Асинхронные электрические машины: Асинхронный двигатель | Строение и принцип работы

Содержание

устройство, принцип работы, виды, способы пуска

Способы пуска и схемы подключения

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором обладает низкой себестоимостью, большими пусковыми токами и низким усилием на старте. Поэтому для различных целей могут применять различные способы пуска, снижающие бросок тока в обмотках и улучшающие рабочие характеристики:

  • прямой – напряжение на электродвигатель подается через пускатели или контакторы;
  • переключение схемы соединения обмоток электродвигателя со звезды на треугольник;
  • понижение напряжения;
  • плавный пуск;
  •  изменение частоты питающего напряжения.

Однофазного асинхронного двигателя.

Для асинхронного однофазного электродвигателя могут использоваться три основных способа пуска:

  • С расщеплением полюсов – используется в электродвигателях особой конструкции, но недостатком методы является постоянная потеря мощности.
  • С конденсаторным пуском
    – вводит пусковой конденсатор в момент запуска асинхронного двигателя и убирает его со схемы через несколько секунд после начала работы. Обладает максимальным вращательным моментом.
  • С резисторным пуском электродвигателя – обеспечивает начальный сдвиг между векторами ЭДС обмоток для скольжения в асинхронной машине.

Трехфазного асинхронного двигателя.

Трехфазные асинхронные агрегаты могут подключаться такими способами:

  • Напрямую в цепь через пускатель или контактор, что обеспечивает простоту процесса, но формирует максимальные токи. Этот способ не подходит в случае больших механических нагрузок на вал.
  • Переключением схемы со звезды на треугольник – применяется для снижения токов в обмотках электродвигателя за счет уменьшения питающего напряжения с линейного на фазное.
  • Путем подключения через преобразователь напряжения, реостаты или автотрансформатор для снижения разности потенциалов. Также используется изменение числа пар полюсов, частоты питающего напряжения и прочие.

Помимо этого трехфазные асинхронные двигатели могут использовать прямую и реверсивную схему включения в цепь. Первый вариант применяется только для вращения вала электродвигателя в одном направлении. В реверсивной схеме можно переключать движение рабочего органа в прямом и обратном направлении.

Рис. 9: прямая схема без возможности реверсирования

Рассмотрим нереверсивную схему пуска асинхронного электродвигателя (рисунок 9). Здесь, через трехполюсный автомат QF1 питание подается на пускатель KM1. При нажатии кнопки SB2 произойдет подача напряжения на обмотки электродвигателя, его остановка осуществляется кнопкой SB1. Тепловое реле KK1 применяется для контроля температуры нагрева, а лампочка HL1 сигнализирует о включенном состоянии контактора.

Рисунок 10: схема прямого включения с реверсом

Реверсивная схема (смотрите рисунок 10) устроена аналогичным образом, но в ней используются два пускателя KM1 и KM2. Прямое включение асинхронного электродвигателя производиться кнопкой

SB2, а обратное SB3.

Двигатель с фазным ротором принцип работы

Устройство и принцип работы асинхронных двигателей с фазным ротором

  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

  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

  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.

//www.youtube.com/embed/xXvte7gUsjs?feature=oembed&wmode=opaque

Принцип работы

  1. На статор с тройной обмоткой подаётся 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. 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. 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

Преимущества

  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.

Недостатки

  1. 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

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

История появления

История создания асинхронного электродвигателя начинается в 1888 году, когда Никола Тесла запатентовал схему электродвигателя, в этом же году другой ученый в области электротехники Галлилео Феррарис опубликовал статью о теоретических аспектах работы асинхронной машины.

В 1889 году российский физик Михаил Осипович Доливо-Добровольский получил в Германии патент на асинхронный трехфазный электрический двигатель.

Все эти изобретения позволили усовершенствовать электрические машины и привели к тому, что в промышленность стали массово применяться электрические машины, которые значительно ускорили все технологические процессы на производстве, повысили эффективность работы и снизили её трудоемкость.

В настоящий момент самый распространенный электродвигатель, эксплуатируемый в промышленности, является прототипом электрической машины, созданной Доливо-Добровольским.

Устройство и принцип действия асинхронного двигателя

Главными компонентами асинхронного электродвигателя являются статор и ротор, которые отделены друг от друга воздушным зазором. Активную работу в двигателе выполняют обмотки и сердечник ротора.

Под асинхронностью двигателя понимают отличие частоты вращения ротора от частоты вращения электромагнитного поля.

Статор – это неподвижная часть двигателя, сердечник которой выполняется из электротехнической стали и монтируется в станину. Станина выполняется литым способом из материала, который не магнитится (чугун, алюминий). Обмотки статора являются трехфазной системой, в которой провода уложены в пазы с углом отклонения 120 градусов. Фазы обмоток стандартно подключают к сети по схемам «звезда» или «треугольник».

Ротор – это подвижная часть двигателя. Роторы асинхронных электродвигателей бывают двух видов: с короткозамкнутым и фазным роторами. Данные виды отличаются между собой конструкциями обмотки ротора.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Такой тип электрической машины был впервые запатентован М.О. Доливо-Добровольским и в народе называется «беличье колесо» из-за внешнего вида конструкции. Короткозамкнутая обмотка ротора состоит из накоротко замкнутых  с помощью колец стержней из меди (алюминия, латуни) и вставленные в пазы обмотки сердечника ротора. Такой тип ротора не имеет подвижных контактов, поэтому такие двигатели очень надежны и долговечны при эксплуатации.

Асинхронный двигатель с фазным ротором

Такое устройство позволяет регулировать скорость работы в широком диапазоне. Фазный ротор представляет собой трехфазную обмотку, которая соединяется по схемам «звезда» или треугольник. В таких электродвигателях в конструкции имеются специальные щетки, с помощью которых можно регулировать скорость движения ротора. Если в механизм такого двигателя добавить специальный реостат, то при пуске двигателя уменьшится активное сопротивление и тем самым уменьшатся пусковые токи, которые пагубно влияют на электрическую сеть и само устройство.

Принцип действия

При подаче электрического тока на обмотки статора возникает магнитный поток. Так как фазы смещены относительно друг друга на 120 градусов, то из-за этого поток в обмотках вращается. Если ротор короткозамкнутый, то при таком вращении в роторе появляется ток, который создает электромагнитное поле. Взаимодействуя друг с другом, магнитные поля ротора и статора заставляют ротор электродвигателя вращаться. В случае, если ротор фазный, то напряжение подается на статор и ротор одновременно, в каждом механизме появляется магнитное поле, они взаимодействуют друг с другом и вращают ротор.

Достоинства асинхронных электродвигателей

С короткозамкнутым ротором С фазным ротором
1. Простое устройство и схема запуска 1. Небольшой пусковой ток
2. Низкая цена изготовления 2. Возможность регулировать скорость вращения
3. С увеличением нагрузки скорость вала не меняется 3. Работа с небольшими перегрузками без изменения частоты вращения
4. Способен переносить перегрузки краткие по времени 4. Можно применять автоматический пуск
5. Надежен и долговечен в эксплуатации 5. Имеет большой вращающий момент
6. Подходит для любых условий работы  
7. Имеет высокий коэффициент полезного действия  

Недостатки асинхронных электродвигателей

С короткозамкнутым ротором С фазным ротором
1. Не регулируется скорость вращения ротора 1. Большие габариты
2. Маленький пусковой момент 2. Коэффициент полезного действия ниже
3. Высокий пусковой ток 3. Частое обслуживание из-за износа щеток
  4. Некоторая сложность конструкции и наличие движущихся контактов

Режимы работы

  • Продолжительный;
  • Кратковременный;
  • Периодический;
  • Повторно-кратковременный;
  • Особый.

Продолжительный режим -- основной режим работы асинхронных устройств, который характеризуется постоянной работой электродвигателя без отключений с неизменной нагрузкой. Такой режим работы самый распространенный, используется на промышленных предприятиях повсеместно.

Кратковременный режим – работает до достижения постоянной нагрузки определенное время (от 10 до 90 минут), не успевая максимально разогреться. После этого отключается. Такой режим используют при подаче рабочих веществ (воду, нефть, газ) и прочих ситуациях.

Периодический режим – продолжительность работы имеет определенное значение и по завершении цикла работ отключается. Режим работы пуск-работа-остановка. При этом он может отключаться на время, за которое не успевает остыть до внешних температур и включаться заново.

Повторно-кратковременный режим – двигатель не нагревается максимально, но и не успевает остыть до внешней температуры. Применяется в лифтах, эскалаторах и прочих устройствах.

Особый режим – продолжительность и период включения произвольный.

В электротехнике существует принцип обратимости электрических машин — это означает, что устройство может, как преобразовывать электрическую энергию в механическую, так и совершать обратные действия.

Асинхронные электродвигатели имеют двигательный и генераторный режим работы.

Двигательный режим – основной режим работы асинхронного электродвигателя. При подаче напряжения на обмотки возникает электромагнитный вращающий момент, увлекающий за собой ротор с валом и, таким образом, вал начинает вращаться, двигатель выходит на постоянную частоту вращения, совершая полезную работу.

Генераторный режим основан на принципе возбуждения электрического тока в обмотках двигателя при вращении ротора. Если вращать ротор двигателя механическим способом, то на обмотках статора образуется электродвижущая сила, при наличии конденсатора в обмотках возникает емкостный ток. Если емкость конденсатора будет определенного значения, зависящего от характеристик двигателя, то произойдет самовозбуждение генератора и возникнет трехфазная система напряжений. Таким образом короткозамкнутый электродвигатель будет работать как генератор.

Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей

Для регулирования частоты вращения асинхронных электродвигателей и управления режимами их работы существуют следующие способы:

  1. Частотный – при изменении частоты тока в электрической сети изменяется частота вращения электрического двигателя. Для такого способа применяют устройство, которое называется частотный преобразователь;
  2. Реостатный – при изменении сопротивления реостата в роторе, изменяется частота вращения. Такой способ увеличивает пусковой момент и критическое скольжение;
  3. Импульсный – способ управления, при котором на двигатель подается напряжение специального вида.
  4. Переключение обмоток по время работы электрического двигателя со схемы «звезда» на схему «треугольник», что снижает пусковые токи;
  5. Управление с изменения пар полюсов для короткозамкнутых роторов;
  6. Подключение индуктивного сопротивления для двигателей с фазным ротором.

С развитием электронных систем, управление различными электродвигателями асинхронного типа становится все более эффективным и точным. Такие двигатели используются в мире повсеместно, разнообразие задач, выполняемых такими механизмами, с каждым днем растет, и потребность в них не уменьшается.

Принцип работы АД (асинхронного двигателя) с фазным ротором

Асинхронный двигатель (АД) с фазным ротором представляет собой многофункциональную силовую установку, которая поддерживает регулировку с помощью внесения в роторную цепь добавочных сопротивлений. От классических моделей с короткозамкнутым ротором агрегат отличается более высоким пусковым моментом и низким пусковым током. Классификация устройств осуществляется с учетом их свойств и конструкции.

Содержание

  • Общая информация
  • Технические характеристики
  • Устройство и конструкция
  • Принцип работы
  • Плюсы и минусы
  • Сферы применения

Общая информация

Чтобы понять, как работает асинхронный двигатель с фазным ротором, необходимо внимательно изучить особенности его пуска. При запуске установки ее ротор параллельно переходит из состояния покоя в медленное и равномерное вращение. При этом система уравновешивает момент сил сопротивления посредством собственного вала.

Во время запуска начинается усиленное потребление энергетических ресурсов, что связано с преодолением тормозного момента и компенсацией потерь внутри силовой установки. Нередко параметры начального пускового момента далеки от требуемых, поэтому асинхронный двигатель не способен перейти в режим полноценной работы. В таком случае ускорение приостанавливается, а постоянное воздействие чрезмерного тока приводит к перегреву внутренних узлов установки.

По этой причине частота запусков двигателя ограничивается несколькими включениями. Если агрегат работал от электрической сети с низкой мощностью, тогда подобное явление может снизить общее напряжение и нарушить работу других приборов, присоединенных к этой линии.

Наличие в роторной цепи пусковых резисторов снижает показатели электрического тока, но при этом поднимает начальный пусковой момент, пока он не достигнет пиковой отметки. Запуск силовой установки бывает легким, нормальным или тяжелым.

В зависимости от этого фактора можно определить оптимальные параметры сопротивления резисторов.

После успешного запуска остается поддерживать стабильный вращающий момент на этапе разгона ротора, что сократит продолжительность перехода из спокойного состояния в стадию вращения и снизит вероятность нагрева. Для этого необходимо уменьшить показатели сопротивления резисторов.

Переключение разных резисторов происходит из-за подключения контакторов ускорения в последовательном порядке. Отключать двигатель от электрической сети можно только при накоротко замкнутой роторной цепи. Если это требование проигнорировать, то появится риск существенного перенапряжения в обмоточных фазах статора.

//www.youtube.com/embed/Mvk4eUgbQCU

Технические характеристики

Существуют установленные требования, гарантирующие качественную работу асинхронных двигателей с фазным ротором. От них зависят базовые параметры и характеристики системы, включая:

  1. Размеры и мощность установки, соответствующие техническому регламенту.
  2. Защиту от внешних воздействий. Ее степень определяется окружающими условиями, в которых будет расположена машина. Дело в том, что одни установки предназначаются для работы внутри помещения, в то время как другие способны функционировать и на улице. К тому же доступные на рынке агрегаты отличаются климатическими особенностями. Например, существуют двигатели, которые выдерживают экстремальный холод или, наоборот, сильную жару. В зависимости от условий использования они обладают характерным исполнением и защитой.
  3. Степень изоляции. Асинхронные двигатели с фазным ротором должны быть устойчивыми к высоким температурным показателям и возможным нагревам внутренних механизмов. Для предотвращения воспламенений их защищают специальными изоляционными слоями.
  4. Соответствие установленным стандартам и режимам функционирования.
  5. Наличие мощной охладительной системы, которая соответствует рабочему режиму двигателя.
  6. Уровень шума во время запуска на холостом ходу. Он соответствует второму классу или ниже.

//www.youtube.com/embed/x0BtVtPdAJs

Устройство и конструкция

Желая купить асинхронный электродвигатель с фазным ротором, необходимо хорошо разбираться в его устройстве и конструкционных особенностях. В первую очередь нужно знать, что к основным частям установки относятся статор, который является неподвижным, и ротор — вращающийся механизм внутри статора. Между обоими элементами расположен воздушный зазор, а их поверхность покрыта специальной обмоткой.

Обмотка статора подключена к электрической сети с переменным напряжением, которое передается на обмотку ротора. Взаимодействие узлов обусловлено магнитным потоком.

Что касается корпуса статора, то в качестве него используется корпус двигателя, внутри которого расположен запрессованный сердечник. В последнем находятся проводники обмотки, защищенные от замыкания изоляцией. Обмотка сердечника состоит из нескольких секций, заключенных в катушки.

В роторе установлены вал и сердечник из набранных пластин. Последний элемент создается на основе высокотехнологичной стали и обладает симметричными пазами с проводниками. При работе вал ротора передает крутящий момент к приводу установки. В зависимости от типа ротора выделяют две разновидности двигателей:

  1. С короткозамкнутым ротором.
  2. С фазным ротором.

В первом типе роторов присутствуют алюминиевые стержни, которые находятся внутри сердечника и замкнуты на торцах кольцами. Их также называют «беличьим колесом». Обычно пазы установки обрабатываются алюминием, что повышает их прочность.

Фазный ротор асинхронного двигателя существенно отличается от предыдущей разновидности. Число катушек, установленных под конкретным углом, в таких моделях определяется количеством парных полюсов. При этом пары полюсов в роторе такого типа всегда сопоставимы с аналогичными статорными парами.

Ремонт и характеристики неисправностей

Внешние причины ремонта

  • обрыв провода или нарушение соединений с электрическим током,
  • сгорание предохранителей,
  • понижение или повышения напряжения,
  • перегруженность АД,
  • неравномерная вентиляция в зазоре.

Внутренняя поломка может возникнуть по механическим и электрическим причинам.

Механические причины ремонта

  • неправильное регулирование зазора подшипников,
  • повреждение вала ротора,
  • расшатывание щеткодержателей,
  • возникновение глубоких выработок,
  • истощение креплений и трещины.

Электрические причины ремонта:

  • замыкания витков,
  • поломка провода в обмотках,
  • пробивание изоляции,
  • пробой пайки проводов.

Данные причины – это далеко не полный список поломок.

Асинхронный двигатель – незаменимый и важный механизм, применяемый для обслуживания быта и различных отраслей промышленности. Для практического действия АД с фазным ротором необходимо знать техническую характеристику управления, использовать его по назначению и регулярно проводить ремонт при технических осмотрах. Тогда асинхронный двигатель станет практически вечной эксплуатации.

Управление асинхронным двигателем

  • прямое подключение к сети питания
  • подключение от устройства плавного пуска
  • подключение от преобразователя частоты

Варианты подключения асинхронного электродвигателя с помощью магнитного пускателя (слева), устройства плавного пуска (посеридине) и частотного преобразователя (справа). Схемы представлены в упрощенном виде.FU1-FU9 - плавкие предохранители, KK1 - тепловое реле, KM1 - магнитный пускатель, L1-L3 - контакты для подключения к сети трехфазного переменного тока, M1-M3 - асинхронные электродвигатели, QF1-QF3 - автоматические выключ

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.

Обратите внимание

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.

Скольжение это крайне важная величина.

Важно

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

Принцип работы и устройство асинхронного двигателя

Достоинства электродвигателей асинхронных трехфазных, технические характеристики, виды, особенности

Электродвигатель, работающий на переменном токе, использующий вращающееся магнитное поле, которое создается статором, называют асинхронным, если частота поля отличается от той, с которой вращается ротор. Широко распространены электродвигатели асинхронные трехфазные. Технические характеристики их важны для правильной эксплуатации. К ним относятся механические характеристики и рабочие. К первым относят зависимость частоты, с которой вращается ротор, от нагрузки. Зависимость между этими величинами обратно пропорциональная, т.е. чем нагрузка больше, тем частота меньше.

{ ArticleToC: enabled=yes }

Асинхронные электродвигатели и их виды

При этом, как видно из графика, на промежутке от нуля до максимального значения, с увеличением нагрузки снижение частоты незначительно. О таком электродвигателе асинхронном говорят, что его механическая характеристика жесткая.

Электродвигатели асинхронные в изготовлении несложные и надежные, поэтому применяется широко.

Выделяют 3 вида асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором:

одно-, двух и трехфазные, а кроме них – асинхронные с фазным ротором.

Однофазные

У первого типа на статоре есть единственная обмотка, на которую поступает переменный ток. Для запуска двигателя асинхронного пользуются обмоткой статора дополнительной, подключаемой на короткое время к сети через емкость или индуктивность, или же замыкаемой накоротко, чтобы добиться начального сдвига фаз, нужного для того, чтобы привести ротор во вращение.

Без этого его не могло бы сдвинуть магнитное поле статора. У такого мотора, как у каждого асинхронного, ротор делают в виде цилиндрического сердечника с алюминиевыми залитыми пазами и лопастями для вентиляции. Подобный ротор, называемый «беличьей клеткой», называется короткозамкнутым.

Электродвигатели асинхронные устанавливают в приборах не требующих большой мощности, типа небольших насосов и вентиляторов.

Двухфазные

Второй тип, т.е. двухфазные – намного эффективнее. На статоре у них две обмотки, которые находятся перпендикулярно друг к другу. При этом на одну из них подают переменный ток, другую соединяют с фазосдвигающим конденсатором, благодаря которому создается магнитное вращающееся поле.

У них также есть короткозамкнутый ротор. Их область использования намного шире, в сравнении с первыми. Двухфазные машины, питающиеся от однофазной сети, называются конденсаторными, поскольку в них обязательно должен стоять фазосдвигающий конденсатор.

Трехфазные

У трехфазный имеется три обмотки на статоре, сдвиг между которыми составляет 120 градусов, поэтому и поля их смещаются на такую же величину при включении. Включив в переменную трехфазную сеть такой электродвигатель, замкнутый накоротко, вращение ротора происходит благодаря появляющемуся магнитному полю.

Обмотки соединяют по одной из схем — «треугольник» или «звезда». Но, у второго соединения напряжение выше, а указано оно на корпусе двумя величинами – 127/220 или же 220/380. Эти моторы незаменимы для работы лебедок, разнообразных станков, кранов подъемных, циркулярок.

Идентичный статор имеется у моторов с фазным ротором. Магнитный провод (шихтовый) уложен у них в пазы вместе с тремя обмотками. Но отсутствуют залитые стержни алюминиевые, но имеется полноценная обмотка, соединена которая «звездой». Три ее конца выводятся на контактные кольца, которые насаживают на роторный вал и изолируют от него.

1 — кожух и жалюзи;

2 – щетки;

3 – держатели щеток со щеточной траверсой;

4 — крепящий траверсу палец;

5 — выводы со щеток;

6 – колодка;

7 – изолирующая втулка;

8 и 26 – контактные кольца;

9 и 23- крышки наружная подшипника и внутренняя;

10 – шпилька, крепящая крышку подшипника к коробке;

11 – щит задний подшипника;

12 и 15- обмотки ротора;

13 – держатель обмотки;

14 — роторный сердечник;

16 и 17 — щит передний подшипника и его наружная крышка;

18 – отверстия для вентиляции;

19 – станина;

20 — статорный сердечник;

21 — шпильки наружной крышки подшипника;

22 – бандаж;

21 – подшипник;

25 – вал;

27 — выводы роторной обмотки

Подключить мотор можно напрямую или через реостат, подав посредством щеток переменное напряжение (трехфазное) на кольца. Последний относится к самому дорогому электродвигателю асинхронному трехфазному. Характеристики его, в частности пусковой момент, под нагрузкой намного большие, благодаря чему их ставят в устройствах, которые запускаются под нагрузкой: в лифтах, подъемных кранах и пр.

Как работает электродвигатель?

Распространены эти электродвигатели достаточно широко на производстве и в быту, поскольку по эффективности они превосходят моторы, работающие от двухфазной сети.

Если у электродвигателя присутствует статор – неподвижный узел, и подвижный ротор, разделенные прослойкой воздуха, т.е. механически не взаимодействующие, а частоты вращения ротора и магнитного поля не одинаковы, его называют асинхронным электродвигателем. Устройство и принцип работы описан ниже.

На статоре находятся три обмотки с магнитопроводом внутри. Сам статор набирается из пластин, изготовленных из электротехнической стали. Расположены они под углом 120 градусов по отношению друг к другу и закреплены в пазах неподвижного статора. Конструкция ротора опирается на подшипники. Для вентиляции предусмотрена крыльчатка.

Видео: Электродвигатель

Из-за того, что между частотой, с которой вращается ротор и магнитное поле, существует задержка, т.е. первый как бы догоняет поле, но сделать этого не может из-за меньшей частоты вращения, его называют асинхронным электродвигателем. Принцип работы заключается в индуцировании токов ротором, создающим свое поле, которое, в свою очередь, взаимодействует со статорным магнитным полем, заставляя двигаться ротор.

Скорость вращения вала можно изменять, используя регулятор скорости вращения асинхронного электродвигателя, т.е. метод изменения ее регулирования с помощью изменения фазного напряжения или с использованием широтно-импульсной модуляции.

В качестве регулятора скорости вращения электродвигателя использовать можно инвертор (регулятор-стабилизатор напряжения), который играть будет роль источника питания. Напряжение питания после регулятора изменяться будет в соответствие с частотой вращения.

Могут электродвигатели быть многоскоростными, т.е. предназначенные для механизмов, которым необходимо ступенчатое регулирование частоты вращения. В их маркировке присутствуют символы: АОЛ, АО2, 4А и др. Схема подключения есть в паспорте или приведена на клеммной коробке.

Важной особенностью двухскоростных является возможность функционирования в двух режимах. Они маркируются (отечественные): АМХ, АД, АИР, 5АМ, АИРХМ. Чтобы подобрать импортный двигатель двухскоростной, нужно точно указать данные таблицы, имеющейся на корпусе.

Преимущества

Главным достоинством является:

  • Простая конструкция электродвигателя, отсутствие изнашиваемых быстро деталей (нет коллекторной группы) и дополнительного трения (та же причина).
  • Не нужны дополнительные преобразования для питания, поскольку оно осуществляется напрямую от сети трехфазной промышленной.
  • Малое число деталей делает мотор весьма надежным.
  • Срок службы у него внушительный.
  • Он прост для обслуживания и ремонта.

Недостатки, конечно, тоже имеются.

К ним относятся:

  • небольшой пусковой момент, из-за которого ограничена область его применения;
  • значительные потребляемые токи запуска, порой превышающие в системе электроснабжения допустимые значения;
  • большая потребляемая мощность реактивная, снижающая механическую мощность.

Схемы подключения

Есть два варианта подключения, обеспечивающие работу асинхронного электродвигателя — схема подключения «звезда» и «треугольник».

Звезда

Ее применяют для трехфазной цепи, у которой величина линейного напряжения составляет 380 вольт. Особенностью соединения звездой является то, что концы обмоток должны соединяться в одной точке: С4, С5 и С6 (U2, V2 и W2). Начала же обмоток: С1, С2 и С3 (U1, V1 и W1), подключаются к проводникам A, B и C (L1, L2 и L3) через коммутационную аппаратуру.

Напряжение между началами соответствует 380 вольтам, а в местах, где соединяются с обмотками фазные проводники – 220в.

Подключение асинхронного электродвигателя на 220 обозначается Y. Для защиты от перегрузок электродвигателя в точке соединения обмоток подключают нейтраль.

Подобное соединение, двигателю электрическому, который приспособлен к работе от 380 вольт, не позволяет достигать полной мощности, поскольку напряжение обмоток всего 220в. Но зато оно защищает от перегрузок по току, благодаря чему старт является плавным.

Взглянув в коробку с клеммами легко понять, по какой схеме выполнено подключение. Если присутствует перемычка, соединяющая 3 вывода, то используется «звезда».

Треугольник

Если концы обмоток соединены с началом предыдущих, значит это «треугольник».

По старой маркировке С4 соединяют с выводом С2, далее — С5 с С3, а С6 с С1. В новом варианте маркировки это выглядит так: соединяют U2 и V1, V2 и W1, W2 и U1. Величина напряжения между обмотками равно 380 в. Но, не требуется при этом соединение с нейтралью, или «рабочим нулем». Особенностью этого подключения являются большие значения пусковых токов, опасных для проводки.

В практике порой используют подключение комбинированное, т.е. во время запуска и разгона применяют «звезду», а «треугольник» используют в дальнейшем, т.е. рабочем режиме.

Определить, что для подключения применили схему «треугольник» поможет клеммная коробка, точнее три перемычки между клеммами.

О преобразовании энергии

Энергия, которую подают на статорные обмотки преобразуется асинхронным электродвигателем в энергию вращения ротора, т.е. механическую. Но величина мощности на выходе и входе – разные, поскольку часть ее теряется на вихревые токи и гистерезис, на трение и нагрев.

Она рассеивается в виде выделяемого тепла, поэтому и для охлаждения и нужен вентилятор. Тем не менее, кпд асинхронных электродвигателей в широком диапазоне нагрузок высок и достигает 90% и 96% для очень мощных.

Достоинства трехфазной системы

Основным достоинством трехфазных, если сравнивать с одно- и двухфазными моторами, считается экономичность. В этом случае, для передачи энергии имеется три провода, а относительный сдвиг токов в них равен 120 градусов. Значение амплитуд и частот с синусоидальным ЭДС одинаково на разных фазах.

Важно: при любом соединении, зависящем от напряжения, соединяться концы обмоток могут внутри мотора (три выходящих из него провода) или выводиться наружу (6 проводов).

Какие есть варианты исполнения электродвигателей?

Присутствие в маркировке буквы «У» говорит о том, что назначение электродвигателя – работа в умеренном климате, где годичные температуры находятся в диапазоне + 40 градусов – 40 градусов. Для тропического климата должна присутствовать в маркировке «Т».

Значит, работает мотор нормально в интервале температур от +50 до -10. Для морского климата в обозначении есть «ОМ», для всех районов, кроме очень холодных – «О» (+35 – 10 градусов). Наконец, для районов с очень холодным климатом – «УХЛ», что означает нормальное функционирование при температуре от плюс 40 до минус шестидесяти градусов.

Делятся электродвигатели и по вариантам специального исполнения. Если вы видите букву «С», означает это, что двигатель с повышенным скольжением. Если «Р» — с высоким пусковым моментом, «К» — с фазным ротором, с «Е» — электромагнитным встроенным тормозом.

Помимо этого, они бывают:

  • на крепежных лапах, находящихся на основании кожуха и отверстиями, предназначенными для крепления. Подобные двигатели стоят в станках деревообрабатывающих и компрессорах, в электромашинах с ременной передачей и пр.;
  • во фланцевом исполнении, т.е. на корпусе фланцы имеют отверстия для крепежа к редуктору. Используются часто в электронасосах, бетономешалках и прочих устройствах;
  • комбинированными, т.е. имеющими фланцы и лапы. Их называют универсальными, поскольку крепиться они могут к любому оборудованию.

Синхронные и асинхронные электродвигатели, или о различиях между ними

Помимо моторов асинхронных, существуют синхронные, отличающиеся от первых тем, что частота вращающегося ротора, соответствует той, которую имеет магнитное поле. Его главными элементами являются индуктор, находящийся на роторе, и якорь, располагающийся на статоре. Их разделяет, как и у асинхронных, воздушная прослойка. Функционируют они как электродвигатель или генератор.

В первом варианте устройство функционирует благодаря взаимодействию магнитного поля, создаваемого на якоре, с полем на полюсах индуктора. Функционирование в режиме генератора обеспечивает электромагнитная индукция, вызванная вращающимся якорем в магнитном поле, сформированном в обмотке.

Поле, взаимодействует с фазами обмотки статора по очереди, образуя электродвижущую силу. По конструкции синхронные моторы более сложные, чем асинхронные.

Вывод: у синхронных электродвигателей частота вращения ротора одинакова с частотой магнитного поля, а у асинхронного они разные.

Эти особенности определяют использование первых там, где нужна мощность 100 кВт и больше, вторых – в случаях до 100 кВт.

Видео: Асинхронный двигатель.Модель и принцип работы.

Страница не найдена. Рынок Электротехники. Отраслевой портал

Вход в личный кабинет

Контекстная реклама

Корпус RS52 - решение для Вас!

Цените своё время и беспокоитесь о безопасности при установке электрооборудования? Вам нужен RS52 ТМ «Узола»!

 

CHINT: модульное оборудование

Продукцию CHINT можно приобрести в компании РОСЭК - эксклюзивном представителе CHINT в УрФО. 

 

Легкие кабельные лотки S3Combitech DKC

«КраснодарЭлектро» - официальный дистрибьютор DKC. Широкий выбор, регулярные поставки, честные цены.

 

Удлинители и сетевые фильтры ЭРА

«КраснодарЭлектро»: напрямую от производителя. Выгодные цены, широкий ассортимент, гарантия, доставка.

 

Уличные LED светильники по вашему ТЗ

Гарантия до 5 лет. Диоды Samsung, CREE и др. Любая мощность. Доставка по всей РФ, цены от производителя.

Страница "/upload/file/sprav/sprav16-2.htm" не найдена.

Поиск по сайту

Контекстная реклама

КТП - на чем не нужно экономить! 

Статья о том, как выбрать трансформаторную подстанцию, в зависимости от нужд  и не прогадать в стоимости.

 

H07RN-F медный кабель от производителя

Кабели по международному стандарту. Напрямую с завода, доставка по всей России, комплексные заказы.

 

Надёжное электрощитовое оборудование!

Широкий ассортимент, доступные цены и высокое качество. Добро пожаловать на страницы каталога ГК «Узола»!

 

Сборка НКУ с продукцией CHINT

Осуществляем сборку НКУ с применением продукции  от известного производителя  CHINT.

 

«ВРУ-1» от ГК «Узола» снова в наличии!

Только сейчас «Узола» предлагает самые выгодные цены и условия на покупку корпусов ВРУ! Заходите к нам!.

 

Свежий номер

Рассылка

Подпишитесь на нашу бесплатную рассылку!

*/ ]]]]>]]>

Электрические машины — курс лекций с примерами и образцами решения, основными формулами и законами

Здравствуйте, на этой странице я собрала краткий курс лекций по предмету «электрические машины».

Лекции подготовлены для студентов любых специальностей и охватывает курс предмета «электрические машины».

В лекциях вы найдёте основные законы, теоремы, формулы.

Если что-то непонятно — вы всегда можете написать мне в WhatsApp и я вам помогу!

Электрическая машина — это электромеханический преобразователь физической энергии, основанный на явлениях электромагнитной индукции и силы Ампера, действующей на проводник с током, движущийся в магнитном поле. wikipedia.org/wiki/Электрическая_машина

Что такое электрические машины

Электрические машины — это электромеханические преобразователи физической энергии, основанный на явлениях электромагнитной индукции и силы Ампера, действующей на проводники с током, движущийся в магнитном поле.

Введение в электрические машины

Назначение и классификация электрических машин

Электрическая машина (ЭМ) — это электромеханическое устройство, преобразующее механическую энергию в электрическую, электрическую энергию в механическую или электрическую энергию одного вида в электрическую энергию другого вида. В соответствии с этим, в первом случае электрическая машина называется электрическим генератором, во втором — электродвигателем и в третьем — преобразователем. Электрические машины обладают свойством обратимости, т. с. одна и та же ЭМ может работать как в режиме генератора, так и в режиме электродвигателя.

Электрические машины классифицируются по четырем признакам:

  • по назначению;
  • по роду тока;
  • по мощности;
  • в зависимости от частоты вращения.

В зависимости от назначения различают:

  • электромашинные генераторы;
  • электрические двигатели;
  • электромашинные преобразователи;
  • электромашинные компенсаторы;
  • электромеханические преобразователи сигналов.

Электромашинные генераторы преобразуют механическую энергию в электрическую. Используются на электрических станциях и различных транспортных установках (автомобилях, самолетах, кораблях, передвижных электростанциях и др. ). На электростанциях они приводятся во вращение с помощью мощных паровых и гидравлических турбин, а на транспортных установках — от двигателей внутреннего сгорания и газовых турбин.

Электрические двигатели преобразуют электрическую энергию в механическую. Они используются в различных машинах и устройствах в промышленности, сельском хозяйстве, связи, на транспорте и в быту. В системах автоматического управления они применяются в качестве исполнительных органов.

Электромашинные преобразователи предназначены для изменения параметров электрической энергии. Изменение может осуществляться по роду тока, напряжению, частоте, числу фаз, фазе напряжения.

Электромашинные компенсаторы — синхронные машины, предназначенные для генерирования или потребления реактивной мощности.

Электромеханические преобразователи сигналов генерируют, преобразуют и усиливают различные сигналы. Их выполняют обычно в виде электрических микромашин и широко используют в системах автоматического регулирования и управления в качестве различных датчиков, дифференцирующих и интегрирующих элементов, сравнивающих и регулирующих органов и др.

Электрические машины по роду тока делят на машины переменного и постоянного тока. В машинах переменного тока основной процесс преобразования энергии обусловлен потреблением или генерированием переменного тока. В машинах постоянного тока основной процесс преобразования энергии обусловлен потреблением или генерированием только постоянного тока.

Машины переменного тока в зависимости от принципа действия подразделяют на коллекторные и бссколлскторпыс машины, которые в свою очередь разделяются на асинхронные и синхронные. Асинхронные и синхронные электрические машины обладают свойством под названием обратимость, т.с. они могут работать как в двигательном режиме, так и в генераторном.

Асинхронные машины — это, главным образом, электрические двигатели. Простота устройства и высокая надежность позволяют применять их в различных отраслях техники для привода станков, грузоподъемных и землеройных машин, компрессоров, вентиляторов и пр. В системах автоматического регулирования широко используют управляемые асинхронные двигатели, асинхронные тахогенераторы, а также сельсины.

Синхронные машины — это генераторы переменного тока промышленной частоты на электрических станциях, генераторы повышенной частоты в автономных источниках питания, синхронные электродвигатели в электрических приводах большой мощности. В промышленной электронике широко используют различные синхронные машины малой мощности.

Коллекторные машины — электрические машины, у которых хотя бы одна из обмоток, участвующих в основном процессе преобразования энергии, соединена с коллектором. Это главным образом электродвигатели постоянного тока. В устройствах автоматики и в электробытовых приборах применяют универсальные коллекторные двигатели небольшой мощности, работающие как на постоянном, так и на переменном токе.

Машины постоянного тока — электрические машины, основной процесс преобразования энергии в которых обусловлен потреблением или генерированием только постоянного электрического тока. Это генераторы и электродвигатели, применяемые в разнообразных устройствах, требующих регулирования частоты вращения в широких пределах, а также в тех случаях, когда источниками электрической энергии для питания электродвигателей служат аккумуляторные батареи.

В промышленной электронике машины постоянного тока широко используют в качестве элсктромашинных усилителей, силовых микродвигателей, исполнительных двигателей, тахогенераторов.

Силовые микродвигатели приводят во вращение различные механизмы автоматических устройств, самопишущих приборов и пр.

Управляемые двигатели — электродвигатели с малым динамическим моментом инерции ротора, частота вращения или положения ротора которого определяется параметрами сигнала управления

Тахогенераторы — информационные электрические машины, предназначенные для выработки электрических сигналов, пропорциональных частоте вращения.

По мощности электрические машины условно разделяют на микромашины (мощностью от долей ватта до 500 ватт), лшгшм малой (от 0,5 до 10 кВт), средней (от 10 до нескольких сотен киловатт) и большой (свыше нескольких сотен киловатт) мощности.

В зависимости от частоты вращения машины условно разделяют на тихоходные (до 300 об/мин), средней быстроходности (300 / 1500 об/мин), быстроходные (1500 / 6000 об/мин) и сверхбыстроходные (свыше 6000 об/мин).

Преобразование энергии в электрических машинах

При работе ЭМ в режиме генера тора механическая энергия преобразуется в электрическую. Это происходит в соответствии с законом электромагнитной индукции, устанавливающим количественную связь индуцированной ЭДС со скоростью изменении магнитного потока. Согласно этому закону, в проводнике длиной

движущемся со скоростью v в магнитном поле перпендикулярно вектору магнитной индукции В, индуцируется ЭДС

ЭДС будет постоянной, если индукция магнитного ноля постоянна, или переменной, если она изменяется в пространстве или времени. Таким образом, в этом случае пров

Модель динамики трехфазной асинхронной машины, также известна как индукционная машина

Номинальная мощность, напряжение (линейно-линейное), и частота

Номинальная полная мощность Pn (ВА), среднеквадратичное линейное напряжение Vn (В) и частота fn (Гц). По умолчанию [3730 460 60] для единицы о.е. и [1.845e + 04 400 50] для единиц СИ.

Сопротивление и индуктивность статора

Сопротивление статора Rs (Ω или pu) и индуктивность рассеяния Lls (H или pu).По умолчанию [0,01965 0,0397] для единицы о.е. и [0,5968 0,0003495] для единиц СИ.

Сопротивление и индуктивность ротора

Сопротивление ротора Rr '(Ом или pu) и индуктивность рассеяния Llr '(H или pu) оба относятся к статору. Этот параметр виден только когда параметр Тип ротора на вкладке Конфигурация установлено значение Wound или Squirrel-cage . По умолчанию [0,01909 0.0397] для блоков PU и [0,6258 0,005473] для единиц СИ.

Сопротивление и индуктивность клетки 1

Сопротивление ротора Rr1 '(Ом или pu) и индуктивность рассеяния Llr1 '(H или pu), оба относятся к статору. Этот параметр виден только когда параметр Тип ротора на вкладке Конфигурация установлен на Двойная беличья клетка . По умолчанию составляет [0,01909 0,0397] для единиц о.е. и [0,4155 0.002066] для единиц СИ.

Сопротивление и индуктивность клетки 2

Сопротивление ротора Rr2 '(Ом или pu) и индуктивность рассеяния Llr2 '(H или pu), оба относятся к статору. Этот параметр виден только когда параметр Тип ротора на вкладке Конфигурация установлен на Двойная беличья клетка . По умолчанию составляет [0,01909 0,0397] для единиц о.е. и [0,4168 0,0003495] для единиц СИ.

Взаимная индуктивность

Намагничивающая индуктивность Lm (H или pu).По умолчанию 1,354 для единицы о.е. и 0,0354 для единиц СИ.

Константа инерции, коэффициент трения и пары полюсов

Для диалогового окна единиц СИ : комбинированный коэффициент инерции машины и нагрузки J (кг. м 2 ), комбинированный коэффициент вязкого трения F (Н.м.с) и пары полюсов p. Момент трения Tf пропорционален скорости вращения ротора ω (Tf = F.w). По умолчанию [0,05 0,005879 2] .

Для диалогового окна единиц о.у. : постоянная инерции H (s), комбинированный коэффициент вязкого трения F (pu), а пары полюсов p.По умолчанию [0,09526 0,05479 2] .

Начальные условия

Задает начальное скольжение s, электрический угол Θe (градусы), величина тока статора (A или pu) и фазовые углы (градусы):

 [скольжение, th, i  как , i  bs , i  cs , фаза  как , фаза  bs , фаза  cs ] 

Если параметр Тип ротора установлен на Обмотка , вы также можете указать необязательные начальные значения для тока ротора величина (A или pu) и фазовые углы (градусы):

 [скольжение, th, i  как , i  bs , i  cs , фаза  как , фаза  bs , фаза  cs  , i  ar , i  br , i  cr , фаза  ar , фаза  br , фаза  cr ]
 

Когда параметр Тип ротора установлен на Беличья клетка , начальные условия могут быть вычислены с помощью инструмента Load Flow или Инструмент инициализации станка в блоке Powergui.

По умолчанию [1,0 0,0,0 0,0,0] для о.у. единиц и [0 0 0 0 0 0 0 0] для единиц СИ.

Simulate saturation

Определяет наличие магнитного насыщения ротора и статора. железо моделируется или нет. По умолчанию очищен.

[i; v] (pu)

Определяет параметры кривой насыщения без нагрузки. Магнитный насыщение железа статора и ротора (насыщение взаимного поток) моделируется кусочно-линейной зависимостью, определяющей точки кривой насыщения без нагрузки.Первая строка этой матрицы содержит значения токов статора. Вторая строка содержит значения соответствующих клеммы напряжения (напряжения статора). Первая точка (первый столбец матрицы) должно отличаться от [0,0]. Эта точка соответствует до точки, где начинается эффект насыщения. По умолчанию [0.212,0.4201,0.8125,1.0979,1.4799,2.2457,3.2586,4.5763,6.4763 ; 0,5,0,7,0,9,1,1,1,1,2, 1,3,1,4,1,5] для единиц о. у. и [14.03593122, 27.81365428, 53.79336849, 72.68890987, 97.98006896, 148.6815601, 215.7428561, 302.9841135, 428.7778367; 230, 322, 414, 460, 506, 552, 598, 644, 690] для единиц СИ ..

Вы должны выбрать Simulate saturation check коробка для имитации насыщенности. Если вы не выберете Simulate флажок насыщения , связь между статором ток и напряжение статора линейны.

Щелкните Plot , чтобы просмотреть указанную без нагрузки кривая насыщения.

Что такое синхронная машина? - ее основные принципы

Синхронная машина состоит как из синхронных двигателей, так и из синхронных генераторов.Система переменного тока имеет некоторые преимущества перед системой постоянного тока. Следовательно, система переменного тока используется исключительно для производства, передачи и распределения электроэнергии. Машина, которая преобразует механическую энергию в электрическую энергию переменного тока, называется синхронным генератором или генератором переменного тока. Однако, если та же машина может работать как двигатель, это называется синхронным двигателем .

Синхронная машина - это машина переменного тока, удовлетворительная работа которой зависит от соблюдения следующих отношений.

Где,

  • N s - синхронная скорость в оборотах в минуту (об / мин)
  • f - частота питания
  • P - количество полюсов станка.

При подключении к системе электроснабжения синхронная машина всегда поддерживает указанное выше соотношение, показанное в уравнении (1).

Если синхронная машина, работающая как двигатель, не может поддерживать среднюю скорость (N s ), машина не будет развивать достаточный крутящий момент для поддержания своего вращения и остановится.Тогда говорят, что двигатель не работает.

В случае, когда синхронная машина работает как генератор, она должна работать с фиксированной скоростью, называемой синхронной скоростью, для выработки энергии с определенной частотой. Поскольку все приборы или машины предназначены для работы на этой частоте. В некоторых странах значение частоты 50 герц .

Основные принципы синхронной машины

Синхронная машина - это просто электромеханический преобразователь, который преобразует механическую энергию в электрическую или наоборот.Фундаментальное явление или закон, который делает возможным эти преобразования, известен как Закон электромагнитной индукции и Закон взаимодействия .

Подробное описание приводится ниже.

Закон электромагнитной индукции

Этот закон также называют Первым законом электромагнитной индукции Фарадея. Этот закон касается производства ЭДС, т.е. ЭДС индуцируется в проводнике всякий раз, когда он пересекает магнитное поле, как показано ниже:

Закон взаимодействия

Этот закон относится к производству силы или крутящего момента, т.е.е. всякий раз, когда проводник с током помещается в магнитное поле, за счет взаимодействия магнитного поля, создаваемого проводником с током, и основного поля на проводник действует сила, создающая крутящий момент. Рисунок показан ниже:

Трехфазная синхронная машина

  • Машина, которая используется в бытовых приборах, например, небольшая машина, используемая в воздухоохладителях, холодильных установках, вентиляторах, кондиционерах и т. Д.
  • Однако большие машины переменного тока являются синхронными машинами трехфазного типа по следующим причинам.
  • При одинаковом размере рамы трехфазные машины имеют мощность почти в 1,5 раза больше, чем однофазные.
  • Трехфазная мощность передается и распределяется более экономично, чем однофазная.
  • Трехфазные двигатели самозапускающиеся (кроме синхронных двигателей).
  • Трехфазные двигатели имеют абсолютно равномерный постоянный крутящий момент, тогда как однофазные двигатели имеют пульсирующий момент.

В малой синхронной машине обмотка возбуждения размещается на статоре, а обмотка якоря размещается на роторе, тогда как в большой синхронной машине обмотка возбуждения размещается на роторе, а обмотка якоря - на статоре. .

Конструкция, работа, различия и применение

В электрических машинах, таких как двигатели, мы часто путаемся с типами двигателей, такими как синхронный двигатель, а также с асинхронным двигателем с их применением. Эти двигатели используются в различных приложениях благодаря надежности, а также прочности. Как следует из названия, название этого двигателя происходит от того факта, что ротор в двигателе работает асинхронно с вращающимся магнитным полем. Итак, в этой статье дается обзор асинхронного двигателя, конструкции, принципа работы и т. Д.

Что такое асинхронный двигатель?

Определение: Электродвигатель, работающий с переменным током, известен как асинхронный двигатель. Этот двигатель в основном работает на индуцированном токе внутри ротора от вращающегося магнитного поля статора. В этой конструкции двигателя движение ротора не может быть синхронизировано через движущееся поле статора. Поле вращающегося статора этого двигателя может индуцировать ток в обмотках ротора. В свою очередь, этот ток будет создавать силу, толкающую ротор в направлении статора.В этом двигателе, поскольку ротор не совпадает по фазе со статором, создается крутящий момент.


Асинхронный двигатель

Это наиболее распространенный тип двигателя. В частности, в промышленности используется трехфазный асинхронный двигатель по таким причинам, как низкая стоимость, простота обслуживания и простота обслуживания. Характеристики этого двигателя хороши для сравнения с однофазным двигателем. Основная особенность этого двигателя в том, что скорость не может быть изменена. Рабочая скорость этого двигателя в основном зависит от частоты, а также от ном.полюсов.

Конструкция асинхронного двигателя

В этой конструкции двигателя нет никаких магнитов. В этой конструкции двигателя фазы могут быть соединены с катушками. Так что магнитное поле может быть создано. В этом двигателе ток внутри ротора может быть активирован посредством индуцированного напряжения вращающегося поля. Как только магнитное поле проходит через ротор, на роторе индуцируется напряжение. Потому что магнитное поле ротора может быть создано за счет магнитного поля статора.Обычно магнитное поле ротора движется асинхронно по направлению к магнитному полю статора или с задержкой по времени. Таким образом, задержка между двумя магнитными полями может быть известна как «скольжение».

Конструкция асинхронного двигателя

Работа асинхронного двигателя

Принцип работы этого двигателя почти такой же, как у синхронного двигателя, за исключением внешнего возбудителя. Эти двигатели, также называемые асинхронными двигателями, работают по принципу электромагнитной индукции, когда ротор в этом двигателе не получает электричество через проводимость, как в случае двигателей постоянного тока.У этих двигателей нет никаких внешних устройств для стимуляции ротора внутри двигателя. Таким образом, скорость вращения ротора в основном зависит от нестабильной магнитной индукции.

Изменяющееся электромагнитное поле может вызвать вращение ротора с меньшей скоростью, чем магнитное поле статора. Когда скорость ротора, а также скорость магнитного поля внутри статора изменяется, эти двигатели называются асинхронными двигателями. Изменение скорости можно назвать скольжением.


Разница между синхронным и асинхронным двигателем

Разница между синхронным и асинхронным двигателем приведена в следующей таблице.

Функция Синхронный двигатель

Асинхронный двигатель

Определение Статор магнитного поля, скорость которого является одним из видов магнитной машины скорость эквивалентна.

N = NS = 120f / P

Это один из видов машин, в которых ротор вращается с меньшей скоростью по сравнению с синхронной скоростью.

Н меньше NS

Тип Типы синхронного: переменное сопротивление, бесщеточный, гистерезис и переключаемое сопротивление. Асинхронный двигатель переменного тока также известен как асинхронный двигатель.
Скольжение Значение скольжения этого двигателя равно нулю Значение скольжения этого двигателя не равно нулю
Стоимость Это дорого Это дешевле
КПД Высокий КПД Низкий КПД
Скорость Скорость двигателя не зависит от неравенства нагрузки. Скорость двигателя снижается при увеличении нагрузки.
Электропитание Электропитание может подаваться на ротор в двигателе Ротор в этом двигателе не нуждается в токе.
Самозапуск Этот двигатель не самозапускается Этот двигатель самозапускается
Влияние крутящего момента Как только приложенное напряжение изменится, это не повлияет на крутящий момент этого двигателя Как только поданное напряжение изменится, это повлияет на крутящий момент этого двигателя
Коэффициент мощности Коэффициент мощности может быть изменен при изменении возбуждения на основе запаздывания, единицы или опережения. Работает просто с отстающим коэффициентом мощности.
Применения Эти двигатели применимы в промышленности, на электростанциях и т. Д. Этот двигатель также используется в качестве регулятора напряжения Эти двигатели применимы в вентиляторах, центробежных насосах, бумажных фабриках, воздуходувках, подъемниках, компрессорах и текстильные фабрики и т. д.

Преимущества

Асинхронные двигатели обладают следующими преимуществами.

  • Меньше затрат
  • Простота обслуживания
  • Высокая эффективность при работе с частичной нагрузкой
  • Подходит для высоких скоростей вращения, что позволяет достигать высоких оборотов в секунду вместе с инверторами VECTOPOWER

Применения

Большая часть двигатели, используемые в различных приложениях в мире, являются асинхронными.Приложения в основном включают следующее.

  • Центробежные насосы
  • Воздуходувки
  • Вентиляторы
  • Конвейеры
  • Компрессоры
  • Тяжелые краны
  • Лифты
  • Токарные станки
  • Бумажные фабрики
  • 9025
  • Почему асинхронный двигатель еще называют асинхронным?

Асинхронный двигатель зависит от индуцированного тока в роторе от вращающегося магнитного поля в статоре.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *