Двигатель с фазным ротором – советы электрика

Двигатель с фазным ротором принцип работы

В настоящее время, на долю асинхронных двигателей приходится не менее 80% всех электродвигателей, выпускаемых промышленностью. К ним относятся и трехфазные асинхронные двигатели.

Трехфазные асинхронные электродвигатели широко используются в устройствах автоматики и телемеханики, бытовых и медицинских приборах, устройствах звукозаписи и т.п.

Достоинства асинхронных электродвигателей

Широкое распространение трехфазных асинхронных двигателей объясняется простотой их конструкции, надежностью в работе, хорошими эксплуатационными свойствами, невысокой стоимостью и простотой в обслуживании.

Устройство асинхронных электродвигателей с фазным ротором

Обратите внимание

Основными частями любого асинхронного двигателя является неподвижная часть – статор и вращающая часть, называемая ротором.

Статор трехфазного асинхронного двигателя состоит из шихтованного магнитопровода, запрессованного в литую станину.

На внутренней поверхности магнитопровода имеются пазы для укладки проводников обмотки. Эти проводники являются сторонами многовитковых мягких катушек, образующих три фазы обмотки статора.

Геометрические оси катушек сдвинуты в пространстве друг относительно друга на 120 градусов.

Фазы обмотки можно соединить по схеме »звезда» или «треугольник» в зависимости от напряжения сети. Например, если в паспорте двигателя указаны напряжения 220/380 В, то при напряжении сети 380 В фазы соединяют «звездой». Если же напряжение сети 220 В, то обмотки соединяют в «треугольник». В обоих случаях фазное напряжение двигателя равно 220 В.

Ротор трехфазного асинхронного двигателя представляет собой цилиндр, набранный из штампованных листов электротехнической стали и насаженный на вал. В зависимости от типа обмотки роторы трехфазных асинхронных двигателей делятся на короткозамкнутые и фазные.

В асинхронных электродвигателях большей мощности и специальных машинах малой мощности для улучшения пусковых и регулировочных свойств применяются фазные роторы. В этих случаях на роторе укладывается трехфазная обмотка с геометрическими осями фазных катушек (1), сдвинутыми в пространстве друг относительно друга на 120 градусов.

Фазы обмотки соединяются звездой и концы их присоединяются к трем контактным кольцам (3), насаженным на вал (2) и электрически изолированным как от вала, так и друг от друга. С помощью щеток (4), находящихся в скользящем контакте с кольцами (3), имеется возможность включать в цепи фазных обмоток регулировочные реостаты (5).

Важно

Асинхронный двигатель с фазным ротором имеет лучшие пусковые и регулировочные свойства, однако ему присущи большие масса, размеры и стоимость, чем асинхронному двигателю с короткозамкнутым ротором.

Принцип работы асинхронных электродвигателей

Принцип работы асинхронной машины основан на использовании вращающегося магнитного поля. При подключении к сети трехфазной обмотки статора создается вращающееся магнитное поле. угловая скорость которого определяется частотой сети f и числом пар полюсов обмотки p, т. е. ω1=2πf/p

Пересекая проводники обмотки статора и ротора, это поле индуктирует в обмотках ЭДС (согласно закону электромагнитной индукции). При замкнутой обмотке ротора ее ЭДС наводит в цепи ротора ток. В результате взаимодействия тока с результирующим малнитным полем создается электромагнитный момент.

Если этот момент превышает момент сопротивления на валу двигателя, вал начинает вращаться и приводить в движение рабочий механизм. Обычно угловая скорость ротора ω2 не равна угловой скорости магнитного поля ω1, называемой синхронной. Отсюда и название двигателя асинхронный, т. е. несинхронный.

Работа асинхронной машины характеризуется скольжением s, которое представляет собой относительную разность угловых скоростей поля ω1 и ротора ω2: s=(ω1-ω2)/ω1

Значение и знак скольжения, зависящие от угловой скорости ротора относительно магнитного поля, определяют режим работы асинхронной машины.

Так, в режиме идеального холостого хода ротор и магнитное поле вращаются с одинаковой частотой в одном направлении, скольжение s=0, ротор неподвижен относительно вращающегося магнитного пол, ЭДС в его обмотке не индуктируется, ток ротора и электромагнитный момент машины равны нулю.

При пуске ротор в первый момент времени неподвижен: ω2=0, s=1. В общем случае скольжение в двигательном режиме изменяется от s=1 при пуске до s=0 в режиме идеального холостого хода.

Совет

При вращении ротора со скоростью ω2>ω1 в направлении вращения магнитного поля скольжение становится отрицательным. Машина переходит в генераторный режим и развивает тормозной момент.

При вращении ротора в направлении, противоположном направлению вращения магнитного поли (s>1), асинхронная машина переходит в режим противовключения и также развивает тормозной момент.

Таким образом, в зависимости от скольжения различают двигательный (s=1÷0), генераторный (s=0÷-∞) режимы и режим противовключення (s=1÷+∞). Режимы генераторный и противовключения используют для торможения асинхронных двигателей.

Статьи и схемы

Полезное для электрика

Асинхронный двигатель с фазным ротором

Надёжность электродвигателя это одно из важнейших качеств его. Обычно она связана с простотой конструкции. Чем проще конструкция, тем надёжнее движок. Эта зависимость подтверждается асинхронными электродвигателями.

Они получили самое широкое распространение из всех электродвигателей именно по причине простоты устройства и надёжности. В них реализован самый простой способ получения крутящего момента на валу движка.

Максимум магнитного поля статора перемещается вокруг вала, вызывая его ответную реакцию.

Причины появления фазного ротора в асинхронном двигателе

Реакция ротора вызвана током, который возникает в нём. Ведь по своей сути статор является первичной обмоткой трансформатора. А ротор – его вторичная обмотка. При неподвижном роторе величина тока в нём максимальна.

Это объясняется тем, что скорость перемещения максимума магнитного поля статора относительно вала получается максимальной.

Такой режим асинхронного движка аналогичен включению трансформатора с вторичной обмоткой замкнутой накоротко.

А поскольку обмотки взаимосвязаны магнитопроводом, который в асинхронном двигателе разделён на железо вращающейся части его и сердечник статора, в обмотке статора тоже получается максимум величины тока.

Если мощность электросети недостаточна для того, чтобы при пуске асинхронных движков поддержать напряжение в пределах необходимого значения, применяются меры по уменьшению пускового тока этих двигателей.

Это делается либо при помощи специальных схем, которые позволяют регулировать токи в обмотках статора, либо использованием асинхронных движков специальной конструкции – с фазным ротором.

Как устроен фазный ротор?

Фазный ротор содержит обмотки в виде катушек с витками. Эти катушки соединены по схеме «звезда». Конец каждой обмотки соединён с ответствующим кольцом. При подаче напряжения на статор на каждом кольце появляется напряжение.

В скользящем контакте с кольцом находится щётка, которая даёт возможность подключения внешних элементов. Эти элементы являются частью схемы управления. Она получается более простой, по сравнению с теми схемами, которыми движок управляется со стороны статора.

Чаще всего схема управления содержит набор резисторов.

Они подключаются по мере разгона вала. Хотя такой способ управления пуском асинхронного двигателя не самый экономичный, он наиболее часто применяется на практике в силу своей простоты и минимума коммутационных помех.

Ограничение тока ротора это не только возможность плавного запуска двигателя, но и ограничение скорости вращения вала. Но тогда более рациональным решением будет использование индуктивностей вместо резисторов.

Иллюстрации, показывающие особенности конструкции асинхронного движка с фазным ротором показаны далее.

При автоматическом управлении лучше всего применять реле или полупроводниковые коммутаторы, которые параллельно стартовому резистору подключают новые резисторы, постепенно уменьшая их суммарное сопротивление до нуля с шунтированием всех резисторов последним коммутатором или контактами реле.

Для наиболее плавного пуска необходимо использовать реостат 1, который на схеме слева включён в электрической цепи ротора и своими ползунками 5 соединён с кольцами 2 через клеммы щёток 3. Движок начинает работать после замыкания контактов рубильника 4.

При этом ползунки реостата должны быть установлены в положение «Пуск».

Обратите внимание

В этом положении сопротивлении реостата максимально. Вал движка начинает вращаться. Перемещение ползунка будет приводить к разгону вала до максимальной скорости, которая появится при нулевом значении сопротивлении реостата. Однако есть ещё одно следствие такой регулировки двигателя с фазным ротором.

Меняется связь крутящего момента и скольжения. Этот эффект показан на графике ниже. При определённой величине сопротивления в цепи ротора максимум крутящего момента смещается в сторону более высоких оборотов движка, как на кривой 2.

Кривая 1 соответствует нулевому значению сопротивления в цепи фазного ротора.

При нулевом сопротивлении кольца, по сути, замкнуты накоротко. Щётки и кольца из-за трения изнашиваются. А поскольку после завершения разгона вала этот узел фактически не используется его целесообразно исключить из процесса работы.

По этой причине в асинхронных двигателях с фазным ротором предусмотрен специальный механизм. Он отодвигает щётки от колец и одновременно замыкает последние накоротко.

В результате кольца и щётки работают намного дольше по сравнению с тем вариантом, который предусматривает их непрерывный контакт.

Простота и надёжность асинхронных двигателей основана на конструкции ротора. Но именно это обстоятельство и создаёт проблемы с их эксплуатацией. Большие пусковые токи в некоторых случаях неприемлемы настолько, что оправдывается более сложная и дорогостоящая намоточная конструкция ротора с кольцами и щётками.

Тогда и применяются асинхронные двигатели с фазным ротором. Но более сложная конструкция и цена их в сравнении с асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором оправдывается также и тем, что они позволяют получить величину крутящего момента в рабочем режиме при меньших габаритах и массе.

Поэтому эти особенности делают асинхронные двигатели с фазным ротором в ряде случаев наиболее предпочтительными.

Устройство, принцип работы и схема подключения асинхронного двигателя с фазным ротором

Асинхронный двигатель с фазным ротором имеет очень обширную область обслуживания. АД (асинхронный двигатель) чаще применяется в управлении двигателями большой мощности. Обслуживание и управление приводов мельниц, станков, насосов, кранов, дымососа, дробилок. Асинхронный двигатель с массивным ротором даёт возможность подключения множества технических механизмов.

  • Характеристика асинхронного двигателя
  • Схема подключения
  • Устройство двигателя
  • Принцип работы
  • Расчёт числа повторений
  • Реостатный пуск
  • Ремонт и характеристики неисправностей

Характеристика асинхронного двигателя

  • Запуск двигателя с нагрузкой, подключение к валу благодаря созданию большого момента вращения. Это обеспечивает обслуживание асинхронных двигателей с фазовым элементом любой мощности.
  • Возможность постоянной скорости вращения большой или маленькой нагрузки
  • Регулирование автоматического пуска.
  • Работа даже при перегрузке тока напряжения.
  • Простота использования.
  • Невысокая стоимость.
  • Надёжность применения.
  • Использование резисторов увеличивается стоимость, а работа двигателя усложняется;
  • Большие размеры;
  • Значение КПД меньше, чем короткозамкнутых роторов;
  • Трудное управление скоростью вращения;
  • Регулярный капитальный ремонт .

Схема подключения

При подключении к току начинают работать реле времени. Контакты размыкаются. При нажатии тумблера происходит пуск.

Чтобы подключить АД нужно правильно обозначить концы и начала обмоток фазы.

Устройство двигателя

Главными постоянными являются статор и ротор. Статор представляет собой цилиндр, состав –листы электротехнической стали, в цилиндр уложена трёхфазная обмотка. Она состоит из обмоточной проволоки. Которые соединены между собой в виде звезды или треугольника в зависимости от напряжения.

Ротор – основная вращающаяся часть двигателей. Он в зависимости от расположения может быть внешним, внутренним. Данный элемент состоит из стальных листов. Пазы сердечника наполнены алюминием, который имеет стержни, содержащие торцевые кольца. Они могут быть латунными или стальными, каждое из них изолировано слоем лака.

Между трёхфазным статором и ротором образуется зазор. Регулирование размер зазора от 0,30 –0,34 мм в устройствах с небольшим напряжением, 1,0–1,6 мм в устройствах с большим постоянным электрическим напряжением. Конструкция имеет название «беличья клетка». Для мощных двигателей используется медь в сердечнике.

Читайте также:  Фотореле для уличного освещения - советы электрика

Контактор начинает действие, двигатель заводится.

Важно

Существует добавочный резистор в цепи обмотки вращающей части машины, крепится с помощью металлографитных щеток. Щетки обычно используются две, расположены на щеткодержателе.

В приводах кранах и центрифугах для регулирования роботы применяется конический подвижный ротор. Асинхронные двигатели с фазным ротором незаменимы при технических требованиях мощного пускового момента.

Это могут быть такие механизмы, как кран, мельница, лифт.

Схема переключения электрической цепи со звезды на треугольник

Принцип работы

В основе АД лежит вращение поля магнитов. В область обмотки трёхфазного статора поступает ток, а в фазах возникает поток магнитов, изменяемый в зависимости от скорости и частоты постоянной электрической мощности. При статорном вращении возникает электродвижущая сила.

В роторную обмотку подходит напряжение, которое совместно с постоянным магнитным потоком статора образует пуск. Он стремится направить ротор по магнитному вращению статора и при достижении превышения момента торможения, приводит к скольжению. Оно выражает отношение между частотами статорного силового поля магнитов и скоростью роторного вращения.

Чертеж режима кз

При балансе между моментами электромагнита и торможения, перемена значений остановится. Особенность эксплуатации АД – сольватация кругового движения силового поля статора и им наводящих токов в роторе. Момент вращения возникает лишь при разнице частот круговых движений магнитных полей.

Машины различают синхронные, асинхронные. Разница механизмов в их обмотке. Она образует магнитное поле.

Неподвижность ротора и замыкание обмотки приводит к короткому замыканию (кз).

Источник: http://electricremont.ru/dvigatel-s-faznym-rotorom-printsip-raboty.html

Асинхронный электродвигатель с фазным ротором

Асинхронный электродвигатель – очень распространенная электрическая машина. Он прост в изготовлении и обслуживании, а из-за простоты конструкции – очень надежен. Но есть у него один недостаток – угловая скорость вращения вала неизменна и зависит от количества полюсов обмотки статора. А как быть, если в процессе работы требуется изменять частоту вращения?

Необходимость регулировки оборотов в основном требуется для электродвигателей, устанавливаемых на кранах. Выполняют они там следующие основные функции:

  • перемещение крана (моста крана) по рельсам;
  • перемещение тележки крана (в перпендикулярной рельсам плоскости);
  • подъем груза.

Для перемещения моста крана могут использоваться два двигателя (на обоих концах моста). Для подъема груза могут использоваться два гака разной грузоподъемности, поднимаемые разными электродвигателями. Один гак может иметь два диапазона скоростей подъема, и тоже использовать для этого два электродвигателя.

Мостовой кран

Есть и другие механизмы, скоростью вращения которых нужно управлять: конвейеры, вентиляторы.

Еще одна причина изменять скорость вращения электродвигателя – необходимость его плавного разгона. В момент включения он потребляет ток, в несколько раз превышающий номинальный. Называется он пусковым током.

Если при этом еще и нагрузка мотора тяжелая и тоже разгоняется с трудом, то время пуска двигателя увеличивается, а пусковые токи нагревают обмотку статора и могут ее вывести из строя.

Совет

Да и вал электромотора, его подшипники испытывают механические нагрузки, сокращающие их ресурс.

Электродвигатели постоянного тока способны изменять скорость вращения вала. Для этого в цепи их обмоток включаются реостаты. Этот метод решения проблемы используется на электрифицированном транспорте: в трамваях, троллейбусах, электричках, метро.

Но вся инфраструктура энергоснабжения этих потребителей организована особым образом, ведь у постоянного тока свои особенности. Использовать же постоянный ток на предприятиях, большинство потребителей которых работает от сети трехфазного переменного тока, не выгодно.

Да и у самих электродвигателей постоянного тока недостатков хватает: сложный щеточный аппарат, уход за коллектором. Реостаты греются, а дистанционное управление несколькими реостатами сразу – сложно.

Поэтому в подобных механизмах используются асинхронные электродвигатели с фазным ротором.

Принцип работы асинхронного электродвигателя с фазным ротором

Статор этого электродвигателя ничем не отличается от обычного. А вот в его ротор добавлены обмотки трех фаз, соединенные в звезду, концы которых выведены на контактные кольца. По кольцам скользят щетки, с помощью которых обмотки подключаются к электрической цепи.

Фазный ротор

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором работает так:

  • ток в обмотках статора создает вращающийся магнитный поток внутри него;
  • изменяющийся во времени магнитный поток, пересекая витки обмотки ротора, наводит в них ЭДС;
  • поскольку обмотка ротора замкнута, за счет наведенной ЭДС в ней возникает ток;
  • проводники обмотки ротора с током взаимодействуют с вращающимся полем статора, создается вращающий момент.

Особенность асинхронного двигателя с фазным ротором: ток в роторе можно изменять, подключая последовательно с его обмотками резисторы. Чем больше сопротивление резистора, тем меньше ток в роторе. С уменьшением тока уменьшается и сила взаимодействия с вращающимся полем статора. Скорость вращения падает.

Конструкция асинхронного электродвигателя с фазным ротором

Наличие резисторов в цепи ротора увеличивает объем пускорегулирующей аппаратуры двигателя. Мощность, которая рассеивается на них, возрастает с мощностью электродвигателя.

Но и для небольших моторов она существенна, что приводит к громоздким конструкциям магазинов сопротивлений и необходимости обеспечивать им постоянное охлаждение. Резисторы изготавливаются из материалов, имеющих высокое удельное сопротивление. Проводники их наматываются на каркасы или монтируются на изоляторы из фарфора.

Конструкция помещается в кожух с жалюзийными отверстиями для охлаждения или закрываются сеткой.

Магазин резисторов для кранового электродвигателя с фазным ротором

Не всегда возможно разместить резисторы в помещениях. На кранах они находятся непосредственно на мосту, что приводит к массовому скоплению внутри них пыли и необходимости часто проводить техническое обслуживание.

Плавная регулировка скорости электродвигателя с фазным ротором не производится. Изменение сопротивления в цепи ротора производится фиксированными ступенями.

Для этого резисторы разделяются на секции, соединенные последовательно, в цепях которых устанавливаются контакторы управления. При необходимости увеличить скорость вращения контакторы шунтируют часть резисторов, уменьшая их суммарное сопротивление.

Для достижения максимальной скорости вращения шунтируются все резисторы, для минимальной – не шунтируется ничего.

Асинхронный электродвигатель с фазным ротором

А теперь рассмотрим несколько примеров построения схем управления асинхронным двигателем с фазным ротором.

Плавный запуск двигателя с фазным ротором

Система плавного разгона электродвигателя с фазным ротором работает автоматически. Оператор нажимает кнопку «Пуск», дальше автоматика все делает сама.

Главный контактор подключает к трехфазному напряжению обмотку статора. Двигатель начинает вращение с минимально возможной скоростью, так как в цепь его ротора включены резисторы с максимально возможным сопротивлением.

Через фиксированную задержку, формируемую реле времени, включается первый контактор, шунтирующий первую секцию сопротивлений в цепи ротора. Скорость вращения немного возрастает.

Обратите внимание

Проходит еще время, второе реле времени запускает следующий контактор. Шунтируется следующая секция сопротивлений, ток в цепи ротора возрастает, скорость вращения – увеличивается.

И так далее, до полного исключения всех сопротивлений из цепи ротора. При этом электродвигатель выходит на номинальные обороты.

Схема плавного пуска асинхронного электродвигателя с фазным ротором

Число ступеней разгона выбирается из условий тяжести запуска. Разгон получается не таким уж плавным, ток в статоре возрастает ступенями. При старте и переходе на каждую последующую ступень, электродвигатель все равно потребляет пусковой ток, хоть и меньшего значения.

Этого недостатка лишены электродвигатели, для разгона которых используются жидкостные пускатели (или стартеры). В них в качестве резистора используется жидкость с высоким удельным сопротивлением. Это – дистиллированная вода с растворенной в ней специальной солью.

Уменьшение сопротивления достигается за счет уменьшения расстояния между электродами, помещенными в эту жидкость. Электроды приводятся в движение небольшим электродвигателем через червячную передачу.

За счет этого уменьшение сопротивления в цепи ротора и разгон электродвигателя происходят плавно.

Регулировка скорости крановых электродвигателей

Если при плавном запуске электродвигателя с фазным ротором управление переключением сопротивлений происходит автоматически, то на кране этим управляет оператор – крановщик. Для этого в его кабине размещаются органы управления – контроллеры (на старых кранах) или джойстики (на современных).

Они имеют два направления движения: «вперед-назад», «влево-вправо» или «вверх-вниз», в зависимости от назначения контроллера (управление мостом, тележкой или подъемом груза соответственно). В каждом из направлений рукоятка управления проходит ряд фиксированных положений. Чем дальше положение от рукоятки от средней точки, в которой привод выключен, тем больше скорость вращения электромотора.

И тем быстрее происходит перемещение механизма или подъем (опускание) груза.

Типовая схема управления электродвигателем крана

При изменении направления перемещения рукоятки управления изменяется направление вращения электродвигателя.

Это происходит за счет переключения чередования фаз питания обмотки статора. Для этого две фазы меняются местами.

Происходит это путем подачи напряжения на обмотку реверсивными контакторами, состоящих из двух элементов: контактора «Вперед» и контактора «Назад».

При переключении скоростей другими контакторами из цепи обмотки ротора удаляется часть резисторов. Первое положение рукоятки управления всегда включает электродвигатель с полным набором сопротивлений в цепи ротора. Крайнее положение рукоятки шунтирует все сопротивления.

Источник: http://electric-tolk.ru/asinxronnyj-elektrodvigatel-s-faznym-rotorom/

Монтаж двигателей с фазным ротором

Установка асинхронных электродвигателей с фазным ротором делается аналогично монтажу электродвигателей с короткозамкнутым ротором, но при всем этом дополнительно производятся работы по монтажу пусковых реостатов, проверке щеток и механизма подъемных щеток.

Установка пускового реостата

Перед монтажом пускового реостата делается проверка надежности контактов отдельных выводов методом подтяжки крепящих гаек и проверки прозвонкой целости всех цепей. После чего замеряется величина сопротивления изоляции.

Если величина сопротивления изоляции меньше 1 мом, устанавливается причина ее снижения методом проверки целости изоляционных деталей и отсутствия касания выводных концов о корпус.

Важно

Предпосылкой снижения величины сопротивления изоляции может быть и отсыревание изолирующей плиты, на которой размещены недвижные контакты, либо нарушение изоляции траверсы подвижных контактов.

По мере надобности делается сушка обозначенных изолирующих деталей в сушильном шкафу либо с помощью электронных ламп.

Приготовленный к монтажу пусковой реостат устанавливают на месте, обозначенном в проекте. Для удобства эксплуатации реостаты располагают поблизости пусковой аппаратуры и таким макаром, чтоб было видно, как происходит разворот электродвигателя и механизма.

Расстояние от пола либо площадки обслуживания до ручки реостата принимается 800 — 1 000 мм. Для наилучшего остывания оставляется зазор в 50 — 100 мм меж реостатом и полом и т. п.

Корпус реостата заземляется. В реостат с масляным остыванием заливается трансформаторное масло до установленного уровня. Электронная крепкость заливаемого масла не нормируется, но обычно употребляется, сухое масло.

Схема соединения обмоток и включения в сеть асинхронного электродвигателя с фазным ротором

Проверка контактных колец и обмотки ротора

Перед монтажом (либо при разборке электродвигателя с фазным ротором, если она делается) проверяется состояние обмотки ротора, выводных концов от нее, контактных колец и щеток. Проверяется надежность контактов, к которым крепятся выводные концы и токоподводы к щеткам, с проверкой мегомметром сопротивления изоляции и целости (отсутствие обрыва) цепи.

Читайте также:  Трехфазный счетчик прямого включения - советы электрика

Величина сопротивления изоляции обмоток ротора и колец не должна быть ниже 0,5 Мом. Если величина сопротивления изоляции меньше обозначенной, устанавливается причина ее снижения, проверяется раздельно сопротивление изоляции обмоток и каждого кольца.

Совет

Предпосылкой снижения изоляции может быть отсыревание изоляции обмоток либо колец. В данном случае делается сушка изоляции. Время от времени сушкой не удается достигнуть улучшения состояния изоляции колец из-за повреждения изоляции.

В данном случае снимаются кольца и устраняются предпосылки, снизившие сопротивление изоляции.

Запуск электродвигателей

Перед запуском электродвигателей с фазным ротором проверка и подготовка к пуску делается так же, как и у электродвигателей с короткозамкнутым ротором.

Дополнительно к этому проверяется состояние пускового реостата, щеток, сопротивления изоляции обмотки ротора и проводов либо кабелей, соединяющих щетки с пусковым реостатом, также работа механизма закорачивания колец и подъема щеток.

После проверки и устранения увиденных недочетов делается запуск электродвигателя сначала вхолостую, а потом под нагрузкой.

Запуск в ход электродвигателя с фазным ротором делается в последующей последовательности:

  • проверяется и устанавливается в положение «запуск» ручка пускового реостата, при всем этом реостат стопроцентно введен (движок находится на контактах, соответственных большему сопротивлению),
  • проверяется наложение щеток на кольца и положение «запуск» механизма для закорачивания колец,
  • врубается пускатель цепи статора и по мере разворачивания ротора электродвигателя медлительно передвигается ручка пускового реостата до последнего положения, соответственного меньшему сопротивлению,
  • проверяется работа щеток, которые не должны очень искрить,
  • поворотом ручки механизма закорачиваются кольца и подымаются щетки. При лишнем искрении нужно протереть кольца незапятанной тряпкой без ворса либо отшлифовать их стеклянной шкуркой.

Если искрение остается значимым, электродвигатель останавливают и создают протирку щеток, протягивая при всем этом полосы стеклянной бумаги меж кольцами и щетками. У верно притертых щеток вся поверхность плотно прилегает к кольцу.

После каждой остановки электродвигателя с фазным ротором ручка пускового реостата устанавливается в положение «запуск». При опробовании вхолостую и под нагрузкой проверяется направление вращения, вибрация, нагрев подшипников и обмоток.

Источник: http://elektrica.info/montazh-dvigatelej-s-fazny-m-rotorom/

Схема пуска асинхронного двигателя с фазным ротором, функции времени

Для уменьшения пускового тока и увеличения пускового момента — в цепь ротора включают токоограничивающий резистор R, ступени которого включены в цепь не только вовремя пуска, и торможении, а также при реверсе электродвигателя с фазным ротором.

Двигатель будет разгоняться по искусственной характеристики с большим пусковым моментом и меньшим пусковым током. По мере разгона ступени резистора будут шунтироваться до полного вывода из цепи (обмотка ротора закорочена), а следовательно электродвигатель перейдёт на свою естественную характеристику. Пуск окончен.

Схема пуска двигателя с фазным ротором, функции тока

Схема подключения двигателя с фазным ротором, функции времени

Рисунок 1 — Схема пуска двигателя с фазным ротором.

Схема подключения двигателя фазным ротором представлена на рисунке 1. В данной схеме используется управление функции времени и двухступенчатый пусковой резистор.

Включением автоматического выключателя QF напряжение подается на управляющую и силовую цепь. Это приводит к срабатыванию реле времени КТ1, КТ2 которые размыкают свои контакты.

Нажатием кнопки SB1 “Пуск” подключается магнитный пускатель КМ3, который:
размыкает контакты:

  • КМ3.3 — снимает напряжения с реле времени КТ1, которое, после окончания выдержки времени, размыкает свои контакты КТ1.

замыкает контакты:

  • КМ3.1 в цепи статора — двигатель запускается с включенными в цепь ротора двумя ступенями резистора, так как контакторы КМ1 и КМ2 питания не получают. До истечении выдержки времени КТ1.
  • КМ3.2 — шунтирует кнопку “Пуск” (позволяет не удерживать кнопку SB1 в нажатом положении)
  • КМ3.4 – в цепи катушек магнитных пускателей КМ1 и КМ2, но до окончания выдержки времени КТ1 пускатели КМ1 и КМ2 не получают питания.Рисунок 1.1 GIF — анимация схемы работы пуска асинхронного двигателя с фазным роторомДля удобства просмотра — в конце статьи выложены все кадры анимации.

По истечении времени выдержки, КТ1 срабатывает и замыкает свои контакты – по катушке КМ1 протекает ток, пускатель срабатывает и шунтирует первую ступень пускового резистора R. Одновременно своими нормально замкнутыми контактами КМ1.

1 обесточивает реле времени КТ2. До окончания выдержки времени КТ2 двигатель разгоняется только со второй ступенью сопротивления.

После окончания выдержки резистор полностью шунтируется и двигатель переходит на свою естественную механическую характеристику. Пуск окончен.

Источник: https://electrikam.com/cxema-puska-asinxronnogo-dvigatelya-s-faznym-rotorom-funkcii-vremeni/

Неисправности асинхронных электродвигателей

В основном все неисправности электродвигателей происходят через износ деталей и стирание деталей, а также в результате нарушения правил эксплуатации. В основном все неисправности можно разделить на электрические и механические.

К электрическим можно отнести повреждение коллектора, контактных колец и листов сердечника, а также изоляции и токопроводящих элементов обмотки. Ну а к механическим можно отнести ослабление соединительных и крепежных посадочных площадок, нарушение формы и перекосы элементов двигателя.

Но обнаружить неисправность только лишь по типичным признакам не всегда получится, иногда понадобятся и небольшое оборудования и несложные измерения. Чаще всего встречается низкая скорость работы двигателя при полной нагрузке. В следствие постоянной и длительной эксплуатации возрастает вероятность подобной неисправности.

Если при всем этом напряжение сети нормальное, скорее всего причина в не качественном контакте в обмотках ротора или в большом сопротивление обмотки ротора, для двигателей с фазным ротором. При таком увеличенном сопротивление возрастает скольжение в следствие чего и возникает торможение или замедленная робота двигателя.

Обратите внимание

Что же приводит к увеличению сопротивления в цепи ротора? Это и плохие контакты в щеточном устройстве и в соединению обмоток с контактными площадками, плохой контакт в пусковом реостате, малое сечение проводников между контактным кольцом и реостатом.

Методы диагностики неисправностей асинхронных электродвигателей

Признакинеисправности Причины Ремонт
Двигатель не запускается Отсутствует ток в статоре, что можетнаблюдаться вследствие перегоранияпредохранителей или выключения неисправного автоматического выключателя Поставить новые предохранители; исправить автоматический выключатель
Двигатель не запускается,несмотря на то что напряжение на выводах статора номинальное, аток во всех трех фазахстатора одинаков. Всетри напряжения на кольцах равны при неподвижном разомкнутом роторе Обрыв в двух (или трех) фазах пускового реостата или в соединительных проводах между ротором и пусковым реостатом.Сильное одностороннее притяжение ротора к статору вследствие большого износа вкладышей подшипников, смещения подшипниковых щитовили подшипниковых стояков Отыскать при помощи мегомметра или контрольной лампы место обрыва и устранить.Заменить вкладыши подшипников и отрегулировать подшипниковые щиты.
Обмотка статораперегревается Двигатель перегружен или нарушенаего нормальная вентиляцияНапряжение на выводах двигателя ниже номинального, вследствие чего происходит перегрузка двигателя по токуОбмотка статора соединена не в звезду, а в треугольник. Снизить нагрузку или усилитьвентиляцию (запросить завод-изготовитель о способахусиления вентиляции).Повысить напряжение дономинального или уменьшитьток нагрузки до номинальногоСоединить обмотку статора в звезду
Обмотка статора сильнонагревается.Ток в отдельных фазах неодинаковый. Двигатель сильно гудит и тормозится Витковое замыкание.Короткое замыкание междудвумя фазами В основном определяетсяощупыванием обмотки после ее отключения.Поврежденное место отремонтировать или же перемотать поврежденнуючасть обмотки
Ротор, а иногда и статор перегреваются. Двигатель гудит, ток в статоре сильно пульсирует. Двигатель с нагрузкой плохо запускается и не развивает номинальной частоты вращения;момент вращения меньше номинального Неисправность вызвана плохим контактом в цепи ротора: плохой контакт в пайках лобовыхчастей обмотки или в нулевой точке, в переходных соединениях между стержнями или в соединениях между параллельными группами плохой контакт в соединениях обмотки с контактными кольцами плохой контакт в соединениях между контактными кольцами и пусковым реостатом или в пусковом реостате Для устранения этой неисправности необходимо:проверить все пайки обмоткиротора; те из них, которыенеисправны или внушают подозрение, перепаять. Если наружным осмотром неудается обнаружить местоплохой пайки, проверитьметодом падения напряжения проверить контакты токопроводов в местах соединения их с обмоткой и контактными кольцами проверить исправность контактов в местах присоединения проводов к ротору и реостату, проверить и очистить контакты и щетки пускового реостата
Двигатель не достигает требуемой частоты вращения, сильно перегревается  Двигатель перегруженПодшипник вышел из строя Устранить перегрузкуЗаменить подшипник 
Двигатель не запускается:при поворачивании рукой работает толчками и ненормально гудит;в одной фазе статоранет тока Обрыв в одной фазе цепи сети или внутренний обрыв в обмотке статора. Если обрыв фазы произойдет во время работы двигателя, то при отсутствии надлежащей максимальной защиты может перегореть обмотка статора или ротора Проверить вольтметром напряжение на выводах статора. Если имеется обрыв в одной фазе сети или напряжение во всех трех фазах несимметрично (в случае перегорания предохранителя или обрыва в одной фазе первичной обмотки трансформатора), то устранить неисправность сети. Если сеть исправна, то устранить обрыв в обмотке статора
Работа двигателя сопровождается сильным гудением, появился дым  Произошло замыкание витков некоторых катушек обмотки статора; короткое замыкание одной фазы  Двигатель отправить в ремонт
Электровигатель скороткозамкнутымротором хорошо запускаетсябез нагрузки;с нагрузкой не запускается Нагрузка при пуске велика Уменьшить нагрузку при пуске
Искрение сопровождается повышенным нагревом коллектора и щеток Щетки в плохом состоянии и неправильно установлены в щеткодержателях. Размеры обойм щеткодержателей не соответствуютразмерам щеток, плохой контакт междущетками и их арматурой Угольные щетки имеют неровную обогревающую рабочую поверхность с царапинами; плохо пришлифованы; их края обломаны или обгорели.Следует правильно установить щеткодержатели и щетки
Стук в подшипникахкачения Разрушение дорожек или тел качения Заменить подшипник
Ослабление крепления подшипника в подшипниковом щите Слишком большая радиальная нагрузка на выходной конец вала, приведшая к износу места посадки подшипника в щитеОчень большая вибрация машины  Уменьшить радиальную нагрузку и заменить двигатель; применить двигатель другого типоразмера, способный без разрушения выдержать существующую радиальную нагрузкуУстранить причины сильной вибрации и заменить двигатель 
Повышение вибрациипри работе Нарушение балансировки ротора шкивами или муфтами; неточная центровка валов агрегата;перекос соединительных полумуфт Дополнительно отбалансировать ротор, шкивы или полумуфты; произвести центровку двигателя и машины;снять и вновь правильно установить полумуфту. Найти место обрыва или плохого контакта и устранить повреждение
Активная сталь статораравномерно перегрета,хотя нагрузка двигателя непревышает номинальной Напряжение сети выше номинальногоНеисправен вентилятор Снизить нагрузку илиусилить вентиляцию двигателяСнять защитный кожух иотремонтировать вентилятор
Активная сталь статорапри нормальномнапряжении сильно нагревается Местные замыкания между отдельными листами активной стали, вызванные заусенцами или задеванием ротора о статор. Зубцы активной стали в отдельных местах выгорели и оплавлены вследствие коротких замыканий в обмотке статора или пробоя обмотки на корпус Удалить заусенцы,разъединить соединенныелисты стали и отлакировать ихизоляционным лаком воздушной сушки.Вырубить или вырезать поврежденные места.Между отдельными листами проложить тонкий электрокартон илипластинки слюды и отлакировать их изоляционным лаком.В случае большого количества повреждений необходимопроизвести полную перешихтовку стали с перемоткой статора
Мотор работает неустойчиво  Силовые контакты магнитного пускателя не создают устойчивого соединения Заменить магнитный пускатель или почистить контактные пластины и подогнуть 
Двигатель не отключается  при нажатии кнопки «Стоп»  «Залипли» контакты магнитного пускателя  Заменить магнитный пускатель или починить

Источник: http://elektt.blogspot.com/2016/03/neispravnosti-asinhronnyh-ehlektrodvigateley.html

Фазный ротор электродвигателя

Широкое распространение асинхронного электродвигателя (АД) вызвано его надежностью и простотой конструкции.

Читайте также:  Как подключить контактор - советы электрика

Статор такого двигателя стандартный, представляет собой изготовленный из пластин электростатической стали полый цилиндр с трехфазной обмоткой. Ротор же может быть короткозамкнутым и фазным.

Последний вариант получил более широкое распространение по ряду причин, хотя его конструкция намного сложнее, чем у короткозамкнутого ротора.

 

Конструкция фазного ротора

 

Фазный ротор  АД конструктивно напоминает его статор. Основа ротора набирается из пластин электростатической стали, которые насаживаются на вал. Конструкция имеет продольные пазы, в которые укладываются витки катушек фазной обмотки.

Количество фаз ротора строго соответствует количеству фаз статора. Для подключения обмотки ротора к цепи, на валу последнего устанавливаются 3 контактных кольца, к которым подведены концы обмотки, находящиеся в соприкосновении с токопроводящими щетками.

В свою очередь щетки имеют выходы в коробку корпуса, что позволят подключать внешнее дополнительное сопротивление.

В зависимости от напряжения сети, фазы обмотки соединяются “треугольником” или “звездой”. Оси катушек двухполюсного электродвигателя смещены на 120 градусов относительно друг друга.

Контактные кольца изготавливаются из латуни или стали. На вал они посажены с обязательной изоляцией между собой. Щетки расположены на щеткодержатле, изготовлены из металлографита, к кольцам прижимаются посредством пружин.

Зачем нужно добавочное сопротивление?

Добавочное сопротивление служит для запуска двигателя с нагрузкой на его валу. Как только достигаются номинальные обороты вала, сопротивление отключается за ненадобность, а кольца закорачиваются. В противном случае работа электродвигателя будет нестабильной, возникнут потери КПД.

Роль добавочного внешнего сопротивления, как правило, выполняет ступенчатый реостат. В этом случае двигатель будет разгонятся тоже ступенчато. Часто используются устройства, способные поднять КПД двигателя, при этом избавляя щетки от излишнего трения о кольца. После разгона устройство поднимает щетки и замыкает кольца.

Для реализации автоматического пуска электродвигателя используется подключенная индуктивность к обмотке ротора. Дело в том, что в тот момент, когда осуществляется пуск, в роторе показатели индуктивности и частоты тока максимальны. При разгоне двигателя эти показатели падают, а в конечном итоге двигатель выходит на нормальный рабочий режим.

Отличие короткозамкнутого ротора от фазного

В короткозамкнутом роторе электродвигателя, в отличие от фазного варианта, нет обмоток. Их заменяют замкнутые с торцов между собой кольцами стержни, изготовленные из алюминия или меди. Визуально конструкция такого ротора напоминает беличье колесо, от чего он и получил свое название – “беличья клетка”.

Короткозамкнутый ротор приводится во вращение за счет наведения тока магнитным полем статора.

Важно

Чтобы исключить пульсирование магнитного поля в роторе, стержни “беличьей клетки” располагаются параллельно между собой, но под наклоном относительно оси вращения.

АД с короткозамкнутым ротором обладают высокой надежностью за счет отсутствия щеток, которые со временем перетираются. Кроме того, их стоимость меньше, чем у вариантов с фазным ротором.

Преимущества и недостатки электродвигателя с фазным ротором

Широкое распространение АД с фазным ротором получил за счет ряда серьезных преимуществ перед другими машинами подобного рода.

Среди них следует отметить большой вращающий момент при запуске, а также относительно постоянную скорость вращения даже при высоких нагрузках.

Такие электродвигатели для запуска требуют меньший пусковой ток, а конструкция позволяет использовать автоматические пусковые устройства. Кроме того, эти электрические машины хорошо переносят продолжительные перегрузки.

Как и любой электрический механизм, электродвигатели с фазным ротором имеют ряд недостатков:

  • Чувствительность к перепадам напряжения;
  • Большие габаритные размеры
  • Высокая стоимость;;
  • Более сложная конструкция за счет цепи ротора с добавочным сопротивлением;
  • Меньшие показатели коэффициента мощности и КПД (относительно АД с короткозамкнутым ротором).

  Область применения электродвигателей с фазным ротором

Ад с фазным ротором, за счет высокого крутящего момента, низких пусковых токов и способности долговременно работать при повышенных нагрузках, используются там, где необходима большая мощность электродвигателя, но нет необходимости плавно регулировать скорость вращения в широких диапазонах. Кроме того, эти машины отлично приспособлены под пуск с нагрузкой на валу.

За счет высокой производительности, наиболее часто АД с фазным ротором используются на различном серьезном, тяжелом силовом оборудовании, например, подъемных кранах, лифтовых приводах, станках, различных подъемниках. Иными словами, эти двигатели используются там, где есть необходимость запуска под нагрузкой, а не на холостом ходу.

  Проверка электродвигателя с фазным ротором

Как известно, электродвигатели с фазным ротором имеют обмотки как на статоре, так и на роторе, что повышает вероятность выхода из строя именно одной из них.

Для проверки обмоток статора трехфазного АД на целостность, необходимо добраться до клемм их подключения.

Затем нужно произвести замеры сопротивлений между фазными клеммами по отдельности, предварительно сняв перемычки. Если сопротивление какой-либо обмотки меньше, чем у других, это свидетельствует о замыкании между ее витками. В этом случае двигатель отдается на перемотку.

Для проверки обмоток ротора, необходимо отыскать выводы от контактных колец. Затем нужно убедиться, что сопротивления обмоток совпадают. Если конструкция электродвигателя предусматривает наличие системы отключения обмоток ротора, отсутствие контакта может быть обусловлено именно поломкой данного механизма, а не обрывом витков.

О наличие какой-либо неисправности АД могут свидетельствовать следующие факторы:

  • Снижение скорости вращения при нагрузке. Характерно для высокого сопротивления в цепи ротора, слабого контакта в его обмотке, низкого напряжения электросети
  • Разворачивание АД, когда цепь ротора разомкнута – КЗ в обмотке ротора
  • Чрезмерное равномерное повышение температуры двигателя – длительная перегрузка АД или его недостаточное охлаждение
  • Нагрев статорной обмотки местного характера – двойное замыкание катушек статора на корпус или между фазами, КЗ между витками, неверное подключение катушек в фазе между собой
  • Нагрев стали статора местного характера – нарушение изоляции между листами стали, их оплавление и выгорание, замыкание
  • Посторонний шум при работе АД. Может быть вызван как выходом из строя подшипников, так и недостаточной запрессовкой активной стали. Определяется на слух по характеру постороннего шума
  • Перегорание в обмотке якоря предохранителей, отсутствие контакта в подводящей проводке, выход из строя реостата

 Для самостоятельной диагностики и исправления неисправностей электродвигателя необходимыми являются хотя-бы минимальные познания в устройстве АД и электрических цепях в целом. Все же крайне не рекомендуется самостоятельно заниматься ремонтом электродвигателя с фазным ротором, так как это может привести к поражению электрическим током.

Источник: https://www.ttaars.ru/about/stati/faznyy-rotor-elektrodvigatelya/

Неисправности асинхронных электродвигателей

2017-06-06Статьи 

Асинхронные электродвигатели, хотя и являются довольно простыми и надежными механизмами, но в результате неправильной эксплуатации, тяжелых погодных условий и отклонения параметров питающей сети от номинальных могут выходить из строя.

Все неисправности электродвигателей с короткозамкнутым и фазным ротором можно разделить на две основные группы: механические и электрические.

К механическим неисправностям относятся дефекты в корпусе двигателя, крыльчатке вентилятора, ослабление крепления обмоток статора, деформация вала ротора, износ подшипников.

Совет

Наиболее частое механическое повреждение — это безусловно проблема, связанная с подшипниками.

Типичными признаками износа подшипников являются увеличение шума при работе двигателя и возникновение вибрации, вследствии чего двигатель начинает сильнее греться.

К электрическим повреждениям можно отнести межвитковые замыкания, обрыв обмоток, пробой изоляции на корпус, снижение сопротивления изоляции, повреждение изоляции, нарушение контактов и соединений, нарушение межлистовой изоляции магнитопроводов, износ щеток, повреждение контактных колец.

Для электрических замеров понадобятся мультиметр и мегаомметр.

Мультиметром можно определить целостность состояния обмоток статора, напряжение питающей сети, наличие всех трех фаз. Но проверить сопротивление изоляции обмоток им не получится. Для этого необходим мегаомметр. Он измеряет сопротивление, прикладывая к тестируемому объекту повышенное напряжение.

По нормам сопротивление изоляции обмоток между собой и относительно корпуса двигателя должно быть не менее 0,5 Мом. Если сопротивление меньше, но не близко к нулю, двигатель можно попробовать просушить. Для этого извлекаем ротор из двигателя и вставляем вместо него мощную лампу накаливания. После просушки снова делаем замеры.

Если же сопротивление равно или близко нулю — это уже короткое замыкание, сушка в данном случае не поможет.

Межвитковое замыкание можно примерно определить, замерив омметром сопротивление всех обмоток двигателя. Различия в замерах не должны превышать 2%.

Также межвитковое замыкание можно определить с помощью простого металлического шарика — для этого необходимо разобрать двигатель, вытащить ротор и подать на обмотки пониженное напряжение, не более 40В.

Обратите внимание

Кидаем шарик в стартер и он начинает вращаться по кругу внутри стартера. Если шарик прилипает к одному месту, значит в этом месте есть межвитковое замыкание.

Наиболее частые неисправности асинхронных электродвигателей:

  1. Перегрузка или перегрев статора электродвигателя — 31%
  2. Межвитковое замыкание — 15%
  3. Повреждения подшипников — 12%
  4. Повреждение обмоток статора или изоляции — 11%
  5. Неравномерный воздушный зазор между статором и ротором — 9%
  6. Работа электродвигателя на двух фазах — 8%
  7. Обрыв или ослабление крепления стержней в беличьей клетке — 5%
  8. Ослабление крепления обмоток статора — 4%
  9. Дисбаланс ротора электродвигателя — 3%
  10. Несоосность валов — 2%
Неисправность Причина Способ устранения
Двигатель не
запускается, не вращается и не издает шума.
1. Не включается магнитный пускатель. Проверить напряжение на питающих проводах, включая выход магнитного пускателя.
2. К двигателю не подходят все три или подходят только две фазы питающего напряжения. Проверить, нет ли обрыва в в обмотке статора. При обнаружении неисправности заменить статор или двигатель целиком.
3. Вышла из строя обмотка статора. Заменить статор
Двигатель не отключается Не отключается магнитный пускатель или другой пусковой аппарат Измерить напряжение на питающих проводах,
включая выход магнитного пускателя
Двигатель не вращается и ненормально гудит 1. Подходят только две фазы питающего напряжения Проверить напряжение на питающих проводах, включая выход магнитного пускателя
2. Обгорел зажим в коробке двигателя Разобрать, почистить и снова собрать зажим или сделать отдельное соединение, которое необходимо заизолировать
Двигатель не вращается Вышел из строя подшипник Заменить подшипник
Двигатель работает неустойчиво Магнитный пускатель включается
неустойчиво и искрит
Устранить неисправность в цепи катушки магнитного пускателя или в его магнитной системе
Двигатель запускается и останавливается Слабое нажатие контактов магнитного
пускателя
Устранить неисправность в цепи катушки магнитного пускателя или в его магнитной системе
Двигатель не развивает нормальных оборотов и нагревается 1. Двигатель работает с перегрузкой Устранить перегрузку двигателя
2. Вышел из строя подшипник Заменить подшипник
Двигатель гудит и не развивает номинального момента Витковое замыкание
одной фазы в обмотке статора, межфазное замыкание в обмотках статора
Найти место повреждения обмотки и
устранить замыкание, в случае необходимости, перемотать поврежденную часть обмотки
Равномерный перегрев всего электродвигателя Неисправен вентилятор Снять защитный кожух и отремонтировать
вентилятор
Сильный нагрев подшипников 1. Неправильно установлены подшипники Отремонтировать с устранением неполадок
2. Плохое состояние масла Долить или заменить масло
3. Подшипники износились Заменить подшипники
Выход из строя двигателя, полное или
частичное обугливание изоляции обмотки
Большой, выше номинального ток в обмотке двигателя появляется из-за длительной перегрузки механизма, его заклинивания, при несимметрии напряжения в питающих проводах, при

аварийных режимах

Заменить двигатель

Источник: http://electric-blogger.ru/stati/neispravnosti-asinxronnyx-elektrodvigatelej.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector