Типы асинхронных двигателей – советы электрика

Асинхронный двигатель: конструктивные элементы, принцип работы и технические особенности. Инструкция для мастеров!

Электродвигателем асинхронного типа называется электрическая машина, которая преобразует электроэнергию в энергию механическую. Работает данный агрегат от переменного тока. От синхронного двигателя его отличает тот момент, что статор в нём вращается с большей, чем ротор, частотой.

Краткая историческая справка

Первый двигатель асинхронного типа был изобретён ещё во время Российской Империи, а именно 8 марта 1889 г. Автор изобретения – великий русский мастер инженерной мысли М. О. Доливо-Добровольский.

Сегодня область использования подобных электродвигателей довольно широка. Они считаются наиболее распространённым видом двигателей, поскольку совершили технический переворот в промышленной сфере.

Можно дать следующее описание асинхронных электродвигателей: это единственная разновидность двигателей, в которой полюсы создаются благодаря такому явлению, как индукция. Поэтому их часто называют индукционными.

Преимущества и недостатки асинхронных электродвигателей

Современные преобразователи электроэнергии в энергию механическую обладают следующими преимуществами:

  • Доступная стоимость. Цена асинхронных двигателей намного ниже, чем синхронных.
  • Распространённость. Асинхронную электрическую машину можно приобрести на любом специализированном рынке. Полно предложений и в Интернете.
  • Надёжность. Двигатель обладает способностью выдерживать небольшой перепад напряжения.
  • Простота эксплуатации. Устройство асинхронного типа легко запускается, поскольку, чтобы его включить применяется простейшая схема.
  • Довольно высокий уровень КПД. Он значительно выше, чем у синхронных электродвигателей.

К недостаткам относятся:

  • Довольно высокое значение пускового тока в условиях номинальной скорости. Первый пуск может привести к перегрузке электросети.
  • Почти полное отсутствие защиты. Защищённое исполнение обмоток не спасает двигатель от поломок. Нередко резкие перепады напряжения приводят к сгоранию обмотки.
  • Коэффициент скольжения намного ниже, чем у синхронных моторов.

Особенности устройства

Конструкция асинхронного двигателя достаточно проста. Ее базовые элементы — это статор и ротор.

Статор имеет вид цилиндра, собранного из стальных листов. Обмотки находятся в пазах сердечника. Обычно для них используют обыкновенный силовой кабель. Оси обмоток располагаются под углом 120 градусов по отношению друг к другу. Соединение их концов может быть в треугольной форме или в форме звезды – это зависит от напряжения.

Далее поговорим о роторе. Выделяют две разновидности – короткозамкнутый ротор и фазный. Как показывают фото асинхронных двигателей, первая разновидность ротора имеет вид наборного стального сердечника. Его пазы заливают алюминием. Полученные стержни накоротко замыкают особыми торцевыми кольцами.

Обратите внимание

Фазный ротор характеризуется трёхфазной обмоткой, схожей со статорной. Чаще всего концы обмоток образуют форму звезды, а свободные подводят к специальным контактным кольцам.

Подобная конструкция даёт возможность при необходимости осуществить ввод добавочного резистора, который позволяет менять активное сопротивление. Это необходимо, если нужно уменьшить значение пускового тока.

В основе принципа работы электродвигателя асинхронного типа лежит применение вращающегося магнитного поля. Оно образуется в статоре, взаимодействует с токами, наводящимися им же в роторе. Важный нюанс: возникновение вращающегося момента возможно только при разных частотах, с которыми вращаются магнитные поля.

Виды асинхронных электродвигателей

В зависимости от месторасположения ротора принято выделять следующие типы асинхронных двигателей:

  • Горизонтальный.
  • Вертикальный.

Кроме того, устройства могут быть в открытом и закрытом исполнении.

Рекомендации по техническому обслуживанию

Обслуживание асинхронных электродвигателей включает в себя:

  • Тщательный осмотр внешнего вида и проведение оценки механики.
  • Визуальная оценка электрики.
  • Производство измерений и испытаний.

Задачей обслуживания является своевременное обнаружение неисправных элементов и дефектов. Его основная цель – профилактика. Мелкие неисправности могут быть исправлены на месте. Исправление серьёзных потребует обращения к специалистам.

Советы по выбору

Как выбрать асинхронный двигатель? Здесь нужно учитывать условия, в которых он будет эксплуатироваться, и характеристики питающих цепей.

Вот несколько рекомендаций:

Если вы не нуждаетесь в реверсировании, то оптимальным вариантом будет однофазный электродвигатель асинхронного типа.

Для трёхфазной сети лучше приобрести и мотор трёхфазный. Это наиболее рационально.

Фото асинхронных двигателей

Источник: http://electrikmaster.ru/asinxronnyj-dvigatel/

Как работает трехфазный асинхронный двигатель?

В асинхронном двигателе роль клочка сена играет магнитное поле, которое «бежит» по кругу, вырабатываемое совершенно неподвижными катушками статора. А роль ишачка играет ротор, который гонится за этим полем.

Ну а как только ишачок побежал, главная задача — научиться им управлять. И задача эта не из легких.

Бегущее магнитное поле

Статор асинхронных двигателей, подключаемых к трехфазной сети, состоит из трех электромагнитов. На них подается напряжение разных фаз сети.

А так как разные фазы работают — нарастают и уменьшаются — со сдвигом во времени друг от друга, аналогично будет нарастать и уменьшаться магнитное поле в катушках.

Сначала поле возникнет и будет расти в катушке 1 фазы, через одну треть периода точно так же возникнет и будет возрастать поле во второй фазе, а поле в первой при этом постепенно и плавно, по синусоиде, сначала перестанет нарастать, а потом начнет уменьшаться.

Все повторится и для катушки третьей фазы — поле появится, будет возрастать, тогда как поле во второй сначала остановит свой рост, потом пойдет на спад. А в это время поле в первой фазе уже дойдет до нуля и будет возрастать в отрицательную сторону.

Структура трехфазного двигателя

Если в статоре сделать только три обмотки, по числу фаз в питающем напряжении, то магнитное поле будет вращаться с той же частотой, что и напряжение, то есть 50 раз за одну секунду. Но на практике их делают гораздо больше.

Поле в статоре

Тогда бегающее по кругу поле будет иметь частоту вращения меньше, но вращение при этом станет более плавным.   

Поведение ротора в бегущем магнитном поле

 «Обмотки» ротора представляют собой проводники, расположенные «почти» параллельно валу ротора и набранные по кругу в виде «беличьей клетки». Это не обмотки, так как там ничего не намотано, а проводники, воткнутые в два металлических круга. То есть через эти металлические круги, накоротко замкнутые.

Ротор асинхронных двигателей

«Беличья клетка» является замкнутой накоротко обмоткой, которая заполнена пакетом-сердечником, набранным из поперечных тонких пластин из электротехнической стали

Когда на ротор воздействует внешнее изменяющееся магнитное поле статора, в роторе наводятся кольцевые токи, которые, в свою очередь, создают магнитное поле. Это поле, усиленное сердечником, направлено так, что ротор начинает вращаться вслед за бегущим магнитным полем статора.

Вращение направлено в направлении «догнать» убегающую волну. Ротор разгоняется, но, по мере того, как он будет догонять волну статора, наводки в нем будут все меньше и меньше.

Он начнет «приотставать» (от силы трения или от силы сопротивления механической нагрузки на вал ротора), но усиливающаяся от этого в нем индукция снова толкает ротор к вращению.

Важно

Такой принцип порождает некоторое рассогласование частот: частота напряжения, которая является причиной движения ротора, не изменяется во времени — стабильно 50 герц, а частота вращения то догоняет, то отстает. Такие несоответствия могут быть незаметны там, где частота не очень важна, но из-за них двигатель и называется асинхронным.

Все мы это прекрасно видели и слышали, когда включали вентилятор. Он сначала набирает скорость, хорошо «берется за дело». Только потом как-то слегка «проваливается» — крутится по инерции, но опять «спохватывается» и «поддает газу».

Идеальный случай вращения в таком двигателе — это когда совсем нет трения и сопротивления, это холостой ход такого мотора. Тогда скорость определяется формулой вращения самого бегущего поля от статора

Формула

Здесь  nr – скорость вращения в оборотах в минуту,
fu – частота питающего напряжения,
p – число катушек статора в каждой фазе.

   Например, если, как нарисовано на картинке с красной стрелочкой вращения поля статора, в статоре три катушки, то есть по одной на каждую фазу, то получим

  nr = 60 50/1 = 3000 (об./мин) или 50 об./с. То есть скорость вращения равна частоте напряжения в сети. Увеличением количества обмоток в статоре можно добиться снижения скорости вращения

Во многих случаях точная частота вращения двигателя действительно не так важна, поэтому электродвигатели асинхронные трехфазные находят широкое применение.

Трехфазные электродвигатели имеют и другой недостаток: циклические токи ротора вызывают его непрерывный разогрев, поэтому и делают кольцевые металлические пластины с ребрами для охлаждения воздухом при вращении.

Схемы и способы подключения

Так как есть несколько обмоток внутри двигателя — обмотки статора, — и сеть переменного тока бывает однофазной, а бывает трехфазной, то и схема включения всего этого хозяйства допускает вариации.

Обмоток на статоре обычно три. Ну а если их больше, то все равно обмотки каждой фазы внутри уже соединены последовательно. То есть в качестве выходных клемм максимум может быть 6. И их подсоединить к сети можно по-разному.

Совет

Систем обозначений клемм две. На старых обозначались буквами С и цифрами 1,2,3 — начала обмоток; цифрами 4,5,6 — концы обмоток.

В новых обозначениях для разных обмоток употребляются буквы U, V, W, а для начал и концов цифры 1 и 2 соответственно.

Клеммы обмоток могут быть на двигателе выведены наружу, и можно самостоятельно подключить трехфазный двигатель к сети переменного тока

Как подключить двигатель по схеме «звезда»

При соединении обмоток по типу «звезда» концы обмоток нужно объединить, а на клеммы начала обмоток подать напряжения фаз из сети.

Подключение трехфазного электродвигателя по схеме «Звезда»

Здесь использованы обозначения клемм электродвигателей трехфазных, применяемые на схемах, старые и новые

При подключении типа «звезда» нулевой провод из сети желательно подавать на общую клемму двигателя. Это защитит его от порчи в случае перекоса фаз в сети.

Как подключить электромотор по схеме «треугольник»

Подключить трехфазный двигатель обмотками в «треугольник» в сеть переменного тока не сложнее. Надо начало одной обмотки соединять с концом следующей. И еще все начала подключить к фазным проводам переменного тока.

Подключение асинхронного двигателя по схеме «треугольник»Клеммник для подключения асинхронного электродвигателя по типу “Звезда”

Два эти подключения — «звезда» и «треугольник» — в сети дают разные результаты по токам и мощностям.

В «звезде» на каждую обмотку подано фазное напряжение 220 В, а две обмотки вместе нагружены линейным напряжением в 380 В. Протекающие в обмотках токи при этом меньше, чем при конфигурации «треугольник». Отсюда и работа отличается: «звезда» дает мягкий запуск, но при работе развивает меньшую мощность, чем «треугольник».

Зато «треугольник» при запуске дает большие стартовые токи, превышающие номинал раз в 7–8.

Чтобы сочетать преимущества обеих конфигураций, коммутацию делает особая схема. Она при запуске двигателя коммутирована как «звезда», а при достижении определенной мощности переключается в вариант «треугольник».

В этом случае (и в других случаях с постоянными подключениями обмоток), на входном клеммнике оставляют только 3 или 4 клеммы, и вариантов по переключению обмоток по своему усмотрению не остается.

В этом случае просто подключаются фазы в нужном порядке.

Подключение трехфазного двигателя в однофазную сеть

Трехфазное напряжение нашей сети можно представить как одну и ту же фазу, только повторенную еще два раза со сдвигом, сначала на 120°, потом плюс еще на столько же, то есть в результате на 240°. И такое напряжение вполне схематически посильно «добыть» из одной выделенной фазы.

Читайте также:  Сечение и диаметр провода - советы электрика

Однако когда мы запускаем «бегущее поле» статора, совсем не обязательно делать его именно с таким сдвигом между поданными на обмотки фазами. Потому что увеличение количества полюсов в обмотках проявляется как уменьшение скорости вращения, но механизм работает.

Поэтому разработаны простые схемы получения сдвинутых фаз из однофазной линии не под таким углом, а под 90°. Это можно сделать простой схемой, дающей подключение трехфазного двигателя в однофазную сеть с применением одного конденсатора. Результатом является снижение мощности двигателя.

Обратите внимание

При маркировке двигателей, которые можно использовать в однофазной сети 220 В и в сети 380 В трехфазной, так и пишется — двигатель 220/380, а который предназначен для работы только в трехфазной — двигатель 380.

Подключение трехфазного двигателя в однофазную сеть 220 В типа “Треугольник” и “Звезда”

Схема подключения «звезда» в этом случае дает потерю мощности, поэтому для более полного использования двигателя при подключении к однофазному напряжению чаще применяют «треугольник».       

Источник: https://domelectrik.ru/oborudovanie/dvigatel/trekhfaznaya-asinhronnaya-mashina

Устройство и принцип работы электродвигателя

Электродвигатель – это электротехническое  устройство для преобразования электрической энергии в механическую. Сегодня повсеместно применяются электромоторы в промышленности для привода различных станков и механизмов.

В домашнем хозяйстве они установлены в стиральной машине, холодильнике, соковыжималке, кухонном комбайне, вентиляторах, электробритвах и т. п. Электродвигатели приводят в движение, подключенные к ней устройства и механизмы.

В этой статье Я расскажу о самых распространенных видах и принципах работы электрических двигателей переменного тока, широко используемых в гараже, в домашнем хозяйстве или мастерской.

Как работает электродвигатель

Двигатель работает на основе эффекта, обнаруженного Майклом Фарадеем еще в 1821 году. Он сделал открытие, что при взаимодействии электрического тока в проводнике и магнита может возникнуть непрерывное вращение.

Если в однородном магнитном поле расположить в вертикальном положении  рамку и пропустить по ней ток, тогда вокруг проводника возникнет электромагнитное поле, которое будет взаимодействовать с полюсами магнитов. От одного рамка будет отталкиваться, а к другому притягиваться.

В результате рамка повернется в горизонтальное положения, в котором будет нулевым воздействие магнитного поля на проводник. Для того что бы вращение продолжилось необходимо добавить еще одну рамку под углом или изменить направление тока в рамке в подходящий момент.

На рисунке это делается при помощи двух полуколец, к которым примыкают контактные пластины от батарейки. В результате после совершения полуоборота меняется полярность и вращение продолжается.

В современных электродвигателях вместо постоянных магнитов для создания  магнитного поля используются катушки индуктивности или электромагниты. Если разобрать любой мотор, то Вы увидите намотанные витки проволоки, покрытой изоляционным лаком. Эти витки и есть электромагнит или как их еще называют обмотка возбуждения.

В быту же постоянные магниты используются в детских игрушках на батарейках.

В других же более мощных двигателях используются только электромагниты или обмотки. Вращающаяся часть с ними называется ротор, а неподвижная- статор.

Виды электродвигателей

Сегодня существуют довольно много электродвигателей разных конструкций и типов. Их можно разделить по типу электропитания:

  1. Переменного тока, работающие напрямую от электросети.
  2. Постоянного тока, которые работают от батареек, АКБ, блоков питания или других источников постоянного тока.

По принципу работы:

  1. Синхронные, в которых есть обмотки на роторе и щеточный механизм для подачи на них электрического тока.
  2. Асинхронные, самый простой и распространенный вид мотора. В них нет щеток и обмоток на роторе.

Синхронный мотор вращается синхронно с магнитным полем, которое его вращает, а у асинхронного ротор вращается медленнее вращающегося магнитного поля в статоре .

Принцип работы и устройство асинхронного электродвигателя

В корпусе асинхронного двигателя укладываются обмотки статора (для 380 Вольт их будет 3), которые создают вращающееся магнитное поле. Концы их для подключения выводятся на специальную клеммную колодку. Охлаждаются обмотки, благодаря вентилятору, установленному на вале в торце электродвигателя.

Ротор, являющиеся одним целым с валом, изготавливается из металлических стержней, которые замыкаются  между собой с обоих сторон, поэтому он и называется короткозамкнутым.
Благодаря такой конструкции отпадает необходимость в частом периодическом обслуживании и замене токоподающих щеток, многократно увеличивается надежность, долговечность и безотказность.

Как правило, основной причиной поломки асинхронного мотора является износ подшипников, в которых вращается вал.

Принцип работы. Для того что бы работал асинхронный двигатель необходимо, что бы ротор вращался медленнее электромагнитного поля статора, в результате чего наводится ЭДС (возникает электроток) в роторе.

Здесь важное условие, если бы ротор вращался с такой же скоростью как и магнитное поле, то в нем по закону электромагнитной индукции не наводилось бы ЭДС и, следовательно не было бы вращения.

Но в реальности, из-за трения подшипников или нагрузки на вал, ротор всегда будет вращаться медленнее.

Магнитные полюса постоянно вращаются в обмотках мотора, и постоянно меняется направление тока в роторе. В один момент времени, например направление токов в обмотках статора и ротора изображено схематично в виде крестиков (ток течет от нас) и точек (ток на нас). Вращающееся магнитное поле изображено изображено пунктиром.

Например, как работает циркулярная пила. Наибольшие обороты у нее без нагрузки. Но как только мы начинаем резать доску, скорость вращения уменьшается и одновременно с этим ротор начинает медленнее вращаться относительно электромагнитного поля и в нем по законам электротехники начинает наводится еще большей величины ЭДС.

Вырастает потребляемый ток мотором и он начинает работать на полной мощности. Если же нагрузка на вал будет столь велика, что его застопорит, то может возникнуть повреждение короткозамкнутого ротора из-за максимальной величины наводимой в нем ЭДС. Вот почему важно подбирать двигатель, подходящей мощности.

Если же взять большей, то неоправданными будут энергозатраты.

Скорость вращения ротора зависит от количества полюсов. При 2 полюсах скорость вращения будет равна скорости вращения магнитного поля, равного максимум 3000 оборотов в секунду при частоте сети 50 Гц. Что бы понизить скорость вдвое, необходимо увеличить количество полюсов в статоре до четырех.

Весомым недостатком асинхронных двигателей является то, что они подаются регулировке скорости вращения вала только при помощи изменения частоты электрического тока. А так не возможно добиться  постоянной частоты вращения вала.

Принцип работы и устройство синхронного электродвигателя переменного тока

Данный вид электродвигателя используется в быту там, где необходима постоянная скорость вращения, возможность ее регулировки, а так же если необходима скорость вращения более 3000 оборотов в минуту (это максимум для асинхронных).

Синхронные моторы устанавливаются в электроинструменте, пылесосе, стиральной машине и т. д.

В корпусе синхронного двигателя переменного тока расположены обмотки (3 на рисунке), которые также намотаны и на ротор или якорь (1). Их выводы припаяны к секторам токосъемного кольца или коллектора (5), на которые при помощи графитовых щеток (4) подается напряжение. При чем выводы расположены так, что щетки всегда подают напряжение только на одну пару.

Наиболее частыми поломками коллекторных двигателей является:

  1. Износ щетокили их плохой их контакт из-за ослабления прижимной пружины.
  2. Загрязнение коллектора.Чистите либо спиртом или нулевой наждачной бумагой.
  3. Износ подшипников.

Принцип работы. Вращающий момент в электромоторе создается в результате взаимодействия между током тока якоря и магнитным потоком в обмотке возбуждения. С изменением направления переменного тока будет меняться и направление магнитного потока одновременно в корпусе и якоре, благодаря чему вращение всегда будет в одну сторону.

Регулировка скорости вращения меняется методом изменения величины подаваемого напряжения. В дрелях и пылесосах для этого используется реостат или переменное сопротивление.

Изменение направления вращения происходит также как и у двигателей постоянного тока, о которых Я расскажу в следующей статье.

Источник: http://elektro-enot.ru/ustrojstvo-i-princip-raboty-elektrodvigatelya/

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.

Важно

Огромная популярность асинхронных двигателей связана с простотой их эксплуатации, дешивизной и надежностью.

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.

Читайте также:  Виды плакатов в электроустановках - советы электрика

Скольжение это крайне важная величина.

Совет

В начальный момент времени она равна единице, но по мере возрастания частоты вращения n2 ротора относительная разность частот n1-n2 становится меньше, вследствие чего уменьшаются ЭДС и ток в проводниках ротора, что влечёт за собой уменьшение вращающего момента.

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 %.

Как только наступит равновесие между электромагнитным моментом, вызывающим вращение ротора и тормозным моментом создаваемым нагрузкой на валу двигателя процессы изменения величин прекратятся.

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

Виды электрической защиты асинхронных электродвигателей

Защита асинхронных электродвигателей

Асинхронные движки трехфазного переменного тока напряжением до 500 в при мощностях от 0,05 до 350
— 400 кВт являются более всераспространенным видом электродвигателей.

Надежная и бесперебойная работа электродвигателей обеспечивается сначала соответствующим выбором их по номинальной мощности, режиму работы и форме выполнения. Не наименьшее значение имеет также соблюдение нужных требований и правил при составлении

электронной схемы, выборе пускорегулирующей аппаратуры, проводов и кабелей, монтаже и эксплуатации электропривода.

Аварийные режимы работы электродвигателей

Даже для верно спроектированных и эксплуатируемых электроприводов при их работе всегда остается возможность возникновения режимов, аварийных либо ненормальных для
мотора и другого электрического оборудования.

К аварийным режимам относятся:

1) многофазные (трех- и двухфазные) и однофазовые недлинные замыкания в обмотках электродвигателя; многофазные недлинные замыкания в выводной коробке электродвигателя и во наружной силовой цепи (в проводах и кабелях, на контактах коммутационных аппаратов, в ящиках сопротивлений); недлинные замыкания фазы на корпус либо нулевой провод снутри мотора либо во наружной цепи — в сетях с заземленной нейтралью; недлинные замыкания в цепи управления; недлинные замыкания меж витками обмотки

мотора (витковые замыкания).

Недлинные замыкания являются более небезопасными аварийными режимами в электроустановках. Почти всегда они появляются из-за пробоя либо перекрытия изоляции.

Токи недлинного замыкания время от времени добиваются величин, в 10-ки и сотки раз превосходящих значения токов обычного режима, а их термическое воздействие и динамические усилия, которым подвергаются токоведущие части, могут привести к повреждению всей электроустановки;

2) термические перегрузки электродвигателя из-за прохождения по его обмоткам завышенных токов: при перегрузках рабочего механизма по технологическим причинам, особо томных критериях запуска мотора под нагрузкой либо его застопоривании, продолжительном снижении напряжения сети, выпадении одной из фаз наружной силовой цепи либо обрыве провода в обмотке мотора, механических повреждениях в движке либо рабочем механизме, также термические перегрузки при ухудшении критерий остывания мотора.Термические перегрузки вызывают сначала ускоренное старение и разрушение изоляции мотора, что приводит к маленьким замыканиям, т. е. к суровой аварии и досрочному выходу мотора из строя.

Виды защиты асинхронных электродвигателей

Обратите внимание

Для того чтоб защитить электродвигатель от повреждений при нарушении обычных критерий работы, также вовремя отключить неисправный движок от сети, предотвратив либо ограничив тем развитие аварии, предусматриваются средства защиты.

Основным и более действующим средством является электронная защита движков, выполняемая в согласовании с
«Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ).

В зависимости от нрава вероятных повреждений и ненормальных режимов работы различают несколько главных более всераспространенных
видов электронной защиты асинхронных движков.

Защита асинхронных электродвигателей от маленьких замыканий

Защита от маленьких замыканий отключает движок при возникновении в его силовой (главной) цепи либо в цепи управления токов недлинного замыкания.

Аппараты, осуществляющие защиту от маленьких замыканий (плавкие предохранители, электрические реле, автоматические выключатели с электрическим расцепителем), действуют фактически одномоментно, т. е. без выдержки времени.

Защита асинхронных электродвигателей от перегрузки

Защита от перегрузки защищает движок от недопустимого перегрева, а именно и при сравнимо маленьких по величине, но длительных термических перегрузках. Защита от перегрузки должна применяться только для
электродвигателей тех рабочих устройств, у каких вероятны ненормальные роста нагрузки при нарушениях рабочего процесса.

Аппараты защиты от перегрузки (температурные и термические реле, электрические реле, автоматические выключатели с термическим расцепителем либо с часовым механизмом) при появлении перегрузки отключают движок с определенной выдержкой времени, тем большей, чем меньше перегрузка, а в ряде всевозможных случаев, при значимых перегрузках, — и одномоментно.

Защита асинхронных электродвигателей от снижения либо исчезновения
напряжения

Защита от снижения либо исчезновения напряжения (нулевая защита) производится при помощи 1-го либо нескольких электрических аппаратов, действует на отключение мотора при перерыве питания либо понижении напряжения сети ниже установленного значения и защищает движок от самопроизвольного включения после ликвидации перерыва питания либо восстановления обычного напряжения сети.Особая защита асинхронных электродвигателей от работы на 2-ух фазах защищает движок от перегрева, также от «опрокидывания», т. е. остановки под током вследствие понижения момента, развиваемого движком, при обрыве в одной из фаз главной цепи. Защита действует на отключение мотора.

В качестве аппаратов защиты используются как термические, так и электрические реле. В последнем случае защита может не иметь выдержки времени.

Другие виды электронной защиты асинхронных электродвигателей

Важно

Есть и некие другие, пореже встречающиеся виды защиты (от увеличения напряжения, однофазовых замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью, ускорения вращения привода и т. п.).

Электронные аппараты, используемые для защиты электродвигателей

Аппараты электронной защиты могут производить один либо сходу некоторое количество видов защит. Так, некие автоматические выключатели обеспечивают защиту от маленьких замыканий и от перегрузки.

Одни из аппаратов защиты, к примеру плавкие предохранители, являются аппаратами однократного деяния и требуют подмены либо перезарядки после каждого срабатывания, другие, такие как электрические и термические реле, — аппараты неоднократного деяния.

Последние различаются по методу возврата в состояние готовности на аппараты с самовозвратом и с ручным возвратом.

Выбор вида электронной защиты асинхронных электродвигателей

Выбор того либо другого вида защиты либо нескольких сразу делается в каждом определенном слу­чае с учетом степени ответственности привода, его мощности, критерий работы и порядка обслуживания (наличия либо отсутствия неизменного обслуживающего персонала).

Огромную пользу может принести анализ данных по аварийности электрического оборудования в цехе, на строительной площадке, в мастерской и т. п., выявление более нередко циклических нарушений обычной работы движков и технологического обору­дования.

Всегда следует стремиться к тому, чтоб защита была по способности обычный и надежной в эксплуатации.Для каждого мотора независимо от его мощности и напряжения должна быть предусмотрена защита от маленьких замыканий. Тут необходимо подразумевать последующие происшествия.

С одной стороны, защиту необходимо отстроить от пусковых и тормозных токов мотора, которые могут в 5—10 раз превосходить его номинальный ток.

Совет

С другой стороны, в ряде всевозможных случаев маленьких замыканий, к примеру при витковых замыканиях, замыканиях меж фазами поблизости от нулевой точки статорной обмотки, замыканиях на корпус снутри мотора и т. п., защита должна срабатывать при токах, наименьших пускового тока.

Одновременное выполнение этих противоречивых требований при помощи обычных и дешевеньких средств защиты представляет огромные трудности. Потому система защиты низковольтных асинхронных движков строится при сознательном допущении, что при неких отмеченных выше повреждениях в движке последний отключается защитой не сходу, а только в процессе развития этих повреждений, после того как существенно вырастет ток, потребляемый движком из сети.

Одно из важных требований к устройствам защиты движков — точное действие ее при аварийных и ненормальных режимах работы движков и совместно с тем недопустимость неверных срабатываний. Потому аппараты защиты должны быть верно выбраны и кропотливо отрегулированы.

Источник: http://elektrica.info/vidy-e-lektricheskoj-zashhity-asinhronny-h-e-lektrodvigatelej/

Немного теории по асинхронным электродвигателям

Более ста лет человечество пользуется изобретением русского инженера М. Долило-Добровольского, который, используя опыт Н.Теслы и Г.Ферариса, разработал самую популярную конструкцию электродвигателя. В 1891 г.

изобретатель презентовал одновременно несколько моделей трехфазных двигателей в германском городе Франкфурт, где проходила электротехническая выставка, положившая начало эры больших скоростей и непрерывно растущей популярности электрических устройств.

В принцип работы электрических двигателей положено физическое явление, которое описывает вращение рамки в магнитном поле. Асинхронными называются электрические машины, работающие от переменного тока, для которого существует разница между частотой вращения ротора и частотой магнитного поля, которое генерирует ток обмоток статора.

Кроме того асинхронные машины часто называют индукционными, так как методом индукции в обмотке ротора появляется ток, возбуждаемый вращающимся магнитным полем статора.

Конструкция асинхронной электрической машины

Устройство прибора представляет собой набор элементов, расположенных в одном корпусе и обеспечивающим эффективную работу каждого из них для преобразования электрической энергии во вращательное движение.

Электродвигатель состоит из корпуса (поз.6) в котором специальным образом закрепляются обмотки статора, имеющие несколько вариантов расположения друг относительно друга и относительно корпуса.

Далее в конструкцию входит передняя (поз 1) и задняя (поз 2) крышки корпуса, которые одновременно выполняют функцию крепления ротора (поз 4), который иногда называют якорем, и функцию герметизации двигателя.

Обратите внимание

Якорь закрепляется в крышках посредством подшипников (поз 5 и поз 2), а между передней крышкой и статором устанавливают вентилятор охлаждения (поз 3).

Устройство электродвигателя переменного тока может быть реализовано несколькими видами обмоток статора, которые могут быть двухполюсными, четырех полюсными и шести полюсными. Применение многополюсных видов обмоток позволяет уменьшать обороты двигателя и тем самым изменять область применения машин.

Устройство асинхронных двигателей может предусматривать короткозамкнутый (1) или фазный (2) ротор. Фазный ротор представляет собой набор обмоток, расположенных аналогично статорным, а концы обмоток подключены к контактным кольцам, которые посредством щеток выводятся во внешнюю цепь.

В промышленности чаще всего используются электродвигатели с короткозамкнутым якорем (ротором), который представляет собой набор стержней, устанавливаемые в специальные пазы сердечника, замыкаемые между собой торцевыми кольцами и не имеющие подвижных контактов, что обеспечивает высокую надежность такого двигателя.

Схема подключения

Асинхронные машины могут подключаться к сети питания переменного тока различными методами, в зависимости от которых придается необходимое направление вращения механизма и осуществляется возможность использования однофазных и трехфазных источников.
Для подключения к трехфазному источнику используют схему подключения «звездой» (рис а) или треугольником (рис б), на схемах включения трехфазного электродвигателя  их обозначают, как показано на рис в.

Основное отличие указанных схем, что при подключении «звездой» осуществляется более мягкий и плавный ход работы двигателя, но при этом нет возможности использовать его на полную мощность.

Для подключения прибора в однофазную сеть используют конденсаторные батареи, емкость которых рассчитывается по известным формулам. Для реализации этой задачи конденсаторную батарею включают в цепь одной из обмоток, тем самым добиваются имитации эффекта «сдвига фаз».

Читайте также:  Цвет электрических проводов - советы электрика

Профилактика и проверка работоспособности электродвигателя

После подключения и перед первым пуском электродвигателя во избежание аварийной ситуации рекомендуется проверить правильность подключения, наличие заземления и свободное механическое вращение вала ротора. Проверка асинхронного двигателя, а в частности его электрической части, сводится в первую очередь к определению начала и конца обмоток.

Для осуществления этой операции первоначально необходимо определить принадлежность выводов к фазовым обмоткам, для чего при помощи омметра с сигнализирующей лампой поочередно проверяют все пары проводов.

Затем, подключив одну обмотку к источнику постоянного тока, а к оставшимся, поочередно подключая милливольтметр определяется полярность, которая должна быть противоположна полярности питающего элемента.

Если двигатель уже подсоединен и имеет три вывода, то на две обмотки подается переменное пониженное напряжение, а вольтметр измеряющий напряжение между третьей и одной из двух подключенных должен показать половину от значения источника, что и удостоверит правильность подключения. Проверка статора электродвигателя кроме того производится на определение наличия короткого замыкания как между обмотками, так и на корпус агрегата.

Проверка электродвигателя в механической части заключается в определении плавности вращения вала ротора, которое должно свободно осуществляться рукой, без приложения усилий.

В случае возникновения сопротивления при ручном вращении необходимо проверить подшипники или втулки, на которых установлен ротор.

Кроме того, необходимо проверить герметичность соединительной коробки и надежность крепления вентилятора при наружном его размещении.

Защита электродвигателей

Как и любой механизм, электродвигатели необходимо использовать по назначению и пользоваться правилами эксплуатации, построенными на многолетнем опыте и обеспечивающими при их выполнении безопасность и долговечность машин. При эксплуатации электродвигателей необходимо в первую очередь соблюдать правила подключения и применять средства защиты, необходимые при возникновении внештатных и аварийных ситуаций.

Устройство защиты электродвигателя выполняется с учетом отдельных факторов, которые влияют на сохранение оборудования в работоспособном состоянии. К типам таких устройств относятся приборы и устройств, защищающие двигатели от многофазного или однофазного короткого замыкания, и от тепловой перегрузки.

Факт возникновения короткого замыкания может быть вызван пробоем или перекрытием изоляции, которое приведет к резкому увеличению силы тока в обмотках и выходу из строя электродвигателя.

Кроткие замыкания могут происходить внутри обмоток (между витками), между корпусом и любой фазой и между элементами во внешних цепях управления.

Важно

Тепловые перегрузки вызываются заклиниванием или увеличением нагрузки рабочего механизма, вызванные технологическим процессом.

Кроме того, возможны тепловые перегрузки при пониженном напряжении в сети питания, плохом охлаждении двигателя, механических деформациях и при исчезновении одной из фаз.

Аппаратура для защиты электродвигателя выбирается в зависимости от его характеристик и назначения, может быть рассчитана на отдельный вид защиты, или сочетать в себе сразу несколько функций.

Источник: http://proelectrika.com/ustrojstvo-asinxronnogo-elektrodvigatelya-html/

Устройство и принцип работы асинхронных двигателей с фазным ротором

Основная классификация асинхронных двигателей осуществляется в зависимости от особенностей их пусковых свойств, которые определяются нюансами конструкции.

Если рассматривать устройство с фазным ротором, то пуск происходит следующим образом:

  1. Начало запуска параллельно сопровождается переходом фазного ротора из спокойного состояния к постепенному равномерному вращению, во время которого машина начинает уравновешивать момент сил сопротивления на собственном валу.
  2. При совершении запуска наблюдается увеличение объемов потребления электроэнергии из сети. Усиленное питание обуславливается необходимостью преодоления тормозного момента, приложенного к валу; передачей движущимся элементам кинетической энергии и компенсацией потерь внутри самого двигателя.
  3. Начало пускового момента и параметры скольжения в этот период напрямую зависят от активного сопротивления, которое оказывают резисторы, введенные в роторную цепь.
  4. Иногда показателей малого начального пускового момента бывает недостаточно для того, чтобы перевести асинхронный агрегат в полноценный рабочий режим. В такой ситуации, ускорение не является достаточным, а пусковой электрический ток со значительными показателями воздействует на обмотки двигателя, что вызывает их чрезмерный нагрев. Это может ограничить частоту его включений, а если машина была подключена к электросети с малой мощностью, такой запуск может вызвать понижение общего напряжения, что негативно сказывается на функционировании иных потребителей.
  5. Благодаря введению в роторную цепь пусковых резисторов происходит понижение показателей электрического тока и пропорциональное увеличение начального пускового момента вплоть до достижения им максимальных параметров.
  6. Последующее увеличение параметров сопротивления резисторов не является необходимым условием, поскольку оно будет способствовать снижению начального пускового момента и постепенному отклонению от максимальных характеристик его работы. Область скольжения при этом рискует достигнуть недопустимых показателей, что негативно скажется на разгоне ротора.
  7. Пуск двигателя может быть легким, нормальным или тяжелым, именно этот фактор определит оптимальное значение сопротивления резисторов.
  8. Далее, необходимо только поддержание достигнутого вращающего момента во время разгона ротора, это позволяет сократить длительность переходного процесса, в котором находится запущенная машина, а также способствует снижению степени нагрева. Для достижения этих целей, осуществляется постепенное понижение показателей сопротивления пусковых резисторов. Параметры допустимого изменения момента зависят от общих условий, которые определяют пиковый предел этого параметра.
  9. Процесс переключения разных резисторов осуществляется за счет последовательного подключения контакторов ускорения. На протяжении всего пуска, моменты, во время которых достигаются пиковые значения, являются одинаковыми, а периоды переключения равными между собой.
  10. Процесс отключения машины от электросети разрешается осуществлять при накоротко замкнутой роторной цепи, поскольку, в противном случае имеется риск возникновения перенапряжения в обмоточных фазах статора.
  11. Параметры напряжения могут достичь значения, которое превосходит его номинальные показатели в 3-4 раза, если во время отключения машины роторная цепь находилась в разомкнутом состоянии.

Технические характеристики

Основные требования, которые обеспечивают качественное функционирование асинхронных агрегатов с фазным ротором, определены и указаны в соответствующих ГОСТах.

Именно они определяют главные технические характеристики и к таким параметрам относятся:

  1. Габариты и мощность двигателя, которые должны иметь показатели, соответствующие техническому регламенту.
  2. Уровень защиты должен соответствовать условиям, в которых происходит процесс эксплуатации, поскольку различные виды машин могут быть предназначены для установки на улице или только внутри помещений.
  3. Высокая степень изоляции, которая должна обладать устойчивостью к повышению рабочей температуры и последующему нагреву.
  4. Различные виды асинхронных двигателей предназначены для использования в определенных климатических условиях. Это касается в первую очередь установки подобных машин в крайне холодных местностях или, наоборот, жарких областях. Исполнение агрегата должно соответствовать климату местности, в которой проходит процесс эксплуатации.
  5. Полное соответствие режимам функционирования.
  6. Наличие системы охлаждения, которая должна соответствовать рабочим режимам машины.
  7. Уровень шума при запуске агрегата на холостом ходу должен соответствовать второму классу или быть ниже его.

Устройство

Для работы с асинхронными двигателями и полного понимания принципов функционирования подобных машин, необходимо ознакомиться с особенностями их устройства:

  1. Основными частями конструкции агрегата является статор, находящийся в неподвижном состоянии, и вращающийся ротор, который расположен внутри него.
  2. Воздушный зазор разделяет оба элемента между собой.
  3. И статор, и ротор обладают специальной обмоткой.
  4. Статорная обмотка имеет подключение к питающей электросети с переменным напряжением.
  5. Роторная обмотка по своей сути является вторичной, поскольку не имеет подключения к сети, а передачу необходимой энергии для нее осуществляет непосредственно статор. Этот процесс происходит благодаря созданию магнитного потока.
  6. Корпус статора и корпус двигателя – это один элемент, который имеет в своей структуре запрессованный сердечник.
  7. В пазах сердечника размещены проводники обмотки. Специальный электротехнический лак обеспечивает надежную изоляцию данных объектов друг от друга.
  8. Обмотка сердечника особым образом разделена на секции, которые соединены в катушки.
  9. Катушки составляют фазы самого двигателя, к которым происходит подключение фазы от питающей электросети.
  10. Ротор состоит из вала и сердечника.
  11. Роторный сердечник создан из набранных пластин, которые изготавливаются из особой разновидности электротехнической стали. На его поверхности имеются симметричные пазы, внутри которых размещены проводники обмотки.
  12. Роторный вал в ходе работы выполняет функции по передаче крутящего момента непосредственно к приводному механизму машины.
  13. Роторы обладают собственной классификацией, короткозамкнутая разновидность имеет в своей конструкции стержни, изготовленные из алюминия. Они располагаются внутри сердечника, а на торцах замкнуты специальными кольцами. Подобная система получила название беличьего колеса. В машинах с наиболее высокой мощностью, пазы дополнительно заливаются алюминием, что способствует повышению прочности конструкции.
  14. Вместо короткозамкнутого ротора в конструкции может присутствовать фазная разновидность. Количество катушек, сдвинутых под определенным углом относительно друг друга, в такой системе зависит от числа парных полюсов. При этом, роторные пары полюсов всегда равны количеству аналогичных пар в статоре. Роторная обмотка соединена особым образом и напоминает по своей форме звезду, а ее лучи выводятся на контакты токосъемных колец, которые соединены при помощи механизма щеточного типа и пускового реостата.

Принцип работы

После освоения устройства асинхронного двигателя с фазным ротором и особенностей его запуска, можно переходить к изучению принципа работы, который заключается в следующем:

  1. На статор, обладающий тройной обмоткой, начинает подаваться трехфазное напряжение, идущее от внешней электросети с переменным током.
  2. Последовательно происходит процесс возбуждения магнитного поля, которое начинает совершать вращательные движения.
  3. Совершаемые вращения постепенно становятся быстрее скорости ротора.
  4. В определенный момент времени начинает происходить пересечение отдельных линий полей статора и ротора, что обуславливает возникновение электродвижущей силы.
  5. Электродвижущая сила оказывает прямое воздействие на закороченную обмотку ротора, благодаря чему в ней начинает появляться электрический ток.
  6. Через определенное время начинает происходить взаимодействие между возникшим в роторе током и статорным магнитным полем, из-за этого образуется крутящий момент, обеспечивающий функционирование асинхронной машины.

Преимущества и недостатки

Востребованность асинхронных двигателей подобного типа на сегодняшний день обуславливается следующими значимыми преимуществами, которыми они обладают:

  1. Значительные показатели, которых способен достигать начальный вращающий момент после запуска машины.
  2. Механические перегрузки, которые возникают на протяжении коротких промежутков времени, переносятся агрегатом без каких-либо значимых последствий и не оказывают влияния на процесс функционирования машины.
  3. При возникновении разнообразных перегрузок в системе, двигатель сохраняет постоянную скорость, возможные отклонения не являются значимыми.
  4. Показатели пускового тока значительно меньше, чем у большинства асинхронных аналогов, например, имеющих в своей конструкции короткозамкнутый ротор.
  5. Использование подобных агрегатов предусматривает возможность использования систем, автоматизирующих процесс их запуска и введения в рабочее состояние.
  6. Конструкция и устройство таких машин являются довольно простыми.
  7. Запуска агрегата осуществляется по простой схеме, не подразумевающей значимых усилий.
  8. Относительно невысокая стоимость.
  9. Обслуживание таких машин не требует значительных затрат сил и времени.

Однако, при таком большом количестве положительных сторон, асинхронные двигатели с фазным ротором обладают и некоторыми недостатками, основными из них являются следующие особенности подобных машин:

  1. Слишком большие размеры двигателя, которые могут причинять некоторые неудобства при монтаже и эксплуатации.
  2. Коэффициент полезного действия и общая выработка у них намного ниже, чем у многих аналогов. Разновидность агрегатов с короткозамкнутым ротором значительно превосходит их по этим показателям.

Применение

На сегодняшний день, большая часть двигателей, выпускаемых в промышленных масштабах, относится к асинхронной разновидности.

Благодаря ряду преимуществ, которыми обладают машины с фазными роторами, они широко используются в разных сферах человеческой деятельности, в том числе для поддержания работы:

  1. Устройств автоматики и приборов из телемеханической области.
  2. Бытовых приборов.
  3. Медицинского оборудования.
  4. Оборудования, предназначенного для осуществления аудиозаписи.

0,00, (оценок: 0)Загрузка…

Источник: https://slarkenergy.ru/oborudovanie/engine/asinxronnye-s-faznym-rotorom.html

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector