переменного тока

Асинхронный двигатель может работать как генератор переменного тока, если он приводится в действие крутящим моментом, превышающим 100% синхронной скорости (рисунок ниже).Это соответствует нескольким% «отрицательного» скольжения, скажем, -1%.

Это означает, что поскольку мы вращаем двигатель быстрее, чем синхронная скорость, ротор продвигается на 1% быстрее, чем вращающееся магнитное поле статора. Обычно он отстает в двигателе на 1%. Поскольку ротор разрезает магнитное поле статора в противоположном направлении (впереди), ротор индуцирует напряжение в статоре, возвращая электрическую энергию обратно в линию электропередачи.

Отрицательный момент превращает асинхронный двигатель в генератор

Такой индукционный генератор должен возбуждаться «живым» источником мощностью 50 или 60 Гц.В случае сбоя в электроснабжении энергокомпании выработка электроэнергии невозможна. Этот тип генератора не подходит в качестве резервного источника питания.

В качестве вспомогательного ветряного генератора он имеет то преимущество, что не требует автоматического выключателя отключения питания для защиты ремонтных бригад.

Он отказоустойчив.

Небольшие удаленные (от электросети) установки могут быть выполнены с самовозбуждением путем размещения конденсаторов параллельно фазам статора. Если снять нагрузку, остаточный магнетизм может вызвать небольшой ток.

Этот ток может протекать через конденсаторы без рассеивания мощности. Когда генератор достигает полной скорости, ток увеличивается, чтобы подать ток намагничивания на статор. В этот момент может быть приложена нагрузка. Слабое регулирование напряжения. Асинхронный двигатель может быть преобразован в генератор с самовозбуждением путем добавления конденсаторов.

Процедура запуска заключается в доведении ветряной турбины до скорости в двигательном режиме путем подачи на статор нормального напряжения линии электропередачи.Любая вызванная ветром скорость турбины, превышающая синхронную, будет развивать отрицательный крутящий момент, возвращая мощность в линию электропередачи, изменяя нормальное направление электрического счетчика киловатт-часов.

В то время как асинхронный двигатель представляет отстающий коэффициент мощности по отношению к линии электропередачи, асинхронный генератор переменного тока представляет собой ведущий коэффициент мощности. Индукционные генераторы не используются широко на обычных электростанциях.

Скорость привода паровой турбины стабильна и регулируется в соответствии с требованиями синхронных генераторов переменного тока.Синхронные генераторы также более эффективны.

Скорость ветряной турбины трудно контролировать, и скорость ветра может изменяться порывами. Асинхронный генератор лучше справляется с этими колебаниями из-за собственного проскальзывания. Это меньше нагружает зубчатую передачу и механические компоненты, чем синхронный генератор.

Однако это допустимое изменение скорости составляет всего около 1%. Таким образом, индукционный генератор, подключенный к прямой линии, считается ветряной турбиной с фиксированной скоростью (см. Асинхронный генератор с двойным питанием для истинного генератора переменного тока с регулируемой скоростью).

Несколько генераторов или несколько обмоток на общем валу можно переключать, чтобы обеспечить высокую и низкую скорость, чтобы приспособиться к переменным ветровым условиям.

Запуск двигателя и регулировка скорости

Некоторые асинхронные двигатели могут потреблять более 1000% тока полной нагрузки во время запуска; хотя чаще встречается несколько сотен процентов. Небольшие двигатели мощностью в несколько киловатт или меньше могут запускаться путем прямого подключения к линии электропередачи.

Пуск больших двигателей может вызвать просадку напряжения в сети, что повлияет на другие нагрузки.Автоматические выключатели, рассчитанные на запуск двигателя (аналогично плавким предохранителям с задержкой срабатывания), должны заменить стандартные автоматические выключатели для запуска двигателей мощностью в несколько киловатт. Этот выключатель допускает перегрузку по току на время пуска.

Пускатель асинхронного двигателя с автотрансформатором

В двигателях

мощностью более 50 кВт используются пускатели двигателей для снижения линейного тока с нескольких сотен до нескольких сотен процентов от тока полной нагрузки. Автотрансформатор, работающий в прерывистом режиме, может снизить напряжение статора на долю минуты в течение интервала пуска с последующим приложением полного линейного напряжения, как показано на рисунке выше.

Замыкание контактов S приводит к пониженному напряжению в течение интервала запуска. Контакты S размыкаются, а контакты R замыкаются после запуска. Это снижает пусковой ток, скажем, до 200% от тока полной нагрузки. Поскольку автотрансформатор используется только в течение короткого интервала пуска, его размеры могут быть значительно меньше, чем у агрегата, работающего в непрерывном режиме.

Запуск трехфазных двигателей от однофазных источников

Трехфазные двигатели будут работать от однофазных так же легко, как и однофазные двигатели.Единственная проблема для любого двигателя - это запуск. Иногда 3-фазные двигатели приобретаются для использования с однофазными, если предполагается трехфазное питание.

Номинальная мощность должна быть на 50% больше, чем у сопоставимого однофазного двигателя, чтобы компенсировать одну неиспользуемую обмотку. Однофазное напряжение подается на пару обмоток одновременно с пусковым конденсатором, включенным последовательно с третьей обмоткой.

Пусковой выключатель размыкается на рисунке ниже при запуске двигателя. Иногда во время работы остается конденсатор меньшего размера, чем пусковой.

Пуск трехфазного двигателя от однофазного

Схема на приведенном выше рисунке для работы трехфазного двигателя на однофазной сети известна как статический преобразователь фазы , если вал двигателя не нагружен. Кроме того, двигатель работает как трехфазный генератор.

Трехфазное питание можно отводить от трех обмоток статора для питания другого трехфазного оборудования. Конденсатор подает фазу синтетического примерно на полпути ∠90 ° между клеммами однофазного источника питания 180 ° для запуска.

Во время работы двигатель генерирует приблизительно стандартные 3-φ, как показано выше. Мэтт Иссерштедт демонстрирует полную схему питания домашнего механического цеха.

Самозапускающийся статический преобразователь фазы. Рабочий конденсатор = 25-30 мкФ на HP. Взято из рисунка 7, Hanrahan

Поскольку статический преобразователь фазы не имеет крутящего момента, он может запускаться с конденсатором значительно меньшего размера, чем обычный пусковой конденсатор. Если он достаточно мал, его можно оставить в цепи в качестве рабочего конденсатора (см. Рисунок выше).

Однако меньшие рабочие конденсаторы обеспечивают лучшую выходную трехфазную мощность. Более того, регулировка этих конденсаторов для выравнивания токов, измеренных в трех фазах, позволяет получить наиболее эффективную машину. Однако для быстрого запуска преобразователя требуется большой пусковой конденсатор примерно на секунду. Ханрахан представляет детали конструкции.

Более эффективный статический преобразователь фазы. Пусковой конденсатор = 50-100 мкФ / л.с. Рабочие конденсаторы = 12-16 мкФ / л.Взято из рисунка 1, Hanrahan

Асинхронные двигатели с несколькими полями

Асинхронные двигатели

могут содержать несколько обмоток возбуждения, например, 4-полюсную и 8-полюсную обмотку, соответствующую синхронным скоростям 1800 и 900 об / мин. Подать питание на то или иное поле менее сложно, чем на повторное подключение катушек статора.

Несколько полей позволяют изменять скорость

Если поле сегментировано с выведенными выводами, его можно изменить (или переключить) с 4-полюсного на 2-полюсное, как показано выше для 2-фазного двигателя.Сегменты 22,5 ° переключаются на сегменты 45 °. Для ясности выше показана только проводка для одной фазы.

Таким образом, наш асинхронный двигатель может работать на нескольких скоростях. При переключении вышеуказанного двигателя 60 Гц с 4 полюсов на 2 полюса синхронная скорость увеличивается с 1800 до 3600 об / мин.

Q: Если двигатель приводится в движение частотой 50 Гц, каковы будут соответствующие 4-полюсные и 2-полюсные синхронные скорости?

А:

N  с  = 120f / P = 120 * 50/4 = 1500 об / мин (4-полюсный) N  с  = 3000 об / мин (2-полюсный) 

Асинхронные двигатели с переменным напряжением

Скорость малых асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором для таких применений, как приводные вентиляторы, может быть изменена путем снижения сетевого напряжения.Это снижает крутящий момент, доступный нагрузке, что снижает скорость (см. Рисунок ниже).

Регулятор переменного напряжения, скорость асинхронного двигателя

Электронное управление скоростью в асинхронных двигателях

Современная полупроводниковая электроника расширяет возможности управления скоростью. Изменяя сетевую частоту 50 или 60 Гц на более высокие или более низкие значения, можно изменить синхронную скорость двигателя. Однако уменьшение частоты тока, подаваемого на двигатель, также снижает реактивное сопротивление X L , что увеличивает ток статора.

Это может привести к насыщению магнитной цепи статора с катастрофическими результатами. На практике напряжение на двигателе необходимо уменьшать при уменьшении частоты.

Электронный частотно-регулируемый привод

И наоборот, частота привода может быть увеличена для увеличения синхронной скорости двигателя. Однако необходимо увеличить напряжение, чтобы преодолеть увеличивающееся реактивное сопротивление, чтобы поддерживать ток на уровне нормального значения и поддерживать крутящий момент.

Инвертор приближает синусоидальные волны к двигателю с помощью выходов с широтно-импульсной модуляцией. Это прерывистый сигнал, который может быть включен или выключен, высокий или низкий, процент времени включения соответствует мгновенному напряжению синусоидальной волны.

Когда для управления асинхронным двигателем применяется электроника, становится доступно множество методов управления, от простого до сложного:

  • Скалярное управление: Описанный выше недорогой метод управления только напряжением и частотой без обратной связи.
  • Векторное управление: Также известно как векторное управление фазой. Компоненты тока статора, создающие магнитный поток и крутящий момент, измеряются или оцениваются в реальном времени для улучшения кривой крутящего момента двигателя. Это требует больших вычислений.
  • Прямое управление крутящим моментом: Продуманная адаптивная модель двигателя позволяет более прямое управление потоком и крутящим моментом без обратной связи. Этот метод быстро реагирует на изменения нагрузки.

Полифазные асинхронные двигатели Тесла Сводка

  • Многофазный асинхронный двигатель состоит из многофазной обмотки, встроенной в многослойный статор, и проводящей короткозамкнутой клетки, встроенной в многослойный ротор.
  • Трехфазные токи, протекающие внутри статора, создают вращающееся магнитное поле, которое индуцирует ток и, следовательно, магнитное поле в роторе. Крутящий момент ротора развивается, когда ротор немного проскальзывает за вращающимся полем статора.
  • В отличие от однофазных двигателей, многофазные асинхронные двигатели имеют самозапуск.
  • Пускатели двигателей минимизируют нагрузку на линию питания, обеспечивая при этом больший пусковой крутящий момент, чем требуется во время работы.Снижение линейного тока Пускатели требуются только для больших двигателей.
  • Трехфазные двигатели при запуске будут работать от однофазных.
  • Статический преобразователь фазы - это трехфазный двигатель, работающий на одной фазе без нагрузки на вал, генерирующий трехфазный выходной сигнал.
  • Несколько обмоток возбуждения можно перемонтировать для работы с несколькими дискретными скоростями двигателя, изменив количество полюсов.

Линейные асинхронные двигатели

Статор с обмоткой и короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя можно разрезать по окружности и развернуть в линейный асинхронный двигатель.Направление линейного перемещения регулируется последовательностью привода фаз статора.

Линейный асинхронный двигатель предложен в качестве привода высокоскоростных пассажирских поездов. До этого момента линейный асинхронный двигатель с соответствующей системой левитации магнитного отталкивания, необходимой для плавной езды, был слишком дорогим для всех, кроме экспериментальных установок.

Тем не менее, линейный асинхронный двигатель должен заменить катапульты с паровым приводом для запуска самолетов на следующем поколении военно-морского авианосца CVNX-1 в 2013 году.Это повысит эффективность и снизит затраты на техническое обслуживание.

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

Конструкция двигателей переменного тока

Если вы читали нашу предыдущую статью Двигатели переменного тока: основная терминология, то теперь вы понимаете:

  • Назначение двигателей переменного тока
  • Стандарты NEMA для электрического оборудования и
  • Основная концепция крутящего момента , скорость и мощность.

Теперь мы обсудим конструкцию двигателей переменного тока, чтобы вы могли определить ключевые отличия деталей двигателя и то, как каждый продукт работает для любого конкретного применения.

Конструкция двигателей переменного тока

В промышленности часто используются асинхронные двигатели переменного тока. Мы обсудим 3-фазные асинхронные асинхронные двигатели 460 В переменного тока. Когда скорость вращающегося магнитного поля больше скорости ротора, вы знаете, что это асинхронный двигатель (см. Рисунок). Двигатель переменного тока состоит из трех основных частей: статора, ротора и корпуса.

Конструкция статора

Статор и ротор на самом деле представляют собой электрические цепи, которые работают как электромагниты.Статор - это электрическая часть двигателя, которая не движется. Для двигателя NEMA сердечник статора состоит из нескольких сотен тонких пластин.

Обмотки статора

Пластины статора образуют полый цилиндр. В каждый паз сердечника статора помещается катушка изолированного провода. Электромагнит образован каждой группой катушек и окружающим их стальным сердечником. Двигатели работают благодаря электромагнетизму. Источник питания напрямую подключен к обмоткам статора.

Конструкция ротора

В электромагнитной цепи ротор - это вращающаяся часть. Ротор с короткозамкнутым ротором является наиболее распространенным типом ротора. Подумайте о вращающихся колесах для упражнений, используемых в клетках для домашних хомяков, и вы поймете, как устроен ротор клетки для беличьих коров. Ротор состоит из пакета стальных пластин, которые включают равномерно разнесенные токопроводящие шины по периметру.
Сердечник ротора состоит из многослойных пластин. Алюминий отливается под давлением в пазах сердечника ротора, образуя серию проводников по окружности ротора.Токопроводящие шины электрически и механически соединены с концевыми кольцами. Наконец, сердечник ротора устанавливается на стальной вал.

Корпус двигателя

Корпус состоит из рамы или ярма и двух концевых кронштейнов, также называемых корпусами подшипников. Статор установлен внутри рамы. Ротор находится внутри статора, но разделен небольшим воздушным зазором, поэтому они не имеют прямого физического контакта друг с другом. Кожух предназначен для защиты рабочих и электрических частей двигателя от агрессивных сред, в которых они работают.Подшипники, установленные на валу, поддерживают ротор, что позволяет ему вращаться. На валу установлен вентилятор на тот случай, когда двигатель нужно охладить.

Теперь вы можете описать конструкцию двигателя переменного тока с короткозамкнутым ротором. Эти знания должны помочь вам, когда вам нужно выбрать правильный двигатель для вашего конкретного применения. Если у вас есть вопросы, мы с радостью поможем. Свяжитесь с нами через Интернет, и мы поможем вам разобраться в ваших вариантах двигателей переменного тока и решить, какой из них лучше всего подходит для вашего применения.

Трехфазный асинхронный двигатель | electricaleasy.com

Трехфазный асинхронный двигатель работает от трехфазного источника переменного тока. Трехфазные асинхронные двигатели широко используются в различных промышленных областях благодаря своим следующим преимуществам:
  • Они имеют очень простую и прочную (почти небьющуюся) конструкцию
  • они очень надежны и имеют невысокую стоимость
  • имеют высокий КПД и хороший коэффициент мощности
  • минимальное техническое обслуживание
  • Трехфазный асинхронный двигатель самозапускается , поэтому дополнительный пусковой двигатель или какие-либо специальные пусковые устройства не требуются
У них также есть некоторые недостатки.
  • скорость уменьшается с увеличением нагрузки, как и у шунтирующего двигателя постоянного тока
  • .
  • , если нужно изменять скорость, мы должны частично пожертвовать ее эффективностью

Конструкция трехфазного асинхронного двигателя

Как и любой другой двигатель, трехфазный асинхронный двигатель также состоит из статора и ротора.В основном существует два типа трехфазных электродвигателей IM - 1. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором и 2. Асинхронный двигатель с фазной обмоткой (асинхронный двигатель с контактным кольцом) . Оба типа имеют одинаковую конструкцию ротора, но отличаются конструкцией ротора. Это объясняется далее
.

Статор


Статор трехфазного асинхронного двигателя (IM) состоит из нескольких штамповок, и эти штампы имеют пазы для размещения обмотки статора. Статор имеет трехфазную обмотку, питающуюся от трехфазной сети.Он наматывается на определенное количество полюсов, и количество полюсов определяется исходя из требуемой скорости. Для большей скорости используется меньшее количество полюсов и наоборот. Когда обмотки статора питаются трехфазным переменным током, они создают переменный магнитный поток, который вращается с синхронной скоростью. Синхронная скорость обратно пропорциональна количеству полюсов (Ns = 120f / P). Этот вращающийся или вращающийся магнитный поток индуцирует ток в обмотках ротора в соответствии с законом взаимной индукции Фарадея.


Ротор
Как описано ранее, ротор трехфазного асинхронного двигателя может быть двух типов: ротор с короткозамкнутым ротором и ротор с фазной обмоткой (или просто ротор с обмоткой).

Ротор с короткозамкнутым ротором

Большинство асинхронных двигателей (до 90%) имеют короткозамкнутый ротор. Ротор с короткозамкнутым ротором имеет очень простую и практически неразрушаемую конструкцию. Этот тип ротора состоит из многослойного цилиндрического сердечника с параллельными пазами на нем.Эти параллельные прорези несут проводники ротора. В роторах этого типа в качестве проводников ротора вместо проволоки используются тяжелые стержни из меди, алюминия или сплавов.
Прорези ротора немного перекошены для достижения следующих преимуществ:

1. это снижает тенденцию к блокировке ротора, то есть тенденцию зубцов ротора оставаться под зубьями статора из-за магнитного притяжения.

2. увеличивает эффективный коэффициент трансформации между статором и ротором

3. увеличивает сопротивление ротора за счет увеличения длины проводника ротора

Стержни ротора припаяны или приварены к короткозамкнутым концевым кольцам на обоих концах.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *