11 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что является вращающейся часть в асинхронном двигателе

Что является вращающейся часть в асинхронном двигателе

§ 106. Устройство асинхронных двигателей

Асинхронный двигатель имеет две основные части — статор и ротор. Статором называется неподвижная часть машины. С внутренней стороны статора сделаны пазы, куда укладывается трехфазная обмотка, питаемая трехфазным током. Вращающаяся часть машины называется ротором, в пазах его также уложена обмотка. Статор и ротор собираются из отдельных штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,35-0,5 мм. Отдельные листы стали изолируются один от другого слоем лака. Воздушный зазор между статором и ротором делается возможно малым (0,3-0,35 мм в машинах малой мощности и 1-1,5 мм в машинах большой мощности).

В зависимости от конструкции ротора асинхронные двигатели бывают с короткозамкнутым и с фазным роторами. Наибольшее распространение получили двигатели с короткозамкнутым ротором, они просты по устройству и удобны в эксплуатации.

Трехфазная обмотка статора помещается в пазы и состоит из ряда катушек, соединенных между собой. Каждая катушка сделана из одного или нескольких витков, изолированных между собой и от стенок паза.

На рис. 247, а показана обмотка статора асинхронного двигателя. У этой обмотки каждая катушка состоит из двух проводников. Обмотка, состоящая из трех катушек, создает магнитное поле с двумя полюсами. За один период трехфазного тока магнитное поле сделает один оборот. При частоте 50 гц это будет соответствовать 50 об/сек, или 3000 об/мин.


Рис. 247. Различные виды обмотки статора асинхронных двигателей

На рис. 247, б показана обмотка, у которой каждая сторона катушки состоит из двух проводников.

Скорость вращения магнитного поля четырехполюсного статора вдвое меньше скорости вращения поля двухполюсного статора, т. е. 1500 об /мин (при 50 гц). Обмотка четырехполюсного статора с одним проводником на полюс и фазу показана на рис. 247, в, а с двумя проводниками на полюс и фазу — на рис. 247, г. Магнитное поле шестиполюсного статора имеет втрое меньшую скорость, чем двухполюсного, т. е. 1000 об/мин (при 50 гц). Обмотка шестиполюсного статора с одним проводником на полюс и фазу представлена на рис. 247, д. Число всех пазов на статоре равно утроенному произведению числа полюсов статора на число пазов, приходящееся на полюс и фазу.

Развернутая схема трехфазной однослойной обмотки показана на рис. 248. Шесть концов обмотки статора выводятся на щиток зажимов двигателя.


Рис. 248. Развернутая схема трехфазной однослойной обмотки

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором (рис. 249) является самым распространенным из электрических двигателей, применяемых в промышленности. Устройство асинхронного двигателя следующее. На неподвижной части двигателя — статоре 1 (рис. 250) размещается трехфазная обмотка 2, питаемая трехфазным током. Начала трех фаз этой обмотки выводятся на общий щиток, укрепленный снаружи на корпусе двигателя.


Рис. 249. Общий вид (а) и разрез (б) асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором: 1 — сердечник статора, 2 — ротор, 3 — подшипниковый щит, 4 — корпус статора, 6 — обмотка статора


Рис. 250. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором в разобранном виде

Собранный сердечник статора укрепляют в чугунном корпусе 3 двигателя. Вращающуюся часть двигателя — ротор 4 — собирают также из отдельных листов стали. В пазы ротора закладывают медные стержни, которые с двух сторон припаивают к медным кольцам 5.

Таким образом, все стержни оказываются замкнутыми С двух сторон накоротко (рис. 251, а). Если представить себе отдельно обмотку такого ротора, то она по внешнему виду будет напоминать «беличье колесо» (рис. 251, б). В настоящее время у всех двигателей мощностью до 100 квт «беличье колесо» делается из алюминия путем заливки его под давлением в пазы ротора (рис. 251, в). Вал 6 (см. рис. 250) вращается в подшипниках, закрепленных в подшипниковых щитах 7 и 5. Щиты при помощи болтов крепятся к корпусу двигателя. На один конец вала ротора насаживается шкив для передачи вращения рабочим машинам или станкам.


Рис. 251. Короткозамкнутый ротор: а — ротор с короткозамкнутой обмоткой, б — ‘беличье колесо’, в — короткозамкнутый ротор, залитый алюминием; 1 — сердечник ротора, 2 — замыкающие кольца, 3 — медные стержни, 4 — вентиляционные лопатки

На рис. 252 представлен разрез асинхронного двигателя с фазным ротором, а на рис. 253 этот двигатель показан в разобранном виде. Устройство статора такого двигателя и его обмотка не отличаются от устройства статора двигателя с короткозамкнутым ротором. Различие между этими двигателями заключается в устройстве ротора.


Рис. 252. Разрез асинхронного двигателя с фазным ротором: 1 — вал двигателя, 2 — ротор, 3 — обмотка ротора, 4 — статор, 5 — обмотка статора, 6 — корпус, 7 — подшипниковые крышки, 8 — вентилятор, 9 — контактные кольца

Читать еще:  Ваз 2109 масло сколько двигатель поменять


Рис. 253. Асинхронный двигатель с фазным ротором в разобранном виде: 1 — статор, 2 — корпус, 3 — железо статора, 4 — клеммный щиток, 5 — ротор, 6 — обмотка ротора, 7 — контактные кольца, 8 — щеточная траверса, 9 — щеткодержатели

Фазный ротор имеет три фазные обмотки, соединенные между собой звездой (реже треугольником). Концы фазных обмоток ротора присоединяют к трем медным кольцам, укрепленным на валу ротора и изолированным как между собой, так и от стального сердечника ротора, вследствие чего этот двигатель получил также название двигателя с контактными кольцами. Три кольца жестко насажены на вал ротора (через изоляционные прокладки). На кольца накладываются щетки, которые размещены в щеткодержателях, укрепленных на одной из подшипниковых крышек.

Щетки, скользящие по поверхности колец ротора, все время имеют с ними хороший электрический контакт и соединены, таким образом, с обмотками ротора. Щетки соединены с трехфазным реостатом. На рис. 254 дана электрическая схема асинхронного двигателя с фазным ротором.


Рис. 254. Электрическая схема асинхронного двигателя с фазным ротором: 1 — статор, 2 — ротор, 3 — контактные кольца, 4 — щетки, 5 — пусковой реостат

Асинхронные двигатели

Машину, преобразующую электрическую энергию в механическую, называют электрическим двигателем.

Электрические двигатели, в зависимости от того, какой ток они потребляют, могут быть постоянного и переменного тока. Двигатели переменного тока разделяются на синхронные, асинхронные и коллекторные.

Наибольшее применение находят асинхронные двигатели.

Асинхронные двигатели состоят из двух основных частей: статора 1 и ротора 2. Статор 1 представляет собой неподвижную часть машины, изготовленную из чугунного литья. Внутри статора помещен сердечник из стальных пластин, которые изолированы друг от друга лаком, окалиной или тонкой бумагой для уменьшения потерь на вихревые токи. В продольных пазах сердечника статора расположена трехфазная обмотка 3. К статору прикреплены боковые крышки, в которых находятся подшипники вала ротора. На статоре установлен щиток, имеющий шесть зажимов, к которым присоединены начала и концы обмоток каждой фазы. Обмотки статора могут быть подключены к трехфазной сети звездой или треугольником.

Ротор — это подвижная часть машины, изготовленная из стального вала, на который напрессован сердечник из стальных пластин. В пазах сердечника уложены медные прутья 4, приваренные по бокам к медным кольцам. Вид такого ротора напоминает беличье колесо. Асинхронные двигатели, имеющие ротор в виде беличьего колеса, называют двигателями с короткозамкнутым ротором. Обмотку короткозамкнутого ротора часто выполняют из алюминия, который заливают в горячем состоянии в пазы ротора под давлением.

Работа асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором основана на принципе использования вращающегося магнитного поля, которое образуется в результате действия трехфазного тока, поступающего в обмотку статора. При пересечении обмотки короткозамкнутого ротора магнитными силовыми линиями в ней индуктируются электродвижущая сила и ток. Ток ротора образует собственное магнитное поле, которое взаимодействует с полем статора, в результате чего создается вращающий момент и ротор начинает вращаться по направлению магнитного поля. Ротор вращается с меньшим числом оборотов в минуту, чем магнитное поле статора. Следовательно, число оборотов вращающегося магнитного поля ротора не совпадает с полем статора. Поэтому такой двигатель называют асинхронным (несовпадающим). Отставание ротора от вращающегося магнитного поля называют скольжением.

Двигатель работает от сети с напряжением 220 и 127 в или 380 и 220 в. Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором широко применяют на многих машиностроительных заводах.

Пуск двигателя и реверсирование. Самый простой способ пуска двигателя — это прямое включение. При таком способе в обмотки статора подается полное напряжение, под действием которого двигатель начинает вращаться. При выключении двигателя обмотка статора отключается от сети. Направление вращения ротора асинхронного двигателя зависит от направления вращения магнитного поля статора. Реверсирование производится переключением двух линейных проводов на статоре двигателя магнитным пускателем. При этом магнитное поле будет вращаться в обратную сторону, увлекая за собой ротор.

Понятие об электрическом приводе. Электрический двигатель с аппаратурой управления, используемый для приведения в движение рабочей машины, называют электрическим приводом. По роду тока электрические приводы могут быть постоянного и переменного тока. Электрические приводы бывают трех типов: групповые, одиночные и многодвигательные.

В групповом электроприводе от одного электродвигателя движение передается группе механизмов или машин через одну или несколько трансмиссий. Групповой электропривод в настоящее время почти не применяется, он уступил место одиночному и многодвигательному электроприводу.

Для одиночного электропривода характерно то, что каждая рабочая машина имеет электродвигатель.

В многодвигательном электроприводе отдельные рабочие органы механизма для приведения их в действие снабжены электродвигателями. Многодвигательный электропривод применяется в сложных металлообрабатывающих станках, металлургических прокатных станах и т. п.

Читать еще:  Холодный запуск дизельного двигателя мерседес

Современный электропривод широко автоматизируется. Для управления электроприводом создано огромное количество различных видов полуавтоматической и автоматической аппаратуры (контакторы, реле, путевые выключатели и т. п.), различных типов регуляторов и т. д.

Асинхронные электродвигатели

Асинхронные электродвигатели имеют относительно высокий КПД: при мощностях более 1кВт кпд=0,7:0,95 и только в микродвигателях он снижается до 0,2-0,65.

Наряду с большими достоинствами асинхронные двигатели имеют и некоторые недостатки: потребление из сети реактивного тока, необходимого для создания магнитного потока, в результате чего асинхронные двигатели работают с соs =1. Кроме того, по возможностям регулировать частоту вращения они уступают двигателям постоянного тока.

Асинхронные двигатели бывают трехфазными и однофазными. Появление трехфазных асинхронных двигателей связано с именем М.О.Доливо-Добровольского. Эти двигатели были изобретены им в 1889 г.

Асинхронный электродвигатель отличается простотой конструкции и несложностью обслуживания. Как и любая машина переменного тока, асинхронный двигатель состоит из двух основных частей — ротора и статора.

Статором называется неподвижная часть машины, ротором – ее вращающаяся часть. Асинхронная машина обладает свойством обратимости, то есть может быть использована как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. Из-за ряда существенных недостатков асинхронные генераторы практически не применяются, тогда, как асинхронные двигатели получили очень широкое распространение.

В асинхронном двигателе рабочий процесс может протекать только при асинхронной частоте, то есть при частоте вращения ротора, не равной частоте вращения магнитного поля.

Номинальная частота вращения асинхронного двигателя зависит от частоты вращения магнитного поля статора и не может быть выбрана произвольно. При стандартной частоте промышленного тока f1=50Гц возможные синхронные частоты вращения (частоты вращения магнитного поля) n1=60f1/p=3000/p.

Асинхронная машина кроме двигательного режима может работать в генераторном режиме и режиме электромагнитного тормоза. Генераторный режим возникает в том случае, когда ротор с помощью постоянного двигателя вращается в направлении вращения магнитного поля с частотой вращения, большей частоты вращения магнитного поля.

Если ротор под действием посторонних сил начнет вращаться в сторону, противоположную направлению вращения магнитного поля, то возникает режим электромагнитного тормоза.

Асинхронные электродвигатели состоят из двух частей : неподвижной – статора и вращающейся – ротора.

Сердечник статора, представляющий собой полый цилиндр, набирают из отдельных листов электротехнической стали толщиной 0,5-0,35мм. Для сердечников асинхронных двигателей применяются холоднокатаные изотронные электротехнические стали марок 2013,02312,02411 и другие.

Листы или пластины штампуют с впадинами (пазами), изолируют лаком или окалиной для уменьшения потерь на вихревые потоки, собирают в отдельные пакеты и крепят в станине двигателя. К станине прикрепляют также боковые щиты с помещенными на них подшипниками, на которые опирается вал ротора. Станину устанавливают на фундамент.

В продольные пазы статора укладывают проводники его обмотки, которые соединяют между собой так, что образуется трех фазная система. На щитке машины имеется шесть зажимов, к которым присоединяются начала и концы обмоток каждой фазы. Для подключения обмоток статора к трехфазной сети они могут быть соединены звездой или треугольником, что дает возможность включать двигатель в сеть с двумя разными линейными напряжениями.

Например, двигатель может работать от сети с напряжением 220 и 127в. На щитах машины указаны оба напряжения сети, на которые рассчитан двигатель, то есть 220/127в или 380/220в. Для более низких напряжений, указанных на щитке, обмотка статора соединяется треугольником, для более высоких – звездой.

Роторы асинхронных электродвигателей выполняют двух видов: с короткозамкнутой и фазной обмотками. Первый вид двигателей называют асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором, а второй – асинхронными двигателями с фазным ротором или асинхронными двигателями с контактными кольцами.

Наибольшее распространение имеют двигатели с короткозамкнутым ротором. Сердечник ротора также набирают из стальных пластин толщиной 0,5мм, изолированных лаком или окалиной для уменьшения потерь на вихревые токи. Пластины штампуют с впадинами и собирают в пакеты, которые крепят на валу машины. Из пакетов образуются цилиндры с продольными пазами, в которых укладывают проводники обмотки ротора. В зависимости от типа обмотки асинхронные машины могут быть с фазным и короткозамкнутым ротором.

Короткозамкнутая обмотка ротора выполняется по типу беличьего колеса. В пазах ротора укладывают массивные стержни, соединенные на торцевых сторонах медными кольцами. Часто короткозамкнутую обмотку ротора изготовляют из алюминия. Такая обмотка всегда замкнута накоротко и включение сопротивления в нее не возможно. Фазная обмотка ротора выполнена подобно статорной, то есть проводники соответствующим образом соединены между собой, образуя трехфазную систему.

Двигатели с короткозамкнутым ротором проще и надежнее в эксплуатации, значительно дешевле, чем двигатели с фазным ротором. Однако двигатели с фазным ротором обладают лучшими пусковыми и регулировочными свойствами. В настоящее время асинхронные двигатели выполняют преимущественно с короткозамкнутым ротором и лишь при больших мощностях и специальных случаях используют фазную обмотку ротора. Асинхронные двигатели производят мощностью от нескольких десятков ватт до 15000кВт при напряжениях обмотки статора до 6кВ.

Читать еще:  Что может гудеть двигателе toyota

В ЦНИИ СЭТ в лаборатории вентильных машин были созданы экспериментальные образцы асинхронизированных вентильных двигателей мощностью 10 и 132 кВт. Теоретические и экспериментальные исследования показали, что данные вентильные двигатели могут являться аналогами коллекторных двигателей постоянного тока, но не имеют ограничений в режиме упора, обеспечивают ускоренный реверс и электрическое рекуперативное торможение до полной остановки электропривода, а при ортогональном управлении развивают максимальную перегрузочную способность и энергетику.

В итоге проведенных исследований получены следующие варианта асинхронизированных вентильных машин: контактные и бесконтактные вентильные двигатели постоянного тока; контактный и бесконтактный асинхронизированные синхронные двигатели; контактный и бесконтактный асинхронизированные вентильный двигатели с поддержанием неизменного результирующего магнитного потока; частотно — регулируемый асинхронный двигатель двойного питания; контактный и бесконтактный асинхронизированные вентильные двигатели с ортогональным управлением.

Наиболее перспективным вариантом асинхронизированного вентильного двигателя является последний вариант, требующий сложной технической реализации. В связи с отсутствием финансирования экспериментальные исследования практически затруднены

Ответы на экзаменационные билеты

Асинхронные двигатели

  • Печать
  • E-mail

Асинхронной машиной называется машина переменного тока, у которой скорость вращения ротора меньше скорости вращения магнитного поля статора и зависит от нагрузки.

Асинхронная машина, как и другие электрические машины, обладает свойством обратимости, т. е. она может работать как в режиме двигателя, так и в режиме генератора.

Трехфазный асинхронный двигатель был изобретен русским инженером М.О. Доливо-Добровольским в 1890 г. и с тех пор, подвергаясь усовершенствованиям, прочно занял свое место в промышленности и получил массовое распространение во всех странах мира.

Асинхронный двигатель имеет две основные части – статор и ротор. Статором называется неподвижная часть машины. С внутренней стороны статора сделаны пазы, куда укладывается трехфазная обмотка, питаемая трехфазным переменным током. Вращающаяся часть машины называется ротором, в пазах его также уложена обмотка. Статор и ротор собираются из отдельных штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,35 и 0,5 мм. Отдельные листы стали изолируются один от другого слоем лака. Воздушный зазор между статором и ротором делается возможно малым.

В зависимости от конструкции ротора асинхронные двигатели бывают с короткозамкнутым и с фазным роторами.

Асинхронные двигатели делятся на бесколлекторные и коллекторные. Наибольшее распространение получили бесколлекторные двигатели. Они применяются там, где требуется приблизительно постоянная скорость вращения и не требуется ее регулировка. Бесколлекторные двигатели просты по устройству, безотказны в работе и имеют высокий КпД.

Если подключить обработку статора к сети трехфазного переменного тока, то внутри статора возникает вращающееся магнитное поле. Магнитные линии поля будут пересекать обмотку неподвижного тока ротора и индуктировать в ней ЭДС. Ротор при своем вращении не может догнать вращающееся магнитное поле статора. Если предположить, что ротор будет иметь такую же скорость вращения, как и магнитное поле статора, то токи в обмотке ротора исчезнут.

С исчезновением токов в обмотке ротора прекратится взаимодействие их с полем статора и ротор станет вращаться медленнее вращающегося поля статора. Однако при этом обмотка ротора вновь начнет пересекаться вращающимся полем статора и на ротор снова будет воздействовать вращающий момент. Следовательно, ротор при своем вращении всегда должен отставать от скорости вращения магнитного поля статора, т. е. вращаться асинхронно (не в такт с магнитным полем), почему эти двигатели и получили название асинхронных.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором является самым распространенным из электрических двигателей, применяемых в промышленности. Устройство асинхронного двигателя следующее. На неподвижной части двигателя – статоре размещается трехфазная обмотка, питаемая трехфазным током. Начала трех фаз этой обмотки выводятся на общий щиток, укрепленный снаружи на корпусе двигателя. Так как в обмотках статора протекает переменный ток, то по стали статора будет проходить переменный магнитный поток. Для уменьшения вихревых токов, возникающих в статоре, его делают из отдельных штампованных листов легированной стали толщиной 0,35 и 0,5 мм. Недостатки: трудность регулировки скорости вращения и большой пусковой ток. Поэтому наряду с ними применяют еще асинхронные двигатели с фазным ротором.

Устройство статора такого двигателя и обмотка его не отличаются от устройства статора двигателя с ко-роткозамкнутым ротором. Различие между двумя этими двигателями заключается в устройстве ротора. Электродвигатель с фазным ротором имеет ротор, на котором, как и на статоре, помещены три фазные обмотки, соединенные между собой звездой.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector