Устройство и принцип работы асинхронного двигателя – советы электрика

Асинхронный двигатель – принцип работы и устройство

8 марта 1889 года величайший русский учёный и инженер Михаил Осипович Доливо-Добровольский изобрёл трёхфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Современные трёхфазные асинхронные двигатели являются преобразователями электрической энергии в механическую. Благодаря своей простоте, низкой стоимости и высокой надёжности асинхронные двигатели получили широкое применение.

Они присутствуют повсюду, это самый распространённый тип двигателей, их выпускается 90% от общего числа двигателей в мире. Асинхронный электродвигатель поистине совершил технический переворот во всей мировой промышленности.

Асинхронный двигатель – это асинхронная машина, предназначенная для преобразования электрической энергии переменного тока в механическую энергию. Само слово “асинхронный” означает не одновременный.

При этом имеется ввиду, что у асинхронных двигателей частота вращения магнитного поля статора всегда больше частоты вращения ротора. Работают асинхронные двигатели, как понятно из определения, от сети переменного тока.

Устройство

На рисунке: 1 – вал, 2,6 – подшипники, 3,8 – подшипниковые щиты, 4 – лапы, 5 – кожух вентилятора, 7 – крыльчатка вентилятора, 9 – короткозамкнутый ротор, 10 – статор, 11 – коробка выводов.

Основными частями асинхронного двигателя являются статор (10) и ротор (9).

Статор имеет цилиндрическую форму, и собирается из листов стали. В пазах сердечника статора уложены обмотки статора, которые выполнены из обмоточного провода. Оси обмоток сдвинуты в пространстве относительно друг друга на угол 120°. В зависимости от подаваемого напряжения концы обмоток соединяются треугольником или звездой.

Роторы асинхронного двигателя бывают двух видов: короткозамкнутый и фазный ротор.

Короткозамкнутый ротор представляет собой сердечник, набранный из листов стали.

В пазы этого сердечника заливается расплавленный алюминий, в результате чего образуются стержни, которые замыкаются накоротко торцевыми кольцами. Эта конструкция называется “беличьей клеткой“.

В двигателях большой мощности вместо алюминия может применяться медь. Беличья клетка представляет собой короткозамкнутую обмотку ротора, откуда собственно название.

Фазный ротор имеет трёхфазную обмотку, которая практически не отличается от обмотки статора. В большинстве случаев концы обмоток фазного ротора соединяются в звезду, а свободные концы подводятся к контактным кольцам.

С помощью щёток, которые подключены к кольцам, в цепь обмотки ротора можно вводить добавочный резистор. Это нужно для того, чтобы можно было изменять активное сопротивление в цепи ротора, потому что это способствует уменьшению больших пусковых токов.

Подробнее о фазном роторе можно прочитать в статье – асинхронный двигатель с фазным ротором.

Принцип работы

При подаче к обмотке статора напряжения, в каждой фазе создаётся магнитный поток, который изменяется с частотой подаваемого напряжения. Эти магнитные потоки сдвинуты относительно друг друга на 120°, как во времени, так и в пространстве. Результирующий магнитный поток оказывается при этом вращающимся.

Результирующий магнитный поток статора вращается и тем самым создаёт в проводниках ротора ЭДС.

Так как обмотка ротора, имеет замкнутую электрическую цепь, в ней возникает ток, который в свою очередь взаимодействуя с магнитным потоком статора, создаёт пусковой момент двигателя, стремящийся повернуть ротор в направлении вращения магнитного поля статора. Когда он достигает значения, тормозного момента ротора, а затем превышает его, ротор начинает вращаться. При этом возникает так называемое скольжение.

Скольжение s – это величина, которая показывает, насколько синхронная частота n1 магнитного поля статора больше, чем частота вращения ротора n2, в процентном соотношении.

Скольжение это крайне важная величина.

В режиме холостого хода, когда двигатель работает без нагрузки на валу, скольжение минимально, но с увеличением статического момента, оно возрастает до величины sкр – критического скольжения.

Если двигатель превысит это значение, то может произойти так называемое опрокидывание двигателя, и привести в последствии к его нестабильной работе. Значения скольжения лежит в диапазоне от 0 до 1, для асинхронных двигателей общего назначения оно составляет в номинальном режиме – 1 – 8 %.

Выходит, что принцип работы асинхронного двигателя заключается во взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и токов, которые наводятся этим магнитным полем в роторе. Причём вращающий момент может возникнуть только в том случае, если существует разность частот вращения магнитных полей.

Рекомендуем к прочтению – однофазный асинхронный двигатель. 

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4.74 (430 Голоса)

Источник: https://electroandi.ru/elektricheskie-mashiny/asdvig/asinkhronnyj-dvigatel-printsip-raboty-i-ustrojstvo.html

Принцип работы и устройство асинхронного двигателя

Асинхронный (индукционный) двигатель – механизм, превращающий силу переменного тока в механическую. Под асинхронным подразумевают, что скорость движения магнитной силы статора выше аналогичной величины оборотов ротора.

Для того, чтобы получше представлять, что такое асинхронный двигатель и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя, где он используется и как работает, необходимо разобраться в его составных частях и деталях, исследовать технические характеристики. Кроме того, не лишним будет понять, как происходит преобразование силы во время пуска и где используется асинхронный двигатель на практике.

В сегодняшней статье мы попробуем ответить на самые интересные вопросы, связанные с асинхронными двигателями, разобраться в том, что такое устройство однофазного асинхронного двигателя, рассмотрим принципы работы, а также плюсы и минусы данного типа устройств.

Немного истории

Первый подобный механизм электродвигателей появился еще в 1888 году и представил его американский инженер Никола Тесла. Однако, его опытный образец устройства и был не самым удачным, так как был двух фазным или много фазным и рабочие характеристики асинхронного двигателя не удовлетворяли потребителей. Поэтому широкого распространения не получил.

А вот благодаря российскому ученому Михаилу Доливо-Доброволь скому в изобретение удалось вдохнуть новую жизнь. Именно ему принадлежит первенство в деле создания первого в мире трехфазного асинхронного мотора.

Такое усовершенствование конструкции стало революционным, так как принцип работы трехфазного асинхронного двигателя позволял использовать для работы всего три провода, а не четыре.

Сегодня, благодаря своей простоте эти машины получили широкое распространение, а механическая характеристика асинхронного двигателя устраивает всех водителей.

Каждый год доля асинхронных двигателей, среди всех двигателей мира, составляет 90%.

Простота в использовании, принцип действия асинхронного двигателя, легкий пуск, надежность и дешевизна, помогли этим моторам распространиться по всему миру и буквально совершить технический переворот в промышленности.

Принцип работы трехфазного двигателя основан на питании от трех фаз переменного тока в стандартной сети. Для работы ему требуется именно такое электричество и поэтому он назван трех фазным.

Устройство трехфазного двигателя

Любой мотор асинхронного типа, независимо от его мощности и размеров, состоит из одних и тех же частей, механическая характеристика асинхронного двигателя также одна и та же. Главными среди составляющих являются:

• статор (неподвижная часть машины)
• ротор (вращающаяся часть)

Помимо этого, в современных трех фазных двигателях можно найти следующие детали:

• вал
• подшипники
• обмотку
• заземление
• корпус (в который монтируются все детали)

Как уже указывалось выше, базовые элементы двигателя — это статор (неподвижная часть) и ротор (подвижная деталь).

Статор выполнен в виде цилиндра, составлен данный элемент из множества металлических, форменных листов. Внутренняя часть создана таким образом, чтобы расположить обмотку. Центры обмоток расположены под углом в 120 градусов, а подключение происходит, исходя из доступного напряжения и двух возможных вариантов: на три или пять контактов.

Ротором называют подвижную часть подобного мотора, которая необходима для плавного пуска. Устройство асинхронного двигателя с фазным ротором является полноценным, ведь именно во вращении ротора состоит основной принцип работы трехфазного мотора.

1. Правило левой руки буравчика.
2. Закон электромагнитной индукции Фарадея.

Исходя из типа обмотки, ротор может быть короткозамкнутым или фазным.

Короткозамкнутым называют ротор, состоящий из множества стальных частей.

Работа асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором заключается в следующем: в специальные пазы заливают алюминий, формирующий сердцевины, крепящиеся с обеих сторон стопорными кольцами, такая конструкция получила название «беличья клетка». Называется так, потому что замкнута накоротко и в ней не может использоваться сопротивление.

Фазным называют ротор, который обмотан по принципу, аналогичному статору, подходящему для трехфазной сети. Края проводки сердцевины замыкают в звезду, а оставшиеся контакты подводят к контактным частям.

Согласно принципу обратимости, любым фазным асинхронным двигателям свойственна возможность работать в качестве двигателя, генератора или электромагнитного тормоза. Электромеханическая характеристика асинхронного двигателя:

1. Двигатель.
2. Самый частый вид использования механизма.
3. Генератор.
4. Действие машины можно обратить, то есть механическую энергию, приложенную к сердцевине можно превратить в электрический ток. Для этого центральной части нужно вращаться быстрей магнитного поля. Потребляя механическую энергию генератор начнет создавать тормозной момент, возвращая электрическую энергию.
5. Электромагнитный тормоз.

Изменение порядка чередования фаз приводит к тому, что магнитное поле и сердцевина вращаются в различные стороны, при этом потребляется как механическая энергия, так и напряжение сети, создавая тормозной момент. Собранная энергия приводит к нагреву машины.

Принцип работы трехфазного двигателя

Принцип работы асинхронного двигателя в следующем: подавая напряжение на статор, в его проводке возникает магнитное воздействие, которая благодаря углу размещения осей обмоток, суммируется и создает итоговый, вращающий магнитный поток.

Вращаясь, он создает в проводниках электродвижущую силу. Обмотка сердцевины, создана таким образом, что при включении в сеть, появляется сила, налаживающаяся на действие статора и создающая движение.

Устройство и принцип действия асинхронного двигателя зависит и от сердцевины. Движение сердцевины происходит, когда магнитная сила статора и пусковой момент преодолевают тормозную мощность ротора и внутренняя часть начинает движение, в этот момент проявляется такой показатель, как скольжение.

Скольжение очень важный параметр. В начале движения ротора оно равно 1, но вместе с ростом частоты движения, наблюдается выравнивание, и как следствие снижаются электродвижущие силы и ток в обмотках, это приводит к снижению вращающего момента.

Существует крайний предел скольжения, превышать это значение не стоит, ведь механизм может «опрокинуться», что приведет к нарушению его нормальной работы. Минимальное скольжение происходит на холостых оборотах мотора, при увеличении момента значение будет расти, до наступления критической отметки.

Для создания асинхронной работы нужно сделать так, чтобы напряжение статора и общий магнитный поток соответствовали значению переменного тока.

Во время пуска вектор результирующего магнитного поля неподвижной части плавно вращается с определенной частотой. Через сечение ротора проходит магнитный поток. Электроэнергия, подходящая к двигателю в момент пуска, уходит на перемагничивание статора и ротора.

Пусковой ток превышает номинальный в 7 раз и из-за этого, в момент пуска падает напряжение во всей электрической сети. Если падение напряжения слишком большое, то даже сам двигатель может не запуститься – таков принцип его действия.

Поэтому на практике используют устройство плавного пуска.

Устройство плавного пуска

Устройства плавного пуска асинхронных двигателей имеет свою специфику. Оно используется для плавного пуска или остановки электромагнитных двигателей. Может быть механическим, электромеханичес ким или полностью электронным.

Пусковая характеристика асинхронного двигателя предназначена:

• для плавного разгона асинхронного двигателя
• для плавной остановки
• для снижения тока во время пуска
• для синхронизации нагрузки и крутящего момента

Принцип работы и действия устройства плавного пуска основаны на широкой вариативности переменных. Как следствие, появляются большие возможности для управления режимами работы.

Хорошие и плохие свойства асинхронных моторов

Асинхронный двигатель принцип работы и устройство имеет достоинства и недостатки.

Трансформаторы, внутри которых находится вращающийся ротор, используемый для работы двигателя, получили обширное применение так как принцип действия у них простой и понятный, а само устройство работает бесперебойно.

Однако и короткозамкнутым и фазным устройствам свойственны определенные недостатки. Причем именно принцип их действия лежит в основе данных минусов.

Плюсы:

1. Короткозамкнутым и фазным устройствам свойственна простота конструкции.
2. Так как принцип действия очень прост, устройства получаются дешевыми.
3. Простота пуска и высокие эксплуатационные характеристики.
4. Простота пуска обеспечивает легкое управление.
5. Принцип действия и работы таков, что асинхронные моторы могут работать в тяжелых условиях.

Минусы:

1. Принцип работы основан на том, что при изменении скорости, теряется мощность.
2. Когда увеличивается нагрузка, практически сразу начинает снижаться крутящий момент.
3. В момент плавного пуска, мощность асинхронного мотора достаточно низкая.

Стоит отметить, что в настоящее время, отдается предпочтение устройствам с короткозамкнутым ротором. А вот устройства, в которых ротор фазный используются в редких случаях, как правило, когда достигается большая мощность.

Источник: http://cars-bazar.ru/remont/ustroystvo-asinhronnogo-dvigatelya

Устройство и принцип деяния асинхронных электродвигателей » школа для электрика: устройство, проектирование, установка, наладка, эксплуатация и ремонт электрического оборудования | Двигатели Стирлинга

Электронные машины, модифицирующие электронную энергию переменного тока в механическую энергию, именуются
электродвигателями переменного тока.

В индустрии наибольшее распространение получили асинхронные движки трехфазного тока.
Разглядим устройство и принцип деяния этих движков.

Принцип деяния асинхронного мотора основан на использовании вращающегося магнитного поля.

Для уяснения работы такового мотора проделаем последующий опыт.

Укрепим подковообразный магнит на оси таким макаром, чтоб его можно было крутить за ручку. Меж полюсами магнита расположим на оси медный цилиндр, способный свободно крутиться.

Набросок 1. Простая модель для получения вращающегося магнитного поля

В цилиндре, по закону электрической индукции, возникнут вихревые токи, которые создадут свое собственное магнитное поле — поле цилиндра.

Это поле будет вести взаимодействие с магнитным полем неизменного магнита, в итоге чего цилиндр начнет крутиться в ту же сторону, что и магнит.

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

Скорость вращения магнитного поля принято именовать синхронной, потому что она равна скорости вращения магнита, а скорость вращения цилиндра — асинхронной (несинхронной). Потому сам двигатель получил заглавие
асинхронного мотора. Скорость вращения цилиндра (ротора) отличается от синхронной скорости вращения магнитного поля на маленькую величину, именуемую скольжением.

Обозначив скорость вращения ротора через n1 и скорость вращения поля через n мы можем

подсчитать величину скольжения в процентах по формуле:

s = (n
— n1) / n.

В приведенном выше опыте крутящееся магнитное поле и вызванное им вращение цилиндра мы получали благодаря вращению неизменного магнита, потому такое устройство еще не является электродвигателем.

Нужно вынудить электронный ток создавать крутящееся магнитное поле и использовать его для вращения ротора. Задачку эту 
в свое время искрометно разрешил М. О. Доливо-Добровольский.

Он предложил использовать для этой цели трехфазный ток.

Устройство асинхронного электродвигателя М. О.
Доливо-Добровольского

Набросок 2. Схема асинхронного электродвигателя
Доливо-Добровольского

На полюсах стального сердечника кольцевой формы, именуемого статором электродвигателя, помещены три обмотки, сети трехфазного тока 0

расположенные одна относительно другой под углом 120°.

Снутри сердечника укреплен на оси железный цилиндр, именуемый ротором электродвигателя.

Если обмотки соединить меж собой так, как показано на рисунке, и подключить их к сети трехфазного тока, то общий магнитный поток, создаваемый 3-мя полюсами, окажется вращающимся.

Разглядим — подробнее этот процесс.

Набросок 3. Получение вращающегося магнитного поля

В положении «А» на графике ток в первой фазе равен нулю, во 2-ой фазе он отрицателен, а в третьей положителен. Ток по катушкам полюсов

потечет в направлении, обозначенном на рисунке стрелками.

Определив по правилу правой руки направление сделанного током магнитного потока, мы убедимся, что на внутреннем конце полюса (обращенном к ротору) третьей катушки будет сотворен южный полюс (Ю), а на полюсе 2-ой катушки — северный полюс (С). Суммарный магнитный поток будет ориентирован от полюса 2-ой катушки через ротор к полюсу третьей катушки.

В положении «Б» на графике ток во 2-ой фазе равен нулю, в первой фазе он положителен, а в третьей отрицателен. Ток, протекая по катушкам полюсов, делает на конце первой катушки южный полюс (Ю), на конце третьей катушки северный полюс (С). Суммарный магнитный поток сейчас будет ориентирован от третьего полюса через ротор к первому полюсу, т. е. полюсы при всем этом переместятся на 120°.

В положении «В» на графике ток в третьей фазе равен нулю, во 2-ой фазе он положителен, а в первой отрицателен.

Сейчас ток, протекая по первой и 2-ой катушкам, создаст на конце полюса первой катушки — северный полюс (С), а на конце полюса 2-ой катушки — южный полюс (Ю), т. е.

полярность суммарного магнитного поля переместится еще на 120°. В положении «Г» на графике магнитное поле переместится еще на 120°.

Таким макаром, суммарный магнитный поток будет поменять свое направление с конфигурацией направления тока в обмотках статора (полюсов).

Напомним, что на рисунке 3 обмотки статора соединены «звездой», но крутящееся магнитное поле появляется и при соединении их «треугольником».

Если мы поменяем местами обмотки 2-ой и третьей фаз, то магнитный поток изменит направление собственного вращения на оборотное.

Того же результата можно достигнуть, не меняя местами обмотки статора, а направляя ток 2-ой фазы сети в третью фазу статора, а третью фазу сети — во вторую фазу статора.

Таким макаром, поменять направление вращения магнитного поля можно переключением 2-ух всех фаз.

Мы разглядели устройство асинхронного мотора, имеющего на статоре три обмотки. В данном случае крутящееся магнитное поле двухполюсное и число его оборотов в секунду равно числу периодов конфигурации тока в секунду.

При частоте трехфазного тока f, равной 50 периодам за секунду, либо 3000 за минуту, число оборотов n вращающегося поля за минуту будет:

при двухполюсном статоре n = (50 х 60

) / 1 = 3000 об/мин,

при четырехполюсном статоре n = (50 х 60 ) / 2 =

1500 об/мин,

при шестиполюсном статоре n = (50 х 60 ) / 3 =

1000 об/мин, 

при числе пар полюсов статора, равном  p:  n = (f х

60 ) / p,

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

Ротор же мотора будет, как нам понятно, несколько отставать в собственном вращении.

Разглядим сейчас устройство асинхронных электродвигателей

Статор современного асинхронного электродвигателя имеет невыраженные полюсы, т. е. внутренняя поверхность статора изготовлена совсем гладкой.

Чтоб уменьшить утраты на вихревые токи, сердечник статора набирают из тонких штампованных железных листов.

Собранный сердечник статора закрепляют в железном корпусе.

В пазы статора закладывают обмотку из медной проволоки. Фазовые обмотки статора электродвигателя соединяются «звездой» либо «треугольником», зачем все начала и концы обмоток выводятся на корпус — на особый изоляционный щиток. Такое устройство статора очень комфортно, потому что позволяет включать его обмотки на различные стандартные напряжения.

Ротор асинхронного мотора, подобно статору, набирается из штампованных листов стали. В пазы ротора закладывается обмотка.

Зависимо от конструкции ротора асинхронные электродвигатели делятся на движки с короткозамкнутым ротором и фазным ротором.

Обмотка короткозамкнутого ротора изготовлена из медных стержней, закладываемых в пазы ротора. Торцы стержней соединены с помощью медного кольца. Такая обмотка именуется обмоткой
типа «беличьей клетки». Заметим, что медные стержни в пазах не изолируются. 

В неких движках «беличью клетку» подменяют литым
ротором.

Асинхронный двигатель с фазным ротором (с контактными кольцами) применяется обычно в электродвигателях большой мощности и в тех случаях; когда нужно, чтоб электродвигатель создавал огромное усилие при трогании с места. Достигается это тем, что в обмотки фазного мотора врубается пусковой реостат.

Короткозамкнутые асинхронные движки пускаются в ход 2-мя методами:

2) Понижением напряжения, подводимого к обмоткам статора. Напряжение понижают,
к примеру, переключая обмотки статора со «звезды» на «треугольник». 

Запуск мотора в ход происходит при соединении обмоток статора «звездой», а когда ротор достигнет обычного числа оборотов, обмотки статора переключаются на соединение «треугольником».

Ток в подводящих проводах при всем этом методе запуска мотора миниатюризируется в 3 раза по сопоставлению с тем током, который появился бы при пуске мотора прямым включением в сеть с обмотками статора, соединенными «треугольником». Но этот метод подходящ только в этом случае, если статор рассчитан для обычной работы при соединении его обмоток
«треугольником».

Более обычным, дешевеньким и надежным является асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, но этот двигатель обладает некими недочетами — малым усилием при трогании с места и огромным пусковым током. Эти недочеты в значимой мере устраняются применением фазного ротора, но применение такового ротора существенно удорожает двигатель и просит пускового реостата.

Источник: http://ctirling.ru/printsipi-raboti-dvigatelja/ustrojstvo-i-princip-deyaniya-asinxronnyx-elektrodvigatelej-shkola-dlya-elektrika-ustrojstvo-proektirovanie-ustanovka-naladka-ekspluataciya-i-remont-elektricheskogo-oborudovaniya/

Асинхронный двигатель – принцип работы, устройство, диагностика и ремонт + видео

Среди всех электродвигателей следует особо отметить асинхронный двигатель, принцип работы которого основан на взаимодействии магнитных полей статора с электрическим током, наводящимся с помощью этого поля в обмотке ротора. Вращающееся магнитное поле создается с помощью трехфазного переменного тока, проходящего по обмотке статора, включающего в себя три группы катушек.

Принцип действия асинхронного двигателя основан на возможности передачи электрической энергии в механическую работу для какой-либо технологической машины.

При пересечении замкнутой обмотки ротора магнитное поле наводит в ней электрический ток.

Рассматривая устройство асинхронного двигателя, следует отметить его пусковые элементы, состоящие из пускового конденсатора и пусковой обмотки с повышенным сопротивлением. Они отличаются своей дешевизной и простотой, не требуют дополнительных фазосдвигающих элементов. В качестве недостатка необходимо отметить слабую конструкцию пусковой обмотки, которая нередко выходит из строя.

Схема пуска асинхронного двигателя может быть улучшена за счет последовательного включения с обмоткой пускового конденсатора. После отключения конденсатора происходит полное сохранение всех характеристик двигателя.

Очень часто схема включения асинхронного двигателя имеет рабочую обмотку, разбиваемую на две последовательно соединяемые фазы. При этом пространственный сдвиг осей находится в пределах от 105 до 120 градусов.

Устройство трехфазного асинхронного двигателя требует проведения ежедневного осмотра, внешней очистки и крепежных работ. Два раза в месяц и более двигатель должен продуваться изнутри с помощью сжатого воздуха.

Особое внимание следует обращать на смазку подшипников, которая должна соответствовать конкретному типу двигателя.  Полная замена смазки производится дважды в течение года, с одновременной промывкой подшипников бензином.

Для того чтобы управление трехфазным асинхронным  двигателем осуществлялось удобно и долго, необходимо следить за шумом подшипников во время работы. Следует избегать свистящих, хрустящих или царапающих звуков, свидетельствующих о недостатке смазки, а также глухих ударов, указывающих на то, что обоймы, шарики, сепараторы могут быть поврежденными.

В случае возникновения нетипичного шума или перегревания, подшипники в обязательном порядке подвергаются разборке и осмотру. Происходит удаление старой смазки, после чего производится промывка бензином всех деталей.

Новая смазка должна заполнять рабочий объем подшипника примерно на одну третью часть, равномерно распределяясь по всей окружности.

Состояние контактных колец заключается в систематической проверке их поверхности. В случае их поражения ржавчиной применяется зачистка поверхности мягкой наждачной бумагой и протирание керосином. В особых случаях делается их расточка и шлифовка. Таким образом, при нормальном уходе за двигателем он сможет отслужить свой гарантийный срок и проработать намного больше.

Источник: https://carnovato.ru/shema-puska-vkljuchenija-princip-raboty-asinhronnogo-dvigatelja/

Устройство и принцип работы трехфазных асинхронных двигателей

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.

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.

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.

В строительных механизмах, на металлообрабатывающих станках, в кузнечно-прессовом оборудовании, в силовых приводах прокатных станов, в радиолокационных станциях и многих других отраслях.

Источник: http://www.ruaut.ru/content/tehnicheskaya_biblioteka/videoteka/Ustroistvo_i_princip_raboti_trehfaznih_asinhronnih_dvigateley.html