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.
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 реверсированияРассмотрим 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
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.
Асинхронный двигатель. Устройство и принцип действия однофазного и трехфазного асинхронного электродвигателя.
Асинхронные электродвигатели (АД) находят в народном хозяйстве широкое применение. По разным данным до 70% всей электрической энергии, преобразуемой в механическую энергию вращательного или поступательного движения, потребляется асинхронным двигателем. Электрическую энергию в механическую энергию поступательного движения преобразуют линейные асинхронные электродвигатели, которые широко используются в электрической тяге, для выполнения технологических операций. Широкое применение АД связано с рядом их достоинств. Асинхронные двигатели — это самые простые в конструктивном отношении и в изготовлении, надежные и самые дешевые из всех типов электрических двигателей. Они не имеют щеточноколлекторного узла либо узла скользящего токосъема, что помимо высокой надежности обеспечивает минимальные эксплуатационные расходы.
В зависимости от числа питающих фаз различают трехфазные и однофазные асинхронные двигатели. Трехфазный асинхронный двигатель при определенных условиях может успешно выполнять свои функции и при питании от однофазной сети. АД широко применяются не только в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве, но и в частном секторе, в быту, в домашних мастерских, на садовых участках. Однофазные асинхронные двигатели приводят во вращение стиральные машины, вентиляторы, небольшие деревообрабатывающие станки, электрические инструменты, насосы для подачи воды. Чаще всего для ремонта или создания механизмов и устройств промышленного изготовления или собственной конструкции применяют трехфазные АД. Причем в распоряжении конструктора может быть как трехфазная, так и однофазная сеть. Возникают проблемы расчета мощности и выбора двигателя для того или другого случая, выбора наиболее рациональной схемы управления асинхронным двигателем, расчета конденсаторов, обеспечивающих работу трехфазного асинхронного двигателя в однофазном режиме, выбора сечения и типа проводов, аппаратов управления и защиты.
1. Устройство трехфазных асинхронных двигателей
Трехфазный асинхронный двигатель (АД) традиционного исполнения, обеспечивающий вращательное движение, представляет собой электрическую машину, состоящую из двух основных частей: неподвижного статора и ротора, вращающегося на валу двигателя. Статор двигателя состоит из станины, в которую впрессовывают так называемое электромагнитное ядро статора, включающее магнитопровод и трехфазную распределенную обмотку статора. Назначение ядра — намагничивание машины или создание вращающегося магнитного поля. Магнитопровод статора состоит из тонких (от 0,28 до 1 Мм) изолированных друг от друга листов, штампованных из специальной электротехнической стали.
В листах различают зубцовую зону и ярмо (рис. 1.а). Листы собирают и скрепляют таким образом, что в магнитопроводе формируются зубцы и пазы статора (рис. 1.б). Магнитопровод представляет собой малое магнитное сопротивление для магнитного потока, создаваемого обмоткой статора, и благодаря явлению намагничивания этот поток усиливает.
Рис. 1 Магнитопровод статора
В пазы магнитопровода укладывается распределенная трехфазная обмотка статора. Обмотка в простейшем случае состоит из трех фазных катушек, оси которых сдвинуты в пространстве по отношению друг к другу на 120°. Фазные катушки соединяют между собой по схемам звезда, либо треугольник (рис. 2).
Рис 2. Схемы соединения фазных обмоток трехфазного асинхронного двигателя в звезду и в треугольник
Более подробные сведения о схемах соединения и условных обозначениях начал и концов обмоток представлены ниже. Ротор двигателя состоит из магнитопровода, также набранного из штампованных листов стали, с выполненными в нем пазами, в которых располагается обмотка ротора.
Рис. 3. Ротор аснхронного двигателя с короткозамкнутой обмоткой
Общий вид асинхронного двигателя серии 4А представлен на рис. 4 [2]. Ротор 5 напрессовывается на вал 2 и устанавливается на подшипниках 1 и 11 в расточке статора в подшипниковых щитах 3 и 9, которые прикрепляются к торцам статора 6 с двух сторон. К свободному концу вала 2 присоединяют нагрузку. На другом конце вала укрепляют вентилятор 10 (двигатель закрытого обдуваемого исполнения), который закрывается колпаком 12. Вентилятор обеспечивает более интенсивное отведение тепла от двигателя для достижения соответствующей нагрузочной способности. Для лучшей теплоотдачи станину отливают с ребрами 13 практически по всей поверхности станины. Статор и ротор разделены воздушным зазором, который для машин небольшой мощности находится в пределах от 0,2 до 0,5 мм. Для прикрепления двигателя к фундаменту, раме или непосредственно к приводимому в движение механизму на станине предусмотрены лапы 14 с отверстиями для крепления.
Рис. 4. Общий вид асинхронного двигателя серии 4А
Выпускаются также двигатели, имеющие и лапы, и фланец. Установочные размеры двигателей (расстояние между отверстиями на лапах или фланцах), а также их высоты оси вращения нормируются. Высота оси вращения — это расстояние от плоскости, на которой расположен двигатель, до оси вращения вала ротора. Высоты осей вращения двигателей небольшой мощности: 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100 мм.
2. Принцип действия трехфазных асинхронных двигателей
Выше отмечалось, что трехфазная обмотка статора служит для намагничивания машины или создания так называемого вращающегося магнитного поля двигателя. В основе принципа действия асинхронного двигателя лежит закон электромагнитной индукции.
Вращающееся магнитное поле статора пересекает проводники короткозамкнутой обмотки ротора, отчего в последних наводится электродвижущая сила, вызывающая в обмотке ротора протекание переменного тока. Ток ротора создает собственное магнитное поле, взаимодействие его с вращающимся магнитным полем статора приводит к вращению ротора вслед за полями. Наиболее наглядно идею работы асинхронного двигателя иллюстрирует простой опыт, который еще в XVIII веке демонстрировал французский академик Араго (рис. 5). Если подковообразный магнит вращать с постоянной скоростью вблизи металлического диска, свободно расположенного на оси, то диск начнет вращаться вслед за магнитом с некоторой скоростью, меньшей скорости вращения магнита.
Рис. 5. Опыт Араго, объясняющий принцип работы асинхронного двигателя
Это явление объясняется на основе закона электромагнитной индукции. При движении полюсов магнита около поверхности диска в контурах под полюсом наводится электродвижущая сила и появляются токи, которые создают магнитное поле диска.
Читатель, которому трудно представить проводящие контуры в сплошном диске, может изобразить диск в виде колеса со множеством проводящих ток спиц, соединенных ободом и втулкой. Две спицы, а также соединяющие их сегменты обода и втулки и представляют собой элементарный контур. Поле диска сцепляется с полем полюсов вращающегося постоянного магнита, и диск увлекается собственным магнитным полем. Очевидно, наибольшая электродвижущая сила будет наводиться в контурах диска тогда, когда диск неподвижен, и напротив, наименьшая, когда близка к скорости вращения диска. Перейдя к реальному асинхронному двигателю отметим, что короткозамкнутую обмотку ротора можно уподобить диску, а обмотку статора с магнитопроводом — вращающемуся магниту. Однако вращение магнитного поля в неподвижном статоре а осуществляется благодаря трехфазной системе токов, которые протекают в трехфазной обмотке с пространственным сдвигом фаз.
Алиев И.И.
Основными частями асинхронного двигателя являются
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 оставшаяся незадействованная катушка стартера. Она подключается к источнику питания через конденсатор, соединённый с ней последовательно.
Параметры асинхронного двигателя
При подборе таких машин, а также при дальнейшей их эксплуатации необходимо учитывать характеристики асинхронного двигателя. Они бывают энергетические – это коэффициент полезного действия, коэффициент мощности. Важно учитывать и механические показатели. Основным из них считается зависимость между скоростью вращения вала и рабочим усилием, прикладываемым к нему.
Существуют ещё пусковые характеристики. Они определяют пусковой, минимальный и максимальный моменты и их соотношение. Важно также знать, каков пусковой ток асинхронного двигателя. Для наиболее эффективного использования двигателя необходимо учитывать все эти параметры.
Нельзя оставить без внимания вопрос энергосбережения. В последнее время он рассматривается не только с позиции уменьшения эксплуатационных затрат. Экономичность электродвигателей снижает уровень экологических проблем, связанных с производством электроэнергии.
Перед производителями постоянно ставятся задачи разработки и выпуска энергосберегающих двигателей, повышения эксплуатационного ресурса, уменьшения шумового уровня.
Улучшить энергосберегающие показатели можно путём снижения потерь при эксплуатации. А они напрямую зависят от рабочей температуры машины. Кроме того, совершенствование этой характеристики неизбежно приведёт к увеличению срока эксплуатации двигателя.
Снизить температуру обмоток можно, применяя вентилятор наружного обдува, закреплённый на хвостовике вала ротора.
Но это приводит к неизбежному повышению шума, производимого двигателем при работе. Особенно ощутим этот показатель при высокой скорости вращения ротора.
Таким образом, видно, что асинхронный двигатель имеет один существенный недостаток. Он не способен поддерживать постоянную частоту вращения вала при возрастающих нагрузках. Зато такой двигатель имеет множество преимуществ по сравнению с образцами электродвигателей других конструкций.
Во-первых, он имеет надёжную конструкцию. Работа асинхронного двигателя не вызывает никаких сложностей при его использовании.
Во-вторых, асинхронный двигатель экономичен в производстве и эксплуатации.
В-третьих, эта машина универсальна. Имеется возможность её использования в любых устройствах, которые не требуют точного поддержания частоты вращения вала якоря.
В-четвёртых, двигатель с асинхронным принципом действия востребован и в быту, получая питание только от одной фазы.
Современное промышленное производство, как постоянно динамично развивающаяся система, требует применения для решения различных задач новых и инновационных технических решений.
Вместе с тем, многие производства и сейчас используют в качестве двигателей станков, машин и различных механизмов старых надежных асинхронных двигателей.
Среди применяемых в производстве электронных систем и электрических машин, особое место занимает асинхронный двигатель – электрическая с электронным блоком управления машина, использующая переменный ток для преобразования электрической энергии в механическую.
Более глубокое раскрытие этого понятия основано на принципе использования магнитного поля для создания вращательного движения – статор создает магнитное поле, несколько большее по частоте, чем частота магнитного поля вращающегося ротора.
Магнитное поле заставляет вращаться ротор, при этом, его частота вращения несколько меньше, чем изменение магнитного поля статора, он как бы пытается догнать образовываемое статором поле.
Двигатели такого принципа являются наиболее распространенными видами электрических машин – это наиболее простой и экономичный тип преобразования электрической энергии переменного тока во вращательную механическую энергию.
Как и у большинства технически сложных механизмов, у таких моторов есть масса положительных сторон, главная из которых является отсутствие электрического контакта между подвижными и неподвижными частями машины.
Это достоинство асинхронников и является основным при выборе моделей двигателей в конструкторских разработках – отсутствие коллектора и щеток, контакта между статором и ротором значительно повышают надежность и удешевляют производство таких моторов.
Однако, следует заметить, что это правило справедливо только к одному из видов (хотя и наиболее распространенному виду) – двигателям с короткозамкнутым ротором.
Описание схемы
Работу асинхронного электродвигателя, предназначенного для обычной электросети переменного электрического тока можно описать следующей схемой:
- На обмотки статора двигателя подается переменный электрический ток от каждой фазы (в случае, если двигатель трехфазный, если ток однофазный, то включение остальных обмоток происходит посредством включения в схему пусковых конденсаторов, играющих роль имитации трехфазной сети).
- В результате подачи напряжения, в каждой из имеющихся обмоток создается электрическое поле с частотой напряжения, и поскольку они имеют смещение на 120 градусов относительно друг друга, то происходит смещение подачи как во времени (даже ничтожно малого), так и в пространстве (тоже достаточно небольшого).
- Получившийся в результате вращающийся магнитный поток статора своей силой создает в роторе, вернее в его проводниках, электродвижущую силу.
- Созданный в статоре магнитный поток, взаимодействуя с магнитным полем ротора, создает пусковой момент – магнитное поле которого стремится повернуться в направлении магнитного поля статора.
- Магнитное поле постепенно нарастая и превышая так называемый тормозной момент, проворачивает ротор.
Устройство
Наиболее наглядно представить конструкцию агрегата можно на примере асинхронного двигателя, имеющего короткозамкнутый ротор, второй вид электромоторов имеет несколько иную конструкцию, это вызвано тем, что они используют промышленную сеть в 380 Вольт.
Основными составными частями такой электрической машины являются статор и ротор, которые не соприкасаются между собой и имеют воздушный зазор. Такая конструкция основных частей связана с тем, что в состав обеих основных частей электромотора входят так называемые активные части – состоящие из металлического проводника обмотка возбуждения.
Для каждой части имеются своя соответственно статорная и роторная обмотки и стальной сердечник – магнитопровод. Это основные части электродвигателя, принципиально необходимые для работы машины, все остальные части – корпус, подшипники качения, вал, вентилятор – это конструктивно необходимые, но абсолютно не влияющие на принцип работы прибора.
Они во многом играют важную роль, например, подшипники качения, обеспечивают возможность плавности хода, корпус защищает от механического воздействия на основные рабочие части, вентилятор обеспечивает обдув двигателя и отвод тепла, выделяемого при работе, но на принцип преобразования электрической энергии в механическую не влияют.
Итак, основными частями асинхронного электромотора, как электрической машины являются:
- Статор – основной элемент электромотора, состоящая из трехфазной (или многофазной) обмотки. Особенностью обмотки является определенный порядок расположения витков – проводники равномерно расположены в пазах, имеющих угол 120 градусов по всей окружности.
- Ротор – второй основной элемент агрегата, представляющий собой цилиндрический сердечник с залитыми алюминием пазами. Такая конструкция из-за своей особенности называется «беличья клетка» или короткозамкнутым типом ротора. В ней медные стержни замкнуты на концах кольцом с обеих сторон цилиндра.
Трехфазные обмотки, а конструктивно их по одной на каждую фазу, соединяются подобно обмоткам статора или «звездой» или «треугольником», и концы обмоток этих выводятся на контактные кольца, которые вращаются на валу, электрический ток на них передается через щетки из графита.
Этот тип электродвигателей имеет большую мощность и применяется уже в промышленных машинах и станках.
Область применения
В виду особенности конструкции и простоты изготовления, подобные электромоторы нашли основное применение в машинах и механизмах в которых не требуется большое усилие и мощность при работе.
В основном, такие моторы устанавливаются практически на всех бытовых приборах:
- мясорубки;
- фены;
- электрические миксеры;
- бытовые вентиляторы;
- небольшие маломощные бытовые станки;
Трехфазные асинхронные моторы имеют различную мощность, от 150 Вт до нескольких киловатт, и применяются в основном в промышленности в качестве моторов для машин и механизмов.
Применение подобного типа моторов обусловлено приемлемым с точки зрения соотношения мощность/производительность, к тому же, как и их простейшие собраться такие двигатели не требуют большого внимания и кропотливого обслуживания, в особенности те типы корпуса, которые специально разработаны для работы в тяжелых условиях производства.
В виду различных конструкторских задач, стоящих перед разрабатываемыми машинами и механизмами в промышленном, серийном производстве, нашли свое применение асинхронные линейные электромоторы основных четырех видов:
Моторы для однофазной сети
С короткозамкнутым ротором.
Двигатели для двухфазной сети
С короткозамкнутым ротором.
Трехфазные асинхронные двигатели
С короткозамкнутым ротором.
Трехфазные двигатели
С фазным ротором.
Особенностью конструкции является заложенный принцип работы однофазного асинхронного двигателя – у него только одна обмотка статора рабочая. А вот для пуска используется дополнительная обмотка, ее назначение – подключение к сети посредством конденсатора. Такое подключение используется для создания начального сдвига фаз и пускового момента, проще говоря, для того, чтобы вал начал вращаться.
Второй тип электрических моторов – двухфазные двигатели, имеют две рабочие обмотки. Такое техническое решение позволяет наиболее эффективно работать от однофазной сети, используя фазосдвигающий конденсатор для получения вращающегося магнитного поля.
Трехфазные асинхронники, имеют в своем составе по одной обмотке на каждую фазу подаваемого напряжения – три рабочие обмотки с соответствующим сдвигом относительно друг друга на 120 градусов. Это позволяет при включении в трехфазную сеть, получить электрическое поле, приводящее в движение короткозамкнутый ротор.
Для четвертого трехфазного асинхронника с фазным ротором, статор устроен таким же образом – три обмотки с соединением по типу звезда.
Принцип работы частотных преобразователей
Вместе со всеми положительными качествами асинхронных двигателей, существует и неприятные моменты – слишком большой пусковой ток и невозможность регулировать скорость вращения ротора.
Решить эти проблемы можно, используя частотные преобразователи.
Принцип работы такого устройства в двух словах можно описать следующим образом: с помощью электронной схемы выпрямителя, сетевое напряжение сначала сглаживается, а после, фильтруется с помощью конденсаторов.
Использование таких частотных преобразователей при пуске, позволяет избежать обратного вращения вала двигателя, и существенно сократить (до 50%) потребляемую энергию.
3-х фазный асинхронный двигатель был изобретен русским инженером Михаилом Доливо-Добровольским в 1889 году. Этот двигатель был с короткозамкнутым ротором.
Сегодняшние трёхфазные асинхронные двигатели преобразовывают электрическую энергию переменного тока в механическую. Область применения их довольно большая, поскольку они недорогие, простые в эксплуатации и очень надежные. Асинхронные двигатели занимают 90% от общего объема выпускаемых двигателей во всем мире. Данный электродвигатель изменил историю мировой промышленности.
Асинхронный двигатель представляет собой асинхронную машину, которая рассчитана на превращение электрической энергии в механическую энергию.
Прилагательное «асинхронный» значит разновременный. Однако считается, что у двигателей такого рода частоты вращения ротора меньше, чем статора. Функционируют асинхронные двигатели от сети переменного тока.
Конструкция асинхронного двигателя.
На представленном выше рисунке изображено:
- 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). Ротор (9), а также статор (10) – самые главные части асинхронного двигателя.
Как правило, статор обладает цилиндрической формой, а укомплектовывается он из листов стали. Обмотки из обмоточного провода размещаются в пазах сердечника статора. Оси обмоток смещены на 120 градусов в пространстве касательно друг друга. Концы обмоток могут скрепляться звездой либо треугольником.
Это зависит от подаваемого напряжения.
Существует две разновидности ротора асинхронного двигателя:
- короткозамкнутый ротор – это сердечник, что собран из листов стали. Из-за заливки расплавленного алюминия в пазах такого сердечника появляются стержни, что накоротко запираются торцевыми кольцами. В двигателях с высокой мощностью алюминий могут заменить медью. Такое построение носит название «беличья клетка». Оно являет собой короткозамкнутую обмотку ротора (отсюда и название).
Фазный ротор обладает 3-х фазной обмоткой, что очень подобна обмотке статора. На практике концы обмоток скрепляются звездой, а свободные концы подводятся к контактным кольцам. В цепь обмотки фазного ротора можно ввести добавочный резистор, ведь к кольцам подключены щетки. Такая возможность существует для того, чтобы можно было менять активное сопротивление в цепи ротора. Это в свою очередь оказывает снижение больших пусковых токов.
Принцип работы асинхронного двигателя.
Во время подачи напряжения к обмотке в любой из фаз создаётся магнитный поток. Он меняется параллельно частоте подаваемого напряжения. Данные магнитные потоки смещены на 120 градусов во времени и пространстве касательно друг друга. Вместе с тем, результирующий магнитный поток в действительности оказывается вращающимся.
В проводниках ротора результирующий магнитный поток статора при вращении создает ЭДС. В обмотке ротора есть замкнутая электрическая цепь, в которой возникает ток. Тем временем ток при взаимодействии с магнитным потоком статора образовывает пусковой момент двигателя, что стремится направить ротор в том направлении, в котором вращается магнитное поле статора. Когда он превысит значения тормозного момента ротора, ротор придет в действие. В этот момент возникает скольжение.
Скольжение являет собой величину, что показывает в процентном соотношении насколько n1 больше, чем n2.
- s – скольжение;
- n1- синхронная частота магнитного поля статора;
- n2 – частота вращения ротора.
Скольжение – весьма значимая величина, которая на начальном этапе равна единице, но с возрастанием частоты вращения n2 ротора разность частот n 1 -n 2 уменьшается. В результате в проводниках ротора снижается ток и ЭДС. Следовательно, происходит уменьшение вращающего момента. В ситуации, когда двигатель работает на валу без нагрузки (режим холостого хода) показатель скольжения минимален. Однако с возрастанием статического момента, скольжение увеличивается до критического значения (sкр – критическое скольжение). При превышении данного значения может произойти «опрокидывание двигателя», которое в конечном итоге приведет к нестабильной работе асинхронного двигателя. Диапазон значения скольжения – 0-1, а в номинальном режиме для таких двигателей общего назначения оно становит – 1 – 8 %.
Величины прекратят меняться когда возникнет равновесие между электромагнитным моментом, что заставляет ротор вращаться, и тормозным моментом, что создается нагрузкой на валу двигателя.
Таким образом, принцип работы асинхронного двигателя основывается на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и токов, что наводятся данным магнитным полем в роторе. Хотя вращающий момент возникает лишь в той ситуации, когда присутствует разность частот вращения магнитных полей.
Трехфазный асинхронный электродвигатель
Конструкция асинхронного электродвигателя
Трехфазный асинхронный электродвигатель, как и любой электродвигатель, состоит из двух основных частей — статора и ротора. Статор — неподвижная часть, ротор — вращающаяся часть. Ротор размещается внутри статора. Между ротором и статором имеется небольшое расстояние, называемое воздушным зазором, обычно 0,5-2 мм.
Статор асинхронного двигателя
Ротор асинхронного двигателя
Статор состоит из корпуса и сердечника с обмоткой. Сердечник статора собирается из тонколистовой технической стали толщиной обычно 0,5 мм, покрытой изоляционным лаком.
Шихтованная конструкция сердечника способствует значительному снижению вихревых токов, возникающих в процессе перемагничивания сердечника вращающимся магнитным полем. Обмотки статора располагаются в пазах сердечника.
Корпус и сердечник статора асинхронного электродвигателя
Конструкция шихтованного сердечника асинхронного двигателя
Ротор состоит из сердечника с короткозамкнутой обмоткой и вала. Сердечник ротора тоже имеет шихтованную конструкцию. При этом листы ротора не покрыты лаком, так как ток имеет небольшую частоту и оксидной пленки достаточно для ограничения вихревых токов.
Принцип работы. Вращающееся магнитное поле
Принцип действия трехфазного асинхронного электродвигателя основан на способности трехфазной обмотки при включении ее в сеть трехфазного тока создавать вращающееся магнитное поле.
Вращающееся магнитное поле — это основная концепция электрических двигателей и генераторов.
Вращающееся магнитное поле асинхронного электродвигателя
Частота вращения этого поля, или синхронная частота вращения прямо пропорциональна частоте переменного тока f1 и обратно пропорциональна числу пар полюсов р трехфазной обмотки.
- где n1 – частота вращения магнитного поля статора, об/мин,
- f1 – частота переменного тока, Гц,
- p – число пар полюсов
Концепция вращающегося магнитного поля
Чтобы понять феномен вращающегося магнитного поля лучше, рассмотрим упрощенную трехфазную обмотку с тремя витками. Ток текущий по проводнику создает магнитное поле вокруг него. На рисунке ниже показано поле создаваемое трехфазным переменным током в конкретный момент времени
Магнитное поле прямого проводника с постоянным током Магнитное поле создаваемое обмоткойСоставляющие переменного тока будут изменяться со временем, в результате чего будет изменяться создаваемое ими магнитное поле. При этом результирующее магнитное поле трехфазной обмотки будет принимать разную ориентацию, сохраняя при этом одинаковую амплитуду.
Магнитное поле создаваемое трехфазным током в разный момент времени Ток протекающий в витках электродвигателя (сдвиг 60°) Вращающееся магнитное полеДействие вращающегося магнитного поля на замкнутый виток
Теперь разместим замкнутый проводник внутри вращающегося магнитного поля.
По закону электромагнитной индукции изменяющееся магнитное поле приведет к возникновению электродвижущей силы (ЭДС) в проводнике. В свою очередь ЭДС вызовет ток в проводнике. Таким образом, в магнитном поле будет находиться замкнутый проводник с током, на который согласно закону Ампера будет действовать сила, в результате чего контур начнет вращаться.
Короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя
По этому принципу также работает асинхронный электродвигатель. Вместо рамки с током внутри асинхронного двигателя находится короткозамкнутый ротор по конструкции напоминающий беличье колесо. Короткозамкнутый ротор состоит из стержней накоротко замкнутых с торцов кольцами.
Короткозамкнутый ротор «беличья клетка» наиболее широко используемый в асинхронных электродвигателях (показан без вала и сердечника)Трехфазный переменный ток, проходя по обмоткам статора, создает вращающееся магнитное поле.
Таким образом, также как было описано ранее, в стержнях ротора будет индуцироваться ток, в результате чего ротор начнет вращаться. На рисунке ниже Вы можете заметить различие между индуцируемыми токами в стержнях. Это происходит из-за того что величина изменения магнитного поля отличается в разных парах стержней, из-за их разного расположения относительно поля. Изменение тока в стержнях будет изменяться со временем.
Вы также можете заметить, что стержни ротора наклонены относительно оси вращения. Это делается для того чтобы уменьшить высшие гармоники ЭДС и избавиться от пульсации момента. Если стержни были бы направлены вдоль оси вращения, то в них возникало бы пульсирующее магнитное поле из-за того, что магнитное сопротивление обмотки значительно выше магнитного сопротивления зубцов статора.
Скольжение асинхронного двигателя. Скорость вращения ротора
Отличительный признак асинхронного двигателя состоит в том, что частота вращения ротора n2 меньше синхронной частоты вращения магнитного поля статора n1.
Объясняется это тем, что ЭДС в стержнях обмотки ротора индуцируется только при неравенстве частот вращения n2<n1. Частота вращения поля статора относительно ротора определяется частотой скольжения ns=n1-n2. Отставание ротора от вращающегося поля статора характеризуется относительной величиной s, называемой скольжением:
- где s – скольжение асинхронного электродвигателя,
- n1 – частота вращения магнитного поля статора, об/мин,
- n2 – частота вращения ротора, об/мин,
Рассмотрим случай когда частота вращения ротора будет совпадать с частотой вращения магнитного поля статора. В таком случае относительное магнитное поле ротора будет постоянным, таким образом в стержнях ротора не будет создаваться ЭДС, а следовательно и ток. Это значит что сила действующая на ротор будет равна нулю. Таким образом ротор будет замедляться. После чего на стержни ротора опять будет действовать переменное магнитное поле, таким образом будет расти индуцируемый ток и сила.
В реальности же ротор асинхронного электродвигателя никогда не достигнет скорости вращения магнитного поля статора. Ротор будет вращаться с некоторой скоростью которая немного меньше синхронной скорости.
Скольжение асинхронного двигателя может изменяться в диапазоне от 0 до 1, т. е. 0—100%. Если s~0, то это соответствует режиму холостого хода, когда ротор двигателя практически не испытывает противодействующего момента; если s=1 — режиму короткого замыкания, при котором ротор двигателя неподвижен (n2 = 0). Скольжение зависит от механической нагрузки на валу двигателя и с ее ростом увеличивается.
Скольжение, соответствующее номинальной нагрузке двигателя, называется номинальным скольжением. Для асинхронных двигателей малой и средней мощности номинальное скольжение изменяется в пределах от 8% до 2%.
Преобразование энергии
Асинхронный двигатель преобразует электрическую энергию подаваемую на обмотки статора, в механическую (вращение вала ротора). Но входная и выходная мощность не равны друг другу так как во время преобразования происходят потери энергии: на трение, нагрев, вихревые токи и потери на гистерезисе.
Это энергия рассеивается как тепло. Поэтому асинхронный электродвигатель имеет вентилятор для охлаждения.
Типы асинхронных электродвигателей
Асинхронные электродвигатели применяются в самых различных областях по причине отличных эксплуатационных характеристик и особых качеств продукции. К основным их особенностям можно отнести независимость частоты вращения от поступающей нагрузки и широкую сферу применения.
Конструкционные особенности асинхронных электрических двигателей
Асинхронные электродвигатели состоят из статора и ротора, где внутренняя часть – ротор, который при вращении несет обмотку. Корпус прикрывает внутренние детали и защищает двигатель от попадания различных посторонних предметов, а также в некоторой степени от пыли и влаги, но не на 100%.
Внутри статора имеются пазы, которые выполняют роль магнитопровода. В них поэтапно уложены секции обмотки, фазы которой соединяются по типу звездочки или треугольника. Обе детали выполнены из прочных листов штампованной стали, толщина которых примерно 5 мм, минимум 3 мм.
В машинах с большой мощностью используются двигателя, зазор в которых от 1 до 1,5 мм, соответственно, в маленьких он может составлять менее 3 мм.
Типы асинхронных двигателей
Асинхронные двигатели подразделяются на два типа:
- С короткозамкнутым ротором;
- Фазным ротором.
На электродвигателях имеется статорная обмотка – стержни, замкнутые с торцов двумя кольцами. Обмотка электродвигателей с фазным ротором соединена в форме звезды, такой вид называют с контактными кольцами – в конце обмотки три кольца из меди.
Асинхронные электродвигатели действуют практически по одному принципу: на обмотку подается напряжение, которое образует вращающее магнитное поле. Оно воздействует на обмотку, что создает электрическое поле. Все это ведет к вращению механизмов и образованию движения.
Купить различные типы асинхронных электродвигателей можно в нашей компании по привлекательной цене. Вся продукция подлежит сертификации и соответствует ГОСТ.
Мы даем гарантию на всю продукцию, которая имеется у нас в наличии и под заказ.
Вам помогут выбрать подходящий электродвигатель наши консультанты по тел. (495) 668 32 90.
Просмотров: 2946
Дата: Пятница, 06 Сентябрь 2013
Асинхронный двигатель: устройство, виды, принцип работы
Немало техники — бытовой, строительной, производственной имеют двигатели. Если задаться целью и проверить тип мотора, в 90% окажется, что стоит асинхронный двигатель. Это обусловлено простотой конструкции, высоким КПД, отсутствием электрического контакта с движущейся частью (в моделях с короткозамкнутым ротором). В общем, причин достаточно.
Содержание статьи
Что такое асинхронный двигатель и принцип его действия
Любой электродвигатель — устройство для преобразования электрической энергии в механическую. Электрический двигатель состоит из неподвижной (статор) и подвижной части (ротор). Строение статора таково, что он имеет вид полого цилиндра, внутри которого имеется обмотка.
В это цилиндрическое отверстие вставляется подвижная часть — ротор. Он также имеет вид цилиндра, но меньшего размера. Между статором и ротором имеется воздушный зазор, позволяющий ротору свободно вращаться. Ротор вращается из-за наводимых магнитным полем статора токов. По способу вращения двигатели делят на синхронные и асинхронные.
Так выглядит разобранный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
Асинхронный электродвигатель отличается тем, что частота вращения ротора и магнитного поля, создаваемого статором, у него неравны. То есть, ротор вращается несинхронно с полем, что и дало название этому типу машин. Характерно, в рабочем режиме скорость его вращения меньше. Второе название этого типа двигателей — индукционные. Это название связано с тем, что движение происходит за счёт наводимых на нём токов индукции.
Асинхронный двигатель в разобранном виде: основные узлы и части
Коротко описать принцип работы асинхронного двигателя можно так. При включении мотора на обмотки статора подаётся ток, из-за чего возникает переменное магнитное поле.
В область действия силовых линий этого попадает ротор, который начинает вращаться вслед за переменным полем статора.
Статор
Статор асинхронного двигателя состоит из трёх частей: корпуса, сердечника и обмотки. Корпус статора служит в качестве опоры для электродвигателя. Изготавливают его из стали или чугуна, сваркой или литьём. К прочности корпуса предъявляются высокие требования, так как при работе возникают вибрации в результате которых может сместиться ротор, что приведёт к заклиниванию мотора и выходу его из строя.
Статор асинхронного двигателя
Есть и ещё одно требование — геометрия корпуса должна быть идеальной. Между обмоткой статора и ротором зазор делают в несколько миллиметров, так что малейшие отклонения могут быть критичны.
Сердечник статора
Сердечник статора асинхронного электродвигателя изготавливают из наборных металлических пластин.
Так как сердечник является магнитопроводом, металл используется магнитная электротехническая сталь. Для уменьшения потерь из-за вихревых потоков сердечник набирается из пластин, покрытых слоем диэлектрика (лак).
Сердечник статора набирается из тонких металлических изолированных пластин
Толщина одной пластины — 0,35-0,5 мм. Они собираются в единый пакет, так чтобы пазы всех пластин совпадали. В эти пазы затем укладываются витки обмотки.
Обмотка статора и количество оборотов электродвигателя
Статор асинхронного электромотора чаще всего имеет трёхфазную обмотку возбуждения. Она называется так, потому что является причиной движения ротора. Обмотка статора состоит из катушек, навитых из медной проволоки которые укладываются в пазы сердечника. Каждая обмотка может состоять из нескольких витков проволоки или из одного витка. Провод используется специальный, с лаковым покрытием, которое изолирует витки друг от друга и от стенок сердечника.
Как уже говорили, чаще всего обмотка статора асинхронного двигателя имеет три фазы.
В этом случае оси катушек расположены со сдвигом 120°. При таком строении магнитное поле имеет два полюса и делает один полный оборот за один цикл трёхфазного питания. При частоте в электросети равной 50 Гц, скорость вращения поля (и ротора) 50 об/сек или 3000 об/мин.
Укладка катушек обмотки статора асинхронного двигателя
Для уменьшения скорости вращения ротора в асинхронном двигателе обмотку делают с большим количеством полюсов. Так с четырехполюсным стартером скорость вращения будет вдвое меньше — 1500 об/мин. Обмотка с шестью полюсами статора даёт втрое меньшую скорость — 1000 об/мин. С восемью полюсами — в четыре раза меньше, т. е. 750 об/мин. Ещё более «медленные» электромоторы делают очень редко.
Концы обмоток статора выводятся на клеммную коробку корпуса. Тут они могут соединяться по принципу «звезда» или «треугольник» в зависимости от типа подаваемого питания (220 В или 380 В).
Ротор
Ротор асинхронного электродвигателя бывает двух видов: короткозамкнутым и фазным.
Чаще всего встречаются машины с короткозамкнутым ротором. Их преимущество в простоте конструкция и несложной технологии изготовления. Что еще важно, в таких моторах отсутствует контакт с динамической конструкцией. Это повышает долговечность, делает обслуживание более редким и простым.
Асинхронный двигатель может быть с короткозамкнутым и фазным
Асинхронные электромоторы с фазным ротором имеют более сложную конструкцию. Но они позволяют плавно регулировать скорость без дополнительных устройств, со старта имеют высокий крутящий момент. Так что приходится выбирать: более простая конструкция или возможность регулировки скорости вращения.
Устройство короткозамкнутого ротора
Ротор состоит из вала и цилиндрической конструкции из короткозамкнутых стержней. Внешне эта конструкция очень напоминает беличье колесо, поэтому так часто называют короткозамкнутую обмотку ротора.
Устройство короткозамкнутого ротора
Изначально и стержни, и замыкающие кольца изготавливались из меди.
Роторы современных асинхронных двигателей мощностью до 100 кВт делают из алюминиевых стержней, с алюминиевыми же замыкающими дисками. Расстояние между стержнями заливается снова-таки алюминиевым сплавом. Получается короткозамкнутый ротор, но уже со сплошным покрытием.
Так как при работе выделяется значительное количество тепла, для охлаждения перемычки «беличьего колеса» делают с дополнительными вентиляционными лопатками. Так во время работы происходит самоохлаждение. Оно работает тем эффективнее, чем выше скорость вращения.
Как устроен асинхронный двигатель: устройство и компоновка деталей
Ротор устанавливается в статор, концы вала фиксируются при помощи крышек с вмонтированными подшипниками. Это двигатель без щеток (безщеточный). Никаких дополнительных контактов и электрических соединений. Подвижная часть мотора начинает вращаться при наличии магнитного поля на статоре. Оно возникает после подачи питания. Это поле вращается, заставляя вращаться и предметы, которые находятся в его поле.
Простая и надёжная конструкция, которая обусловила популярность электрических двигателей этого типа.
Как сделан фазный ротор
Устройство фазного ротора мало чем отличается от обмотки статора. Те же наборные кольца с пазами под укладку медных катушек. Количество обмоток ротора три, соединены они обычно «звездой».
Так выглядит фазный ротор асинхронного двигателя
Концы роторных обмоток крепят к контактным кольцам из меди. Эти кольца жёстко закреплены на валу. Кроме того, они обязательно изолированы между собой, не имеют электрического контакта со стальным валом (крепятся к стержню через диэлектрические прокладки). Так как наличие колец отличительная черта этого типа движков, иногда их называют кольцевыми.
Асинхронный двигатель с фазным ротором
Для фиксации ротора к корпусу статора делают две крышки с подшипниками. На одной из крышек закрепляются щетки, которые прижимаются к кольцам на валу, за счёт чего имеют с ними хороший контакт. Для регулировки скорости вращения щетки соединены с реостатом.
Изменяя его сопротивление, меняем напряжение, а с ним и скорость вращения.
Что лучше короткозамкнутый или фазный?
Несмотря на то что двигатели с фазовым ротором лучше стартуют, позволяют в процессе работы плавно менять скорость при помощи обычного реостата, чаще применяется моторы короткозамкнутого типа. В этой конструкции отсутствуют щетки, которые выходят из строя первыми. Кроме того, более простое устройство подвижной части снижает стоимость двигателя, агрегат служит дольше, уход и техобслуживание проще.
Какой лучше: короткозамкнутый ротор или фазный
Тем не менее стоит более подробно ознакомиться с достоинствами и недостатками обоих типов асинхронных двигателей. Итак, достоинства короткозамкнутого асинхронного двигателя:
- Простая конструкция.
- Лёгкое обслуживание.
- Более высокий КПД.
- Нет искрообразования.
Недостатки:
- Малый пусковой крутящий момент.
- Высокий пусковой ток (в 4-7 раз выше номинального).
- Нет возможности регулировать скорость.
Магнитное поле трехфазного статора толкает ротор
Из-за высокого пускового тока прямое включение допускается для двигателей мощностью до 200 кВт. Более мощные требуют пускорегулирующей аппаратуры. Обычно используют частотный преобразователь, который плавно увеличивает ток, обеспечивая плавный старт без перегрузок.
Преимущество асинхронного фазного двигателя:
- Быстрый и беспроблемный старт.
- Позволяет менять скорость в процессе работы.
- Прямое подключение возможно, практически без ограничения мощности.
Недостатки тоже есть: наличие щёток, возможность искрения, сложное и частое обслуживание.
Как регулируется частота вращения
Как уже писали, частота вращения ротора зависит от количества полюсов статора. Чем больше количество полюсов, тем меньше скорость. Но это не только так можно регулировать скорость вращения. Она еще зависит от напряжения и частоты питания.
Способы регулирования частоты асинхронного двигателя
Напряжение можно регулировать, установив потенциометр на входе. Частоту регулируют поставив частотный преобразователь. Частотник — более выгодное решение, так как он ещё и снижает стартовые токи и может быть программируемым.
Однофазный асинхронный двигатель
Выше рассматривался трехфазный асинхронный двигатель, в однофазном асинхронном двигателе их две. Одна рабочая, вторая вспомогательная. Вспомогательная нужна для того, чтобы придать первоначальное вращение ротору. Потому может называться ещё пусковой или стартовой.
Однофазный асинхронный двигатель имеет две обмотки: рабочую и вспомогательную (стартовую или пусковую)
Когда в статоре включена одна обмотка, она создаёт два равных магнитных поля, вращающихся в разные стороны. Если ввести в это поле ротор, который уже имеет какое-то начальное вращение, магнитное поле будет поддерживать это вращение. Но как запустить ротор на старте? Как придать ему вращение, ведь от одной обмотки возникают два равноценных магнитных поля, направленные в разные стороны. Так что с их помощью заставить вращаться ротор невозможно. В простейшем варианте вращение задаётся вручную — механически. Затем вращение подхватывает поле.
Чтобы автоматизировать запуск однофазного асинхронного двигателя и сделана вспомогательная обмотка. Она сконструирована так, что подавляет одну из составляющих магнитного поля основной обмотки и усиливает вторую. Соответственно, одна из составляющих перевешивает, задавая вращение ротора. Затем стартовая обмотка отключается, вращение поддерживает основная.
Устройство и принцип действия асинхронного двигателя
Главная » Разное » Устройство и принцип действия асинхронного двигателяАсинхронный электродвигатель с короткозамкнутым и фазным ротором: устройство и принцип действия
Наука в области электричества в XIX и XX веках стремительно развивалась, что привело к созданию электрических асинхронных двигателей. С помощью таких устройств развитие промышленной индустрии шагнуло далеко вперед и теперь невозможно представить заводы и фабрики без силовых машин с использованием асинхронных электродвигателей.
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 |
Асинхронные электродвигатели являются очень эффективными устройствами с отличными механическими характеристиками, и благодаря этому они являются лидерами по частоте применения.
Режимы работы
Электродвигатель асинхронного типа универсальный механизм и по продолжительности работы имеет несколько режимов:
- 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 тоже соответствуют этому принципу и 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:
- Частотный – при изменении частоты тока в электрической сети изменяется частота вращения электрического двигателя. Для такого способа применяют устройство, которое называется частотный преобразователь;
- Реостатный – при изменении сопротивления реостата в роторе, изменяется частота вращения. Такой способ увеличивает пусковой момент и критическое скольжение;
- Импульсный – способ управления, при котором на двигатель подается напряжение специального вида.
- Переключение обмоток по время работы электрического двигателя со схемы «звезда» на схему «треугольник», что снижает пусковые токи;
- Управление с изменения пар полюсов для короткозамкнутых роторов;
- 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.
odinelectric.ru
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.
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. 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.
electroandi.ru
Устройство и принцип действия асинхронных электродвигателей
Всем привет. Рад вас видеть у себя на сайте. Тема сегодняшней статьи: устройство и принцип действия асинхронных электродвигателей. Так же я бы хотел немного сказать о способах регулировки их частоты вращения, и перечислить их основные преимущества и недостатки.
Раньше, я уже писал статьи, касающиеся асинхронных электродвигателей. Если кому интересно, то можете почитать. Вот список:
Схема пуска асинхронного двигателя.
Расчёт тока электродвигателя.
Реверсивное управление асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором.
Ну а теперь давайте перейдём к теме сегодняшней статьи.
В нынешнее время, очень трудно представить, как бы существовали все промышленные предприятия, если бы не было асинхронных машин. Эти двигателя установлены практически везде. Даже дома у каждого человека есть такой двигатель. Он может стоять на вашей стиральной машинке, на вентиляторе, на насосной станции, в вытяжке и так далее.
Вообще асинхронный электродвигатель – это колоссальный прорыв в мировой промышленности. Во всём мире их выпускают более 90 процентов от количества всех выпускаемых двигателей.
Асинхронный электродвигатель – это электрическая машина, которая преобразовывает электрическую энергию в механическую. То есть потребляет электрический ток, а взамен дают крутящий момент, с помощью которого можно вращать многие агрегаты.
А само слово «асинхронный» — означает неодновременных или не совпадающий по времени. Потому что у таких двигателей частота вращения ротора немного отстаёт от частоты вращения электромагнитного поля статора. Ещё это отставанием называют – скольжением.
Обозначается это скольжение буквой: S
А вычисляется скольжение по такой формуле: S = ( n1 — n2 )/ n1 — 100%
Где, n1 – это синхронная частота магнитного поля статора;
n2 – это частота вращения вала.
Устройство асинхронного электродвигателя.
Двигатель состоит из таких частей:
1. Статор с обмотками. Или станина внутри которой находится статор с обмотками.
2. Ротор. Это если короткозамкнутый. А если фазный, то можно сказать, что это якорь или даже коллектор. Я думаю, ошибки не будет.
3. Подшипниковые щиты. На мощных двигателях ещё спереди стоят подшипниковые крышки с уплотнителями.
4. Подшипники. Могут стоять скольжения или качения, в зависимости от исполнения.
5. Вентилятор охлаждения. Изготавливается из пластмассы или металла.
6. Кожух вентилятора. Имеет прорези для подачи воздуха.
7. Борно или клеммная коробка. Для подключения кабелей.
Это все его основные детали, но в зависимости от вида, типа и исполнения может немного изменяться.
Асинхронные электродвигателя в основном выпускают двух видов: трёхфазные и однофазные. В свою очередь трёхфазные ещё подразделяются на подвиды: с короткозамкнутым ротором или фазным ротором.
Самые распространённые – это трёхфазные с короткозамкнутым ротор.
Статор имеет круглую форму и набирается с листов специальной стали, которые изолированы между собой, и эта собранная конструкция образует сердечник с пазами. В пазы сердечника укладываются обмотки, со специального обмоточного, изолированного лаком провода. Провод это отливают в основном из меди, но также есть и с алюминия. Если двигатель очень мощный, то обмотки делаю шиной. Обмотки укладывают так, чтобы они были сдвинуты относительно друг друга на 120 градусов. Соединяются обмотки статора в звезду или в треугольник.
Ротор, как выше я уже писал выше, бывает короткозамкнутый или фазный.
Короткозамкнутый представляет собой вал, на который надеваются листы, из тоже специальной, стали. Эти наборные листы образую сердечник, в пазы которого заливают расплавленный алюминий. Этот алюминий равномерно растекается по пазам и образует стержни. А по краям эти стержни замыкают алюминиевыми кольцами. Получается своего рода «беличья клетка».
Фазный ротор представляет собой вал с сердечником и тремя обмотками. Одни концы, которых обычно соединяют в звезду, а вторые три конца присоединяют к токосъемным кольцам. А на эти кольца, с помощью щёток подают электрический ток.
Если в цепь фазных обмоток добавить нагрузочный реостат, и при пуске двигателя увеличивать активное сопротивление, то таким способ можно уменьшить большие пусковые токи.
Принцип действия.
Когда на обмотки статора подаются электрический ток, то в этих обмотках возникает электрический поток. Как вы помните, из выше написанных слов, фазы у нас смещены относительно друг друга на 120 градусов. И вот этот поток в обмотках начинает вращаться.
И при вращении магнитного потока статора, в обмотках ротора появляется электрический ток, и своё магнитное поле. Два этих магнитных поля начинают взаимодействовать и заставляют вращаться ротор электродвигателя. Это если ротор короткозамкнутый.
По принципу роботы вот посмотрите видео ролик.
Ну а с фазным ротором, по сути, принцип тот же. Напряжение подаётся на статор и на ротор. Появляются два магнитных поля, которые начинают взаимодействовать и вращать ротор.
Достоинства и недостатки асинхронных двигателей.
Основные достоинства асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором:
1. Очень простое устройство, что позволяет сократить затраты на его изготовление.
2. Цена намного меньше по сравнению с другими двигателями.
3. Очень простая схема запуска.
4. Скорость вращения вала практически не меняется с увеличением нагрузки.
5. Хорошо переносит кратковременные перегрузы.
6. Возможность подключения трёхфазных двигателей в однофазную сеть.
7. Надёжность и возможность эксплуатировать практически в любых условиях.
8. Имеет очень высокий показатель КПД и cos φ.
Недостатки:
1. Не возможности контролировать частоту вращения ротора без потери мощности.
2. Если увеличить нагрузку, то уменьшается момент.
3. Пусковой момент очень мал по сравнению с другими машинами.
4. При недогрузе увеличивается показатель cos φ
5. Высокие показатели пусковых токов.
Достоинства двигателей с фазным ротором:
1. По сравнению с короткозамкнутыми двигателями, имеет достаточно большой вращающий момент. Что позволяет его запускать под нагрузкой.
2. Может работать с небольшим перегрузом, и при этом частота вращения вала практически не меняется.
3. Небольшой пусковой ток.
4. Можно применять автоматические пусковые устройства.
Недостатки:
1. Большие габариты.
2. Показатели КПД и cos φ меньше, чем у двигателей с короткозамкнутым ротором. И при недогрузе эти показатели имеют минимальное значение
3. Нужно обслуживать щёточный механизм.
На этом буду заканчивать свою статью. Если она была вам полезной, то поделитесь нею со своими друзьями в социальных сетях. Если есть вопросы, то задавайте их в комментариях и подписывайтесь на обновления. Пока.
С уважением Александр!
Читайте также статьи:
fazanet.ru
Принцип действия асинхронного двигателя — Asutpp
Электродвигатель предназначен для преобразования, с малыми потерями, электрическую энергию в механическую.
Предлагаем рассмотреть принцип действия асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, трехфазного и однофазного типа, а также его конструкцию и схемы подключения.
Строение двигателя
Основные элементы электродвигателя это – статор, ротор, их обмотки и магнитопровод.
Преобразование электрической энергии в механическую происходит во вращающейся части мотора — роторе.
У двигателя переменного тока, ротор получает энергию не только за счет магнитного поля, но и при помощи индукции. Таким образом, они называются асинхронными двигателями. Это можно сравнить с вторичной обмоткой трансформатора. Эти асинхронные двигатели еще называют вращающимися трансформаторами. Чаще всего используется модели рассчитанные на трех фазное включение.
Конструкция асинхронного двигателяНаправление вращения электродвигателя задается правилом левой руки буравчика: оно демонстрирует связь между магнитным полем и проводником.
Второй очень важный закон – Фарадея:
- ЭДС наводиться в обмотке, но электромагнитный поток меняется во временем.
- Величина наведенной ЭДС прямо пропорциональна скорости изменения электрического потока.
- Направление ЭДС противодействует току.
Принцип действия
При подаче напряжения на неподвижные обмотки статора, оно создает магнитное в статора. Если подается напряжение переменного тока, то магнитный поток, созданный им, изменяется. Так статор производит изменение магнитного поля, и ротор получает магнитные потоки.
Таким образом, ротор электродвигателя принимает эти поток статора и, следовательно, вращается. Это основной принцип работы и скольжения в асинхронных машинах. Из вышеизложенного следует отметить, что магнитный поток статора (и его напряжение) должно быть равно переменному току для вращения ротора, так что асинхронная машина может работать только от сети переменного тока.
Принцип работы асинхронного двигателяКогда такие двигатели действуют в качестве генератора, они будет генерировать непосредственно переменный ток. В случае такой работы, ротор вращается с помощью внешних средств скажем, турбины. Если ротор имеет некоторый остаточный магнетизм, то есть некоторые магнитные свойства, которые сохраняет по типу магнита внутри материала, то ротор создает переменный поток в стационарной обмотке статора. Так что это обмотки статора будут получать наведенное напряжение по принципу индукции.
Индукционные генераторы используются в небольших магазинах и домашних хозяйствах, чтобы обеспечить дополнительную поддержку питания и являются наименее дорогостоящими из-за легкого монтажа. В последнее время они широко используется людьми в тех странах, где электрические машины теряют мощность из-за постоянных перепадов напряжения в питающей электросети. Большую часть времени, ротор вращается при помощи небольшого дизельного двигателя соединенного с асинхронным генератором переменного напряжения.
Как вращается ротор
Вращающийся магнитный поток проходит через воздушный зазор между статором, ротором и обмоткой неподвижных проводников в роторе. Этот вращающийся поток, создает напряжение в проводниках ротора, тем самым заставляя наводиться в них ЭДС. В соответствии с законом Фарадея электромагнитной индукции, именно это относительное движение между вращающимся магнитным потоком и неподвижными обмотками ротора, которые возбуждает ЭДС, и является основой вращения.
Двигатель с короткозамкнутым ротором, в котором проводники ротора образовывают замкнутую цепь, в следствии чего возникает ЭДС наводящая ток в нем, направление задается законом Ленса, и является таким, чтобы противодействовать причине его возникновения. Относительное движение ротора между вращающимся магнитным потоком и неподвижным проводником и является его действием к вращению. Таким образом, чтобы уменьшить относительную скорость, ротор начинает вращаться в том же направлении, что и вращающийся поток на обмотках статора, пытаясь поймать его. Частота наведенной на него ЭДС такая же, как частота питания.
Гребневые асинхронные двигатели
Когда напряжение питания низкое, возбуждение обмоток короткозамкнутого ротора не происходит. Это обусловлено тем что, когда число зубцов статора и число зубьев ротора равное, таким образом вызывая магнитную фиксацию между статором и ротором. Этот физический контакт иначе называется зубо-блокировкой или магнитной блокировкой. Данная проблема может быть преодолена путем увеличения количества пазов ротора или статора.
Подключение
Асинхронный двигатель можно остановить, просто поменяв местами любые два из выводов статора. Это используется во время чрезвычайных ситуаций. После он изменяет направление вращающегося потока, который производит вращающий момент, тем самым вызывая разрыв питания на роторе. Это называется противофазным торможением.
Видео: Как работает асинхронный двигатель
Для того чтобы этого не происходило в однофазном асинхронном двигателе, необходимо использование конденсаторного устройства.
Его нужно подключить к пусковой обмотке, но предварительно обязательно проводится его расчет. Формула
QC = Uс I2 = U2 I2 / sin2
Схема: Подключение асинхронного двигателяИз которой следует, что электрические машины переменного тока двухфазного или однофазного типа, должны снабжаться конденсаторами с мощностью, равной самой мощности двигателя.
Аналогия с муфтой
Рассматривая принцип действия асинхронного электродвигателя, используемого в промышленных машинах, и его технические характеристики, нужно сказать про вращающуюся муфту механического сцепления . Крутящий момент на валу привода должен равняться крутящему моменту на ведомом валу. Кроме того, следует подчеркнуть, что эти два момента являются одним и тем же, поскольку крутящий момент линейного преобразователя вызывается трением между дисков внутри самой муфты.
Электромагнитная муфта сцепленияПохожий принцип действия и у тягового двигателя с фазным ротором. Система такого мотора состоит из восьми полюсов (из которых 4 – основные, а 4 – добавочные), и остовы. На основных полюсах расположены медные катушки. Вращение такого механизма обязано зубчатой передаче, которая получает крутящий момент от вала якоря, так же называемого сердечником. Включение в сеть, производится четырьмя гибкими кабелями. Основное назначение многополюсного электродвигателя – приведение в движение тяжелой техники: тепловозы, тракторы, комбайны и в некоторых случаях, станки.
Достоинства и недостатки
Устройство асинхронного двигателя является практически универсальным, но так же, у данного механизма есть свои плюсы и минусы.
Преимущества асинхронных двигателей переменного тока:
- Конструкция простой формы.
- Низкая стоимость производства.
- Надежная и практичная в обращении конструкция.
- Не прихотлив в эксплуатации.
- Простая схема управления
Эффективность этих двигателей очень высока, так как нет потерь на трение, и относительно высокий коэффициент мощности.
Недостатки асинхронных двигателей переменного тока:
- Не возможен контроль скорости без потерь мощности.
- Если увеличивается нагрузка – уменьшается момент.
- Относительно небольшой пусковой момент.
www.asutpp.ru
Асинхронный электродвигатель: устройство и принцип работы
Самым эффективным устройством, превращающим электрическую энергию в механическую, является асинхронный двигатель, изобретенный инженером Доливо-Добровольским в конце 19 века. Учитывая возрастающий интерес современников к разработке и сборке станков, самодвижущихся аппаратов и прочих механизмов, мы постараемся объяснить, как работает асинхронный электродвигатель, чтобы вы могли понять принцип его действия и результативно его использовать.
Устройство асинхронного электродвигателя
В его конструкцию входят следующие элементы:
- Статор цилиндрической формы, собранный из стальных листов. Сердечник статора имеет пазы, в которые уложены обмотки. Их оси сдвинуты на 120 градусов по отношению друг к другу.
- Ротор (короткозамкнутый или фазный). Первый вариант представляет собой сердечник с алюминиевыми стержнями, накоротко замкнутыми торцевыми кольцами (беличья клетка). Второй вариант состоит из трехфазной обмотки, чаще всего соединенной «звездой».
- Конструктивные детали – вал, подшипники, лапы, подшипниковые щиты, крыльчатка и кожух вентилятора, коробка выводов — обеспечивающие вращение, охлаждение и защиту механизма.
Схему асинхронного двигателя с указанием его деталей легко найти в интернете или в пособиях.
Принцип работы асинхронного двигателя
Принцип действия асинхронного электродвигателя заложен в его названии (не синхронный). То есть статор и ротор при включении создают вращающиеся с разной частотой магнитные поля. При этом частота вращения магнитного поля ротора всегда меньше частоты вращения магнитного поля статора.
Чтобы более наглядно представить себе этот процесс, возьмите постоянный магнит и покрутите его вокруг своей оси возле медного диска. Диск с небольшим отставанием начнет вращаться вслед за магнитом. Дело в том, что при вращении магнита в структуре диска возбуждаются токи Фуко (индукционные токи), движущиеся по замкнутому кругу. По сути они являются токами короткого замыкания, разогревающими металл. В диске «зарождается» собственное магнитное поле, в дальнейшем взаимодействующее с полем магнита.
В асинхронном двигателе для получения вращающегося поля используются обмотки статора. Магнитный поток, образованный ими, создает ЭДС в проводниках ротора. При взаимодействии магнитного поля статора и индуцируемого тока в обмотке ротора создается электромагнитная сила, приводящая во вращение вал электродвигателя.
Пошагово процесс выглядит следующим образом:
- При запуске двигателя магнитное поле статора пересекается с контуром ротора и индуцирует электродвижущую силу.
- В накоротко замкнутом роторе возникает переменный ток.
- Два магнитных поля (статора и ротора) создают крутящий момент.
- Крутящийся ротор пытается «догнать» поле статора.
- В тот момент, когда частоты вращения магнитного поля статора и ротора совпадут, электромагнитные процессы в роторе затухают и крутящий момент становится равным нулю.
- Магнитное поле статора возбуждает контур ротора, который к этому моменту снова отстает.
То есть ротор всегда медленнее магнитного поля статора, что и обеспечивает асинхронность.
Поскольку ток в роторе индуцируется бесконтактно, отпадает необходимость установки скользящих контактов, что делает асинхронные двигатели более надежными и эффективными. Изменяя направление тока в одной из обмоток (для этого нужно поменять фазы на клеммах), вы можете «заставить» мотор вращаться в ту или другую сторону.
Направление электромагнитной силы легко определить, вспомнив школьный курс физики и воспользовавшись «правилом левой руки».
На частоту вращения магнитного поля статора влияет частота питающей сети и число пар полюсов. Поскольку число пар полюсов зависит от типа двигателя и остается неизменным, то, если вы хотите изменить частоту вращения поля, необходимо изменить частоту питающей сети с помощью преобразователя.
Преимущества асинхронных двигателей
Благодаря тому, что устройство и принцип работы асинхронного электродвигателя достаточно просты, он обладает массой преимуществ и широко применяется во всех сферах народного хозяйства и в быту. Двигатели этого типа характеризуются:
- Надежностью и долговечностью. Отсутствие контакта между подвижными и неподвижными деталями сводит к минимуму возможность износа и поломок.
- Низкой стоимостью. Они доступны (не зря 90% от всех выпускающихся в мире двигателей именно асинхронные).
- Простотой эксплуатации. Для того чтобы использовать их, не обязательно иметь специальные знания и навыки.
- Универсальностью. Их можно установить практически на любое оборудование.
Изобретение асинхронного электродвигателя было значимым вкладом в развитие науки, промышленности и сельского хозяйства. С ним наша жизнь стала более комфортной.
www.szemo.ru
Асинхронный электродвигатель — устройство, принцип работы, виды асинхронных двигателей
Данный двигатель зачастую используется в промышленности. Он простой в использовании, долговечный, недорогой.
Асинхронный двигатель
Асинхронный двигатель превращает электрическую энергию в механическую. Его работа основана на принципе вращающегося магнитного поля. Сам принцип действия аппарата можно описать несколькими пунктами поэтапно:
- Во время запуска самого двигателя происходит пересечение магнитного поля с контуром ротора, после чего происходит индицирование электродвижущей силы.
- В замкнутом роторе происходит возникновение переменного тока.
- Магнитные поля: статора и ротора также воссоздают непосредственно так называемый крутящий момент.
- Ротор «догоняет» поле самого статора.
- Когда частоты вращения самого магнитного поля статора/ротора имеют совпадения, электромагнитные процессы, образованные в месте ротора затухают. После чего крутящий момент приравнивается к «0».
- Статор, а вернее его образованное магнитное поле возбуждает контур ротора, который в этот момент вновь позади.
Где применяются?
Как уже уточнялось выше в статье, применяется данный двигатель промышленности (лебедки общепромышленного назначения, краны) и бытовой технике (асинхронные двигатели с небольшой мощностью).
Теперь остановим ваше внимание на электродвигателе непосредственно с короткозамкнутым ротором. Они применяются в самих электроприводах различных типов станков, а если говорить точнее: металлообрабатывающих, а также часто встречающихся на сегодня грузоподъемных и ткацких, в том числе деревообрабатывающих), а также в вентиляторах, лифтах, различных насосах, бытовых приборах.
Если говорить об асинхронном электродвигателе с короткозамкнутым ротором, то благодаря его применению можно добиться существенного снижения энергопотребления оборудования, которое в свою очередь, обеспечивает высокий уровень надежности аппарата. Данные характеристики оказывают положительный эффект на модернизацию производства в целом.
Что такое «скольжение»?
Пришло время поговорить о таком понятии как «скольжение» асинхронного двигателя.
Это, по сути, относительная разность скоростей самого вращения «ротора», это ни что иное, как изменение, так называемого переменного магнитного тока. «Скольжение» измеряется в относительных единицах, а также можно измерять в процентном соотношении.
Устройство асинхронного двигателя
Основные части двигателя: статор и ротор. Три обмотки находятся на полюсах железного сердечника кольцевой формы, сети так называемого трехфазного тока 0 располагаются одна относительно другой строго под углом 120 градусов.
Также отметим, что внутри самого сердечника закреплен на той же оси цилиндр из высококачественного металла. Он называется – ротор.
Из чего состоит асинхронный электродвигатель
Статор
Статор это неподвижная часть, которая формирует вращающееся магнитное поле. Именно это поле непосредственно соприкасается с электромагнитным полем самой подвижной части, именуемой ротором, тем самым происходит полноценное вращение ротора.
Двигатели статора имеют фазные и короткозамкнутые роторы.
Устройство статора
- Первое это корпус, изготовленный из чугуна, но часто встречаются корпуса из алюминия.
- Далее идет сердечник из пластин, которые изготовлены из электротехнической стали в толщину 0,5 миллиметров. Пластины сердечника скреплены скобками или же швами, покрыты изоляционным лаком, закреплены в станине при помощи стопорных болтов.
- Ну и последнее в устройстве статора– обмотки, сдвинутые друг к другу на 120 градусов, как правило, в устройстве их не более трех, они вложены в пазы на внутренней стороне самого сердечника, изготовлены из изолированного медного, алюминиевого провода круглого/квадратного сечения.
Сердечник статора
Выполняется с посадкой на вал, без наличия промежуточной втулки. Посадка сердечников используется в двигателях с высотой непосредственно оси в 250 миллиметров без шпонки.
В больших двигателях сердечники закреплены на вал с применением шпонки. В случае, если ротор в диаметре 990 миллиметров, сердечник шихтуют из разных сегментов.
Обмотка статора и количество оборотов электродвигателя
Определить количество оборотов электродвигателя можно лишь при помощи обмотки. В этом нет ничего сложного и достаточно просто следовать инструкции и все получится. Для этого нужно:
- Снять крышку с двигателя.
- Найти одну из секций и посмотреть, сколько места она занимает по окружности самого круга. Например, если катушка заняла половину круга – это 180 градусов, то двигатель идет на 3000 оборотов в минуту.
- Если в окружности вмещается три секции на 120 градусов, то это двигатель на 1500 оборотов в минуту.
- Если в катушке вмещается 4 секции на 90 градусов, то двигатель на 3000 оборотов в минуту.
Ротор
Вращается внутри самого статора (выше описывали, что он представляет собой). Ротор – элемент электрического двигателя. Его вал соединен с деталями агрегаторов. Если говорить о массивном роторе – это цельный стальной цилиндр, который помещается во внутрь статора с не присоединенным к его поверхности сердечником (также выше описывали что такое сердечник).
Также бывают еще разновидности ротора:
- фазный (уложен в пазы сердечника обмоткой и соединен по схеме «звезда»),
- короткозамкнутый (залитый в поверхность сердечника, замкнут с торцов при помощи двух высокопроводящих медных колец).
Устройство короткозамкнутого ротора
Такая обмотка зачастую называется у профессионалов «беличьим колесом» по причине того, что его внешняя конструкция достаточно схожа с ним. Состоит из аллюминевых стержней, торцов с двумя кольцами замкнутых накоротко. Такие стержни вставлены, как правило, в пазы сердечника самого ротора.
Как сделан фазный ротор
Фазный ротор представляет собой двигатель, который поддается регулировке при помощи добавления в цепь ротора так называемых добавочных сопротивлений. Используются такого плана двигатели во время пуска с нагрузкой на валу. В свою очередь, увеличение сопротивления в цепи ротора предоставляет возможность увеличить пусковой момент.
Что лучше короткозамкнутый или фазный: совместная работа ротора и статора
Здесь стоит отметить, что особенных преимуществ нет ни у одного ротора, каждый хорош по-своему. Более подробно на них останавливаться не будем, так как вся необходимая информация по этим двум разновидностям ротора уже была дана выше в статье. остановим внимание на том, как регулируется частота вращения ротора. Это можно сделать при помощи изменения так называемого дополнительного сопротивления самой цепи ротора.
Также можно регулировать частоту вращения ротора, изменив напряжение статора, который подведен к обмотке.
Можно также изменить частоту питающего напряжения или же переключить число пар полюсов, ввести резисторы в цепь ротора.
Классификация по типу ротора
Классификация по типу ротора следующая: однофазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, а также есть такая разновидность ротора, как двухфазный асинхронный двигатель короткозамкнутый.
Плюс ко всему сегодня часто пользуется спросом и асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором с тремя фазами, а также асинхронный двигатель с фазным ротором, также с тремя фазами. Именно так и делится классификация ротора по числу фаз.
Линейные моторы
В линейных двигателях перемещение рабочего органа РО (коротких подач) происходит от самого двигателя через ременную передачу строго на винт (ходовой).
Шариковая гайка скреплена с короткой передачей пружинных механизмов защиты от соударений, именно через нее происходит вращение винта и происходит трансформация в продольное перемещение РО.
Подключение двигателя к питанию
Кнопки “Стоп” должны быть подключены в последовательности друг с другом, а в свою очередь кнопки “Пуск” должны строго настрого быть подключены в параллели между собой в цепи управления.
Во время нажатия на “Пуск” цепь катушки будет замкнута, а сама катушка начинает втягиваться, а во время размыкания кнопки, напряжение питающее катушку, пойдет через блок-контакт КМ. Прервать цепь управления можно при помощи нажатия на одну из кнопок “Стоп”.
Достоинства и недостатки асинхронных двигателей
Какие недостатки и достоинства у асинхронных электродвигателей
Достоинства:
- прежде всего, их легко использовать и никаких сложностей при эксплуатации не возникает
- конструкция двигателей очень простая и это еще одно их преимущество, а также нельзя не отметить их низкую себестоимость (порой это имеет большое значение для покупателей, так что это еще один плюс таких двигателей)
- надежность
Недостатки:
- модели оснащены маленьким пусковым механизмом
- выдают высокой спусковой ток
- очень сильно чувствительны к возможной смене параметров в сети
- для плавного регулирования скорости нужен преобразователь вероятных частот
Несмотря на то, что есть свои недостатки эти асинхронные двигатели, пользуются огромной популярностью. Так что все-таки они заслуживают должного уважения и не зря их часто используют в промышленности.
Заключение
Надеемся, теперь вам полностью понятен принцип работы асинхронного двигателя. Если хотите регулярно узнавать новую информацию по этой теме, а также по теме металлоискателей, подписывайтесь на нашу группу в социальной сети «Вконтакте». Для этого вам необходимо будет перейти по следующей ссылке https://vk.com/electroinfonet. Там можно не только узнавать различного рода полезную информацию, но еще и задавать вопросы и получать на них подробные ответы.
СледующаяЭлектрические машиныМалоизвестные факты о двигателях постоянного тока
electroinfo.net
принцип работы и устройство :: SYL.ru
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.
1. Статор.
2. Ротор.
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
Различают двигатели:
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 оставшаяся незадействованная катушка стартера. Она подключается к источнику питания через конденсатор, соединённый с ней последовательно.
Параметры асинхронного двигателя
При подборе таких машин, а также при дальнейшей их эксплуатации необходимо учитывать характеристики асинхронного двигателя. Они бывают энергетические — это коэффициент полезного действия, коэффициент мощности. Важно учитывать и механические показатели. Основным из них считается зависимость между скоростью вращения вала и рабочим усилием, прикладываемым к нему. Существуют ещё пусковые характеристики. Они определяют пусковой, минимальный и максимальный моменты и их соотношение. Важно также знать, каков пусковой ток асинхронного двигателя. Для наиболее эффективного использования двигателя необходимо учитывать все эти параметры.
Нельзя оставить без внимания вопрос энергосбережения. В последнее время он рассматривается не только с позиции уменьшения эксплуатационных затрат. Экономичность электродвигателей снижает уровень экологических проблем, связанных с производством электроэнергии.
Перед производителями постоянно ставятся задачи разработки и выпуска энергосберегающих двигателей, повышения эксплуатационного ресурса, уменьшения шумового уровня.
Улучшить энергосберегающие показатели можно путём снижения потерь при эксплуатации. А они напрямую зависят от рабочей температуры машины. Кроме того, совершенствование этой характеристики неизбежно приведёт к увеличению срока эксплуатации двигателя.
Снизить температуру обмоток можно, применяя вентилятор наружного обдува, закреплённый на хвостовике вала ротора. Но это приводит к неизбежному повышению шума, производимого двигателем при работе. Особенно ощутим этот показатель при высокой скорости вращения ротора.
Таким образом, видно, что асинхронный двигатель имеет один существенный недостаток. Он не способен поддерживать постоянную частоту вращения вала при возрастающих нагрузках. Зато такой двигатель имеет множество преимуществ по сравнению с образцами электродвигателей других конструкций.
Во-первых, он имеет надёжную конструкцию. Работа асинхронного двигателя не вызывает никаких сложностей при его использовании.
Во-вторых, асинхронный двигатель экономичен в производстве и эксплуатации.
В-третьих, эта машина универсальна. Имеется возможность её использования в любых устройствах, которые не требуют точного поддержания частоты вращения вала якоря.
В-четвёртых, двигатель с асинхронным принципом действия востребован и в быту, получая питание только от одной фазы.
www.syl.ru
Асинхронный двигатель: устройство, виды, принцип работы
Немало техники — бытовой, строительной, производственной имеют двигатели. Если задаться целью и проверить тип мотора, в 90% окажется, что стоит асинхронный двигатель. Это обусловлено простотой конструкции, высоким КПД, отсутствием электрического контакта с движущейся частью (в моделях с короткозамкнутым ротором). В общем, причин достаточно.
Содержание статьи
Что такое асинхронный двигатель и принцип его действия
Любой электродвигатель — устройство для преобразования электрической энергии в механическую. Электрический двигатель состоит из неподвижной (статор) и подвижной части (ротор). Строение статора таково, что он имеет вид полого цилиндра, внутри которого имеется обмотка. В это цилиндрическое отверстие вставляется подвижная часть — ротор. Он также имеет вид цилиндра, но меньшего размера. Между статором и ротором имеется воздушный зазор, позволяющий ротору свободно вращаться. Ротор вращается из-за наводимых магнитным полем статора токов. По способу вращения двигатели делят на синхронные и асинхронные.
Так выглядит разобранный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
Асинхронный электродвигатель отличается тем, что частота вращения ротора и магнитного поля, создаваемого статором, у него неравны. То есть, ротор вращается несинхронно с полем, что и дало название этому типу машин. Характерно, в рабочем режиме скорость его вращения меньше. Второе название этого типа двигателей — индукционные. Это название связано с тем, что движение происходит за счёт наводимых на нём токов индукции.
Асинхронный двигатель в разобранном виде: основные узлы и части
Коротко описать принцип работы асинхронного двигателя можно так. При включении мотора на обмотки статора подаётся ток, из-за чего возникает переменное магнитное поле. В область действия силовых линий этого попадает ротор, который начинает вращаться вслед за переменным полем статора.
Статор
Статор асинхронного двигателя состоит из трёх частей: корпуса, сердечника и обмотки. Корпус статора служит в качестве опоры для электродвигателя. Изготавливают его из стали или чугуна, сваркой или литьём. К прочности корпуса предъявляются высокие требования, так как при работе возникают вибрации в результате которых может сместиться ротор, что приведёт к заклиниванию мотора и выходу его из строя.
Статор асинхронного двигателя
Есть и ещё одно требование — геометрия корпуса должна быть идеальной. Между обмоткой статора и ротором зазор делают в несколько миллиметров, так что малейшие отклонения могут быть критичны.
Сердечник статора
Сердечник статора асинхронного электродвигателя изготавливают из наборных металлических пластин. Так как сердечник является магнитопроводом, металл используется магнитная электротехническая сталь. Для уменьшения потерь из-за вихревых потоков сердечник набирается из пластин, покрытых слоем диэлектрика (лак).
Сердечник статора набирается из тонких металлических изолированных пластин
Толщина одной пластины — 0,35-0,5 мм. Они собираются в единый пакет, так чтобы пазы всех пластин совпадали. В эти пазы затем укладываются витки обмотки.
Обмотка статора и количество оборотов электродвигателя
Статор асинхронного электромотора чаще всего имеет трёхфазную обмотку возбуждения. Она называется так, потому что является причиной движения ротора. Обмотка статора состоит из катушек, навитых из медной проволоки которые укладываются в пазы сердечника. Каждая обмотка может состоять из нескольких витков проволоки или из одного витка. Провод используется специальный, с лаковым покрытием, которое изолирует витки друг от друга и от стенок сердечника.
Как уже говорили, чаще всего обмотка статора асинхронного двигателя имеет три фазы. В этом случае оси катушек расположены со сдвигом 120°. При таком строении магнитное поле имеет два полюса и делает один полный оборот за один цикл трёхфазного питания. При частоте в электросети равной 50 Гц, скорость вращения поля (и ротора) 50 об/сек или 3000 об/мин.
Укладка катушек обмотки статора асинхронного двигателя
Для уменьшения скорости вращения ротора в асинхронном двигателе обмотку делают с большим количеством полюсов. Так с четырехполюсным стартером скорость вращения будет вдвое меньше — 1500 об/мин. Обмотка с шестью полюсами статора даёт втрое меньшую скорость — 1000 об/мин. С восемью полюсами — в четыре раза меньше, т. е. 750 об/мин. Ещё более «медленные» электромоторы делают очень редко.
Концы обмоток статора выводятся на клеммную коробку корпуса. Тут они могут соединяться по принципу «звезда» или «треугольник» в зависимости от типа подаваемого питания (220 В или 380 В).
Ротор
Ротор асинхронного электродвигателя бывает двух видов: короткозамкнутым и фазным. Чаще всего встречаются машины с короткозамкнутым ротором. Их преимущество в простоте конструкция и несложной технологии изготовления. Что еще важно, в таких моторах отсутствует контакт с динамической конструкцией. Это повышает долговечность, делает обслуживание более редким и простым.
Асинхронный двигатель может быть с короткозамкнутым и фазным
Асинхронные электромоторы с фазным ротором имеют более сложную конструкцию. Но они позволяют плавно регулировать скорость без дополнительных устройств, со старта имеют высокий крутящий момент. Так что приходится выбирать: более простая конструкция или возможность регулировки скорости вращения.
Устройство короткозамкнутого ротора
Ротор состоит из вала и цилиндрической конструкции из короткозамкнутых стержней. Внешне эта конструкция очень напоминает беличье колесо, поэтому так часто называют короткозамкнутую обмотку ротора.
Устройство короткозамкнутого ротора
Изначально и стержни, и замыкающие кольца изготавливались из меди. Роторы современных асинхронных двигателей мощностью до 100 кВт делают из алюминиевых стержней, с алюминиевыми же замыкающими дисками. Расстояние между стержнями заливается снова-таки алюминиевым сплавом. Получается короткозамкнутый ротор, но уже со сплошным покрытием.
Так как при работе выделяется значительное количество тепла, для охлаждения перемычки «беличьего колеса» делают с дополнительными вентиляционными лопатками. Так во время работы происходит самоохлаждение. Оно работает тем эффективнее, чем выше скорость вращения.
Как устроен асинхронный двигатель: устройство и компоновка деталей
Ротор устанавливается в статор, концы вала фиксируются при помощи крышек с вмонтированными подшипниками. Это двигатель без щеток (безщеточный). Никаких дополнительных контактов и электрических соединений. Подвижная часть мотора начинает вращаться при наличии магнитного поля на статоре. Оно возникает после подачи питания. Это поле вращается, заставляя вращаться и предметы, которые находятся в его поле. Простая и надёжная конструкция, которая обусловила популярность электрических двигателей этого типа.
Как сделан фазный ротор
Устройство фазного ротора мало чем отличается от обмотки статора. Те же наборные кольца с пазами под укладку медных катушек. Количество обмоток ротора три, соединены они обычно «звездой».
Так выглядит фазный ротор асинхронного двигателя
Концы роторных обмоток крепят к контактным кольцам из меди. Эти кольца жёстко закреплены на валу. Кроме того, они обязательно изолированы между собой, не имеют электрического контакта со стальным валом (крепятся к стержню через диэлектрические прокладки). Так как наличие колец отличительная черта этого типа движков, иногда их называют кольцевыми.
Асинхронный двигатель с фазным ротором
Для фиксации ротора к корпусу статора делают две крышки с подшипниками. На одной из крышек закрепляются щетки, которые прижимаются к кольцам на валу, за счёт чего имеют с ними хороший контакт. Для регулировки скорости вращения щетки соединены с реостатом. Изменяя его сопротивление, меняем напряжение, а с ним и скорость вращения.
Что лучше короткозамкнутый или фазный?
Несмотря на то что двигатели с фазовым ротором лучше стартуют, позволяют в процессе работы плавно менять скорость при помощи обычного реостата, чаще применяется моторы короткозамкнутого типа. В этой конструкции отсутствуют щетки, которые выходят из строя первыми. Кроме того, более простое устройство подвижной части снижает стоимость двигателя, агрегат служит дольше, уход и техобслуживание проще.
Какой лучше: короткозамкнутый ротор или фазный
Тем не менее стоит более подробно ознакомиться с достоинствами и недостатками обоих типов асинхронных двигателей. Итак, достоинства короткозамкнутого асинхронного двигателя:
- Простая конструкция.
- Лёгкое обслуживание.
- Более высокий КПД.
- Нет искрообразования.
Недостатки:
Из-за высокого пускового тока прямое включение допускается для двигателей мощностью до 200 кВт. Более мощные требуют пускорегулирующей аппаратуры. Обычно используют частотный преобразователь, который плавно увеличивает ток, обеспечивая плавный старт без перегрузок.
Преимущество асинхронного фазного двигателя:
- Быстрый и беспроблемный старт.
- Позволяет менять скорость в процессе работы.
- Прямое подключение возможно, практически без ограничения мощности.
Недостатки тоже есть: наличие щёток, возможность искрения, сложное и частое обслуживание.
Как регулируется частота вращения
Как уже писали, частота вращения ротора зависит от количества полюсов статора. Чем больше количество полюсов, тем меньше скорость. Но это не только так можно регулировать скорость вращения. Она еще зависит от напряжения и частоты питания.
Способы регулирования частоты асинхронного двигателя
Напряжение можно регулировать, установив потенциометр на входе. Частоту регулируют поставив частотный преобразователь. Частотник — более выгодное решение, так как он ещё и снижает стартовые токи и может быть программируемым.
Однофазный асинхронный двигатель
Выше рассматривался трехфазный асинхронный двигатель, в однофазном асинхронном двигателе их две. Одна рабочая, вторая вспомогательная. Вспомогательная нужна для того, чтобы придать первоначальное вращение ротору. Потому может называться ещё пусковой или стартовой.
Однофазный асинхронный двигатель имеет две обмотки: рабочую и вспомогательную (стартовую или пусковую)
Когда в статоре включена одна обмотка, она создаёт два равных магнитных поля, вращающихся в разные стороны. Если ввести в это поле ротор, который уже имеет какое-то начальное вращение, магнитное поле будет поддерживать это вращение. Но как запустить ротор на старте? Как придать ему вращение, ведь от одной обмотки возникают два равноценных магнитных поля, направленные в разные стороны. Так что с их помощью заставить вращаться ротор невозможно. В простейшем варианте вращение задаётся вручную — механически. Затем вращение подхватывает поле.
Чтобы автоматизировать запуск однофазного асинхронного двигателя и сделана вспомогательная обмотка. Она сконструирована так, что подавляет одну из составляющих магнитного поля основной обмотки и усиливает вторую. Соответственно, одна из составляющих перевешивает, задавая вращение ротора. Затем стартовая обмотка отключается, вращение поддерживает основная.
elektroznatok.ru
Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором: конструкция, принцип работы
Учитывая то, что электроснабжение традиционно осуществляется путём доставки потребителям переменного тока, понятно стремление к созданию электромашин, работающих на поставляемой электроэнергии. В частности, переменный ток активно используется в асинхронных электродвигателях, нашедших широкое применение во многих областях деятельности человека. Особого внимания заслуживает асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, который в силу ряда причин занял прочные позиции в применении.
Секрет такой популярности состоит, прежде всего, в простоте конструкции и дешевизне его изготовления. У электромоторов на короткозамкнутых роторах есть и другие преимущества, о которых вы узнаете из данной статьи. А для начала рассмотрим конструктивные особенности этого типа электрических двигателей.
Конструкция
В каждом электромоторе есть две важных рабочих детали: ротор и статор. Они заключены в защитный кожух. Для охлаждения проводников обмотки на валу ротора установлен вентилятор. Это общий принцип строения всех типов электродвигателей.
Конструкции статоров рассматриваемых электродвигателей ничем не отличаются от строения этих деталей в других типах электромоторов, работающих в сетях переменного тока. Сердечники статора, предназначенного для работы при трехфазном напряжении, располагаются по кругу под углом 120º. На них устанавливаются обмотки из изолированной медной проволоки определённого сечения, которые соединяются треугольником или звездой. Конструкция магнитопровода статора жёстко крепится на стенках цилиндрического корпуса.
Строение электродвигателя понятно из рисунка 1. Обратите внимание на конструкцию обмоток без сердечника в короткозамкнутом роторе.
Рис. 1. Строение асинхронного двигателя с КЗ РоторомНемного по-другому устроен ротор. Конструкция его обмотки очень похожа на беличью клетку. Она состоит из алюминиевых стержней, концы которых замыкают короткозамыкающие кольца. В двигателях большой мощности в качестве короткозамкнутых обмоток ротора можно увидеть применение медных стержней. У этого металла низкое удельное сопротивление, но он дороже алюминия. К тому же медь быстрее плавится, а это не желательно, так как вихревые токи могут сильно нагревать сердечник.
Конструктивно стержни расположены поверх сердечников ротора, которые состоят из трансформаторной стали. При изготовлении роторов сердечники монтируют на валу, а проводники обмотки впрессовывают (заливают) в пазы магнитопровода. При этом нет необходимости в изоляции пазов сердечника. На рисунке 2 показано фото ротора с КЗ обмотками.
Рис. 2. Ротор асинхронного двигателя с КЗ обмоткамиПластины магнитопроводов таких роторов не требуют лаковой изоляции поверхностей. Они очень просты в изготовлении, что удешевляет себестоимость асинхронных электродвигателей, доля которых составляет до 90% от общего числа электромоторов.
Ротор асинхронно вращается внутри статора. Между этими деталями устанавливаются минимальные расстояния в виде воздушных зазоров. Оптимальный зазор находится в пределах от 0,5 мм до 2 мм.
В зависимости от количества используемых фаз асинхронные электродвигатели можно разделить на три типа:
Они отличаются количеством и расположением обмоток статора. Модели с трехфазными обмотками отличаются высокой стабильностью работы при номинальной нагрузке. У них лучшие пусковые характеристики. Зачастую такие электродвигатели используют простую схему пуска.
Двухфазные двигатели имеют две перпендикулярно расположенных обмотки статора, на каждую из которых поступает переменный ток. Их часто используют в однофазных сетях – одну обмотку подключают напрямую к фазе, а для питания второй применяют фазосдвигающий конденсатор. Без этой детали вращение вала асинхронного электродвигателя самостоятельно не начнётся. В связи с тем, что конденсатор является неотъемлемой частью двухфазного электромотора, такие двигатели ещё называют конденсаторными.
В конструкции однофазного электродвигателя используют только одну рабочую обмотку. Для запуска вращения ротора применяют пусковую катушку индуктивности, которую через конденсатор кратковременно подключают к сети, либо замыкают накоротко. Эти маломощные моторчики используются в качестве электрических приводов некоторых бытовых приборов.
Принцип работы
Функционирование асинхронного двигателя осуществляется на основе свойства трёхфазного тока, способного создавать в обмотках статора вращающее магнитное поле. В рассматриваемых электродвигателях синхронная частота вращения электромагнитного поля связана прямо пропорциональной зависимостью с собственной частотой переменного тока.
Существует обратно пропорциональная зависимость частоты вращения от количества пар полюсов в обмотках статора. Учитывая то, что сдвиг фаз составляет 60º, зависимость частоты вращения ротора (в об/мин.) можно выразить формулой:
n1 = (f1*60) / p, где n1 – синхронная частота, f1 – частота переменного тока, а p – количество пар полюсов.
В результате действия магнитной индукции на сердечник ротора, в нём возникнет ЭДС, которая, в свою очередь, вызывает появление электрического тока в замкнутом проводнике. Возникнет сила Ампера, под действием которой замкнутый контур начнёт вращение вдогонку за магнитным полем. В номинальном режиме работы частота вращения ротора немного отстаёт от скорости вращения создаваемого в статоре магнитного поля. При совпадении частот происходит прекращение магнитного потока, ток исчезает в обмотках ротора, вследствие чего прекращается действие силы. Как только скорость вращения вала отстанет, переменными токами магнитных полей, возобновляется действие амперовой силы.
Разницу частот вращения магнитных полей называют частотой скольжения: ns=n1–n2, а относительную величину s, характеризующую отставание, называют скольжением.
s = 100% * ( ns / n1) = 100% * (n1 — n2) / n1 , где ns – частота скольжения; n1, n2 – частоты вращений статорных и роторных магнитных полей соответственно.
С целью уменьшения гармоник ЭДС и сглаживания пульсаций момента силы, стержни короткозамкнутых витков немного скашивают. Взгляните ещё раз на рис. 2 и обратите внимание на расположение стержней, выполняющих роль обмоток ротора, относительно оси вращения.
Скольжение зависит от того, какую механическую нагрузку приложено к валу двигателя. В асинхронных электромоторах изменение параметров скольжения происходит в диапазоне от 0 до 1. Причём в режиме холостого хода набравший обороты ротор почти не испытывает активного сопротивления. S приближается к нулю.
Увеличение нагрузки способствует увеличению скольжения, которое может достигнуть единицы, в момент остановки двигателя из-за перегрузки. Такое состояние равносильно режиму короткого замыкания и может вывести устройство из строя.
Относительная величина отставания соответствующая номинальной нагрузке электрической машины называется номинальным скольжением. Для маломощных электромоторов и двигателей средней мощности этот показатель изменяется в небольших пределах – от 8% до 2%. При неподвижности ротора электродвигателя скольжение стремится к 0, а при работе на холостом ходу оно приближается к 100%.
Во время запуска электромотора его обмотки испытывают нагрузку, что приводит к резкому увеличению пусковых токов. При достижении номинальных мощностей электрические двигатели с короткозамкнутыми витками самостоятельно восстанавливают номинальную частоту ротора.
Обратите внимание на кривую крутящего момента скольжения, изображённую на рис. 3.
Рис. 3. Кривая крутящего момента скольженияПри увеличении крутящего момента коэффициент s изменяется от 1 до 0 (см. отрезок «моторная область»). Возрастает также скорость вращения вала. Если скорость вращения вала превысит номинальную частоту, то крутящий момент станет отрицательным, а двигатель перейдёт в режим генерации (отрезок «генерирующая область»). В таком режиме ротор будет испытывать магнитное сопротивление, что приведёт к торможению мотора. Колебательный процесс будет повторяться, пока не стабилизируется крутящий момент, а скольжение не приблизится к номинальному значению.
Преимущества и недостатки
Повсеместное использование асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами обусловлено их неоспоримыми преимуществами:
- стабильностью работы на оптимальных нагрузках;
- высокой надёжностью в эксплуатации;
- низкие эксплуатационные затраты;
- долговечностью функционирования без обслуживания;
- сравнительно высокими показателями КПД;
- невысокой стоимостью, по сравнению с моделями на основе фазных роторов и с другими типами электромоторов.
Из недостатков можно отметить:
- высокие пусковые токи;
- чувствительность к перепадам напряжений;
- низкие коэффициенты скольжений;
- необходимость в применении устройств, таких как преобразователи частоты, пусковые реостаты и др., для улучшения характеристик электромотора;
- ЭД с короткозамкнутым ротором нуждаются в дополнительных коммутационных управляющих устройствах, в случаях, когда возникает необходимость регулировать скорость.
Электродвигатели данного типа имеют приличную механическую характеристику. Несмотря на недостатки, они лидируют по показателям их применения.
Основные технические характеристики
В зависимости от класса электродвигателя, его технические характеристики меняются. В рамках данной статьи не ставится задача приведения параметров всех существующих классов двигателей. Мы остановимся на описании основных технических характеристик для электромоторов классов 56 А2 – 80 В2.
В этом небольшом промежутке на линейке моделей эелектромоторов с короткозамкнутыми роторами можно отметить следующее:
Мощность составляет от 0,18 кВт (класс 56 А2) до 2,2 кВт (класс 80 В2).
Ток при максимальном напряжении – от 0,55 А до 5А.
КПД от 66% до 83%.
Частота вращения вала для всех моделей из указанного промежутка составляет 3000 об./мин.
Технические характеристики конкретного двигателя указаны в его паспорте.
Подключение
Статорные обмотки трёхфазного АДКР можно подключать по схеме «треугольник» либо «звезда». При этом для звёздочки требуется напряжение выше, чем для треугольника.
Обратите внимание на то, что электродвигатель, подключенный разными способами к одной и той же сети, потребляет разную мощность. Поэтому нельзя подключать электромотор, рассчитанный на схему «звезда» по принципу треугольника. Но с целью уменьшения пусковых токов можно коммутировать на время пуска контакты звезды в треугольник, но тогда уменьшится и пусковой момент.
Схемы включения понятны из рисунка 4.
Рис. 4. Схемы подключенияДля подключения трёхфазного электрического двигателя к однофазному току применяют фазосдвигающие элементы: конденсаторы, резисторы. Примеры таких подключений смотрите на рисунке 5. Можно использовать как звезду, так и треугольник.
Рис. 5. Примеры схем подключений в однофазную сетьС целью управления работой двигателя в электрическую цепь статора подключаются дополнительные устройства.
www.asutpp.ru
Принцип работы электродвигателя. Простыми словами о сложном
Принцип работы электродвигателя основывается на эффекте обнаруженном Майклом Фарадеем еще в 1821 году. Он сделал открытие, что при взаимодействии электрического тока в проводнике и магнита, может возникнуть непрерывное вращение.
Принцип работы электродвигателя постоянного тока
Если в однородном магнитном поле расположить в вертикальном положении рамку и пропустить по ней ток, тогда вокруг проводника возникнет электромагнитное поле, которое будет взаимодействовать с полюсами магнитов. От одного рамка будет отталкиваться, а к другому притягиваться. В результате рамка повернется в горизонтальное положение, в котором будет нулевым воздействие магнитного поля на проводник. Для того что бы вращение продолжилось необходимо добавить еще одну рамку под углом или изменить направление тока в рамке в подходящий момент. На рисунке выше это делается при помощи двух полуколец, к которым примыкают контактные пластины от батарейки. В результате после совершения полуоборота меняется полярность и вращение продолжается.
В современных электродвигателях вместо постоянных магнитов для создания магнитного поля используются катушки индуктивности или электромагниты. Если разобрать любой мотор, то Вы увидите намотанные витки проволоки, покрытой изоляционным лаком. Эти витки и есть электромагнит или как их еще называют обмотка возбуждения.
Простыми словами о сложном
На самом деле там векторное произведение, дифференциалы и т.п. но это детали, а у нас упрощённый случай. И так…
Рис. 1 Основа работы электрического двигателя
Направление силы ампера определяется правилом левой руки.
Рис. 2 Правило левой руки
Мысленно ставим левую ладонь на верхний рисунок и получаем направление сил Ампера. Она типа растягивают рамку с током в том положении как нарисовано на рис.1. И никуда вертеться тут ничего не будет, рамка в равновесии, устойчивом.
А если рамка с током повернута по-другому, то вот что будет:
Рис. 3 Рамка
Здесь уже равновесия нет, сила Ампера разворачивает противоположные стенки так, что рамка начинает вращаться. Появляется механическое вращение. Это основа электрического двигателя, самая суть, дальше только детали.
Далее.
Теперь что будет делать рамка с током на рис.3?. Если система идеальная, без трения, то очевидно будут колебания. Если трение присутствует, то колебания постепенно затухнут, рамка с током стабилизируется и станет как на рис.1.
Но нам нужно постоянное вращение и достичь его можно двумя принципиально разными способами и отсюда и возникает разница между двигателями постоянного и переменного трёхфазного тока.
Принцип работы электродвигателя постоянного тока
Способ 1. Смена направления тока в рамке.
Этот способ используется в двигателях постоянного тока и его потомках.
Наблюдаем за картинками. Пусть наш двигатель обесточен и рамка с током ориентирована как-то хаотично, вот так например:
Рис. 4.1 Случайно расположенная рамка
На случайно расположенную рамку действует сила Ампера и она начинает вращаться.
Рис. 4.2
В процессе движения рамка достигает угла 90°. Момент (момент пары сил или вращательный момент) максимальный.
Рис. 4.3
И вот рамка достигает положения, когда момента вращения нет. И если сейчас не отключить ток, то сила Ампера будет уже тормозить рамку и в конце полуоборота рамка остановится и начнёт вращение в противоположном направлении. Но нам ведь этого не надо.
Поэтому мы на рис.3 делаем хитрый ход – меняем направление тока в рамке.
Рис. 4.4
И вот после пересечения этого положения, рамка с поменянным направлением тока уже не тормозится, а снова разгоняется.
Рис. 4.5
А когда рамка подходит к следующему положению равновесия, мы меняем ток ещё раз.
Рис. 4.6
И рамка опять продолжает ускоряться куда нам надо.
Вот так и получается постоянное вращение. Красиво? Красиво. Нужно только менять направление тока два раза за оборот и всего делов.
А делает это, т.е. обеспечивает смену тока специальный узел – щёточно-коллекторный узел. Принципиально он устроен так:
Рис. 5
Рисунок понятен и без пояснений. Рамка трётся то об один контакт, то об другой и так вот ток и меняется.
Очень важная особенность щёточно-коллекторного узла – его малый ресурс. Из-за трения. Например, вот движок ДПР-52-Н1 – минимальная наработка 1000 часов. В то же время срок службы современных бесколлекторных двигателей более 10000 часов, а двигателей переменного тока (там тоже нет ЩКУ) более 40000 часов.
Принцип работы электродвигателя переменного тока
Способ 2. Вращается магнитный поток, т.е. магнитное поле.
Вращающееся магнитное поле получают с помощью переменного трёхфазного тока. Вот есть статор.
Рис. 6 Статор электродвигателя
А есть значит 3 фазы переменного тока.
Рис. 7
Между ними как видно на Рис. 7 120 градусов, электрических градусов.
Эти три фазы укладывают в статор специальным образом, чтобы они геометрически были повернуты друг к дружке на 120°.
Рис. 8
И тогда при подаче трёхфазного питания получается само собой за счёт складывания магнитных потоков от трёх обмоток вращающееся магнитное поле.
Рис. 9 Вращающееся магнитное поле
Далее вращающееся магнитное поле влияет силой Ампера на нашу рамку и она вращается.
Но здесь есть тоже различия, два разных способа.
Способ 2а. Рамка запитывается (синхронный двигатель).
Подаём значит на рамку напряжение (постоянное), рамка выставляется по магнитному полю. Помните рис.1 из самого начала? Вот так рамка и становится.
Рис. 10 (Рис.1)
Но поле магнитное у нас тут вращается, а не просто так висит. Рамка чего будет делать? Тоже будет вращаться, следуя за магнитным полем.
Они (рамка и поле) вращаются с одинаковой частотой, или синхронно, поэтому такие двигатели называются синхронными двигателями.
Способ 2б. Рамка не запитывается (асинхронный двигатель).
Фишка в том, что рамка не запитывается, совсем не запитывается. Просто проволока такая замкнутая.
Когда мы начинаем вращать магнитное поле, по законам электромагнетизма в рамке наводится ток. От этого тока и магнитного поля получается сила Ампера. Но сила Ампера будет возникать только если рамка движется относительно магнитного поля (известная история с опытами Ампера и его походами в соседнюю комнату).
Так что рамка всегда будет отставать от магнитного поля. А то, если она его вдруг почему-то догонит, то пропадёт наводка от поля, пропадёт ток, пропадёт сила Ампера и всё вообще пропадёт. То есть, в асинхронном двигателе рамка всегда отстаёт от поля и частота у них значит разная, то есть вращаются они асинхронно, поэтому и двигатель называется асинхронным.
Смотрите также по этой теме:
Как работает электродвигатель. Преимущества и недостатки разных видов.
Асинхронный двигатель. Устройство и принцип работы.
Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!
[wysija_form id=»1″]
powercoup.by
Синхронный электродвигатель: характеристики, устройство и принцип действия
Синхронный электродвигатель – это устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую. Его также можно использовать в качестве генератора. Чаще всего он применяется в компрессорах, прокатных станках, поршневых насосах и другом подобном оборудовании. Рассмотрим принцип действия синхронного электродвигателя, его характеристики и свойства.
Устройство синхронного электродвигателя
Строение агрегата данного вида типично. Двигатель состоит из:
- Неподвижной части (якорь или статор).
- Подвижной части (ротор или индуктор).
- Вентилятора.
- Контактных колец.
- Щеток.
- Возбудителя.
Статор представляет собой сердечник, состоящий из обмоток, который заключен в корпус. Индуктор комплектуется электромагнитами постоянного тока (полюсами). Конструкция индуктора может быть двух видов – явнополюсная и неявнополюсная. В статоре и роторе расположены ферромагнитные сердечники, изготовленные из специальной электротехнической стали. Они необходимы для уменьшения магнитного сопротивления и улучшения прохождения магнитного потока.
Частота вращения ротора в синхронном двигателе равна частоте вращения магнитного поля. Независимо от подключаемой нагрузки частота ротора неизменна, так как число пар полюсов магнитного поля и ротора совпадают. Их взаимодействие обеспечивает постоянную угловую скорость, не зависящую от момента, приложенного к валу.
Принцип работы синхронного электродвигателя
Самые распространенные типы такого рода агрегатов – однофазный и трехфазный. Принцип работы синхронного электродвигателя в обоих случаях примерно одинаков. После подключения обмотки якоря к сети ротор остается неподвижным, в то время как постоянный ток поступает в обмотку возбуждения. Направление электромагнитного момента меняется дважды за время одного изменения напряжения. При значении среднего момента равном нулю, ротор под влиянием внешнего момента (механического воздействия) разгоняется до частоты, близкой по значению частоте вращения магнитного поля в зазоре, после чего двигатель переходит в синхронный режим.
В трехфазном устройстве проводники расположены под определенным углом относительно друг друга. В них возбуждается вращающееся с синхронной скоростью электромагнитное поле.
Разгон двигателя может осуществляться в двух режимах:
- Асинхронный. Обмотки индуктора замыкаются с помощью реостата. Вращающееся магнитное поле, возникающее при включении напряжения, пересекает короткозамкнутую обмотку, установленную на роторе. В ней индуцируются токи, взаимодействующие с вращающимся полем статора. По достижении синхронной скорости крутящий момент начинает уменьшаться и сводится к нулю после замыкания магнитного поля.
- С помощью вспомогательного двигателя. Для этого синхронный двигатель механически соединяется со вспомогательным (двигателем постоянного тока либо трехфазным индукционным двигателем). Постоянный ток подается только после того, как вращение двигателя достигает скорости, близкой к синхронной. Магнитное поле замыкается, и связь со вспомогательным двигателем прекращается.
Характеристики синхронного электродвигателя
Хотя асинхронные двигатели считаются более надежными и дешевыми, их синхронные «собратья» имеют некоторые преимущества и широко применяются в различных областях промышленности. К отличительным характеристикам синхронного электродвигателя можно отнести:
- Работу при высоком значении коэффициента мощности.
- Высокий КПД по сравнению с асинхронным устройством той же мощности.
- Сохранение нагрузочной способности даже при снижении напряжения в сети.
- Неизменность частоты вращения независимо от механической нагрузки на валу.
- Экономичность.
Синхронным двигателям также присущи некоторые недостатки:
- Достаточно сложная конструкция, делающая их производство дороже.
- Необходимость источника постоянного тока (возбудителя или выпрямителя).
- Сложность пуска.
- Необходимость корректировать угловую частоту вращения путем изменения частоты питающего напряжения.
Однако в некоторых случаях использование синхронных двигателей предпочтительнее:
- Для улучшения коэффициента мощности.
- В длительных технологических процессах, где нет необходимости в частых запусках и остановках.
Таким образом, «плюсы» двигателей такого типа значительно превосходят «минусы», поэтому на данный момент они высоко востребованы.
Изучив синхронный двигатель, устройство и принцип его действия и учтя условия, в которых он будет эксплуатироваться, вы сможете быстро и с легкостью подобрать оптимально подходящий для ваших целей тип агрегата (защищенный, закрытый, открытый) и использовать его с максимальной эффективностью.
www.szemo.ru
деталей асинхронных двигателей | Sciencing
Асинхронный двигатель — это тип электродвигателя, который преобразует электрическую энергию во вращательное движение. Асинхронный двигатель использует принцип электромагнитной индукции для вращения ротора. Асинхронный двигатель был создан и запатентован Николой Тесла в 1888 году. Электрический ток подается на статор, который индуцирует вращающееся магнитное поле. Вращающееся магнитное поле взаимодействует с ротором, вызывая ток в роторе. Взаимодействие двух магнитных полей приводит к возникновению крутящего момента, вращающего ротор внутри корпуса двигателя.Поскольку в асинхронном двигателе не используются щетки, как в двигателях постоянного тока, износ внутренних деталей меньше.
Статор
Статор — это неподвижная часть двигателя, создающая вращающееся магнитное поле для взаимодействия с ротором. Одна или несколько медных обмоток составляют «полюс» внутри статора, а внутри двигателя всегда есть четное количество полюсов. Электрический ток попеременно проходит через полюса, в результате чего возникает вращающееся магнитное поле.
Ротор
Ротор является центральным элементом двигателя и прикреплен к валу.Ротор обычно состоит из медных или алюминиевых полос, прикрепленных на каждом конце к круглому приспособлению. Эта конфигурация из-за внешнего вида называется «ротор с короткозамкнутым ротором». Магнитное поле, создаваемое статором, индуцирует ток в роторе, который затем создает собственное магнитное поле. Взаимодействие магнитных полей в статоре и роторе приводит к возникновению механического крутящего момента ротора. В некоторых асинхронных двигателях медные шины заменены контактными кольцами и медными обмотками, которые ведут себя таким же образом.
Вал
Вал двигателя закреплен внутри ротора и вращается вместе с ним. Вал выходит за пределы корпуса двигателя и позволяет подключаться к внешней системе для передачи крутящего момента. Размер вала соответствует крутящему моменту двигателя, чтобы избежать поломки вала.
Подшипники
Вал ротора удерживается подшипниками на обоих концах корпуса двигателя. Подшипники минимизируют трение соединения вала с корпусом, повышая эффективность двигателя.
Кожух
Кожух асинхронного двигателя содержит все компоненты двигателя, обеспечивает электрические соединения и обеспечивает вентиляцию деталей двигателя для уменьшения тепловыделения. Конструкция корпуса часто включает ребра для отвода тепла.
Двигатели переменного тока | Однофазный | 3 фазы | Миннеаполис, Миннесота
ISC Компании и дочерняя компания Adams-ISC являются дистрибьюторами деталей механической передачи энергии, включая двигатели переменного тока.Для получения дополнительной информации о брендах, которые мы предлагаем, и / или ценах, свяжитесь с нами по телефону 763-559-0033, по электронной почте [email protected] или заполнив нашу онлайн-форму для связи.
Переменный ток (AC) — это то, что энергетические компании передают по электрическим проводам. Переменный ток движется в обоих направлениях и используется так, чтобы трансформаторы могли повышать и понижать напряжение. Электрогенераторы производят электричество низкого напряжения, а трансформаторы используются для повышения напряжения при передаче на большие расстояния.
Электропитание в розетках в домах составляет 115 В или 230 В однофазный . Однофазный означает, что на двигатель подается только одна форма напряжения. Трехфазный , 230 В, 460 В, 575 В или выше, имеет три провода, которые подают сигналы напряжения, каждый из которых подает электричество в разное время. Трехфазный более эффективен и экономичен и на промышленных площадках предусмотрен для тяжелого оборудования с трехфазными двигателями.
Конструкция трехфазного асинхронного двигателя переменного тока
Двигатель переменного тока состоит из двух основных частей: ротора и статора.Статор является внешней оболочкой и остается неподвижным. Он имеет обмотки, которые преобразуют поступающее электричество в магнитное поле. Это заставляет ротор намагничиваться в противоположной полярности, отталкиваться и вращаться. Статор может быть намотан двумя или более наборами обмоток, называемых полюсами. Количество полюсов определяет частоту вращения двигателя. Доступны стандартные синхронные скорости; 900, 1200, 1800 и 3600 об / мин. Асинхронный двигатель вращается немного медленнее, чем синхронный двигатель, и имеет форму двигателя с короткозамкнутым ротором.Снижение скорости называется проскальзыванием двигателя.
Ротор состоит из продольных алюминиевых или медных стержней. Электрический ток индуцируется в этих стержнях, создавая магнитное поле. Это индуцирование тока и дало имя асинхронному двигателю. Ротор асинхронного двигателя имеет две конструкции: с короткозамкнутым ротором и намотанный.
- Ротор с короткозамкнутым ротором (наиболее распространенный) представляет собой цилиндр из стали с алюминиевыми или медными проводниками.
- Ротор с обмоткой имеет обмотки, которые через контактные кольца соединены с внешними сопротивлениями.
Магнитные полюса
Число полюсов в двигателе всегда четное и бывает по два (север и юг). В двигателе переменного тока количество полюсов работает вместе с частотой, чтобы определить синхронную скорость.
Мотор скольжения
Разница между синхронной скоростью и фактической скоростью ротора называется скольжением. Большинство асинхронных двигателей переменного тока имеют скольжение от 3 до 5 процентов при полной нагрузке. В таблицах двигателей и в каталогах производителей указаны значения частоты вращения с учетом скольжения.
Критические уровни крутящего момента
Кривая скорость-крутящий момент (S-T) отображает четыре значения крутящего момента, которые имеют решающее значение для выбора двигателя и его применения. Заторможенный ротор — это крутящий момент, доступный при нулевой скорости для ускорения. Подтягивание — это минимум, доступный при ускорении. Пробойный момент создается двигателем непосредственно перед тем, как он перестает вращаться из-за внезапной нагрузки.
Многофазные двигатели (3-фазные)
Из-за высокой эффективности и низкой стоимости трехфазные асинхронные двигатели переменного тока являются наиболее распространенным типом двигателей, используемых в промышленности.
Типы конструкции трехфазного двигателя
Стандартыв Северной Америке признают четыре распространенных конструкции асинхронных двигателей: конструкция A, конструкция B, конструкция C и конструкция D. Конструкции A, B и C имеют аналогичные соотношения между мощностью и мощностью. Двигатели конструкции D больше и дороже.
- Двигатели конструкции A имеют более высокий ток заторможенного ротора с более высоким крутящим моментом пробоя, чем двигатели конструкции B.
- Design B — это стандартный двигатель для промышленного использования. У него приемлемый пусковой момент при умеренном пусковом токе.Обычно применяется к вентиляторам, нагнетателям, насосам, компрессорам и другим легким пусковым устройствам.
- Design C рассчитаны на высокий пусковой момент. Обычно применяется для нагруженных конвейеров, дробилок, миксеров, мешалок, поршневых компрессоров, поршневых насосов и других нагрузок с жестким пуском. Двигатели
- Design D устанавливаются на пробивные прессы, ножницы, подъемники, насосы для нефтяных скважин и другие машины с высокой пиковой нагрузкой. У них больше всего проскальзывают.
Многоскоростные двигатели
Трехфазные асинхронные двигатели также доступны для работы на двух или более скоростях.Двигатели этого типа работают только на одно напряжение. Обмотки статора могут быть соединены между собой для получения разного числа полюсов.
Приводы переменного тока с регулируемой скоростью
Чтобы удовлетворить потребность в регулируемой скорости, был разработан контроллер двигателя (инвертор). Управление технологическим процессом и энергосбережение являются основными причинами использования привода с регулируемой скоростью.
Преимущества управления технологическим процессом при использовании привода с регулируемой скоростью:
- Управление ускорением, крутящим моментом и натяжением
- Отрегулируйте скорость производства с разными рабочими скоростями для каждого процесса
- Компенсация за изменение переменных процесса
- Обеспечивает медленную работу в целях настройки
- Обеспечить точное позиционирование
Однофазные асинхронные двигатели
Однофазный двигатель работает по тому же принципу, что и многофазный двигатель, за исключением того, что эффект вращающегося магнитного поля, создаваемый статором, не возникает до тех пор, пока не будет достигнута рабочая частота вращения.Поскольку пусковой крутящий момент отсутствует, предусмотрен конструктивный механизм для запуска двигателя. Это различные обозначения:
Кривые крутящего момента для различных однофазных асинхронных двигателей
Затененный полюс: Имеют только одну главную обмотку и без пусковой обмотки. Эта конфигурация вызывает сдвиг приложенного магнитного поля по отношению к ротору, создавая постоянный крутящий момент. Применения включают вентиляторы и мелкую бытовую технику.
Двухфазный (двигатель с индукционным пуском): Имеет два набора обмоток статора.«Пусковые» обмотки расположены под углом 90 градусов к «рабочим» обмоткам и смещают магнитное поле статора, создавая пусковой момент. Применения включают небольшие измельчители, маленькие вентиляторы и воздуходувки.
Capacitor-Start: Наиболее распространенный однофазный двигатель, используемый в промышленности. Это модифицированный двигатель с расщепленной фазой, в котором конденсатор включен последовательно с пусковой обмоткой для обеспечения ускоренного пуска. Применение: небольшие конвейеры, большие нагнетатели, насосы и прямые приводы.
Постоянный разделенный конденсатор (PSC): Использует идентичные основные и вспомогательные обмотки с конденсатором для обеспечения пускового момента. Это самый надежный однофазный двигатель, поскольку не требуется центробежный пусковой выключатель. Применения включают вентиляторы и насосы в HVAC и холодильной промышленности.
Лучшие бренды предлагаемых нами двигателей переменного тока
Содержимое этой страницы было создано с использованием выдержек из Руководства по передаче электроэнергии (5 th издание) , которое написано и продается Ассоциацией дистрибьюторов электроэнергии (PTDA).
Закажите копию здесь
Конструкция асинхронного двигателя — Circuit Globe
Трехфазный асинхронный двигатель является предпочтительным типом двигателя. Он в основном используется в промышленных приводах, потому что он очень разумный и мощный, экономичный и надежный. Его также называют асинхронным двигателем, потому что он не работает с синхронной скоростью. Асинхронный двигатель требует минимального обслуживания и обладает высокой перегрузочной способностью.
Состав:
Трехфазный асинхронный двигатель в основном состоит из двух частей, называемых статором и ротором . Статор — это неподвижная часть асинхронного двигателя, а ротор — это вращающаяся часть. Конструкция статора аналогична трехфазному синхронному двигателю, а конструкция ротора отличается для разных машин. Конструкция асинхронного двигателя подробно описывается ниже.
Конструкция статора
Статор изготовлен из пластин из высококачественной легированной стали для уменьшения потерь на вихревые токи. Он состоит из трех основных частей, а именно внешней рамы, сердечника статора и обмотки статора.
Наружная рама
Внешний корпус двигателя. Его основная функция — поддерживать сердечник статора и защищать внутренние части машины. Для небольших машин внешняя рама отлита, а для больших — изготовлена. На рисунке ниже показана конструкция статора.
Сердечник статора
Сердечник статора изготовлен из штампованной высококачественной кремнистой стали. Его основная функция — переносить переменное магнитное поле, которое вызывает гистерезис и потери на вихревые токи. Штамповки закреплены на станине статора. Каждая штамповка изолирована от другой тонким слоем лака. Толщина штамповки обычно варьируется от 0,3 до 0,5 мм . На внутренней стороне штамповок сделаны прорези, как показано на рисунке ниже:
Обмотки статора
Сердечник статора содержит трехфазные обмотки, которые обычно получают питание от трехфазной сети.Шесть выводов обмоток (по две каждой фазы) соединены в клеммной коробке машины. Статор двигателя намотан на определенное количество полюсов в зависимости от скорости двигателя. Если количество полюсов больше, скорость двигателя будет меньше, а если количество полюсов меньше, скорость будет высокой.
Поскольку соотношение между скоростью и полюсом двигателя определяется как:
Обмотки могут быть соединены звездой и треугольником.
Конструкция ротора
Ротор также состоит из тонких пластин того же материала, что и статор. Ламинированный цилиндрический сердечник установлен непосредственно на валу. Эти листы имеют прорези на внешней стороне для размещения проводников. Есть два типа роторов.
Ротор с беличьей клеткой
Ротор с короткозамкнутым ротором состоит из многослойного цилиндрического сердечника. Круглые прорези на внешней периферии полузакрыты. Каждый слот содержит неизолированный стержневой провод из алюминия или меди.На конце ротора проводники закорочены тяжелым кольцом из меди или алюминия. Схема ротора сепаратора показана ниже:
Пазы ротора обычно не параллельны валу, а перекошены. Перекос проводников ротора дает следующие преимущества:
- Уменьшает гудение и обеспечивает плавную и бесшумную работу.
- Это приводит к равномерной кривой крутящего момента для различных положений ротора.
- Тенденция к блокировке ротора снижена.Поскольку зубья ротора и статора притягиваются друг к другу и блокируются.
- Увеличивает сопротивление ротора за счет увеличенной длины проводников стержня ротора.
Преимущества ротора с короткозамкнутым ротором
Ниже приведены следующие преимущества ротора с сепаратором:
- Ротор с сепаратором дешевле, а конструкция прочна.
- Отсутствие щеток снижает риск искрения.
- Его содержание меньше.
- Коэффициент мощности выше.
- КПД ротора сепаратора выше.
Ротор с фазовой обмоткой
Ротор с фазовой обмоткой также называется ротором с контактным кольцом. Он состоит из ламинированного цилиндрического сердечника. На внешней периферии ротора имеется полузамкнутая прорезь, в которой установлены 3-фазные изолированные обмотки. Обмотки ротора соединены звездой.
Асинхронный двигатель с контактным кольцом показан на рисунке ниже:
Контактные кольца установлены на валу с опирающимися на них щетками.Щетки подключены к переменному резистору. Контактные кольца и щетки предназначены для подключения внешних резисторов в цепи ротора. Резистор позволяет изменять сопротивление каждой фазы ротора для следующих целей:
- Увеличивает пусковой момент и уменьшает пусковой ток.
- Используется для управления скоростью двигателя.
Ротор этого типа также перекос. Вал из низкоуглеродистой стали проходит через центр ротора и крепится к нему.Назначение вала — передача механической энергии.
Преимущества ротора с фазовой обмоткой
Ниже приведены преимущества ротора с фазовой обмоткой.
- Высокий пусковой момент и низкий пусковой ток.
- Для управления скоростью двигателя в цепь можно добавить внешнее сопротивление.
Таким образом, создается асинхронный двигатель.
Быстрый ответ: какие части асинхронного двигателя?
Каковы две основные части асинхронного двигателя?
Как и любой другой электродвигатель, асинхронный электродвигатель состоит из двух основных частей: ротора и статора.Статор Как видно из названия, статор является неподвижной частью асинхронного двигателя. Трехфазное питание подается на статор асинхронного двигателя. Ротор Ротор — это вращающаяся часть асинхронного двигателя.
Какие основные части двигателя?
Конструкции электродвигателей могут сильно различаться, хотя в целом они состоят из трех основных частей: ротора, статора и коммутатора.
Каковы основные части трехфазного асинхронного двигателя?
Статор трехфазного асинхронного двигателя состоит из трех основных частей: рамы статора, сердечника статора, обмотки статора или обмотки возбуждения.
Из каких 6 частей состоит электродвигатель?
Эти шесть компонентов включают: 1) Ротор. Ротор — это движущаяся часть вашего электродвигателя. 3) Подшипники. Ротор в вашем электродвигателе поддерживается подшипниками, которые позволяют ему вращаться вокруг своей оси. 4) Обмотки. 5) Воздушный зазор. 6) Коммутатор. Что общего у всех этих компонентов?
Что такое синхронная скорость?
Синхронная скорость является важным параметром для двигателя переменного тока с вращающимся магнитным полем.Он определяется частотой и количеством магнитных полюсов. Синхронная скорость № = [об / с, оборотов в секунду] f = Частота [Гц] p = Количество магнитных полюсов.
Как работает асинхронный двигатель?
Как работает асинхронный двигатель переменного тока? Когда катушки находятся под напряжением, магнитное поле, которое они создают между собой, индуцирует электрический ток в роторе. Этот ток создает собственное магнитное поле, которое пытается противодействовать тому, что его вызвало (магнитное поле от внешних катушек).
Какие типы двигателей?
Каждый двигатель имеет определенное применение. Базовые двигатели подразделяются на три различных типа: двигатели переменного тока, двигатели постоянного тока и специализированные двигатели.
Какие 3 типа управления двигателем?
Существует четыре основных типа контроллера двигателя и привода: переменного тока, постоянного тока, сервопривода и шагового двигателя, каждый из которых имеет тип входной мощности, измененный в соответствии с желаемой выходной функцией в соответствии с приложением.
Каковы функции двигателя?
Электродвигатель — это электрическая машина, преобразующая электрическую энергию в механическую.Большинство электродвигателей работают за счет взаимодействия между магнитным полем электродвигателя и электрическим током в проволочной обмотке для создания силы в виде крутящего момента, приложенного к валу электродвигателя.
Для чего нужен трехфазный асинхронный двигатель?
Применение лифтов с трехфазными асинхронными двигателями. Краны. Подъемники. Вытяжные вентиляторы большой мощности. Станки токарные приводные. Дробилки. Маслоэкстракционные заводы. Текстиль и др.
Почему в асинхронном двигателе используется стартер?
Пускатель необходим для трехфазного асинхронного двигателя, потому что во время пуска, если асинхронный двигатель запускается напрямую, он потребляет огромное количество тока, что может вызвать повреждение соседнего оборудования.которое зависит от скольжения, т.е. R2 (1-S) / S будет равно «0», т.е. ротор будет действовать как короткое замыкание.
Что такое 3-фазный асинхронный двигатель?
Трехфазный асинхронный двигатель переменного тока представляет собой вращающуюся электрическую машину, предназначенную для работы от трехфазного источника питания. Этот трехфазный двигатель также называют асинхронным двигателем. Эти двигатели переменного тока бывают двух типов: асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором и с контактным кольцом.
Что такое электродвигатель, поясняющий схему?
Электродвигатель: Двигатель — это устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую.Принцип двигателя: двигатель работает по принципу, когда прямоугольная катушка помещается в магнитное поле и через нее проходит ток. На катушку действует сила, которая непрерывно вращает ее.
Как запускается электродвигатель?
Начинается с аккумуляторной батареи в автомобиле, которая подключена к двигателю. Электроэнергия подается на статор через аккумулятор автомобиля. Катушки внутри статора (сделанные из токопроводящей проволоки) расположены на противоположных сторонах сердечника статора и действуют как магниты.
Из чего состоит простой электродвигатель?
Простой двигатель состоит из следующих частей: Источник питания — в основном постоянного тока для простого двигателя. Полевой магнит — это может быть постоянный магнит или электромагнит. Якорь или ротор. Коммутатор. Кисти. Ось.
Типы асинхронных двигателей — работа, преимущества и их применение
Мы знаем, что основная функция двигателя — преобразовывать энергию из одной формы в другую, например, из электрической в механическую. Классификация двигателей может быть сделана на основе типа источника питания, такого как двигатели переменного тока и двигатели постоянного тока.Под этими двигателями переменного и постоянного тока есть различные типы двигателей, такие как асинхронный двигатель, реактивный двигатель, шунтирующий двигатель постоянного тока, PMDC, шаговый, синхронный и т. Д. В этой статье обсуждается обзор различных типов асинхронных двигателей и их работы. Этот двигатель является наиболее часто используемым двигателем переменного тока, который также называют асинхронным двигателем, потому что этот двигатель работает на меньшей скорости по сравнению с синхронной скоростью. Здесь синхронная скорость — это не что иное, как скорость вращающегося магнитного поля внутри статора.
Что такое асинхронный двигатель?
Двигатель только с амортизирующими обмотками называется асинхронным.Асинхронный двигатель в большинстве случаев является самой скромной электрической машиной с точки зрения конструкции. Асинхронный двигатель работает по принципу индукции, когда электромагнитное поле индуцируется в роторе, когда вращающееся магнитное поле статора разрезает неподвижный ротор. Индукционные машины на сегодняшний день являются наиболее распространенным типом двигателей, используемых в промышленных, коммерческих или жилых помещениях. Это трехфазный двигатель переменного тока. Его характерные особенности:
Асинхронный двигатель- Простая и прочная конструкция
- Низкая стоимость и минимальное обслуживание
- Высокая надежность и достаточно высокий уровень квалификации
- Не требует дополнительного пускового двигателя и необходимости в синхронизации
Какие основные детали асинхронного двигателя?
Асинхронный двигатель в основном состоит из двух частей: статора и ротора.
Статор
Статор состоит из различных штамповок с пазами для размещения трехфазных обмоток. Он намотан на определенное количество полюсов. Обмотки разделены геометрически на 120 градусов. В асинхронных двигателях используются два типа роторов: ротор с короткозамкнутым ротором и ротор с обмоткой. Для работы машины не требуется постоянного тока возбуждения. Напряжение ротора индуцируется в обмотках ротора, а не физически связано проводами.
Ротор
Ротор — это вращающаяся часть электромагнитной цепи.Самый распространенный тип ротора — это ротор с короткозамкнутым ротором. Ротор состоит из многослойного цилиндрического сердечника с параллельно расположенными в осевом направлении прорезями для проводов. Каждый слот имеет стержень из меди, алюминия или сплава. Ротор трехфазных асинхронных двигателей также часто используется как якорь. Целью этого названия является форма якоря роторов, используемых в довольно ранних электрических устройствах. В электрическом оборудовании обмотка якоря индуцируется магнитным полем, хотя в трехфазных асинхронных двигателях эту роль играет ротор.
Асинхронный двигатель имеет такой же физический статор, что и синхронная машина с чередованием ротора. Асинхронный двигатель может работать как двигатели или как генератор. С другой стороны, они в основном используются как асинхронные двигатели.
Принцип работы
Принцип работы асинхронного двигателя заключается в том, что переменный ток в роторе двигателя требуется для создания крутящего момента, который достигается за счет электромагнитной индукции, возникающей в результате вращающегося магнитного поля обмотки статора.
Типы асинхронных двигателей
Асинхронные двигатели подразделяются на два типа, а именно: однофазные асинхронные двигатели и трехфазные асинхронные двигатели. Как следует из их названия, однофазный асинхронный двигатель подключается к однофазному источнику переменного тока, тогда как трехфазный асинхронный двигатель может быть подключен к трехфазному источнику переменного тока. Опять же, эти типы асинхронных двигателей подразделяются на несколько подкатегорий. Однофазные подразделяются на четыре типа, тогда как трехфазные подразделяются на два типа.
Типы асинхронных двигателейОднофазный асинхронный двигатель
Однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически. Когда двигатель подключен к однофазному источнику питания, основная обмотка проходит переменный ток. Логично, что наименее дорогостоящий механизм сортировки с минимальным обслуживанием должен использоваться наиболее регулярно. Они бывают разных типов в зависимости от способа запуска, поскольку они не запускаются автоматически. Это двигатели с расщепленной фазой, с экранированными полюсами и конденсаторные двигатели.Опять же, конденсаторные двигатели — это конденсаторные двигатели с пусковым, конденсаторным и постоянным конденсаторами. Двигатель с постоянным конденсатором показан ниже.
В этих типах двигателей пусковая обмотка может иметь последовательный конденсатор и / или центробежный переключатель. При подаче напряжения питания ток в основной обмотке отстает от напряжения питания из-за полного сопротивления основной обмотки. А ток в пусковой обмотке опережает / отстает от напряжения питания в зависимости от импеданса пускового механизма.
Угол между двумя обмотками достаточен для разности фаз, чтобы обеспечить вращающееся магнитное поле для создания пускового момента.Когда двигатель достигает от 70% до 80% синхронной скорости, центробежный переключатель на валу двигателя размыкается и отключает пусковую обмотку.
Типы однофазных асинхронных двигателей
Однофазные асинхронные двигатели подразделяются на четыре типа асинхронных двигателей, такие как двухфазные, конденсаторные, конденсаторные и конденсаторные, а также асинхронные двигатели с экранированными полюсами.
Асинхронный двигатель с расщепленной фазой
Альтернативное название асинхронного двигателя с расщепленной фазой — двигатель с резистивным пуском.Этот тип двигателя включает в себя статор и ротор с одной клеткой, где статор включает в себя две обмотки, называемые пусковой обмоткой, а также главную обмотку. Эти две обмотки перемещены в пространстве на 90 градусов. Пусковая обмотка имеет меньшее индуктивное реактивное сопротивление и высокое сопротивление, тогда как основная обмотка имеет чрезвычайно меньшее сопротивление, а также высокое индуктивное реактивное сопротивление.
Этот тип двигателя дешевле и подходит для нагрузок, которые запускаются очень легко, когда частота запуска может быть ограничена.Этот двигатель не подходит для приводов, которым требуется более 1 кВт из-за меньшего пускового момента. Применение асинхронного двигателя с расщепленной фазой в основном включает в себя стиральную машину, полировальные машины, вентиляторы переменного тока, смеситель-измельчитель, нагнетатели, центробежные насосы, сверлильный и токарный станок.
Асинхронный двигатель с конденсаторным запуском
Асинхронный двигатель с конденсаторным запуском — это однофазный двигатель, который включает в себя статор, а также ротор с одной клеткой. Статор этого двигателя в основном состоит из двух обмоток, а именно основной обмотки и вспомогательной обмотки.Альтернативное название вспомогательной обмотки — пусковая обмотка. В конструкции двигателя эти две обмотки можно расположить отдельно в пространстве под углом 90 градусов.
- Асинхронный двигатель с конденсаторным пуском используется там, где требуются частые пуски, например, с более высокой инерционной нагрузкой.
- Этот тип двигателя используется для привода компрессоров, насосов, станков и конвейеров.
- Он используется в компрессорах переменного тока и холодильниках.
Асинхронный двигатель с конденсаторным запуском и запуском от конденсатора
Принцип работы асинхронного двигателя с конденсаторным запуском такой же, как и у асинхронного двигателя с конденсаторным запуском.Мы знаем, что однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически, поскольку генерируемое магнитное поле не является вращающимся. Таким образом, для создания вращающегося магнитного поля асинхронным двигателям требуется разность фаз. В асинхронном двигателе с расщепленной фазой должно быть сопротивление, чтобы создать разность фаз, однако в этих двигателях; конденсатор будет иметь разность фаз.
Это правда, что ток, протекающий через конденсатор, направляет напряжение. В двигателе конденсаторного пускового и конденсаторного пускового конденсаторного типа имеется две обмотки, такие как основная и пусковая.
В пусковой обмотке внутри конденсатора имеется перемычка, поэтому ток, протекающий внутри конденсатора, направляет приложенное напряжение под некоторым углом. Эти два двигателя имеют высокий пусковой крутящий момент, поэтому они в основном используются в шлифовальных машинах, конвейерах, компрессорах, кондиционерах и т. Д.
Асинхронный двигатель с экранированными полюсами
Это самозапускающийся однофазный асинхронный двигатель, один из полюсов которого может быть заштрихованным через медное кольцо, которое также называется заштрихованным кольцом.Основная функция этого кольца в двигателе — это вторичная обмотка.
Этот тип двигателя вращается просто определенным образом, и обратное движение двигателя невозможно. В этом двигателе потери мощности чрезвычайно высоки, коэффициент мощности меньше, а индуцированный пусковой крутящий момент также может быть чрезвычайно низким. КПД этого двигателя низок из-за его небольших размеров и малой мощности. Применение асинхронного двигателя с экранированными полюсами включает в себя небольшие устройства, такие как вентиляторы, реле из-за легкого запуска и низкой стоимости.
Этот двигатель используется в фенах, вытяжных вентиляторах, настольных вентиляторах, кондиционерах, охлаждающих вентиляторах, холодильных устройствах, проигрывателях, проекторах, магнитофонах, копировальных машинах. Эти двигатели также используются для запуска электронных часов, а также однофазных синхронных двигателей.
Применения
Применения однофазного асинхронного двигателя : он используется в приложениях с низким энергопотреблением и широко используется в бытовых и промышленных приложениях.И некоторые из них упомянуты ниже
- Насосы
- Компрессоры
- Маленькие вентиляторы
- Смесители
- Игрушки
- Высокоскоростные пылесосы
- Электробритвы
- Сверлильные станки
Трехфазный индукционный двигатель
Эти двигатели самозапускаются и не используют конденсатор, пусковую обмотку, центробежный выключатель или другое пусковое устройство. Трехфазные асинхронные двигатели переменного тока широко используются в промышленных и коммерческих целях.Они бывают двух типов: двигатели с короткозамкнутым ротором и с контактным кольцом. Двигатели с короткозамкнутым ротором широко используются из-за их прочной конструкции и простой конструкции. Двигатели с контактным кольцом требуют внешнего резистора для обеспечения высокого пускового момента.
Асинхронные двигатели используются в промышленных и бытовых приборах, поскольку они имеют прочную конструкцию, не требующую особого обслуживания, что они сравнительно дешевы и требуют питания только на статоре.
Типы трехфазных асинхронных двигателей
Трехфазные асинхронные двигатели включают в себя два основных компонента, а именно статор и ротор.В этом двигателе неподвижной частью является статор, а вращающейся частью — ротор. В этом двигателе нагрузка подключена к валу. Трехфазная обмотка якоря может быть намотана на статор. После того, как через эту обмотку подается сбалансированный трехфазный ток, в воздушном зазоре может быть сформировано вращающееся магнитное поле со стабильной амплитудой.
Эта обмотка якоря может быть подключена к трехфазному источнику питания и пропускает ток нагрузки. Этот тип двигателя подразделяется на два типа в зависимости от его конструкции, например, ротор с короткозамкнутым ротором и ротор с обмоткой
Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
Конструкция асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором чрезвычайно проста.В этом двигателе ротор включает в себя цилиндрический сердечник, который может быть ламинирован, и имеет несколько пазов на внешней периферии. Эти слоты несопоставимы и закручены на несколько углов.
Эти прорези помогают остановить магнитную блокировку между зубьями статора и ротора, чтобы можно было добиться плавной работы и снизить гудение. Эти двигатели включают роторы стержней вместо обмотки ротора, где стержни изготовлены из латуни, алюминия или меди.
В этом типе двигателя обмотка ротора включает алюминиевый стержень, в противном случае неизолированный медный, закрепленный в полузамкнутых пазах ротора. На обоих концах этого двигателя эти проводники замкнуты накоротко через торцевое кольцо из аналогичного материала. В результате этот тип ротора похож на короткозамкнутый ротор, поэтому он известен как асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.
Асинхронный двигатель с фазным ротором или контактным кольцом
Асинхронный двигатель с фазным ротором также называется двигателем с фазным ротором.В этом двигателе ротор включает пластинчатый цилиндрический сердечник. Как и у беличьей клетки, на внешней периферии есть прорези. Обмотка ротора размещена внутри пазов.
В намотанном роторе изолированные обмотки намотаны сверху ротора, как и на статоре. Обмотка этого ротора может быть распределена равномерно и обычно подключена в модели STAR. Три клеммы этого звездообразного соединения можно вынуть через контактное кольцо. Это причина называть этот двигатель асинхронным двигателем с контактным кольцом.
Почему трехфазный асинхронный двигатель самозапускается?
В трехфазном двигателе есть 3 однофазные линии через разность фаз в 120 °. Таким образом, вращающееся магнитное поле включает в себя аналогичную разность фаз, поэтому эта разность фаз будет вращать ротор.
Например, если мы рассматриваем a, b и c как три фазы, когда фаза «a» намагничивается, то ротор смещается в сторону фазы «a». В следующей второй фазе «b» намагнитится, поэтому он намагнитит ротор, а после этой фазы «c».Таким образом, ротор будет вращаться непрерывно.
Почему однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически?
Если однофазный асинхронный двигатель питается однофазным током, он генерирует пульсирующее, а не вращающееся магнитное поле. Подача тока по проводнику создает магнитный поток, который можно разделить на две составляющие, причем каждая составляющая будет вращаться в обратном направлении с одинаковой скоростью.
Таким образом, чистый поток станет нулевым; ток, который индуцируется в проводниках ротора, станет нулевым, а крутящий момент будет нулевым.В результате однофазный асинхронный двигатель не запускается самостоятельно.
Чтобы преодолеть эту проблему и сделать этот двигатель самозапускаемым, этот двигатель можно временно преобразовать в двухфазный двигатель во время запуска. По этой причине статор однофазного двигателя предлагается в виде дополнительной обмотки к основной обмотке, такой как пусковая обмотка. Итак, эти обмотки расположены поперек однофазной сети.
может быть расположена так, чтобы разность фаз между токами в двух обмотках статора была чрезвычайно большой.Таким образом, этот двигатель работает как двухфазный двигатель. Два тока создают вращающийся поток, который заставляет однофазный двигатель самозапускаться.
Преимущества
Конструкция двигателя и способ подачи электроэнергии дают асинхронному двигателю ряд преимуществ, показанных на рисунке ниже. И давайте посмотрим на них вкратце.
Преимущества асинхронного двигателяНизкая стоимость: Асинхронные машины очень дешевы по сравнению с синхронными двигателями и двигателями постоянного тока. Это связано с скромной конструкцией асинхронного двигателя.Поэтому эти двигатели в подавляющем большинстве предпочтительны для приложений с фиксированной скоростью в промышленных приложениях, а также для коммерческих и бытовых приложений, где можно легко подключить питание от сети переменного тока.
Низкие затраты на техническое обслуживание: Асинхронные двигатели — это двигатели, не требующие обслуживания, в отличие от двигателей постоянного тока и синхронных двигателей. Конструкция асинхронного двигателя очень проста и, следовательно, проста в обслуживании, что приводит к низким затратам на техническое обслуживание.
Простота эксплуатации: Работа асинхронного двигателя очень проста, потому что нет электрического соединителя с ротором, который обеспечивает питание и ток, индуцируемые движением трансформатора, выполняемым на роторе из-за низкого сопротивления ротора. вращающиеся катушки.Асинхронные двигатели — это двигатели с самозапуском. Это может привести к сокращению усилий, необходимых для обслуживания.
Изменение скорости: Изменение скорости асинхронного двигателя почти постоянно. Скорость обычно изменяется всего на несколько процентов при переходе от холостого хода к номинальной нагрузке.
Высокий пусковой момент: Пусковой момент асинхронного двигателя очень высок, что делает его полезным для операций, когда нагрузка прикладывается до запуска двигателя.Трехфазные асинхронные двигатели будут иметь самозапускающийся момент, в отличие от синхронных двигателей. Однако однофазные асинхронные двигатели не имеют момента самозапуска и вращаются с помощью некоторых вспомогательных устройств.
Долговечность: Еще одним важным преимуществом асинхронного двигателя является его долговечность. Это делает его идеальной машиной для многих применений. В результате двигатель работает в течение многих лет без затрат и обслуживания.
Все эти преимущества позволяют использовать асинхронный двигатель во многих приложениях, таких как промышленное, бытовое и во многих приложениях.
Недостатки
К недостаткам асинхронного двигателя можно отнести следующее.
- При небольшой нагрузке коэффициент мощности очень низкий, и он потребляет большой ток. Таким образом, потери в меди могут быть высокими, что снижает эффективность при небольшой нагрузке.
- Начальный крутящий момент асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором не низкий.
- Это двигатель с постоянной скоростью, и этот двигатель неприменим там, где требуется неравномерная скорость.
- Управление скоростью двигателя непросто.
- Этот двигатель имеет высокий пусковой пусковой ток, который вызовет снижение напряжения в начале времени.
Применения
Типы асинхронных двигателей применяются следующим образом.
- Подъемники
- Краны
- Подъемники
- Вытяжные вентиляторы большой мощности
- Приводные токарные станки
- Дробилки
- Маслоэкстракционные мельницы
- Текстиль и т.д. моторы. В основном они подразделяются на два основных типа в зависимости от входного источника питания, такие как однофазный и трехфазный асинхронный двигатель.Опять же, эти два типа двигателей также подразделяются на разные типы, которые обсуждались выше. Здесь однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически, тогда как трехфазный асинхронный двигатель является самозапускающимся двигателем. Вот вам вопрос, какова основная функция асинхронного двигателя?
Проекты на базе асинхронных двигателей
Трехфазный асинхронный двигатель | Строительство
Как и все двигатели, трехфазный асинхронный двигатель содержит статор (неподвижную часть) и ротор (который вращается).Каждая из них содержит электрические обмотки, по которым протекает ток и, таким образом, создается магнитное поле. Взаимодействие магнитных полей создает крутящий момент, который вращает ротор и нагрузку. На рисунке 1 показан трехфазный асинхронный двигатель.
Рисунок 1 : Покомпонентное изображение конструкции трехфазного асинхронного двигателя: 1. Крышка вентилятора, 2. Вентилятор охлаждения, 3. Концевой раструб, 4. Подъемная проушина, 5. Паспортная табличка, 6. Катушки статора, 7. Уплотнение подшипника. , 8. Шарикоподшипник, 9. Короткозамкнутый ротор, 10.Каркас чугунный, 11. Коробка коммутационная
Статор
Ламинированный сердечник статора изготовлен из штампованной листовой стали с прорезями на внутренней поверхности. На рисунке 2 показаны пластинки статора (и ротора). Три идентичные обмотки расположены в последовательной серии перекрывающихся катушек.
В двигателях с более высокой номинальной мощностью прорези статора имеют открытый тип, чтобы можно было вставлять большие предварительно сформированные и изолированные катушки, но в меньших размерах прорези частично закрыты, чтобы уменьшить воздушный зазор в максимально возможной степени.
Рисунок 2 I Индукционный двигатель Ламинированный статор
Сердечник статора закреплен в раме двигателя, которая служит для крепления подшипников, поддерживающих ротор, для защиты катушек и для обеспечения средств, с помощью которых двигатель может быть установлен на механизмы, которыми он должен управлять.
Рама двигателя может иметь различные формы в зависимости от условий, в которых двигатель будет работать. Это может варьироваться от открытой рамы до двигателей погружных насосов.
Ротор
Беличья клетка Ротор
Ротор асинхронного двигателя состоит из вала (шпинделя) с подшипниками, многослойного железного сердечника и проводников ротора.Наиболее распространенный тип конструкции — стержни ротора в пазах для ламинирования, а не обмотка.
Стержни ротора проходят через ротор через отверстия, пробитые в пластинах при их нажатии. Концы стержней ротора закорочены на каждом конце сплошным проводящим кольцом, часто сделанным из медного кольца, припаянного или приваренного плавлением к медным стержням ротора.
Для двигателей малого и среднего размера они могут быть отлиты из алюминия, как правило, с литыми ребрами для создания движения воздуха.Обмотки ротора, если они показаны без пластин, напоминают металлическую клетку, от которой и произошло часто используемое название роторов «с короткозамкнутым ротором», хотя в стандартах они называются просто роторами с «клеткой».
На рисунке 3 показан ротор с короткозамкнутым ротором из литого алюминия с концевыми ребрами. На фотографии также видны перекошенные проводники в роторе, что означает, что проводники расположены под углом к оси ротора. Перекошенные проводники вызывают более плавную передачу мощности на ротор, вызывая меньшую вибрацию и постоянное ускорение во время запуска.
Рисунок 3 Ротор с короткозамкнутым ротором
Изменение физических конструктивных особенностей стержней влияет на характеристики двигателя. Например, установка стержней глубже в ротор увеличивает индуктивность и дает более низкий пусковой ток, но создает более низкий момент отрыва. Этот тип ротора затем ограничивается нагрузками, требующими низких пусковых моментов, такими как центробежные насосы.
Боковая часть трехфазного асинхронного двигателя показана на рис. . 4 .
Рисунок 4 Боковой разрез трехфазного асинхронного двигателя
Ротор с обмоткой
Ротор с обмоткой снабжен изолированными обмотками, аналогичными обмотке статора и имеющими такое же количество полюсов. Три фазы соединены звездой с точкой «Y», подключенной к ротору, а три фазы оканчиваются на одном конце ротора на трех контактных кольцах. (См. Рисунок 5 для типичного ротора с обмоткой.)
Рисунок 5 Типовой асинхронный двигатель с фазным ротором
Контактные кольца соединены с помощью щеток с внешним соединенным звездой переменным сопротивлением, как на Рисунок 6 на обороте.
Рисунок 6 Ротор с пусковым сопротивлением
Этот реостат ротора обеспечивает средства увеличения сопротивления цепи ротора во время пуска, тем самым создавая более высокий пусковой крутящий момент при более низком пусковом токе.По мере увеличения скорости внешнее сопротивление постепенно уменьшается, уменьшая сопротивление цепи ротора по мере уменьшения реактивного сопротивления ротора.
В рабочих условиях изменения сопротивления цепи ротора позволяют управлять скоростью двигателя в небольшом диапазоне. Увеличение сопротивления приводит к снижению скорости и крутящего момента, а также вызывает потерю эффективности из-за потерь I 2 R в реостате.
Двигатель с фазным ротором дороже, чем двигатель с короткозамкнутым ротором, из-за стоимости производства с фазным ротором.Он также имеет более высокий пусковой момент и более низкий пусковой ток, но худшие рабочие характеристики, чем двигатель с короткозамкнутым ротором, и более высокие требования к техническому обслуживанию.
Корпуса двигателей
Условия, регулирующие фактическую установку асинхронного двигателя, обычно не зависят от производителя двигателя. В результате двигатель выпускается в различных корпусах.
Двигатель, приводящий в действие компрессор для холодильной витрины, например, может работать в таких чистых и сухих условиях, что кожух двигателя должен обеспечивать только опору для подшипников и средства для фиксации двигателя в горизонтальной плоскости.В то же время кожух обеспечивает механическую защиту от случайного проливания и позволяет охлаждающему воздуху свободно циркулировать через обмотки двигателя.
Сравните эту ситуацию с водяным турбинным насосом, используемым для орошения. В большинстве случаев двигатель устанавливается вертикально на головке отверстия и не имеет защиты от погодных условий. Двигатель должен быть полностью закрыт, чтобы предотвратить попадание воды, а охлаждение осуществляется за счет передачи тепла через корпус двигателя.
Воздух, находящийся внутри корпуса двигателя, циркулирует внутренним вентилятором, передавая тепло, выделяемое обмотками, корпусу. Затем это тепло передается в атмосферу вторым вентилятором, который обеспечивает циркуляцию свободного воздуха по внешней стороне корпуса двигателя.
Расположение клеммных колодок
Двигатели с короткозамкнутым ротором
У большинства трехфазных асинхронных двигателей оба конца трех обмоток выведены на шестиконтактный блок.Единственное исключение — это небольшие специализированные двигатели, которые можно запускать напрямую от сети по схеме звезды или треугольника в любое время. Эти небольшие трехфазные двигатели имеют только три клеммы (не считая клеммы заземления).
По индивидуальному заказу и при некоторых попытках стандартизации концы фаз выводятся на терминалы одним из двух возможных способов. На рис. , , 7 (a), показано более обычное расположение, а на рис. , , 7 (b), показана альтернативная система соединений.
Рисунок 7 Клеммы трехфазного асинхронного двигателя
Цель состоит в том, чтобы стандартизировать схемы подключения для персонала, устанавливающего двигатель или повторно подключающего его после технического обслуживания. Для подключения двигателя по схеме звезды или треугольника концы обмотки соединяются перемычкой (см. Рисунок 8 ).
Рисунок 8 Перемычка в клеммной колодке трехфазного асинхронного двигателя
Следует отметить:
1. Концы отдельных фаз не подключены к парам клемм, а смещены (см. Рисунок 8 ). 2. Подключение двигателя звездой означает, что на обмотки подается только 58% сетевого напряжения. 3. В звездообразной конфигурации один мост соединяет все три соответствующих конца каждой обмотки. 4. Мост можно разместить поперек начала фазных обмоток, а не на концах, как показано. Линии подключаются к концам, противоположным мосту. Альтернативного варианта для мостов при подключении двигателя по схеме «треугольник» нет. Каждый мост подключается к линии напряжения. 6. В то время как перемычки или перемычки показаны на Рисунок 8 , может потребоваться удалить перемычки, чтобы все шесть концов обмоток можно было подключить к пускателю, например, пускателю со звезды на треугольник. Двигатели с фазным ротором
Для двигателей с фазным ротором обычно используется внутреннее соединение обмоток статора по схеме звезды или треугольника, как требуется, обычно треугольником. Клеммная колодка по-прежнему будет иметь шесть клемм, потому что три соответствующих конца обмоток ротора внутри соединены звездой, а другие концы выведены через контактные кольца к клеммной колодке.
Обычно их идентифицируют каким-либо образом, например, отделив их от линейных клемм обмоток статора или используя другой тип клеммного соединителя.Необходимо следить за тем, чтобы линейное напряжение не подавалось на клеммы ротора.
Типы и удивительные области применения асинхронных двигателей
Индукционные машины — это наиболее часто используемый тип двигателей в жилых, коммерческих и промышленных помещениях. В асинхронном двигателе электрический ток в роторе, необходимый для создания крутящего момента, получается за счет электромагнитной индукции от вращающегося магнитного поля обмотки статора.
Princy A. J | 4 июня 2020 г.
Асинхронный двигатель — это обычно используемый электродвигатель переменного тока. В асинхронном двигателе электрический ток в роторе, необходимый для создания крутящего момента, получается за счет электромагнитной индукции от вращающегося магнитного поля обмотки статора. Ротор асинхронного двигателя может быть ротором с короткозамкнутым ротором или ротором с намоткой.
Асинхронные двигатели, используемые в различных приложениях, также называются асинхронными двигателями. Это связано с тем, что асинхронный двигатель всегда работает с меньшей скоростью, чем синхронная скорость. Скорость вращающегося магнитного поля в статоре называется синхронной скоростью.
Индукционные машины являются наиболее часто используемым типом двигателей в жилых, коммерческих и промышленных помещениях. Эти трехфазные двигатели переменного тока обладают следующими характеристиками:
- Простая и грубая конструкция
- Доступное и низкое обслуживание
- Высокая надежность и профессионализм
- Нет необходимости в дополнительном пусковом двигателе и необходимости в синхронизации
Два типа асинхронных двигателей
Однофазный асинхронный двигатель
Однофазный асинхронный двигатель не запускается самостоятельно.Основная обмотка пропускает спорадический ток, когда двигатель подключен к однофазному источнику питания. Вполне логично, что самый дешевый, самый дешевый механизм сортировки должен использоваться наиболее регулярно. В зависимости от способа запуска эти машины классифицируются по-разному. Это двигатели с экранированными полюсами, двигатели с разделенной фазой и конденсаторные двигатели. Кроме того, конденсаторные двигатели запускаются с конденсатора, работают с конденсатором и имеют двигатели с постоянным конденсатором.
В этих однофазных двигателях пусковая обмотка может иметь последовательный конденсатор и центробежный выключатель.Когда подается напряжение питания, ток в основной обмотке удерживает напряжение питания из-за полного сопротивления основной обмотки. И ток в пусковой обмотке опережает / отстает, напряжение питания зависит от импеданса пускового механизма. Угол между двумя обмотками равен разности фаз, достаточной для создания вращающегося магнитного поля для создания пускового момента. В момент, когда двигатель достигает от 70% до 80% синхронной скорости, центробежный переключатель на валу двигателя размыкается и отключает пусковую обмотку.
Применение однофазных асинхронных двигателей
Однофазные асинхронные двигатели используются в системах с малой мощностью. Эти двигатели широко используются в быту и промышленности. Некоторые приложения упомянуты ниже:
- Насосы
- Компрессоры
- Малые вентиляторы
- Миксеры
- Игрушки
- Высокоскоростной пылесос
- Электробритвы
- Станки сверлильные
Трехфазный асинхронный двигатель:
Трехфазные асинхронные двигатели, будучи самозапускающимися, не имеют пусковой обмотки, центробежного переключателя, конденсатора или другого пускового устройства.Трехфазные асинхронные двигатели переменного тока находят различное применение в коммерческих и промышленных приложениях. Два типа трехфазных асинхронных двигателей — это двигатели с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором. Особенности, которые делают двигатели с короткозамкнутым ротором широко применяемыми, заключаются в основном в их простой конструкции и прочной конструкции. С внешними резисторами двигатели с контактным кольцом могут иметь высокий пусковой момент.
Трехфазные асинхронные двигатели широко используются в бытовых и промышленных приборах, поскольку они имеют прочную конструкцию, не требуют технического обслуживания, сравнительно дешевле и требуют питания только на статоре.
Применение трехфазного асинхронного двигателя
- Подъемники
- Краны
- Подъемники
- Вытяжные вентиляторы большой мощности
- Станки токарные приводные
- Дробилки
- Маслоэкстракционные заводы
- Текстиль и др.