Асинхронный электродвигатель: устройство, работа, советы
Англоязычный справочник называет асинхронный электродвигатель индукционным. Сразу точки встают над i. Интернет забит вопросами отличий данного типа машин, нюансы коллекторных, синхронных движков, на деле выходит просто. Единственный вид двигателей, создающий полюсы явлением индукции. Прочие конструкции применяют постоянные магниты, катушки, питаемые током… Только в индукционных (асинхронных) двигателях используются наводки, создающие движущую силу. Фактор определяет особенность – отличие скорости вращения вала от частоты поля.
Устройство асинхронного двигателя
Статор классический
Статор асинхронного двигателя
Начнем простейшим распространенным вариантом: питание переменным током подается на обмотки статора. Посмотрите фото: типичный образчик статора. Вынув ротор, нельзя сказать, какому типу двигателей принадлежит сердечник, увитый медью. Получили главный вывод: статор не определяет методику формирования движущей силы. Скорее выступает опорой, относительно которой действует статор.
Видим составной сердечник, содержащий две катушки. Направление намотки создает два явных полюса. Нельзя назвать сгущения напряженности поля северным или южным, поскольку направление линий постоянно меняется (с удвоенной частотой сети 100 Гц). Сборка ведется следующим образом:
- Катушки мотают отдельно. Конструкторы знают, сколько витков нужно, каким проводом вести.
- Полученный моток надевают аккуратно на распорки магнитопровода (традиционной формы буквы Т). Для изоляции прокладывают слой винила, другого полимера.
- Затем концы обмоток чуть пригибают к периферии, витки плотно упираются в основание буквы Т.
- В нашем случае сердечник составной, внутренняя часть катушками вставлена во внешнее кольцо. Но чаще конструкция попроще.
Сердечник собирается из пластин, изолированных друг от друга при помощи лака. Идет работа асинхронного электродвигателя на 230 вольт, переменное поле наводит вихревые токи, вызывая эффект перемагничивания. Чтобы снизить потери, сердечник разбивается на пластины. Специальная сталь, легированная добавками кремния обеспечивает низкий коэффициент электропроводности.
Статор электрического двигателя
В бытовых асинхронных электродвигателях полюсов статора два. Встречаются исключения из правила. На другом снимке видим статор асинхронного двигателя напольного вентилятора с тремя скоростями. Полюсов восемь, чтобы запитать такую кучу железа, понадобился конденсатор. Сдвигает фазу напряжения на минус 90 градусов относительно тока. Становится возможным создать переменное вращающееся поле внутри статора. Данный тип асинхронных двигателей называется конденсаторным.
Первым две фазы использовать предложил Никола Тесла.
Схема выглядит следующим образом:
- Четыре обмотки, лежащие в вершинах креста запитываются сетью 230 вольт. Две – противолежащие – имеют один знак полюса, прочие – другой. Получается, поле вращается с половинной скоростью сети (25 Гц). Этого хватает исправной работе вентилятора.
- Плавный пуск асинхронного электродвигателя и работы возможны только в условиях, когда поле сглажено. Для этих целей применяются четыре обмотки, лежащие по диагоналям. Здесь напряжение сдвинуто на 90 градусов. Использованием вспомогательных катушек технические характеристики улучшаются.
Как подстраиваются обороты? Регуляторы скорости асинхронного электродвигателя коммутируют обмотку. Клавиатура управления устроена в каждый момент времени допускать нажатие одной кнопки, либо никакой. Восемь обмоток имеют пару отводов. Статором производится нужная коммутация, некоторые ветви запитываются конденсатором. Нажатие каждой кнопки включает в работу часть обмотки. Полностью статор работает на высшей скорости.
Принцип работы схемы
Примерная схема, демонстрирующая принцип работы, иллюстрируется фото. Скорость вращения задается коммутацией обмоток кнопками 1, 2, 3. Необходимость защиты от одновременного включения диктуется требованиями к нормальной работе устройства. В результате реализуется простейшими методами управление по скорости.
Сердечник магнитопровода составлен листами электротехнической стали, снижающей потерь на нагрев. Температура может достигать значительных размеров, поэтому ротор асинхронного двигателя вентилятора снабжается лопастями (см. фото). Любой вентилятор реально может только разогревать воздух, никак не наоборот.
Роторы асинхронных двигателей
Ротор асинхронного двигателя
В данном случае двигатель обеспечит долговременную работу. Поэтому ротор снабжен лопастями тангенциального вентилятора. Помогает охладить конструкцию жаркими летними ночами. Хозяин может спокойно спать, игнорируя возможность пожара. Любой хороший прибор работает аналогичным образом (себя охлаждает). В данном случае двигатель сконструирован по схеме с короткозамкнутым ротором. На валу сидит барабан, где в силумин утоплены медные жилы. Закорочены друг на друга кольцевым соединителем. Подобное техническое решение в литературе традиционно называется беличьей клеткой (колесом) в силу очевидных причин.
Асинхронный короткозамкнутый электродвигатель является доминирующим в быту. Поля в проводниках наводятся статором, затем происходит сцепление через эфир, вал набирает обороты. Никогда не догонит частоту сети. Потому что индукционные токи обращаются в нуль, сцепление нарушается. Вал тормозит, снова подхватывается полем. Подобным образом действуют однофазные асинхронные электродвигатели, любые другие. В сущности, нет разницы, при помощи чего создается переменное поле.
Выделяют ещё одно большое семейство. Устройство асинхронного электродвигателя принципиально иное. Ротор снабжен обмотками, как коллекторный мотор. Обычно трехфазные. Это позволит навести гораздо более сильные поля, возникает крупная проблема: сложно стронуть с места вал. Огромная напряженность поля образует невероятной силы сцепление, за счет чего имеется возможность выхода оборудования из строя. Кроме того вал вообще так не раскрутится.
Вот поэтому для уменьшения силы наведенных токов (напряженности поля) в цепи всех фаз ротора врубается реостат. Активное сопротивление мешает ЭДС развить мощность на валу: некоторая доля рассеивается джоулевым теплом, формируемым активным сопротивлением. Стартовый момент асинхронного двигателя с фазным ротором достаточно велик, срыва оборотов не происходит. Понятно, что значение сопротивлений реостата для каждой конструкции свое. Определяют цифру ротор асинхронного электродвигателя, заданные характеристики, стартовая нагрузка.
Обратите внимание, что во всех случаях с асинхронными двигателями наблюдаем большие потери. Особенно хорошо видно на примере реостата. Мощность асинхронного электродвигателя напрямую тратится на рассеиваемое тепло. Главным достоинство рассматриваемого класса приборов все-таки считаются простота конструкции и обслуживания. В противном случае любые типы асинхронных электродвигателей заброшены бы были на помойку истории.
Как работает асинхронный двигатель
Статор создает вращающееся магнитное поле. Направление линий напряженности определяется правилом буравчика (правой руки). Поэтому статор пока отложим в сторону, попробуем понять, что параллельно происходит на роторе. Начнем беличьей клеткой.
Внутри статора находится поле, линии напряженности которого в первом приближении направлены к центру, где находится вал. Пересекают проводник беличьей клетки под углом близким 90 градусам. По правилу правой руки переменное поле индуцирует ЭДС, порождающую ток. В результате возникает ответ.
Любая пара проводников беличьей клетки обращается в рамку. Вокруг вращается поле статора. По правилу руки возникает ответное поле, направленное противоположно исходному:
- Ротор движется медленнее статора. Пусть вращение описывает часовую стрелку.
- В какой-то момент северный полюс начинает догонять один из проводников беличьей клетки.
- Ток направлен так, что круговые линии напряженности ответного магнитного поля идут навстречу полюсу.
- Получается, впереди по курсу полюс наталкивается на одноименный знак заряда, начинает толкать его. Позади образуется «юг», старающийся бежать вслед полю.
Принцип действия
Простое краткое объяснение того, почему беличья клетка, в конце концов, начинает вращаться. Ротор не должен быть слишком тяжелым, сцепление полей не очень сильное. Это объясняет низкое тяговое усилие, развиваемое асинхронным двигателем на старте. Пусковой ток высок, поскольку ничто не препятствует генерации поля внутри статора. Обратите внимание: в роторе однофазного асинхронного двигателя, показанного на фото в начале статьи, проводники беличьей клетки чуть наклонены к оси барабана. Помогает создать более равномерный магнитный полюс, компенсируя недостатки (в первую очередь неравномерность) вращения поля статора.
Фазный ротор состоит из обмоток, нормаль которых направлена примерно на центр двигателя (вал). Можно каждую представить гипертрофированной ячейкой беличьей клетки. Витков много (в дрелях, к примеру, порядка 40), сила поля намного выше. За счет резкого скачка на старте потребляемая энергия стала бы слишком большой. Уровень ЭДС значителен (определен скоростью изменения магнитного потока). Цепь ротора дополняется реостатом, пытаются компенсировать недостаток. Активное сопротивление понижает ток, закономерно снижая ответное поле, генерируемое проводниками.
Фазный ротор может улучшить характеристики асинхронных электродвигателей, два-три проводника (грубо говоря) дают большее тяговое усилие. К минусам технического решения относят наличие токосъемников, щеточного аппарата. Для снижения износа в некоторых асинхронных двигателях после набора оборотов ротор закорачивается специальным механизмом. Намного продляется жизнь оборудования.
Не видим причин рассматривать подробнее фазный ротор, лучшей иллюстрацией послужит усиленная беличья клетка. Представьте себе: вместо одной стало сорок штук! Количество (от 40 и вниз) регулируется сопротивлением реостата.
Как задать обороты асинхронного двигателя
Любой, в том числе асинхронный трехфазный, электродвигатель неспособен развить обороты близкие частоте поля. Количество полюсов стремятся снизить. Но даже в этом случае редко удается достичь желанных 3000 об/мин (50 Гц х 60 сек). В принципе невозможно. Увеличение количества полюсов статора практикуется для понижения оборотов, как показано выше на примере напольного вентилятора.
Чаще практикуется подключение асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором на трехфазный регулятор амплитуды. Методика позволит максимально просто добиться результата. Токи асинхронных электродвигателей велики на старте, “благодаря” потерям сердечника ротора (с ростом оборотов снижаются). Нельзя сказать, что ремонт своими руками статоров относится к категории простых, но намного лучше, нежели перематывать ротор коллектора. Простотой конструкции объясняется любовь промышленности к этому роду устройств.
Устройство асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором
Из всего спектра выпускаемых в настоящее время электрических моторов наибольшее распространение получил двигатель асинхронный трёхфазный. Практически половина производимой в мире электроэнергии используется именно этими машинами. Они широко применяются в металлообрабатывающей и деревообрабатывающей промышленности. Асинхронный двигатель незаменим на фабриках и насосных станциях. Без таких машин не обойтись и в быту, где они используются и в другой домашней технике, и в ручном электроинструменте.
Область применения этих электрических машин расширяется с каждым днём, так как совершенствуются и сами модели, и используемые для их изготовления материалы.
Каковы же основные части этой машины
Разобрав двигатель асинхронный трехфазный, можно наблюдать два главных элемента.
Одна из важнейших деталей – статор. На фото сверху эта часть двигателя расположена слева. Он состоит из следующих основных элементов:
1. Корпус. Он необходим для соединения всех деталей машины. Если двигатель небольшой, то корпус изготавливают цельнолитым. В качестве материала используют чугун. Применяются также сталь или сплавы алюминия. Иногда корпус малых двигателей совмещает функции сердечника. Если же двигатель имеет большие размеры и мощность, то корпус сваривают из отдельных частей.
2. Сердечник. Этот элемент двигателя запрессовывается в корпус. Служит он для улучшения качеств магнитной индукции. Выполняется сердечник из пластин электрической стали. Для того чтобы снизить потери, неизбежные при появлении вихревых токов, каждая пластина покрывается слоем специального лака.
3. Обмотка. Она размещается в пазах сердечника. Состоит из витков медной проволоки, которые собираются в секции. Соединённые в определённой последовательности, они образуют три катушки, которые в совокупности являются обмоткой статора. Подключается она непосредственно к сети, поэтому называется первичной.
Ротор — это подвижная часть двигателя. На фото он находится справа. Служит он для преобразования силы магнитных полей в механическую энергию. Состоит ротор асинхронного двигателя из следующих деталей:
1. Вал. На хвостовиках его закреплены подшипники. Они запрессовываются в щиты, крепящиеся болтами к торцовым стенкам коробки статора.
2. Сердечник, который собирается на валу. Состоит из пластин специальной стали, обладающей таким ценным свойством, как низкое сопротивление магнитным полям. Сердечник, обладая формой цилиндра, и является основой для укладки обмотки якоря. Роторная, или, как её ещё называют, вторичная обмотка получает энергию благодаря магнитному полю, которое появилось вокруг катушек статора при прохождении по ним электрического тока.
Двигатели по типу изготовления подвижной части
1. Имеющие короткозамкнутую обмотку ротора. Один из вариантов исполнения этой детали показан на рисунке.
Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором имеет обмотку, сделанную из алюминиевых стержней, которые располагаются в пазах сердечника. В торцевой части они замкнуты кольцами накоротко.
2. Электродвигатели, имеющие ротор, изготовленный с контактными кольцами.
У обоих типов асинхронных двигателей конструкция статора одинаковая. Различаются они только исполнением якоря.
Каков же принцип работы
Якорь трёхфазного асинхронного двигателя, исполненный подобным образом, приводится во вращение благодаря эффекту возникновения переменного магнитного поля в статорных катушках. Чтобы понять, каким образом это происходит, необходимо вспомнить физический закон самоиндукции. Он гласит, что вокруг проводника, по которому проходит поток заряженных частиц, возникает магнитное поле. Величина его будет прямо пропорциональна индуктивности провода и интенсивности протекающего в нём потока заряженных частиц. Кроме того, это магнитное поле формирует силу с определённой направленностью. Именно она нас и интересует, так как является причиной вращения ротора. Для эффективной работы двигателя необходимо иметь мощный магнитный поток. Создаётся он благодаря специальному способу монтажа первичной обмотки.
Известно, что источник питания имеет переменное напряжение. Следовательно, магнитное поле вокруг статора будет иметь такую же характеристику, напрямую зависящую от изменения тока в подающей сети. Примечательно то, что каждая фаза смещена одна относительно другой на 120˚.
Что происходит в обмотке статора
Каждая фаза сети питания подключается к соответствующей катушке статора, поэтому возникающее вокруг них магнитное поле будет смещено на 120˚. Источник питания имеет переменное напряжение, следовательно, вокруг катушек статора, которыми располагает асинхронный двигатель, будет возникать переменное магнитное поле. Схема асинхронного двигателя собирается так, чтобы магнитное поле, возникающее вокруг катушек статора, постепенно изменялось и последовательно переходило от одной обмотки к другой. Таким образом создаётся эффект вращающегося магнитного поля. Можно вычислить его частоту вращения. Измеряться она будет в оборотах за минуту. Определяется по формуле: n=60f/p, где f — это частота переменного тока в подключенной сети (Гц), p — соответствует числу пар полюсов, смонтированных на статоре.
Как работает ротор
Теперь необходимо рассмотреть, какие процессы возникают во вторичной обмотке. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором имеет конструкционную особенность. Дело в том, что к его якорной обмотке напряжение не подводится. Оно там возникает благодаря магнитоиндукционной связи с первичной обмоткой. Поэтому и происходит процесс, обратный тому, что наблюдался в статоре, в соответствии с законом, который гласит, что при пересечении проводника, а в нашем случае это короткозамкнутая обмотка ротора, магнитным потоком в нём возникает электрический ток. Откуда берётся магнитное поле? Оно возникло вокруг первичной катушки при подключении трёхфазного источника питания.
Соединим статор и ротор. Что получится?
Таким образом, имеем асинхронный короткозамкнутый двигатель с ротором, в обмотке которого проходит электрический ток. Он и будет причиной возникновения магнитного поля вокруг якорной обмотки. Однако полярность этого потока будет отличаться от созданного статором. Соответственно, и сила, образуемая им, будет вступать в противодействие с той, которая вызвана магнитным полем первичной обмотки. Это и приведёт в движение ротор, так как на нём собрана вторичная катушка, и хвостовики вала якоря закреплены в корпусе двигателя на подшипниках.
Рассмотрим ситуацию взаимодействия сил, возникающих от магнитных полей статора и ротора, с течением времени. Знаем, что магнитное поле первичной обмотки вращается и обладает определённой частотой. Созданная им сила будет перемещаться, имея аналогичную скорость. Это заставит асинхронный двигатель заработать. И его ротор будет свободно вращаться вокруг оси.
Эффект скольжения
Ситуация, когда силовые потоки ротора как бы отталкиваются от вращающегося магнитного поля статора, получила название скольжения. Следует отметить, что частота асинхронного двигателя (n1) всегда меньше той, с которой перемещается магнитное поле статора. Объяснить это можно так. Чтобы в роторной обмотке возник ток, она должна быть пересечена магнитным потоком с определённой угловой скоростью. И поэтому справедливо утверждение, что скорость вращения вала больше либо равна нулю, но меньше интенсивности перемещения магнитного поля статора. Ротор имеет частоту вращения, зависящую от силы трения в подшипниках, а также от величины отбора мощности с вала ротора. Поэтому он как бы отстаёт от магнитного поля статора. Именно из-за этого частота называется асинхронной.
Таким образом, электроэнергия питающего источника преобразовалась в кинетическую энергию вращающегося вала. Скорость его вращения прямо пропорциональна частоте тока питающей сети и количеству пар полюсов статора. Для увеличения частоты вращения якоря можно использовать частотные преобразователи. Однако работа этих устройств должна быть согласована с количеством пар полюсов.
Как подключить двигатель к источнику питания
Чтобы осуществить пуск асинхронного двигателя, его необходимо подключить к сети трёхфазного тока. Схема асинхронного двигателя собирается двумя способами. На рисунке показана схема соединения выводов двигателя, в которой статорные обмотки собраны способом «звезда».
На этом рисунке изображён другой способ соединения, именуемый «треугольник». Собираются схемы в клеммной коробке, закреплённой на корпусе.
Следует знать, что начала каждой из трёх катушек, их ещё называют обмотками фаз, именуются С1, С2, С3 соответственно. Аналогично подписываются концы, которые имеют названия С4, С5, С6. Если в клеммной коробке нет маркировки выводов, то начала и концы придётся определить самостоятельно.
Как сделать реверс
При возникновении потребности осуществить пуск асинхронного двигателя, изменив направление вращения якоря, надо просто поменять местами два провода подключаемого источника трехфазного напряжения.
Однофазный асинхронных двигателей
В быту проблематично использовать трёхфазные двигатели из-за отсутствия требуемого источника напряжения. Поэтому существует однофазный асинхронный двигатель. Он также имеет статор, но с существенным конструкционным отличием. Оно заключается в количестве и способе расположения обмоток. Это определяет и схему запуска машины.
Если однофазный асинхронный двигатель имеет статор с двумя обмотками, то расположены они будут со смещением по окружности под углом в 90˚. Катушки называются пусковой и рабочей. Соединяются они параллельно, но, чтобы создать условия для появления вращающееся магнитного поля, дополнительно вводится активное сопротивление или конденсатор. Это создаёт сдвиг фаз токов обмоток, близкий к 90˚, благодаря чему создаётся условие для образования вращающегося магнитного поля.
Если статор имеет только одну катушку, то подключённый к ней однофазный источник питания будет причиной пульсирующего магнитного поля. В замкнутой накоротко обмотке ротора появится переменный ток. Он станет причиной возникновения своего магнитного потока. Результирующая двух образовавшихся сил будет равна нулю. Поэтому для запуска двигателя, имеющего такую конструкцию, требуется дополнительный толчок. Создать его можно, подключив конденсаторную схему пуска.
Подключить двигатель к однофазной цепи
Изготовленный для работы от трёхфазного источника питания электромотор может работать и от домашней однофазной сети, но при этом существенно снизятся его характеристики, такие как КПД, коэффициент мощности. Кроме того, снизятся мощность и пусковые показатели.
Если же без подключения не обойтись, то требуется из трёх обмоток статора собрать схему, где их будет только две. Одна рабочая, а другая пусковая. Например, есть три катушки с началами С1, С2, С3 и концами С4, С5, С6 соответственно. Для создания первой (рабочей) обмотки двигателя объединяем концы С5 и С6, а их начала С3 и С2 подключаем к источнику однофазного тока, например, бытовой сети 220 вольт. Роль второй, пусковой обмотки, будет выполнять ос
Cпособы пуска асинхронного двигателя
Существуют требования, которым должен отвечать запуск асинхронного двигателя. Во-первых, это отсутствие необходимости в использовании специальных устройств. Во-вторых, это сведение пусковых токов до минимума и пускового момента (далее Мпуск) до максимума. Рассмотрим способы пуска асинхронного двигателя, удовлетворяющие выдвинутым требованиям.
Прямой пуск
Подразумевает подключение намоток статора к электросети без «посредников». Подходит моторам с короткозамкнутым ротором. Это двигатели небольшой мощности, у которых при подключении напрямую к электросети статорных обмоток, образующимися пусковыми токами не вызывается перегрев, способный вывести технику из строя.
В асинхронных двигателях соотношение индуктивности обмоток к их сопротивлению (L/R) небольшое. И оно тем меньше, чем меньше мощность устройства. Поэтому во время запуска образующийся свободный ток быстро затухает, и им можно пренебречь. Брать в учет будет только ту силу тока, которая установилась в результате переходного процесса.
Ниже на рисунке (а) представлена схема магнитного пускателя, обозначенного буковой К. Технически это электромагнитный выключатель, часто применяемый при запуске электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Он необходим для автоматического разгона по естественной механической характеристике (обозначим М) от начала запуска (точка П) до момента, когда М станет равным моменту сопротивления (Мс).
На картинке (б) представлен график зависимости пускового тока от начального момента. Исходя из него, ускорение разгона равно разности абсцисс графиков М и М(с). В таком случае, если Мпуск будет меньше Мс, то разогнаться у электродвигателя не получится. Чтобы получить оптимальное для разгона значение Мпуск для мотора с короткозамкнутым ротором используйте формулу (коэффициент скольжения s равен единице):
Отношение Мпуск к номинальному (Мном) – это величина, определяемая как кратность начального момента. Обозначается kпм. Коэффициент для двигателей с короткозамкнутым ротором входит в диапазон от 1 до 1,8 и устанавливается ГОСТом.
Пример. Если kпм=1,4, а Мном=5000 Н*м, то прямой запуск должен начинаться с Мп = 7000 Н*м.
Внимание! Нельзя превышать установленные ГОСТом нормы. Это ведет к повышению активного сопротивления на вращающемся элементе мотора.
Прямой запуск двигателя обладает преимуществами:
- Дешевизна;
- Простота;
- Минимальный нагрев обмоток при запуске.
Недостатки метода:
- Величина М
- Пусковой ток составляет до 800% от номинального (смотрите графики снизу).
Даже с перечисленными недостатками прямой запуск остается наиболее предпочтительным для асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, т.к. обеспечивает высокие энергетические показатели.
Пуск с понижением напряжения
Подходит для запуска электродвигателя высокой мощности, но так же оптимален для аналогов средней, если напряжение в рабочей сети не позволяем разогнать мотор с помощью прямого пуска.
Для понижения напряжения существует три способа:
- Переключение намоток статора с треугольника (нормальная схема) на звезду (пусковая схема). Запуск начинается со звезды, а при достижении номинальной частоты происходит переключение на треугольник. При этом напряжение, питающее фазы статорных обмоток, падает в 1,73 раз. Это позволяет уменьшиться во столько же раз фазным токам, а линейные сокращаются втрое.
- Запуск с добавочным сопротивлением, приводящим к падению вольтажа на статорной обмотке (рисунок а). На момент пуска в электроцепь включают реакторы или резисторы (реактивное и активное сопротивление соответственно).
- Пуск с подключением через трансформатор понижающего типа с несколькими автоматически переключаемыми ступенями (рисунок б).
Главное преимущество – возможность разгона двигателя почти при том же напряжении, которое необходимо для нормальной работы. К недостаткам относится лишь падение Мп и Ммакс (максимальный момент). Эти величины прямо пропорционально зависят от напряжения: чем меньше Вольт, тем меньше моменты. Поэтому с нагрузкой мотор не запустится.
Соединение ротора с реостатом во время включения
Метод подходит для включения в работы моторов с фазным ротором. Если роторная цепь включает в себя реостат, то активное сопротивление повышается. При этом точка К на рисунке а ниже перемещается ближе к
Обычно реостат, используемый для пуска мотора, имеет от 3 до 6 ступеней (смотрите рисунок а ниже). Пусковое сопротивление плавно уменьшается, что обеспечивается большой Мпуск. Изначально мотор приводится в ход по четвертой характеристике, проиллюстрированной на рисунке б. Она соответствует сопротивлению запускающего реостата и обеспечивает максимальную пусковую мощность.
Вращающий момент (Мвр) уменьшается с ростом оборотов. При некотором минимальном значении необходимо отключить часть реостата, чтобы Мвр возрос снова до максимального (смотрите третью характеристику). Но обороты растут, поэтому Мвр снова уменьшается. Тогда отключается еще одна часть реостата, и начинается работа по второй характеристике. Когда реостат двигателя с фазным ротором отключают вовсе, пусковой процесс завершается. Мотор продолжает работу по характеристике 1.
Запуск в ход таким методом характеризуется изменением Мвр от максимального до минимального значения. Сопротивление в данном случае уменьшается ступенчато по ломаной кривой линии (выделена жирным на графике). Выключение частей реостата осуществляется автоматически или вручную.
Преимущество запуска электродвигателя с фазным ротором с использованием реостата заключается в возможности включать его при Мпуск, близком к Ммакс. Пусковые токи при этом минимальны. Изменение силы тока проиллюстрировано на рисунке в.
Недостатков хватает. Во-первых, это сложность включения. Во-вторых, это необходимость использования совсем не дешевых моторов с фазным ротором. Характер работы хуже, чем у аналогов с короткозамкнутым ротором при мощности одинакового значения – это третий минус. Это объясняет, почему электродвигатели с фазным ротором используют преимущественно в случае возникновения сложностей с запуском других двигателей.
Запуск в ход однофазного мотора
Для включения в работу асинхронного двигателя с питанием от однофазной сети используют вспомогательную намотку. Она должна лежать перпендикулярно относительно рабочей статорной намотки. Но для создания вращающегося магнитного поля необходимо соблюдение еще одного условия. Это сдвиг по фазе тока, протекающего по вспомогательной намотке, относительного тока, возникающего в рабочей обмотке.
Для обеспечения сдвига фаз в момент подключения к однофазной сети в электроцепь вспомогательной обмотки включают специальный элемент. Это может быть резистор, конденсатор или дроссель. Но распространенными элементами являются только первые два.
После разгона мотора до значения частоты, равной установившейся, дополнительную намотку выключают. Это можно сделать вручную или автоматически. В начале двигатель работает по двухфазной, а после установления частоты – по однофазной характеристике.
Применение сопротивления при пуске
Метод применим для асинхронных двигателей, подключаемых к однофазной сети, и имеющих первичную дополнительную обмотку с короткозамкнутым ротором. Так называют мотор с расщепленной фазой, электроцепь которого имеет высокое активное сопротивление.
Чтобы пустить в ход двигатель, питаемый от однофазной сети, необходим пусковой резистор, соединяемый последовательно с дополнительной намоткой. Тогда сдвиг фаз составляет 30 градусов. Этого хватает для разгона. Ниже представлена схема, согласно которой достигается омический сдвиг фаз.
Вместо резистора можно применить дополнительную обмотку высокого сопротивления, но низкой индуктивности. В этом случае намотка имеет мало витков, которые выполняются из провода меньшего сечения в отличие от того, что используется для рабочей намотки.
В России с конвейера выходят моторы, подключаемые к однофазной сети, оснащенные резистором для сдвига фаз. Их мощность варьируется в диапазоне 18-600 Вт. Двигатели рассчитаны для сетей с напряжением 127, 220 или 380 Вольт и переменным током с частотой 50 Гц.
Использование конденсатора
Метод отличается от предыдущего тем, что мотор с расщепленной фазой при подключении к однофазной линии, имеет высокое сопротивление только в момент запуска.
Для обеспечения наибольшего значения Мпуск необходимо круговое и вращающееся магнитное поле. Для этого токи в рабочей и дополнительной обмотках смещают на 90 градусов. Такое смещение может обеспечить только конденсатор. Его использование помогает достичь хорошей пусковой характеристики асинхронного двигателя, питающегося от однофазной электросети.
Выбор способа пуска асинхронного электродвигателя зависит от того, к какой сети он включается: к однофазной или трехфазной. Влияет также мощность мотора и его конструкция.
SR8 3022 Устройство плавного пуска мощностью 22 кВт для трехфазного асинхронного двигателя переменного тока с короткозамкнутым ротором | Контроллер двигателя |
Устройство плавного пуска SR8-3000
Номер модели и параметры
| Номер модели | Та же модель | Номинальная мощность | Номинальный ток | Вес | Похожий товар |
| SR8-3011 | FKR1-3011 | 11кВт | 23А | 4 кг | порядок |
| SR8-3015 | FKR1-3015 | 15кВт | 30А | 4 кг | порядок |
| SR8-3018 | FKR1-3018 | 18кВт | 37A | 4 кг | порядок |
| SR8-3022 | FKR1-3022 | 22кВт | 43A | 4 кг | В гостях… |
| SR8-3030 | FKR1-3030 | 30кВт | 60А | 4 кг | порядок |
| SR8-3037 | FKR1-3037 | 37кВт | 75A | 4 кг | порядок |
| SR8-3045 | FKR1-3045 | 45 кВт | 90A | 4 кг | порядок |
| SR8-3055 | FKR1-3055 | 55кВт | 110А | 4 кг | порядок |
| SR8-3075 | FKR1-3075 | 75кВт | 150A | 19.5 кг | порядок |
| SR8-3090 | FKR1-3090 | 90кВт | 180A | 19,5 кг | порядок |
| SR8-3115 | FKR1-3115 | 115кВт | 230А | 19,5 кг | порядок |
| SR8-3132 | FKR1-3132 | 132кВт | 264A | 19.5 кг | порядок |
| SR8-3160 | FKR1-3160 | 160кВт | 320A | 19,5 кг | порядок |
| SR8-3200 | FKR1-3200 | 200кВт | 400А | 24кг | порядок |
| SR8-3220 | FKR1-3220 | 220кВт | 24кг | порядок | |
| SR8-3250 | FKR1-3250 | 250кВт | 500А | 24кг | порядок |
| SR8-3260 | FKR1-3260 | 260кВт | 24кг | порядок | |
| SR8-3280 | FKR1-3280 | 280кВт | 24кг | порядок | |
| SR8-3320 | FKR1-3320 | 320 кВт | 640A | 24кг | порядок |
finglaiGeneral
| Номер модели | Серия SR8-3000 |
| Номинальное входное напряжение | 380 В переменного тока ± 15% 50/60 Гц |
| Напряжение управления | 220 В переменного тока ± 15% 50 Гц |
| Прикладной мотор | Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором |
| Начальная частота | Менее 12 раз в час |
| Режим охлаждения | Естественный ветер |
| Прикладной повод | Помещение с хорошей вентиляцией, без агрессивных газов и токопроводящей пыли |
| Стандарт | GB14048.6–1998 |
| Степень защиты | IP20 |
| Устойчивость к вибрации | Выдерживает 0,5G мин на глубине 3000 м |
| Устойчивость к ударам | 15 кг 11 мс |
| Рабочая Температура | От -30 до 55 ° C |
| Влажность при эксплуатации | 90% относительной влажности макс, без конденсации |
finglaiВнешние размеры и установочные размеры (11кВт-55кВт, единица измерения: мм)
| Описание | L | B | ЧАС | E | F | D |
| 11кВт-55кВт | 265 | 154 | 165 | 219 | 140 | M6 |
finglaiВнешние размеры и установочные размеры (75кВт-320кВт, единица измерения: мм)
| Описание | L | B | ЧАС | E | F | D | B1 | h2 |
| 75кВт-160кВт | 531 | 260 | 204 | 380 | 230 | M8 | 160 | 490 |
| 200–320 кВт | 564 | 290 | 204 | 410 | 260 | M8 | 180 | 624 |
Схема подключения устройства плавного пуска finglaiSR8-3000
Руководство пользователя:
Руководство по устройству плавного пуска SR8-3000: www.finglai.com/att/comp/fl-en/drivers/soft-starters/SR8-3000/SR8-soft-starter_en.pdf
Обратная связь:
Если вы удовлетворены нашими продуктами и услугами, пожалуйста, оставьте положительный отзыв с 5 звездами, мы очень ценим это. В противном случае сначала свяжитесь с нами, мы постараемся решить вашу проблему.
SR8 3220 Устройство плавного пуска 220 кВт для трехфазного асинхронного двигателя переменного тока с короткозамкнутым ротором | Контроллер двигателя |
Устройство плавного пуска SR8-3000
Номер модели и параметры
| Номер модели | Та же модель | Номинальная мощность | Номинальный ток | Вес | Похожий товар |
| SR8-3011 | FKR1-3011 | 11кВт | 23А | 4 кг | порядок |
| SR8-3015 | FKR1-3015 | 15кВт | 30А | 4 кг | порядок |
| SR8-3018 | FKR1-3018 | 18кВт | 37A | 4 кг | порядок |
| SR8-3022 | FKR1-3022 | 22кВт | 43A | 4 кг | порядок |
| SR8-3030 | FKR1-3030 | 30кВт | 60А | 4 кг | порядок |
| SR8-3037 | FKR1-3037 | 37кВт | 75A | 4 кг | порядок |
| SR8-3045 | FKR1-3045 | 45 кВт | 90A | 4 кг | порядок |
| SR8-3055 | FKR1-3055 | 55кВт | 110А | 4 кг | порядок |
| SR8-3075 | FKR1-3075 | 75кВт | 150A | 19.5 кг | порядок |
| SR8-3090 | FKR1-3090 | 90кВт | 180A | 19,5 кг | порядок |
| SR8-3115 | FKR1-3115 | 115кВт | 230А | 19,5 кг | порядок |
| SR8-3132 | FKR1-3132 | 132кВт | 264A | 19.5 кг | порядок |
| SR8-3160 | FKR1-3160 | 160кВт | 320A | 19,5 кг | порядок |
| SR8-3200 | FKR1-3200 | 200кВт | 400А | 24кг | порядок |
| SR8-3220 | FKR1-3220 | 220кВт | 24кг | В гостях… | |
| SR8-3250 | FKR1-3250 | 250кВт | 500А | 24кг | порядок |
| SR8-3260 | FKR1-3260 | 260кВт | 24кг | порядок | |
| SR8-3280 | FKR1-3280 | 280кВт | 24кг | порядок | |
| SR8-3320 | FKR1-3320 | 320 кВт | 640A | 24кг | порядок |
finglaiGeneral
| Номер модели | Серия SR8-3000 |
| Номинальное входное напряжение | 380 В переменного тока ± 15% 50/60 Гц |
| Напряжение управления | 220 В переменного тока ± 15% 50 Гц |
| Прикладной мотор | Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором |
| Начальная частота | Менее 12 раз в час |
| Режим охлаждения | Естественный ветер |
| Прикладной повод | Помещение с хорошей вентиляцией, без агрессивных газов и токопроводящей пыли |
| Стандарт | GB14048.6–1998 |
| Степень защиты | IP20 |
| Устойчивость к вибрации | Выдерживает 0,5G мин на глубине 3000 м |
| Устойчивость к ударам | 15 кг 11 мс |
| Рабочая Температура | От -30 до 55 ° C |
| Влажность при эксплуатации | 90% относительной влажности макс, без конденсации |
finglaiВнешние размеры и установочные размеры (11кВт-55кВт, единица измерения: мм)
| Описание | L | B | ЧАС | E | F | D |
| 11кВт-55кВт | 265 | 154 | 165 | 219 | 140 | M6 |
finglaiВнешние размеры и установочные размеры (75кВт-320кВт, единица измерения: мм)
| Описание | L | B | ЧАС | E | F | D | B1 | h2 |
| 75кВт-160кВт | 531 | 260 | 204 | 380 | 230 | M8 | 160 | 490 |
| 200–320 кВт | 564 | 290 | 204 | 410 | 260 | M8 | 180 | 624 |
Схема подключения устройства плавного пуска finglaiSR8-3000
Руководство пользователя:
Руководство по устройству плавного пуска SR8-3000: www.finglai.com/att/comp/fl-en/drivers/soft-starters/SR8-3000/SR8-soft-starter_en.pdf
Обратная связь:
Если вы удовлетворены нашими продуктами и услугами, пожалуйста, оставьте положительный отзыв с 5 звездами, мы очень ценим это. В противном случае сначала свяжитесь с нами, мы постараемся решить вашу проблему.
Трехфазный синхронный двигатель
Трехфазный синхронный двигатель — это уникальный и специализированный двигатель. Как следует из названия, этот двигатель работает с постоянной скоростью от холостого хода до полной нагрузки синхронно с частотой сети.Как и в асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором, скорость синхронного двигателя определяется количеством пар полюсов и частотой сети. Функцию типичного трехфазного синхронного двигателя можно резюмировать следующим образом:
- На обмотки статора подается трехфазное переменное напряжение и создается вращающееся магнитное поле.
- На обмотку ротора подается постоянное напряжение, и создается второе магнитное поле.
- Затем ротор действует как магнит и притягивается вращающимся полем статора.
- Это притяжение создает крутящий момент на роторе и заставляет его вращаться с синхронной скоростью вращающегося поля статора.
- Ротор не требует магнитной индукции от поля статора для своего возбуждения. В результате двигатель имеет нулевое скольжение по сравнению с асинхронным двигателем, которому требуется скольжение для создания крутящего момента.
Отстающий коэффициент мощности электрической системы можно скорректировать путем перевозбуждения ротора синхронного двигателя, работающего в той же системе.Это создаст опережающий коэффициент мощности, нейтрализуя отстающий коэффициент мощности индуктивных нагрузок. Недовозбужденное поле постоянного тока создает запаздывающий коэффициент мощности и по этой причине редко используется. Когда поле нормально возбуждено, синхронный двигатель будет работать с единичным коэффициентом мощности. Трехфазные синхронные двигатели могут использоваться для коррекции коэффициента мощности, в то же время выполняя важную функцию, например, работу компрессора. Однако если выходная механическая мощность не требуется или может быть обеспечена другими экономически эффективными способами, синхронная машина остается полезной в качестве «немоторного» средства управления коэффициентом мощности.Он выполняет ту же работу, что и батарея статических конденсаторов. Такая машина называется синхронным конденсатором или конденсатором.
Трехфазные асинхронные двигатели — Скачать PDF бесплатно
Скачать трехфазные асинхронные двигатели …
Трехфазные асинхронные двигатели 1SDC007106G0201Общие положения и предложения ABB по координации защитных устройств
Документы по техническому применению
Трехфазные асинхронные двигатели
Общие положения и предложения ABB по координации защитных устройств Указатель
Введение………………………………………… 2 1 Три -фазный асинхронный двигатель
4 Оборудование и решения АББ для координации 4
.1 Теоретические соображения относительно оборудования для координации ………………….. 14
1.1
Типологии и использование ……………………………. 3
4.1.1 Устройства обычно используемые и соответствующие комбинации ……………………………………… ………… 14
1,2
Конструкция асинхронного двигателя…… 4
4.1.2 Особые приложения ………………………………. ……… 20
2 Защита и переключение асинхронного двигателя 2.1 Основные стандартные определения общего символа
………………… ……………………….. 6
2
.2 Основные стандартные предписания относительно координации …….. ……………………………… 8 2.2.1 Нормальный и тяжелый пуск …… …………………………… 8 2.2.2 Координация типа 1 и типа 2………………………… 9
3 Основные режимы пуска трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором 3,1 3,2
Прямой пуск ………………………. 10 Пуск пониженным напряжением ………… ……….. 10
3.2.1 Пуск звезда / треугольник (Y / Δ) …………………… ……………. 10
3.2.2 Пуск автотрансформатора …………………….. …………. 12
3.2.3 Запуск с резисторами статора или реакторами …………… 12
3.2.4 Плавный пуск ………………………….. ……………………… 13
4.1.3 Оборудование АББ для координации ……….. ………….. 20
4
.2 Как читать таблицы координации двигателей ABB ………………… ………. 24
5 Идентификационная карта асинхронного двигателя: основные параметры. ………………………………… 27 Приложение A: Теория трехфазных асинхронных двигателей …….. 28 Приложение B: Расчет времени пуска в первом приближении……………………………………… 30 Приложение C: Тепловая защита и работа в случае «потери фазы» ………………………………….. ………….. 32 Приложение D: Виды обязанностей ………………………… ………………………….. 35 Приложение E: Некоторые соображения по координации UL ……… 39 Глоссарий ………………………………………… …………… 42
1
Документы по техническому применению
Введение Введение
Трехфазные асинхронные двигатели могут считаться одними из самых надежных электрических машин: они выполняют свои функции в течение многих лет с меньшими затратами на техническое обслуживание и адаптируются к различным характеристикам в соответствии с требованиями как производственных, так и сервисных приложений.Как уже было сказано, эти двигатели находят свое применение в самых разных отраслях промышленности, таких как пищевая, химическая, металлургическая промышленность, бумажные фабрики или системы очистки воды и экстракции. Приложения касаются оборудования с компонентами машин, работающих с фиксированной или переменной скоростью, например, подъемных систем в качестве лифтов или хороших подъемников, транспортных систем в качестве конвейеров, систем вентиляции и кондиционирования воздуха, не забывая при этом о наиболее частом использовании насосов и компрессоров.Из приведенных выше соображений легко сделать вывод, как трехфазные асинхронные двигатели могут считаться наиболее распространенными электрическими машинами для промышленного применения (потребляемая мощность электродвигателей составляет около 75% от общего потребления в промышленной сфере). Принимая во внимание эти данные, можно понять, насколько снижение энергопотребления может быть важным как для управления бизнесом (стоимость двигателя за весь его срок службы связана с потреблением энергии примерно на 98%, так и с затратами на покупку и обслуживание оставшейся части. 2%), а также для повышения энергоэффективности в целом; например, такое снижение может быть достигнуто за счет использования частотно-регулируемых приводов с инверторами или за счет реализации коррекции коэффициента мощности для получения cosϕ
, подходящего для избежания штрафов, или, что еще более прямо, за счет использования высокоэффективных двигателей, обозначенных код «EFF1», которые имеют особо передовые конструкционные характеристики и материалы, позволяющие снизить потребление энергии до 20%.Настоящий технический доклад (седьмой том из серии технических статей, выпускаемых ABB SACE) можно разделить на пять частей; после обследования двигательного строения рассматриваются основные предписания Норм по координации. Затем предлагается общая информация об основных типах пуска, а в следующей части дается обзор продукции, производимой ABB для запуска двигателей, с примерами чтения официальных координационных таблиц ABB. Последняя часть состоит из анализа некоторых наиболее важных характеристик двигателей.Пять приложений дополняют документ: — подсказкой по теории асинхронных двигателей с целью дать основные элементы для понимания их принципа работы — примером для расчета в первом приближении времени пуска как функции характеристик двигателя двигатель и нагрузка — некоторые соображения относительно работы двигателя в случае «потери фазы» — тщательный анализ концепции «режима работы» со ссылкой на стандартные предписания — краткий отчет о координации двигателя в соответствии с предписаниями UL Стандарты.
2 Трехфазные асинхронные двигатели: общие положения и предложения АББ по согласованию защитных устройств
1 Трехфазный асинхронный двигатель 1.1 Типы и применение
Двигатели, относящиеся к этой категории, характеризуются высоким качеством конструкции и предназначены для в частности, для производителей вентиляторов, насосов, компрессоров, подъемных систем и т. д. Они соответствуют классу эффективности «EFF2» и в качестве опции доступны в классе «EFF1».
1 Трехфазный асинхронный двигатель
Трехфазный асинхронный двигатель может иметь — ротор с контактным кольцом или — ротор короткого замыкания, более известный как короткозамкнутый ротор.Основное различие между этими двумя типами связано с конструкцией ротора. Точнее, первый тип ротора состоит из настоящих обмоток, таких как обмотки статора, он представляет собой более сложную и хрупкую конструкцию (щетки скользят по ротору с возможным расположением сопротивлений для управления фазой пуска). требует периодического обслуживания и имеет большие габаритные размеры; второй тип, напротив, состоит из ротора со стержнями, закороченными на обоих концах, и, следовательно, благодаря своей более высокой конструктивной простоте, он представляет собой очень простой, прочный и экономичный тип двигателя.Благодаря развитию управляющей электроники, которая позволяет регулировать скорость очень простым и эффективным способом, все приложения, использующие двигатели, которые предусматривают возможность регулирования скорости (двигатели постоянного тока или двигатели с фазным ротором), были заменены асинхронными двигателями. в частности, с короткозамкнутым ротором, которые обычно используются для управления насосами, вентиляторами, компрессорами и многими другими промышленными устройствами. ABB производит и продает полный ассортимент низковольтных двигателей, от простых до самых сложных.ABB всегда предлагает наиболее подходящее и выгодное решение для любого применения. Применительно к наиболее распространенным приложениям можно определить область применения, определенную как «Общее назначение», двигатели которой предназначены для приложений OEM-производителей и могут быть запрошены непосредственно у дистрибьюторов по всему миру.
Ассортимент двигателей «общего назначения» АББ включает следующие типологии: • Алюминиевые двигатели от 0,06 до 95 кВт • Стальные двигатели от 75 до 630 кВт • Чугунные двигатели от 0.От 25 до 250 кВт • Открытые каплезащищенные двигатели от 75 до 800 кВт • Двигатели с тормозом от 0,055 до 22 кВт • Однофазные двигатели от 0,065 до 2,2 кВт
• Встроенные двигатели от 0,37 до 2,2 кВт
Двигатели ABB получили знак CE и соответствуют основным международным стандартам в этом секторе, таким как, например, стандарты IEC 60034-1, IEC 60034-2, IEC 60034-8, IEC 60034-12 в отношении электрических характеристик и стандарты IEC 60034-5. , МЭК 60034-6, МЭК 60034-7, МЭК 60034-9, МЭК 60034-14 и МЭК 60072 в отношении механического поля.
Трехфазные асинхронные двигатели: общие положения и предложения ABB по координации защитных устройств
3
Документы по техническому применению
1 Трехфазный асинхронный двигатель
1.2 Конструкция асинхронного двигателя Чтобы лучше понять, как работает три -фазный асинхронный двигатель структурирован, вот краткое описание основных частей, составляющих вращающуюся машину, то есть частей, в которых возникают электрические явления, вызывающие работу.Первым элементом, который мы описываем, является статор, который можно определить как сборку неподвижных частей, выполняющих функцию поддержки — по крайней мере частично — двигателя, но по существу он составляет часть магнитной цепи, которая включает в себя обмотки индуктора, размещенные в специальные прорези, выполненные в соответствии с его внутренней поверхностью. Статор, показанный на рисунке 1, состоит из сплава кремнистой стали или стальных пластин, изолированных друг от друга. От его структуры зависит, насколько сильно на него влияют переменные во времени магнитные потоки, вызывающие потери из-за гистерезиса (связанного с нелинейным намагничиванием материала) и индуцированных «вихревых токов».В пазы, полученные в структуре пластин, вставлены три первичные обмотки (каждая из которых состоит из большего количества катушек, по-разному подключенных между ними), к которым прикладывается напряжение питания и которые генерируют магнитное поле. Обмотки трехфазного статора могут быть соединены звездой или треугольником; это может быть достигнуто с помощью двигателей, оборудованных клеммной коробкой с двигателями с сопротивлением
Асинхронный двигатель с модифицированным короткозамкнутым ротором. Однофазный или трехфазный ротор вращается синхронно с вращающимся магнитом.
Презентация на тему: «Редукторные двигатели. Асинхронный двигатель с модифицированным короткозамкнутым ротором. Однофазный или трехфазный ротор вращается синхронно с вращающимся магнитом» — стенограмма презентации:
1 Редукторные двигатели Асинхронный двигатель с модифицированным короткозамкнутым ротором Однофазный или трехфазный ротор вращается синхронно с вращающимся магнитным потоком
2 Ротор с выемкой Зоны с зазубринами имеют «высокое сопротивление»
Зоны «полюсов» известны как «выступающие» полюса. Количество выступающих полюсов должно соответствовать количеству полюсов статора.
3 Роторы с плоскими и барьерными пазами
4 Работа Ротор ускоряется до синхронной скорости
При «критической» скорости пути с низким сопротивлением, обеспечиваемые выступающими полюсами, заставят их «защелкнуться» в синхронизме с вращающимся потоком.
5 Эксплуатация (продолжение)
Когда ротор синхронизируется, проскальзывание равно нулю Ротор вращается за счет «реактивного момента». На рисунке справа показан ротор, синхронизированный без нагрузки.
6 Работа (продолжение)
«Ступенчатое» увеличение нагрузки замедляет ротор, и полюса ротора «отстают» от полюсов статора.Угол запаздывания δ называется «углом крутящего момента».