Электродвигатель короткозамкнутый асинхронный: Принцип работы асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором — советы электрика

Принцип работы асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором — советы электрика

Неисправности асинхронных электродвигателей

В основном все неисправности электродвигателей происходят через износ деталей и стирание деталей, а также в результате нарушения правил эксплуатации. В основном все неисправности можно разделить на электрические и механические.

К электрическим можно отнести повреждение коллектора, контактных колец и листов сердечника, а также изоляции и токопроводящих элементов обмотки. Ну а к механическим можно отнести ослабление соединительных и крепежных посадочных площадок, нарушение формы и перекосы элементов двигателя.

Но обнаружить неисправность только лишь по типичным признакам не всегда получится, иногда понадобятся и небольшое оборудования и несложные измерения. Чаще всего встречается низкая скорость работы двигателя при полной нагрузке. В следствие постоянной и длительной эксплуатации возрастает вероятность подобной неисправности.

Если при всем этом напряжение сети нормальное, скорее всего причина в не качественном контакте в обмотках ротора или в большом сопротивление обмотки ротора, для двигателей с фазным ротором. При таком увеличенном сопротивление возрастает скольжение в следствие чего и возникает торможение или замедленная робота двигателя.

Обратите внимание

Что же приводит к увеличению сопротивления в цепи ротора? Это и плохие контакты в щеточном устройстве и в соединению обмоток с контактными площадками, плохой контакт в пусковом реостате, малое сечение проводников между контактным кольцом и реостатом.

Методы диагностики неисправностей асинхронных электродвигателей

Признакинеисправности Причины Ремонт Двигатель не запускается Отсутствует ток в статоре, что можетнаблюдаться вследствие перегоранияпредохранителей или выключения неисправного автоматического выключателя Поставить новые предохранители; исправить автоматический выключатель Двигатель не запускается,несмотря на то что напряжение на выводах статора номинальное, аток во всех трех фазахстатора одинаков. Всетри напряжения на кольцах равны при неподвижном разомкнутом роторе Обрыв в двух (или трех) фазах пускового реостата или в соединительных проводах между ротором и пусковым реостатом.Сильное одностороннее притяжение ротора к статору вследствие большого износа вкладышей подшипников, смещения подшипниковых щитовили подшипниковых стояков Отыскать при помощи мегомметра или контрольной лампы место обрыва и устранить.Заменить вкладыши подшипников и отрегулировать подшипниковые щиты. Обмотка статораперегревается Двигатель перегружен или нарушенаего нормальная вентиляцияНапряжение на выводах двигателя ниже номинального, вследствие чего происходит перегрузка двигателя по токуОбмотка статора соединена не в звезду, а в треугольник. Снизить нагрузку или усилитьвентиляцию (запросить завод-изготовитель о способахусиления вентиляции).Повысить напряжение дономинального или уменьшитьток нагрузки до номинальногоСоединить обмотку статора в звезду Обмотка статора сильнонагревается. Ток в отдельных фазах неодинаковый. Двигатель сильно гудит и тормозится Витковое замыкание.Короткое замыкание междудвумя фазами В основном определяетсяощупыванием обмотки после ее отключения.Поврежденное место отремонтировать или же перемотать поврежденнуючасть обмотки Ротор, а иногда и статор перегреваются. Двигатель гудит, ток в статоре сильно пульсирует. Двигатель с нагрузкой плохо запускается и не развивает номинальной частоты вращения;момент вращения меньше номинального Неисправность вызвана плохим контактом в цепи ротора: плохой контакт в пайках лобовыхчастей обмотки или в нулевой точке, в переходных соединениях между стержнями или в соединениях между параллельными группами плохой контакт в соединениях обмотки с контактными кольцами плохой контакт в соединениях между контактными кольцами и пусковым реостатом или в пусковом реостате Для устранения этой неисправности необходимо:проверить все пайки обмоткиротора; те из них, которыенеисправны или внушают подозрение, перепаять. Если наружным осмотром неудается обнаружить местоплохой пайки, проверитьметодом падения напряжения проверить контакты токопроводов в местах соединения их с обмоткой и контактными кольцами проверить исправность контактов в местах присоединения проводов к ротору и реостату, проверить и очистить контакты и щетки пускового реостата Двигатель не достигает требуемой частоты вращения, сильно перегревается  Двигатель перегруженПодшипник вышел из строя Устранить перегрузкуЗаменить подшипник  Двигатель не запускается:при поворачивании рукой работает толчками и ненормально гудит;в одной фазе статоранет тока Обрыв в одной фазе цепи сети или внутренний обрыв в обмотке статора. Если обрыв фазы произойдет во время работы двигателя, то при отсутствии надлежащей максимальной защиты может перегореть обмотка статора или ротора Проверить вольтметром напряжение на выводах статора. Если имеется обрыв в одной фазе сети или напряжение во всех трех фазах несимметрично (в случае перегорания предохранителя или обрыва в одной фазе первичной обмотки трансформатора), то устранить неисправность сети. Если сеть исправна, то устранить обрыв в обмотке статора Работа двигателя сопровождается сильным гудением, появился дым  Произошло замыкание витков некоторых катушек обмотки статора; короткое замыкание одной фазы  Двигатель отправить в ремонт Электровигатель скороткозамкнутымротором хорошо запускаетсябез нагрузки;с нагрузкой не запускается Нагрузка при пуске велика Уменьшить нагрузку при пуске Искрение сопровождается повышенным нагревом коллектора и щеток Щетки в плохом состоянии и неправильно установлены в щеткодержателях. Размеры обойм щеткодержателей не соответствуютразмерам щеток, плохой контакт междущетками и их арматурой Угольные щетки имеют неровную обогревающую рабочую поверхность с царапинами; плохо пришлифованы; их края обломаны или обгорели.Следует правильно установить щеткодержатели и щетки Стук в подшипникахкачения Разрушение дорожек или тел качения Заменить подшипник Ослабление крепления подшипника в подшипниковом щите Слишком большая радиальная нагрузка на выходной конец вала, приведшая к износу места посадки подшипника в щитеОчень большая вибрация машины  Уменьшить радиальную нагрузку и заменить двигатель; применить двигатель другого типоразмера, способный без разрушения выдержать существующую радиальную нагрузкуУстранить причины сильной вибрации и заменить двигатель  Повышение вибрациипри работе Нарушение балансировки ротора шкивами или муфтами; неточная центровка валов агрегата;перекос соединительных полумуфт Дополнительно отбалансировать ротор, шкивы или полумуфты; произвести центровку двигателя и машины;снять и вновь правильно установить полумуфту. Найти место обрыва или плохого контакта и устранить повреждение Активная сталь статораравномерно перегрета,хотя нагрузка двигателя непревышает номинальной Напряжение сети выше номинальногоНеисправен вентилятор Снизить нагрузку илиусилить вентиляцию двигателяСнять защитный кожух иотремонтировать вентилятор Активная сталь статорапри нормальномнапряжении сильно нагревается Местные замыкания между отдельными листами активной стали, вызванные заусенцами или задеванием ротора о статор. Зубцы активной стали в отдельных местах выгорели и оплавлены вследствие коротких замыканий в обмотке статора или пробоя обмотки на корпус Удалить заусенцы,разъединить соединенныелисты стали и отлакировать ихизоляционным лаком воздушной сушки.Вырубить или вырезать поврежденные места.Между отдельными листами проложить тонкий электрокартон илипластинки слюды и отлакировать их изоляционным лаком.В случае большого количества повреждений необходимопроизвести полную перешихтовку стали с перемоткой статора Мотор работает неустойчиво  Силовые контакты магнитного пускателя не создают устойчивого соединения Заменить магнитный пускатель или почистить контактные пластины и подогнуть  Двигатель не отключается  при нажатии кнопки «Стоп»  «Залипли» контакты магнитного пускателя  Заменить магнитный пускатель или починить

Источник: http://elektt. blogspot.com/2016/03/neispravnosti-asinhronnyh-ehlektrodvigateley.html

Трехфазные электродвигатели

Электродвигателем называется устройство, преобразующее электрическую энергию, получаемую из сети распределения, в механическую энергию вращения.

Любой электродвигатель состоит из корпуса, защищающего устройство от пыли и влаги, неподвижной части (статора), жёстко скреплённой с корпусом, имеющей неподвижные обмотки и магнитопроводы, и вращающейся части, называемой ротором.

Ротор жёстко насажен на вал, который вращается в двух подшипниковых узлах (переднем и заднем), конец вала выведен наружу и имеет шпоночную канавку для закрепления шкивов или шестерён привода.

Подшипниковые узлы находятся в двух съёмных крышках, которые закрывают корпус с торцов и стягиваются между собой длинными шпильками (как правило, тремя-четырьмя). На заднем конце вала закрепляется крыльчатка вентилятора, который служит для обдува и охлаждения обмоток.

Вентилятор прикрывается крышкой с отверстиями для выхода воздуха. Снаружи на корпусе закрепляется коммутационная коробка, внутри которой находятся клеммы подключения.

Коробка герметично (через резиновую прокладку) закрывается крышкой для защиты клемм подключения от влаги и пыли.

Конструкция электродвигателя весьма удобна для обслуживания и ремонта – двигатель легко разбирается, обеспечивая доступ к любой части, и собирается.

Принцип работы трёхфазного двигателя

Одним из главных преимуществ трёхфазной системы электроснабжения является то, что из-за сдвига фаз синусоид тока и напряжения сети на 120 градусов, такая система способна создавать «вращающееся» электромагнитное поле.

Если мы на неподвижном статоре расположим три обмотки с магнитомягким (это материал, который легко, то есть с минимальными потерями, перемагничивается) сердечником и подадим напряжение на обмотки последовательно от трёх фаз, то ток обмоток начнёт намагничивать сердечники, создавая как бы бегущее по окружности магнитное поле. Это поле в каждом сердечнике синусоидально пульсирует, а во всех трёх создаёт эффект вращения.

Можно подсчитать и угловую скорость вращения магнитного поля при трёх обмотках, расположенных по окружности через 120 градусов, она равна частоте переменного тока – 50 герц, или 50 оборотов в секунду.

Важно

Чтобы привести к привычным для нас оборотам в минуту, которыми измеряют скорость вращения вала электродвигателя, нужно 50 оборотов в секунду умножить на 60 (число секунд в минуте), получим 3 000 оборотов в минуту (об/мин).

Отметим, что скорость вращения магнитного поля в статоре можно легко понизить чисто конструктивными методами, например, расположить по окружности не три, а шесть обмоток (сделать шесть магнитных полюсов), расположив их по окружности через 60 градусов, причём 1 и 4 обмотки подключить к одной фазе, 2 и 5 – к другой, а 3-ю и 6-ю – к третьей. Тогда скорость вращения магнитного поля понизится вдвое и составит 1500 об/мин. Аналогично увеличив число магнитных полюсов до 12 и расположив их через 30 градусов по окружности, мы понизим скорость вращения магнитного поля ещё раз вдвое – до 750 об/мин.

Запомним, что электродвигатели переменного тока работают со скоростью, связанной с частотой сети. И для каждой частоты имеется свой ряд скоростей, и величины членов ряда кратны между собой одному числу, например – двойке. (Оговоримся, что могут быть и другие числа кратности, например – 3)

Синхронные электродвигатели

Теперь, если мы в качестве ротора закрепим на валу двигателя постоянный магнит с двумя полюсами, то в бегущем магнитном поле вал начнёт вращаться со скоростью поля. Такие двигатели называют синхронными.

Иногда применяются двигатели с постоянным магнитом в роли ротора, как правило, это маломощные моторчики, к примеру, так выполнен двигатель центробежного насоса слива стиральной машины.

Но для мощных моторов трудно изготовить мощный постоянный магнит, гораздо проще применить электромагнит.

В этом случае ротор представляет собой, набранный из пластин магнитомягкой стали, сердечник специальной формы, на который намотана обмотка.

Ток на обмотку ротора подаётся из сети через устройство, называемое коллектор. Коллектор – это медные, изолированные друг от друга, два или три (для трёхфазной обмотки) кольца на валу, которых касаются угольные подпружиненные щётки.

Кольца соединены с началом и концом обмотки. Напряжение из сети подаётся к щёткам, и через контактные кольца поступает на обмотку ротора.

Такой электродвигатель называется синхронный, потому что имеет число оборотов равное числу оборотов вращающегося магнитного поля статора.

Совет

(Синхронный электродвигатель переменного тока для двухфазной и многофазной сети был запатентован Н. Тесла – американским учёным, изобретателем.)

Однако коллекторы электродвигателей имеют ряд недостатков, угольные щётки при работе искрят (что особо неприятно во взрывоопасной среде), подгорают, из-за чего пропадает контакт (кольца приходится периодически зачищать от нагара). Щётки истираются и требуют замены. Иногда щётки зависают на пружинах и контакт пропадает.

Асинхронные электродвигатели

Изобретательская мысль продолжала работать, и наш соотечественник М. О. Доливо – Добровольский придумал, как можно избавиться от коллектора, он предложил обмотку ротора выполнить в виде короткозамкнутых витков, ток в которых будет возбуждаться переменным магнитным полем статора.

Конструктивно решение обмотки ротора представляло собой два кольца, соединённых между собой поперечными проводниками, наподобие «беличьего колеса» – известная «игрушка» для зверька, в которой белка может бесконечно бегать. Такой двигатель назвали – двигатель с короткозамкнутым ротором.

Работает он так – в момент пуска переменное магнитное поле статора возбуждает в проводниках «беличьего колеса» сильный ток, который намагничивает сердечник ротора и последний притягивается магнитами статора и начинает вращаться.

Поскольку для появления тока в замкнутых витках ротора необходимо, чтобы магнитное поле менялось, (при синхронном вращении ротора бегущее магнитное поле статора, воздействующее на ротор, на роторе не меняется), ротор будет вращаться с несколько меньшей скоростью, чем вращается магнитное поле статора.

Вследствие этого «запаздывания» такой двигатель назвали асинхронный. А разницу во вращении ротора относительно магнитного поля статора назвали скольжением.

Скольжение асинхронного двигателя – величина переменная, в момент пуска оно максимально, затем начинает уменьшаться и на холостом ходу становится минимальным (около 3%). При наличии нагрузки на валу – скольжение ротора увеличивается и растёт с ростом нагрузки (максимум 7%).

Если мы посмотрим на паспортные данные асинхронных двигателей – то увидим, что номинальное число оборотов двигателя указанное в паспорте и на табличке двигателя всегда будет меньше определённых нами ранее величин – вместо 3 000 об/мин будет около 2850, вместо 1500 будет 1470, вместо 750 – 725.

Эта разница как раз и определяет скольжение.

  Трёхфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Конструкция данного двигателя оказалась настолько удачной, что сегодня подавляющее большинство электроприводов в мире сделаны на основе асинхронных трёхфазных двигателей с короткозамкнутым ротором. Именно поэтому владельцы усадьб, в которых имеется техника с электроприводами – насосы, электропилы, различные станки и т. д., стремятся провести себе «три фазы».

Достоинства этих двигателей:

1. Исключительная простота, надёжность и долговечность.
2. Удобство обслуживания и ремонта двигателей.
3. Возможность менять направление вращения ротора простым переключением любых двух фазных проводов.
4. Возможность работы в режиме генератора, что позволяет применять электромагнитное торможение, при котором мотор начнёт отдавать энергию в сеть.

Однако это достоинство может быть и недостатком.

При замене силовых кабелей и розеток нужно особое внимание уделять оборудованию, как оно было подключено. Нередки такие случаи, какой произошёл в детском саду, когда там понадобилось заменить силовой кабель на более мощный.

После окончания работ, на кухне мясорубки и овощерезки перестали работать, так как их рабочие валы стали вращаться в обратном направлении. А в прачечной механику гладильного барабана вообще заклинило. А всё оттого, что при монтаже кабеля были перепутаны какие-то два фазных провода.

При проведении монтажных работ это нужно учитывать и всегда проверять на каком-либо некритичном двигателе правильность фазировки проводов. Потому что есть такое оборудование, которое может выйти из строя при неверной фазировке.

Недостатки асинхронных электродвигателей

Но наряду с достоинствами эти двигатели, разумеется, имеют и недостатки. Это, во-первых, большой пусковой ток, который превышает номинальный в 4-5 раз.

Последнее обязательно необходимо учитывать при установке автоматов защиты для двигателя – ставить автоматы класса «D». И, во-вторых, малый момент на валу при пуске.

Для некоторых механизмов с большой инерцией приходится ставить более мощный, чем это требуется двигатель.

Подключение и работа трехфазного электродвигателя

Теперь о подключении трёхфазных двигателей к сети. В коммутационной коробке на двигателе концы трёх обмоток выведены на шесть клемм. Там же имеется дополнительная клемма для нулевого провода. Клемма заземления может находиться на корпусе двигателя рядом с лапками или фланцем крепления.

Соединение обмоток может быть произведено двумя способами, так называемыми «звездой» или «треугольником».
Начала обмоток в двигателе в клеммной коробке обычно маркируются как С1,С2 и С3.

Концы обмоток соответственно С4, С5 и С6.

Соответственно соединение звездой производится так, концы обмоток соединяются между собой перемычкой, на клеммы С1, С2 и С3 соответственно соединяются с фазными проводами L1,L2 и L3.

Обратите внимание

Иногда концы обмоток присоединяют к нулевому проводу, но это не обязательно, так как нагрузка по фазам в двигателе равномерная и по нулевому проводу никакого тока не будет.

Соединение треугольником – это когда соединяются концы и начала обмоток последовательно и к точкам соединения подаются фазы. То есть соединяются С1, С5 и L1; С2, С6 и L2; С3, С4 и L3. Нулевой провод не задействуется.

При этом нужно учитывать, что при соединении звездой на обмотки статора будет подано фазной напряжение, а при соединении треугольником – линейное, которое в 1,7 раза выше фазного. Это нужно учитывать, сверяясь с маркировкой на двигателе, где так и указывается – двигатель 220/380 или 127/220. Последний двигатель в трёхфазной сети 220/380 с высокой вероятностью сгорит.

Особых преимуществ у тех или иных схем включения нет, за исключением повышения мощности при включении треугольником, за счёт работы при более высоком линейном напряжении.

Однако как следствие этого, при соединении треугольником пусковой ток значительно выше, чем при соединении звездой.

Для его понижения иногда применяют релейный автомат, который в момент пуска соединяет обмотки звездой, а в дальнейшем переключает соединение на треугольник.

Работа трёхфазного асинхронного двигателя с КЗ-ротором при обрыве одной фазы

Вопрос, имеющий сугубо практический интерес, – что произойдёт с трёхфазным асинхронным двигателем при обрыве одной из фаз?
Если такое произойдёт в момент работы двигателя, то он продолжит работу при любом типе соединения обмоток. Однако мощность его снизится примерно наполовину. И если нагрузка останется максимальной, – неизбежен перегрев работающих обмоток.

Нужно твёрдо усвоить всем людям, имеющим дело с электродвигателями, что любая механическая перегрузка любого электродвигателя вызывает перегрев и сгорание обмоток. А если жёстко застопорить ротор, что бывает при поломках механизмов, которые приводит в движение двигатель, то попытка включить такой электродвигатель вызовет короткое замыкание в сети со всеми вытекающими последствиями.

А вот запустить двигатель при обрыве одной из фаз можно только при включении обмоток звездой и при подключенном нулевом проводе. Опять-таки мощность двигателя при этом уменьшается наполовину со всеми вытекающими последствиями.

Возможность работы трёхфазного асинхронного двигателя в однофазной сети

Этот вопрос довольно часто встречается на практике, например, у вас есть насос с трёхфазным асинхронным двигателем, и вам надо его временно включить, вы согласны даже на то, что мощность насоса понизится, а электросеть у вас в хозяйстве однофазная. Данный вопрос сводится к другому – можно ли при однофазной сети получить вращающееся магнитное поле? Ответ – и да, и нет, одновременно. Да, потому что вращающийся ротор двигателя (если его раскрутить рукой) продолжит вращение и работу.

Нет, потому что запустить двигатель сам по себе – не удастся.

Источник: http://proelectrika.com/trexfazniye-electrodvigateli-html/

Асинхронный двигатель: принцип работы, особенности конструкции

Асинхронный двигатель представляет собой мотор переменного тока, скорость вращения которого не равна частоте напряжения в обмотках статора. Эти электродвигатели получили широкое распространение, потому что являются достаточно выносливыми.

Асинхронный однофазный, трехфазный моторы могут работать при значительной нагрузке продолжительное время, не перегреваясь, держать свой крутящий момент.

Работа асинхронного двигателя проста, но при этом его характеристики напрямую зависят от параметров обмоток и технологии их укладки.

Область применения

Асинхронный двигатель получил широкое распространение в качестве тягового, второстепенного и прочих видов силовых компонентов. Учитывая особенности его конструкции, отсутствие скользящих контактов, эксплуатация такого мотора намного проще.

Также, схема подключения не требует сложных устройств управления, если говорить о простом режиме работы с постоянной частотой.

Плюс ко всему и срок службы до сервисного обслуживания намного дольше, так как внутреннее пространство и обмотки не загрязняются графитом.

Применяется асинхронный электродвигатель во многих сферах:

• Системы вентиляции – благодаря выносливости и неприхотливости при эксплуатации моторы с короткозамкнутыми роторами достаточно часто используются в качестве вентиляторов. Они хорошо переживают продолжительную работу на максимальных оборотах, обеспечивая пользователей или технологическое оборудование интенсивным воздушным потоком.
• Конвейеры – благодаря высокому моменту, способности его поддерживать при нагрузках моторы асинхронного типа стали идеальным вариантом для реализации управления подвижными производственными линиями.
• Следящие системы и приводные устройства – особо часто применяют асинхронные двигатели в приводных системах на технологическом оборудовании. Но для организации управления таким типом двигателя потребуется особая схема подключения и частотный блок управления, а ротор асинхронного двигателя оснащается неодимовыми магнитами. Такие моторы рассчитаны на работы с частотой до 400 Гц.
• Бытовая сфера. Из такого мотора можно сделать различные рабочие агрегаты бытового назначения или для небольшой мастерской: вентилятор, управляемые заслонки, циркулярная пила, фуганок, прочее оборудование.

Разновидности моторов

От типа питающей сети асинхронные электродвигатели подразделяются на:

1. Трехфазные. Обмотки асинхронных двигателей такого типа состоят из 3 катушек, специальным образом уложенных в пазах статора. Они предназначены для работы в промышленности, так как имеют высокий КПД и cosφ приближенный к 1, а для обеспечения дополнительной экономии работают с системой рекуперации энергии при торможении, выступая генератором.
2. Однофазный асинхронный двигатель. Применяется в быту и промышленности: старые стиральные машины, бытовые вентиляторы, холодильное и прочие виды оборудования. Имеют меньший КПД, мощность, по сравнению с трехфазными, что объясняется потерями в статоре из-за отсутствия дополнительной фазы.

Устройство асинхронного двигателя

Устройство асинхронного двигателя является достаточно простым:

• Статор – является неподвижной частью электрического двигателя, который снабжен обмотками возбуждения.
• Ротор – вращающийся элемент мотора, который крутится под действием магнитного поля, создаваемым обмотками возбуждения, расположенными на статоре. Различают 2 типа двигателя от конструкции ротора: короткозамкнутые и фазные.
• Фланцы – статическая часть электрического двигателя, в которой находятся опорные подшипники, удерживающие ротор и являющиеся своего рода крепежом для статора. Он зажимается между двумя фланцами-крышками стяжными болтами. Либо они прикручены к корпусу статора.
• Клеммная коробка – часть статической конструкции двигателя, в которую выводятся концы обмоток со статора. Посредством его осуществляется подключение двигателя к схеме управления.
• Крыльчатка и защитный кожух – используется для обеспечения принудительной вентиляции, а кожух предохранит обслуживающий персонал от травматизма.
• Дополнительные сервисные обмотки – при необходимости совместно с обмоткой возбуждения на статоре может быть дополнительная, предназначенная для контроля и измерения рабочих параметров мотора во время его работы.
• Термодатчики – промышленные асинхронные двигателя, кроме обмоток, также имеются датчики температуры, контролирующие перегрев на случай резкого возрастания тока потребления.

Также двигателя могут быть оборудованными планарными редукторами и изготовленными в едином корпусе. Это преимущественно промышленные типы агрегатов, применяемые на станках, конвейерах и прочих видах оборудования.

Особенности устройства каждого из элементов

Статор асинхронного электродвигателя представляет собой цилиндр, изготовленный из листов специальной электротехнической стали толщиной до 0.5 мм, покрытых лаком. Этот цилиндр является сердечником, с внутренней стороны имеются пазы, куда укладываются обмотки.

В трехфазных, соответственно, сдвинутые на 120 градусов, в однофазных – на 90. Обмотки могут быть уложены несколькими способами в зависимости от схемы их подключения и эксплуатационных требований. Именно от этого зависит такой показатель, как момент и мощность на валу.

А при наличии количества полюсов более, чем 2 пары, то он может использоваться в следящих системах управления приводными механизмами.

Статор запрессован в корпус либо же расположен между фланцами. Корпус и боковые крышки изготовлены из чугуна или сплава алюминия. На них имеются ребра для увеличения площади и повышения эффективности отведения тепла при работе. Такое устройство позволяет лучше охлаждать двигатель, обеспечивая продолжительную работу при предельных нагрузках.

Однополюсная обмотка такого электродвигателя наматывается из 3-х катушек. Каждая из них называется фазой.

Для достижения требуемых параметров работы мотора обмотка укладывается в противоположных пазах сердечника.

Важно

Катушки соединяются между собой специальным образом в соответствии со схемой подключения и ожидаемых характеристик, обеспечивая возбуждение магнитного поля и необходимый момент при вращении.

Все концы датчиков выводятся в клеммную коробку, что позволяет их соединять в звезду или треугольник, что зависит от схемы подключения системы управления, величины питания.

3-фазный электродвигатель является универсальным, при необходимости его можно подключать к однофазному питанию с линейным напряжением.

При соединении обмоток треугольником напряжение обмоток равно линейному Uф, а при подключении по схеме звезды – √3Uф.

Ротор

Ротор в асинхронном электродвигателе представляет собой вал, на котором закрепляется сердечник, набранный из листов электротехнической стали.

Что трехфазный, что однофазный мотор, ротор имеет практически одинаковую конструкцию.

В качестве обмотки в обычных асинхронных моторах на рабочую частоту 50Гц используются куски медного или алюминиевого провода большой толщины или стержни, соединенные между собой торцевыми замыкающими кольцами.

Для того чтобы обмотка надежно удерживалась в сердечнике, имеются специальные пазы, куда она запрессована. Торцевые кольца могут быть снабжены вентиляционными лопатками, предназначенными для улучшения интенсивности охлаждения внутреннего пространства. Вал закреплен на подшипниках, впрессованных во фланцы или плитах, закрепленных к станине в зависимости от устройства.

Между валом и статором имеется зазор, величина которого зависит от пусковых параметров мотора. Если необходимо увеличить мощность и момент, то он должен быть как можно меньше. Одновременно с ростом мощности увеличиваются и добавочные потери в верхних слоях статора и ротора.

Принцип работы

Асинхронный двигатель принцип работы имеет достаточно простой. Он основан на двух физических явлениях:

1. При подаче напряжения на статорные обмотки в двигателе возникает вращающееся магнитное поле.
2. Поле оказывает воздействие на ток, индуцируемый в роторе. А это создает крутящий момент, поворачивающий вал двигателя относительно полюсов.

За каждый поворот вала полюса меняются полярностью с частотой сети. Поэтому напряжение обмотки статора имеет стандартную частоту, а скорость вращения зависит от:

• нагрузки на валу;
• количества пар полюсов;
• особенностей намотки статора.

Маркировка электродвигателя

Для упрощения процесса подключения и выбора схемы асинхронного 3-фазного ЭД на каждом из них имеется соответствующая маркировка. В ней указываются такие характеристики, как:

• крутящий момент;
• мощность;
• максимальная скорость вращения;
• cosφ.

Также в зашифрованной маркировке имеется указание типа двигателя, количества полюсов. Их необходимо учитывать при выборе мотора для тех или для других нужд. А для облегчения процесса подключения все концы сводятся в клеммную коробку, где подписаны следующим образом:

Если мотор подключается к сети 380 В с линейным напряжением обмоток 220В, то его схема обмоток должна быть треугольником. Но если двигатель подключается к стандартной сети 380В, то схема включения обмоток должна быть звездой.

Скольжение

При рассмотрении принципа работы асинхронного электрического двигателя применяют такое понятие, как скольжение, и обозначается параметр буквой «s». Оно возникает из-за разницы в скоростях вращения магнитного поля статора и реальной частоты вращения ротора. При этом первый показатель на порядок больше. Следовательно, чем выше разница, тем сильнее скольжение.

Скольжение позволяет объяснить принцип работы. За счет отставания частоты вращения ротора от магнитного поля статора и обеспечивается наведение ЭДС в короткозамкнутом роторе. Но если бы поле вращалось со скоростью частоты ЭДС в роторе, то собственно вращения не происходило.

Скольжение, являясь относительной величиной, измеряется в %. И становится больше при увеличении нагрузки на валу двигателя.

Двигателя с фазным ротором

Когда речь идет о моторах с фазным ротором, то он имеет немного иное устройство. Также имеется 3 обмотки, которые соединены в звезду, а их начала выведены на подводящие кольца.

Сравнивая два типа двигателя с короткозамкнутым и фазным роторами, то у второго развивается момент сразу же под высокой нагрузкой. Такие моторы получили применение в системах, где требуется сделать мощный приводной агрегат с высокой тягой.

Также такие моторы являются более удобными для регулируемого управления посредством регулятора частоты.

Недостатки асинхронных электродвигателей

В стандартном исполнении без магнитов на роторе асинхронные электродвигатели являются маломощными. Они неспособны сразу обеспечить высокий крутящий момент. А также для их запуска требуется большое количество электрической мощности, которая может превышать предельно допустимые показатели системы питания.

Поэтому их пуск должен выполняться без нагрузки. Кроме этого, асинхронные электродвигатели являются мощными источниками электромагнитных помех, сопровождающимися сбоями в работе различных других устройств, находящихся вблизи. Для снижения их влияния необходимо предусматривать качественное заземление и обязательное экранирование.

Источник: https://instrument.guru/elektro/asinhronnyj-dvigatel-printsip-raboty-osobennosti-konstruktsii. html

Преимущества и недостатки асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором

Запатентованный российским ученым Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским в 1889 году, трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа «беличья клетка» (сокращенно АДКЗ), произвел настоящую революцию в электротехнике. Теперь асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором находят самое широкое применение в промышленности, на транспорте, в быту и т.д.

Перечислять области их применения можно очень долго. Электрические приводы дымососов, подъемных кранов, шаровые мельницы, насосы, транспортеры, лебедки, дробилки, всевозможные станки, и бытовые приборы, – множество применений находит это замечательное устройство в наше время.

Конструкция такого двигателя относительно проста

Трехфазная обмотка статора уложена в пазы магнитопровода, набранного из пластин электротехнической стали, и может быть соединена как в «треугольник», так и в «звезду», в зависимости от условий эксплуатации. Обмотка ротора, в свою очередь, образована медными, алюминиевыми, или латунными стержнями, накоротко замкнутыми двумя кольцами с торцов ротора.

Сердечник ротора, как и сердечник статора, набран из листов электротехнической стали, и тоже имеет пазы, в которых и размещены стержни. Обычно стержни отливаются вместе с торцевыми кольцами, и завершенная конструкция ротора со стержнями похожа на «беличью клетку», поэтому ее так и называют.

К преимуществам двигателей такого типа, в частности, перед асинхронными двигателями с фазным ротором, относятся простота обслуживания и отсутствие подвижных контактов.

Здесь нет щеток и контактных колец, питание подается только на неподвижную трехфазную обмотку статора, что и делает этот двигатель весьма удобным для самых разных сфер применения, практически универсальным.

Такой двигатель прост в изготовлении и сравнительно дешев, затраты при эксплуатации минимальны, а надежность высока.

Если нагрузка на двигатель не чувствительна к скорости вращения его ротора, если не требуется регулировка оборотов, то возможно включение двигателя в любую сеть без каких-либо дополнительных преобразователей. Справедливости ради стоит отметить, что при включении такого трехфазного двигателя в однофазную сеть, требуется подключение пускового фазосдвигающего конденсатора, что отнюдь не является проблемой.

Совет

Если говорить о недостатках асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, то их несколько. При включении двигателя в сеть пусковой ток довольно велик, при этом пусковой момент значительно меньше номинального, это несколько ограничивает область применения, и если требуется большой пусковой момент, то асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором не подойдет.

Однако этот недостаток можно преодолеть применением частотного преобразователя, позволяющего плавно повышать обороты, и таким образом обеспечить достаточно высокий пусковой момент.

Проблема регулировки оборотов также имеет место, но и решить ее можно аналогичным образом, опять же применением частотного преобразователя. Современная полупроводниковая база делает частотные преобразователи с каждым годом все более доступными.

Еще одним недостатком асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором является их низкий коэффициент мощности, особенно при малой нагрузке и на холостом ходу, что снижает эффективность такой электрической системы в целом.

В масштабах предприятий это чревато существенными потерями, поэтому широко распространена практика применения систем компенсации реактивной мощности, когда параллельно с обмотками электродвигателя устанавливают компенсирующие конденсаторы.

Источник: http://povny.blogspot.com/2015/05/blog-post_19.html

Асинхронный двигатель: принцип работы и устройство :

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.

Обратите внимание

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.

Важно

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 полюс

Короткозамкнутый ротор что это такое — советы электрика

Устройство ротора асинхронного электродвигателя | Компания “Вольт”

Внушительная мощность асинхронного электродвигателя, трансформирующего электричество в энергию вращения, создается не за счет каких-либо механических составляющих: для такого мощного вращения в его «начинке» используются только электромагниты.

Конструкция ротора

Ротор – вращающийся внутри статора (неподвижного компонента) элемент электродвигателя, вал которого соединен с деталями рабочих агрегатов, например, пил, турбин и помп. Шихтованный сердечник выполняется из отдельных пластин электротехнической стали с полузакрытыми или открытыми пазами.

Массивный ротор представляет собой цельный стальной цилиндр, помещенный внутрь статора, с напресованным на его поверхность сердечником.

Устройство ротора

Бесконтактная, не соединенная ни с какой внешней электрической цепью, обмотка ротора создает вращательный момент и бывает двух типов:

Короткозамкнутый ротор

Впаянные или залитые в поверхность сердечника и накоротко замкнутые с торцов двумя кольцами высокопроводящие медные (для машин большой мощности) или алюминиевые стержни (для машин меньшей мощности) играют роль электромагнитов с полюсами, обращенными к статору. Такая конструкция носит название «беличья клетка», данное ей русским электротехником М. О. Доливо-Добровольским.

Стержни обмотки не имеют какой-либо изоляции, так как напряжение в такой обмотке нулевое.

Более часто используемый для стержней двигателей средней мощности легко плавящийся алюминий отличается малой плотностью и высокой электропроводностью.

Обратите внимание

Для уменьшения высших гармоник электродвижущей силы (ЭДС) и исключения пульсации магнитного поля стержни ротора имеют определенным образом рассчитанный угол наклона относительно оси вращения.

В двигателях малой мощности пазы сердечника, как правило, выполняют закрытыми: отделяющая ротор от воздушного зазора стальная пластина позволяет дополнительно закрепить обмотки, но за счет некоторого увеличения их индуктивного сопротивления.

Фазный ротор

Характеризуется практически не отличающейся от обмотки статора трехфазной (в более общем случае — многофазной) уложенной в пазы сердечника обмоткой, концы которой соединены по схеме «звезда».

Выводы обмоток присоединены к закрепленным на валу ротора контактным кольцам, к которым при пуске двигателя прижимаются и скользят неподвижные, соединенные с реостатом графитовые или металлографитовые щетки.

Для ограничения возникающих вихревых токов обычно бывает достаточно нанесенной на поверхность обмоток оксидной пленки вместо изолирующих лаков.

Добавленный в цепь обмотки ротора трехфазный пусковой или регулировочный резистор позволяет изменять активное сопротивление роторной цепи, способствуя уменьшению больших пусковых токов. Могут использоваться реостаты:

• металлические проволочные или ступенчатые – с ручным или автоматическим переключением с одной ступени сопротивления на другую;
• жидкостные, сопротивление которых регулируется глубиной погружения в электролит электродов.

Для увеличения долговечности щеток некоторые модели фазных роторов оборудуются специальным короткозамкнутым механизмом, поднимающим после пуска двигателя щетки и замыкающим кольца.

Асинхронные двигатели с фазным ротором характеризуются более сложной конструкцией, чем с короткозамкнутым, но, в то же время, более оптимальными пусковыми и регулировочными характеристиками.

Принцип работы ротора

Электромагниты статора расположены близко к стержням ротора и передают на них электричество для его вращения.

Индуцированное в роторе магнитное поле будет следовать за магнитным полем статора, осуществляя при этом механическое вращение роторного вала и связанных с ним агрегатов.

При этом созданная катушками статора электромагнитная индукция выталкивает ток на стрежнях строго от себя. Значение тока в стержнях изменяется со временем.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил.

Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Всего доброго.

Источник: http://elektrik-orenburg.ru/node/ustroystvo-rotora-asinhronnogo-elektrodvigatelya

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Cтраница 1

Короткозамкнутая обмотка ротора в малых и средних машинах выполняется путем заливки пазов сердечника 10 ( рис. 21) расплавленным алюминием. В крупных машинах, а также машинах средней мощности старых серий обмотка выполняется в виде медных или латунных стержней, закладываемых с торца и припаиваемых или привариваемых с обеих сторон к короткозамыкающим кольцам.  [1]

Короткозамкнутая обмотка ротора ( рис. 5.4) представляет собой цилиндрическую клетку из медных или алюминиевых стержней, которые без изоляции закладываются в пазы сердечника ротора. Торцовые концы стержней замыкаются кольцами из того же материала, что и стержни.  [3]

Короткозамкнутая обмотка ротора имеет не три, a m фаз. Для общности выводов обмотка ротора приведена к трем фазам, которые имеют обмотки статора и ротора двигателя с фазным ротором.  [4]

Короткозамкнутая обмотка ротора ( см. рис. 21, б) выполнена по типу беличьего колеса. В пазы сердечников 5 заливают под давлением расплавленный алюминий. Такая обмотка всегда замкнута накоротко, включение в-нее дополнительного сопротивления невозможно.  [6]

Короткозамкнутая обмотка ротора в виде беличьей клетки создает и.  [7]

Короткозамкнутая обмотка ротора сохраняет свое потокосцепление Ч 2 в пределах 0 8 – 0 95, однако для генерирования идентичных полуволн тока в нагрузке должна быть возбуждена заново к началу следующего цикла.  [8]

Короткозамкнутая обмотка ротора имеет не три, а от фаз. Для общности выводов обмотка ротора приведена к трем фазам, которые имеют обмотки статора и ротора двигателя с контактными кольцами.  [9]

Важно

Короткозамкнутая обмотка ротора типа беличьей клетки весьма эффективно демпфирует эти магнитные поля в случае неподвижного эксцентриситета и очень слабо в случае вращающегося эксцентриситета. Эффективность демпфирования, однако, снижается с увеличением числа пар полюсов основного поля.  [10]

Короткозамкнутую обмотку ротора АД серии А4, ДА304 выполняют сварной из прямоугольных алюминиевых стержней и алюминиевых короткозамкнутых колец. В АД серии АК4 с фазным ротором в качестве обмоточного провода ротора используют медную шину, фазный ротор имеет полузакрытые пазы. Обмотка ротора – двухслойная стержневая волновая.  [11]

Стержникороткозамкнутой обмотки ротора выполнены из профильной меди и впаяны твердым припоем в пазы коротко-замыкающих колец.  [13]

Защитакороткозамкнутой обмотки ротора от перегрева осуществляется с помощью реле времени 2РВ; при запаздывании окончания пускового периода двигательное реле 2РВ отключает контакты выключателя Л путем подачи питания на отключающую катушку Л0 замыканием нормально открытых контактов 2РВ с выдержкой времени.  [14]

Страницы:      1    2    3    4

Источник: https://www.ngpedia.ru/id193777p1.html

Устройство асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Все электрические двигатели содержат две главные части, взаимодействующие друг с другом. Этими частями являются статор и ротор. Статор инициирует взаимодействие, и ротор отвечает на него своим вращением.

Все электродвигатели классифицируются на основе того или иного принципа, обеспечивающего взаимодействие главных частей. Например, в движке статор подобно первичной обмотке трансформатора индуцирует во вторичной обмотке — роторе — электромагнитные процессы.

Значит это — асинхронный электродвигатель.

Разновидности простейших движков-трансформаторов

Движки переменного тока могут быть синхронными. Схема получается проще, а мотор дешевле.

Хотя все асинхронные двигатели содержат статор, аналогичный синхронной машине, конструкция ротора определяет их существенное отличие от них.

Его не нужно намагничивать тем или иным способом, как это делается в синхронном движке. Несмотря на отличия моделей асинхронных машин, конструкция их ротора — это эквивалент короткозамкнутой вторичной обмотки.

Самый простой вариант — короткозамкнутый ротор. Его можно просто отлить из ферромагнитного материала и обработать надлежащим образом. Сплавы на основе железа проводят электрический ток и взаимодействуют с магнитным полем. Цельнометаллическая конструкция обладает следующими преимуществами:

• наиболее проста в изготовлении и по этой причине обладает минимальной себестоимостью;
• лучше всего переносит усилия, возникающие при работе двигателя;
• хорошо разгоняется из-за эффективного взаимодействия магнитных полей.

Цельнометаллический вариант

Как преодолеваются недостатки болванки

Однако вполне очевидно то, что такой короткозамкнутый ротор будет не лучшим проводником для токов, индуцируемых статором. Сплавы железа проводят электроток заметно хуже алюминия или меди.

Кроме этого ведь неспроста магнитопроводы трансформаторов изготавливают из стальных пластин, а не из цилиндрических болванок. Вихревые токи нагревают литой металл и уменьшают общую эффективность электроустановки.

Поэтому недостатки массивности конструкции из железного сплава конструктивно учитывает наиболее эффективный двигатель с короткозамкнутым ротором.

В таком электродвигателе используются алюминиевые или медные детали. Функции применительно к созданию магнитного поля и проводимости тока конструктивно разделяются.

Для получения переменного магнитного поля с малыми потерями по аналогии с трансформаторами применяются тонкие изолированные пластины. Каждая из них содержит выемки и по форме эквивалентна поперечному сечению ротора.

Ее материалом является трансформаторная сталь.

Как получается беличье колесо (клетка)

После того как пластины собраны, получается цилиндр с канавками. Они образованы выемками, в которые укладываются стержни из алюминия или меди.

На торцы цилиндра надеваются пластины или кольца из такого же металла, что и стержни, концы которых крепятся к ним. Каждая пара диаметрально противоположных стержней, таким образом, создает короткозамкнутый виток.

Его сопротивление индуцируемому току гораздо меньше, чем у железного сплава. Стержни с пластинами выглядят, как беличья клетка.

Беличья клетка

Поэтому двигатель с короткозамкнутым ротором такой конструкции имеет меньше потерь и по этой причине широко распространен.

Совет

Но сходство этого электромотора асинхронного электродвигателя короткозамкнутым ротором своим похожего на обычный нагруженный силовой трансформатор ограничено к применению в некоторых электросетях. Не каждая из них может выдержать большой пусковой ток.

Если асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором будут стартовать одновременно, величина тока будет велика и сравнима с коротким замыканием.

В начале их пуска происходит процесс, аналогичный включению трансформатора с вторичной обмоткой, замкнутой накоротко. В этом начальном положении магнитное поле почти неподвижно, и в этой связи так называемое скольжение получается самым большим.

Неподвижный короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя создает при пуске наиболее мощное электромагнитное поле.

Ведь он собран из листовой стали, отличающейся минимальными вихревыми потерями, а беличье колесо характеризуется минимальным электрическим сопротивлением.

Как ограничить пусковой ток

По этой причине асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором в некоторых сетях приходилось заменять движками другой конструкции.

Конструктивно несложно сделать так, чтобы в одном и том же статоре применить и короткозамкнутый, и фазный ротор.

Дело в том, что в установившемся режиме, когда обороты набраны, обе эти конструкции эквивалентны нагруженной вторичной обмотке трансформатора. Поэтому и фазный, и короткозамкнутый ротор будут работать без существенных отличий.

Обратите внимание

Следует упомянуть специальные конструктивные решения, которые сглаживают броски пускового тока. Они основаны на распределении электротока в зависимости от его силы по сечению проводника.

Речь идет о двойной беличьей клетке и глубоком пазе. Изображения таких конструкций показаны далее.

Но устройство асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором не обеспечивает управление электромагнитными процессами в нем.

Ротор с глубокими пазамиДвуклеточный ротор

Если потребуется плавно с ограничением тока запустить трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, надо в каждой фазе установить регулятор.

Потребуется три регулятора, которыми надо согласованно управлять под напряжением источника питания. Получается сложная схема, которую не всегда удавалось эффективно реализовать.

Поэтому применение фазного ротора вместо короткозамкнутого до появления мощных полупроводниковых приборов было самым оптимальным техническим решением ограничения пускового тока.

Как выглядит эта конструкция и его эквивалентная схема, показано далее.

Фазный роторФазный ротор и его схема со стартовыми реостатами

Вместо намного более простой, но сильно токовой беличьей клетки для каждой фазы делается обмотка (1) из большого числа витков. Соответственно, уменьшается величина тока. С этой же целью выбрано соединение звездой.

Выводы обмоток расположенных на вале (2) и присоединяются к трем кольцам (3), установленным на этом же вале. Для получения возможности соединения с ними на корпусе движка крепятся щетки (4). Фактически каждая щетка — это вывод вторичной обмотки трансформатора.

Присоединение статора к источнику питания будет означать появление напряжения на щетках.

Если к этим выводам не присоединена нагрузка, ротор реагирует на поле статора весьма незначительно. Он собран из пластин, изоляция которых препятствует появлению электротока. А при замыкании щеток накоротко получится разновидность короткозамкнутой конструкции.

Следовательно, подбирая нагрузку, например, реостатом (5), можно обеспечить регулировку пускового тока и режима работы движка в дальнейшем. Но стоимость фазного ротора существенно выше беличьего колеса.

И надежность щеточного контакта ухудшает характеристики электродвигателя.     

Трехфазный асинхронный двигатель

Движки однофазные, отличие которых от трехфазных моделей заключено в первую очередь в существенно меньшей мощности, никогда не изготовляются с фазными роторами. 

Пример схемы управления на полупроводниковых элементах

Да и современные асинхронные трехфазные движки дешевле сделать в виде короткозамкнутой конструкции с инверторным регулятором в цепи статора. Так что фазный ротор постепенно становится анахронизмом.

Источник: https://domelectrik.ru/oborudovanie/dvigatel/asinhronnaya-mashina-s-korotkozamknutym-rotorom

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.

Важно

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 Ротором

Немного 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.

Совет

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 обмотками

Пластины 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:

• однофазные;
• двухфазные;
• трёхфазные.

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.

Обратите внимание

Асинхронный двигатель | Строение и принцип работы

Асинхронный двигатель – электрическая машина, работающая в двигательном режиме, у которой частота вращения ротора не равна частоте вращения магнитного поля статора и зависит также от нагрузки. Основа работы электродвигателя – преобразование электрической энергии в механическую. Трехфазный асинхронный электродвигатель был разработан и впервые создан в 1889 году русским ученым-электротехником М.О. Доливо-Добровольским. Совместно с разработкой двигателя Михаил Осипович разработал и осуществил впервые в мире в 1891 году систему передачи трехфазного тока на расстояние.

Строение асинхронного двигателя

Для того, чтобы разобраться в теории работы двигателя, нам надо рассмотреть из чего же он состоит.

1. Крышка клеммной коробки.
2. Клеммная коробка.
3. Стяжные болты корпуса.
4. Вал ротора.
5. Передняя крышка корпуса.
6. Опорная плита корпуса.
7. Корпус с ребрами охлаждения.
8. Информационная табличка завода-изготовителя («шильдик»).
9. Задняя крышка корпуса.
10. Дополнительный вентилятор охлаждения двигателя («вертушка»). «Вертушка» устанавливается не на все двигатели. Если предполагаемое место работы обеспечивает хорошее воздушное охлаждение, то потребности в дополнительном обдуве не требуются.

На самом же деле асинхронный двигатель состоит из трех частей (слева-направо): ротора, статора и корпуса, но главными частями считаются именно ротор и статор, о которых мы с вами и поговорим.

Статор асинхронного двигателя

Статор асинхронного двигателя представляет из себя сердечник, состоящий из пластин электротехнической стали и содержащий в себе медные обмотки, которые определенным образом уложены в пазах статора.

Как было упомянуто, сердечник статора состоит из пластин, которые изолированы друг от друга. С внутренней стороны статора есть пазы

в которые укладывается изоляция

Далее в эти пазы наматывается медный лакированный провод определенным образом, который представляет из себя обмотки статора

Асинхронный двигатель имеет три “куска” медного провода

Которые определенным образом уложены в пазы статора под углом в 120 градусов друг относительно друга.

Все 6 концов обмоточных проводов выведены в клеммную коробку, которая находится на корпусе двигателя.

Статор двигателя, а точнее, размеры сердечника, количество катушек в каждой обмотке и толщина моточного провода из которого намотаны катушки определяют основные параметры двигателя. Например, от числа катушек в каждой обмотке зависит номинальное число оборотов двигателя, а от толщины провода, которым они намотаны, зависит номинальная мощность двигателя. Количество обмоток для трехфазного асинхронного двигателя всегда равно трем. А вот количество катушек в каждой из этих обмоток разное. Катушки могут наматывать в один или два провода. Учитывая, что номинальное число оборотов двигателя обратно пропорционально номинальной нагрузке, можно смело сказать, что скорость вращения вала асинхронного двигателя будет уменьшаться при увеличении нагрузки. Если при работе двигателя начнут уменьшаться его обороты из-за роста нагрузки, то не остановка этого процесса может привести к полной остановке двигателя. Двигатель начнет сильно гудеть, вал ротора не будет крутиться – возникнет сильный нагрев катушек, с последующим разрушением изоляции моточного провода, что приведет к короткому замыканию и возгоранию обмоток.

Реальное фото статора одного из асинхронного двигателя выглядит вот так.

Ротор асинхронного двигателя

Давайте более подробно рассмотрим, из чего же состоит ротор асинхронного двигателя.

Самая главная часть – это вал. Иначе, как бы происходило вращение?

На вал ротора с двух сторон надеваются подшипники, которые крепятся к передней и задней крышкам и центруют ротор ровно посередине статора.

Далее идет сердечник, набранный из листов специальной электротехнической стали, которые изолированы друг от друга. Кстати, сетевые трансформаторы собираются из такой же стали.

Короткозамкнутый асинхронный электродвигатель

Основными конструкционными деталями любого электродвигателя являются статор и ротор. Статор электродвигателя, как правило, содержит обмотку. А вот ротор электродвигателя может содержать такую обмотку либо быть без нее. Роторы, которые имеют обмотку, называются фазными, а роторы без обмотки – короткозамкнутыми. Такой короткозамкнутый электродвигатель относится к классу асинхронных электрических приводов.

Устройство короткозамкнутого ротора

• Несмотря на кажущуюся простоту, ротор асинхронного электродвигателя представляет собой довольно сложную конструкцию.
• Он состоит из вала, который изготавливается из специальной стали.
• На этот вал набирается пакет листов, выполненных из электротехнической стали, которые имеют отверстия либо пазы.
• Количество отверстий и пазов на подобном пакете зависит от того, с какой скоростью будет вращаться ротор.
• Пазы или же отверстия предназначаются для создания витков, так называемой, клетки. Витки создаются путем заливки легкоплавкого металла. Таким образом, каждый виток короткозамкнутого ротора, является проводником.

Основные преимущества

Электродвигатели с короткозамкнутым ротором не имеют в своей конструкции подвижных контактов. Это приводит к более надежной и долгосрочной работы механизма. Простота и удобство в эксплуатации подобных электродвигателей принесла им достаточно большую популярность.

Среди довольно большого разнообразия этот тип электрических приводов используется наиболее часто. Такая популярность объясняется превосходством данного типа как по цене, так и по простоте и надежности. Кроме простоты и надежности они обладают следующими преимуществами:

• Постоянная скорость вращения при разных нагрузках;
• Простота и ремонтопригодность конструкции;
• Простота запуска и возможность автоматизации;
• Более высокий КПД, нежели у аналогов с фазным ротором.

Еще одним несомненным преимуществом короткозамкнутых асинхронных двигателей является возможность прямого включения. То есть, для того чтобы привести в действие данный механизм, не требуется применение пусковых устройств. Подключать подобные электродвигатели должны только специалисты, в противном случае электродвигатель может выйти из строя моментально. Соблюдая правила эксплуатации, Вы продлите срок службы электродвигателя.

Просмотров: 2123

Дата: Воскресенье, 19 Январь 2014

Асинхронные двигатели — MirMarine

Асинхронными называются двигатели, у которых число оборотов ротора отстает от скорости вращения магнитного поля статора при прохождении в его обмотках трехфазного тока. При прохождении в обмотках статора трехфазной машины трехфазного тока возникает вращающееся магнитное поле, под действием которого в роторе индуктируется электрический ток. В результате взаимодействия вращающегося магнитного поля статора стоками, индуктируемыми в проводниках ротора, возникает механическое усилие, действующее на проводник с током, которое и создает вращающий момент, приводящий в движение ротор. При этом число оборотов ротора у асинхронного двигателя всегда меньше числа оборотов вращающегося магнитного поля статора за счет скольжения ротора, которое у современных двигателей составляет примерно 2—5%.

Таким образом, асинхронный двигатель получает энергию, подводимую к ротору вращающимся магнитным потоком (индуктивно) в отличие от двигателей постоянного тока, у которых энергия подводится по проводам.

Асинхронные двигатели в отличие от синхронных возбуждаются переменным током.

Асинхронный двигатель, так же как и синхронный, состоит из двух основных частей: статора с фазными обмотками, по которым проходит трехфазный переменный ток, и ротора, ось которого уложена в подшипниках. Ротор может быть коротко-замкнутым и фазным (рис. 175).

Короткозамкнутый ротор(рис. 175, в) представляет из себя цилиндр, по окружности которого параллельно его оси расположены проводники, замкнутые между собой с обеих сторон ротора кольцами (в виде беличьего колеса).

Асинхронный двигатель с таким ротором называется короткозамкнутым. К недостаткам их относятся малый пусковой момент и большой ток в обмотках статора при пуске. Если хотят увеличить пусковой момент или уменьшить пусковой ток, применяют асинхронные двигатели с фазным ротором (рис. 175,г).

У этих двигателей на роторе размещают такую же обмотку, как и на статоре. При этом концы обмоток соединяют с контактными кольцами (рис. 175, д), расположенными на валу двигателя. Контактные кольца при помощи щеток соединяются с пусковым реостатом. Для пуска двигателя в питающую сеть включают статор, после чего постепенно выводят из цепи ротора сопротивление пускового реостата. Когда двигатель пущен в ход, контактные кольца при помощи особых приспособлений замыкаются накоротко, а щетки поднимаются над кольцами. Остановка электродвигателя производится простым выключением рубильника. После остановки двигателя необходимо опустить щетки и разомкнуть контактные кольца. На рис. 176 показан продольный разрез асинхронного двигателя с фазным ротором. На валу 1 двигателя имеется механизм для замыкания контактных колец 8 и подъема щеток ручкой 7. В корпусе 6 статора помещена обмотка 5, уложенная в пазы 4 стали статора. В пазах 2 стали ротора лежит обмотка 3 ротора.

Пуск в ход электродвигателя с короткозамкнутым ротором может быть осуществлен непосредственным включением рубильника на полное рабочее напряжение сети (способ прямого пуска.) Однако вследствие резкого возрастания индуктируемой э. д. с. и величины пускового тока напряжение в сети в пусковой момент снижается, что отрицательно сказывается на работе приводного двигателя и других потребителей, питающихся от этой сети. В случае большой величины пускового тока, для его уменьшения асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором обычно пускают двумя способами: переключением обмоток статора в момент пуска со звезды на треугольник, если обмотки статора при нормальной работе электродвигателя соединены треугольником или включением электродвигателя через пусковое сопротивление (или автотрансформатор) в цепи статора.

Остановка электродвигателя производится выключением рубильника. После остановки электродвигателя пусковой реостат или автотрансформатор полностью вводится. Скорость вращения асинхронных двигателей регулируют, изменяя сопротивление реостата, включенного в цепь ротора (у электродвигателей с фазным ротором) и переключением статорных обмоток для изменения числа пар полюсов (у электродвигателей с коротко-замкнутым ротором).

Изменение направления вращения асинхронных электродвигателей достигается изменением направления вращающегося магнитного поля статора путем переключения любых двух из трех фаз обмотки статора (с помощью проводов, соединяющих зажимы статорной обмотки с сетью) при помощи обычного двухполюсного переключателя.

Асинхронные двигатели

• просты по конструкции
• обладают по сравнению с двигателями постоянного тока меньшими габаритами и весом, вследствие чего он значительно дешевле
• более надежны в эксплуатации
• требуют меньшего внимания при обслуживании из-за отсутствия у них вращающегося коллектора и щеточного аппарата
• обладают более высоким к. п. д.
• аппаратура управления ими значительно проще и дешевле, чем у двигателей постоянного тока
• Асинхронные двигатели работают без искрообразования, которое возможно в машинах постоянного тока с нарушенной коммутацией, поэтому они более безопасны в пожарном отношении.

Перечисленными основными преимуществами асинхронных двигателей объясняется современная тенденция повсеместного внедрения переменного тока на морских судах. Следует отметить, что в промышленности асинхронные двигатели давно завоевали господствующее положение по сравнению с другими типами электродвигателей. Асинхронные двигатели строятся мощностью от долей киловатта до многих тысяч киловатт. На судах морского флота в основном применяются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, которые выпускаются в водозащищенном и брызгозащищенном исполнении и рассчитаны на напряжение 380/220 в.

Похожие статьи

конструкция с короткозамкнутым ротором, работа трёхфазного варианта

Сегодня трудно встретить механическое электрооборудование без использования асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Изобретение позапрошлого века до сих пор активно применяется и совершенствуется. В любой машине есть такое устройство. Благодаря ему жизнь людей вышла на новый уровень. Она стала немыслимой без электромоторов. Не удивительно, что многие желают узнать, как всё это работает.

Немного истории

В конце позапрошлого века итальянский учёный Г. Феррарис написал статью с теоретическими выкладками асинхронного электродвигателя. В то же время в 1988 году американский учёный с австро-венгерскими корнями Н. Тесла запатентовал это устройство. А на следующий год российский изобретатель М. О. Доливо-Добравольский придумал и создал первый асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Принцип действия этого устройства до наших дней является основополагающим в работе всех электродвигателей. Сам Михаил Осипович первым применил своё изобретение в деле. В Новороссийске была построена первая электросеть с использованием устройства на трёхфазном асинхронном двигателе. Местный элеватор был оборудован трансформаторами и машинами новой, по тем временам, технологии.

В наши дни трудно представить электромеханику без изобретения Доливо-Добровольского. На разработанных им принципах работают все современные электродвигатели. Вот основные ключи успеха данного изобретения:

• невероятная простота и лёгкость в изготовлении;
• коммерческая выгода. Малые затраты и большой спрос на такие изделия;
• большая эффективность и надёжность — всегда привлекают и обеспечивают постоянный спрос;
• лёгкость в эксплуатации и большой диапазон сфер применения.

Судя уже по этим ключам, спрос на подобные изделия будет большим ещё долгие годы. К тому же прогресс не стоит на месте, многие изобретатели продолжают усовершенствовать конструкцию двигателя.

Основное устройство

Если внимательно рассмотреть схему асинхронного двигателя, то сразу станет заметным наличие в ней двух основных деталей.

Без статора и ротора этот агрегат просто немыслим. Благодаря им образуется электромагнитное поле и вырабатывается электроток.

Статор обычно имеет статическое положение. Он всегда цилиндрической формы. Делают его из стали. Внутри имеются пазы с уложенной в них обмоткой. Применяют угол в 120 градусов для смещения обмоток относительно друг друга. Соединяют концы обмоток звездой или треугольником — это зависит от подаваемого на прибор напряжения.

Ротор — вращающаяся часть. Он тоже имеет пазы и обмотку. Они бывают двух видов: фазные и короткозамкнутые. Фазные обмотаны как статоры и подсоединяются так же, а короткозамкнутые имеют алюминевый заливной сердечник. «Беличье колесо» — так его называют со времён изобретения.

Кроме основных деталей, имеются вспомогательные. Они могут различаться по строению и конструкции, но чаще всего присутствуют на всех двигателях подобного вида. Вот эти детали:

• основной вал, на который крепится ротор;
• подшипники. Без этих деталей просто невозможно сегодня представить подвижные механизмы с быстрым вращением;
• щиты для крепления подшипников;
• лапы для крепления двигателя на месте работы;
• основной кожух, срывающий внутренности двигателя;
• кожух вентилятора. Служит для укрытия лопастей;
• крыльчатка вентилятора. Её основное предназначение — не давать двигателю перегреваться;
• коробка для клемм вывода. Место подсоединения электродвигателя к электропроводке.

В зависимости от модели, устройство трёхфазного асинхронного двигателя может выглядеть по-разному, но, как правило, основные узлы в них присутствуют. Более современные модели оснащают электронными датчиками и другими приборами, улучшающими удобство их эксплуатации.

Принцип работы

Простота присуща этому двигателю во всём. В том числе и в принципе действия. Трёхфазный асинхронный двигатель использует закон электромагнитной индукции. Как видно из устройства электродвигателя, он состоит из двух электромагнитов. По закону ЭМЭ при вращении возникает движущая сила, которая по закону Ампера будет поддерживать вращение ротора в статере и продолжать вырабатывать ток.

Частоту вращения магнитного поля в статоре вычисляют, поделив частоту переменного тока (умноженную на 60 минут) на число пар полюсов трёхфазной обмотки. Имея эту величину, вычисляют скольжение электродвигателя. Для этого вычитают из частоты вращения ЭМП частоту вращения ротора и делят разность на частоту вращения ЭМП.

На холостом ходу скольжение равно 0, а в фазе короткого замыкания и полной остановки равно 1 или 100%. Чем больше механическая нагрузка на вал вращения, тем выше показатель скольжения. Для электродвигателей определяется номинальное скольжение. Для малых и средних мощностей этот показатель варьируется в пределах от 8 до 2%.

Сфера применения электродвигателей настолько обширна, что трудно представить, что станет с жизнью человека, если исчезнут все такие устройства. Однако, они не только не исчезают, но и наоборот, их становиться всё больше. Это способствует дальнейшему научному прогрессу человечества.

Ротор с беличьей клеткой | Асинхронный двигатель

Ротор с короткозамкнутым ротором — это вращающаяся часть обычного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Двигатель с короткозамкнутым ротором — это двигатель переменного тока.

Этот тип ротора состоит из цилиндра из стальных пластин с алюминиевыми или медными проводниками, встроенными в его поверхность. В процессе работы невращающаяся обмотка статора подключена к источнику питания переменного тока; переменный ток в статоре создает вращающееся магнитное поле.Обмотка ротора имеет ток, индуцированный полем статора, и создает собственное магнитное поле. Взаимодействие двух источников магнитного поля создает крутящий момент в роторе.

Регулируя форму стержней в роторе, вы можете изменить характеристики крутящего момента двигателя, например, чтобы минимизировать пусковой ток или максимизировать крутящий момент на низкой скорости.

Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором очень распространены в промышленности и имеют мощность от менее киловатта до десятков мегаватт.Эти двигатели переменного тока просты, надежны и самозапускаются и поддерживают достаточно постоянную скорость от небольшой до полной нагрузки, определяемую частотой источника питания и числом полюсов обмотки статора.

Работа ротора с короткозамкнутым ротором

Асинхронный двигатель ведет себя как трансформатор: клетка образует короткозамкнутую вторичную обмотку. Под воздействием переменного магнитного вращающегося поля, создаваемого катушками статора, индукционные токи начнут течь во вторичных обмотках.Из-за силы Лоренца, интегрированной между магнитным полем и токопроводящей клеткой, ротор начнет вращаться.

Однако скорость вращения ротора будет немного меньше скорости вращения магнитного вращающегося поля, создаваемого обмотками статора. Если бы ротор работал синхронно с полем статора, не было бы разницы в потоке или генерации энергии и, следовательно, не было бы силы. Поэтому машины с сепаратором ротора называют асинхронными машинами или асинхронными машинами.

Одной из характеристик ротора с короткозамкнутым ротором является низкий пусковой или пусковой крутящий момент в сочетании с относительно большим пусковым током (приблизительно в 5–7 раз превышающим номинальный ток). Поэтому с течением времени были разработаны различные альтернативные конструкции для улучшения поведения якоря клетки при приближении.

Сопротивление ротора

При производстве сепаратора ротора из материала с более высоким удельным сопротивлением (например, латуни вместо меди) сопротивление ротора увеличивается.В результате этого увеличения пусковой момент электродвигателя увеличится, а пусковые токи уменьшатся.

Недостатком является то, что при нормальной работе потери в меди в двигателе намного выше, чем в стандартном двигателе с коробкой (низкий КПД). Этот тип ротора используется в основном для двигателей, которые не работают постоянно, но требуют высокого пускового момента.

Конфигурации пускателя двигателя — Руководство по электрическому монтажу

Контроллеры двигателей

бывают разных типов и конфигураций, которые зависят от множества переменных в приложении.Все чаще в процессе, машине или оборудовании, таком как HVAC, интегрируются контроллер и двигатель.

Это позволяет производителю оборудования повысить ценность и контролировать решение, тем самым минимизируя риски, связанные с внешней координацией.

Некоторые примеры показаны на Рисунок N81.

Рис. N81 — Различные функции и их комбинации, образующие пускатель двигателя

Прямая линия (DOL), начиная с

Прямое включение (DOL) или через пускатель сети, самый простой тип пускателя двигателя, подает полное линейное напряжение на клеммы двигателя.

Пуск прямого тока иногда используется для запуска небольших водяных насосов, компрессоров, вентиляторов и конвейерных лент. В случае асинхронного двигателя, такого как трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором, двигатель будет потреблять высокий пусковой ток, пока не разовьется до полной скорости. Этот пусковой ток обычно в 6-7 раз превышает ток полной нагрузки.

Для уменьшения пускового тока более крупные двигатели будут иметь пускатели с пониженным напряжением или приводы с регулируемой скоростью, чтобы минимизировать провалы напряжения в источнике питания.

Устройства плавного пуска

Устройство плавного пуска двигателя — это устройство, используемое с электродвигателями переменного тока для временного уменьшения нагрузки и крутящего момента в силовой передаче и скачков электрического тока двигателя во время запуска. Это снижает механическую нагрузку на двигатель и вал, а также электродинамические нагрузки на подключенные силовые кабели и электрическую распределительную сеть, продлевая срок службы системы.

Двигатель настраивается на нагрузку машины путем управления питанием трехфазного двигателя на этапе запуска.Оборудование ускоряется плавно, это продлевает срок службы, улучшает рабочие характеристики и сглаживает рабочие процессы. В электрических устройствах плавного пуска могут использоваться твердотельные устройства для управления током и, следовательно, напряжением, подаваемым на двигатель.

Устройства плавного пуска дороже устройств прямого пуска, но они широко используются благодаря удобству и простоте.

Преобразователи частоты

Частотно-регулируемый привод (VFD; частотно-регулируемый привод, привод переменного тока) — это тип привода с регулируемой скоростью, который используется в электромеханических системах привода для управления скоростью и крутящим моментом двигателя переменного тока путем изменения входной частоты и напряжения двигателя.ЧРП используются в самых разных приложениях, от небольших бытовых приборов до больших компрессоров.

Контроллер VFD представляет собой твердотельную систему преобразования силовой электроники, состоящую из трех отдельных подсистем: выпрямительного мостового преобразователя, звена постоянного тока (DC) и инвертора. Большинство приводов являются приводами переменного и переменного тока в том смысле, что они преобразуют линейный вход переменного тока в выходной сигнал инвертора переменного тока.

ЧРП чрезвычайно универсален и часто используется в технологических процессах, где необходимо поддерживать постоянное давление или расход.Кроме того, поскольку двигатель может работать на более низкой скорости и, следовательно, потреблять меньше энергии, использование частотно-регулируемого привода может способствовать значительной экономии энергии.

Приводы с регулируемой скоростью, как правило, являются наиболее дорогостоящим методом запуска двигателей, но их универсальность означает, что они очень широко используются.

Применимые стандарты

Различные применимые стандарты перечислены на Рисунок N82.

Рис. N82 — Действующие стандарты

В МЭК 60947-4-1 для контакторов определены различные категории использования. Под заглушкой понимается быстрое включение или выключение двигателя путем переключения основных соединений двигателя во время работы двигателя.Под толчковыми движениями (толчковыми движениями) понимается однократное или многократное включение двигателя на короткие периоды времени для получения небольших перемещений ведомого механизма.

Асинхронные (индукционные) генераторы

Асинхронные (индукционные) генераторы

Это

это ротор, который отличает асинхронный генератор от синхронного. Ротор состоит из ряда медных или алюминиевых стержней, которые электрически соединены алюминиевыми концевыми кольцами.

На картинке вверху страницы вы видите, как ротор снабжен «железным» сердечником, состоящим из набора тонких изолированных стальных пластин с перфорациями для проводящих алюминиевых стержней. Ротор расположен в середине статора, который в данном случае также представляет собой 4-полюсный статор, напрямую подключенный к трем фазам электрической сети.

Работа двигателя

Когда ток подключен, машина начнет вращаться, как двигатель, со скоростью, которая немного ниже синхронной скорости вращающегося магнитного поля от статора.Что теперь происходит?

Если мы посмотрим на стержни ротора сверху (на рисунке справа), мы увидим магнитное поле, которое движется относительно ротора. Это вызывает очень сильный ток в стержнях ротора, которые оказывают очень небольшое сопротивление току, так как они закорачиваются концевыми кольцами.

Затем ротор развивает свои собственные магнитные полюса, которые, в свою очередь, увлекаются электромагнитной силой вращающегося магнитного поля в статоре.

Работа генератора

Теперь, что произойдет, если мы вручную проворачиваем этот ротор точно с синхронной скоростью генератора, например 1500 об / мин (оборотов в минуту), как мы видели для 4-полюсного синхронного генератора на предыдущей странице? Ответ: ничего. Поскольку магнитное поле вращается с точно такой же скоростью, что и ротор, мы не видим индукционных явлений в роторе, и он не будет взаимодействовать со статором.

А что, если увеличить скорость выше 1500 об / мин? В этом случае ротор движется быстрее, чем вращающееся магнитное поле от статора, что означает, что статор снова индуцирует сильный ток в роторе. Чем сильнее вы проворачиваете ротор, тем больше мощности передается в виде электромагнитной силы на статор и, в свою очередь, преобразуется в электричество, которое подается в электрическую сеть.

Генератор скольжения

Скорость асинхронного генератора будет изменяться в зависимости от приложенной к нему вращающей силы (момента или крутящего момента).На практике разница между частотой вращения на пиковой мощности и на холостом ходу очень мала, около 1%. Эта разница в процентах от

синхронная скорость
,
называется скольжением генератора. Таким образом, 4-полюсный генератор будет работать на холостом ходу при 1500 об / мин, если он подключен к сети с током 50 Гц. Если генератор вырабатывает максимальную мощность, он будет работать со скоростью 1515 об / мин.

Это очень полезное механическое свойство, при котором генератор будет немного увеличивать или уменьшать свою скорость при изменении крутящего момента.Это означает, что коробка передач будет меньше изнашиваться. (Более низкий пиковый крутящий момент). Это одна из наиболее важных причин для использования асинхронного генератора, а не синхронного генератора на ветряной турбине, которая напрямую подключена к электрической сети.

Автоматическая регулировка полюсов ротора

Вы заметили, что мы не указали количество полюсов статора при описании ротора? Замечательная особенность ротора с сепаратором заключается в том, что он автоматически подстраивается под количество полюсов статора.Таким образом, один и тот же ротор можно использовать с большим количеством полюсов.

Требуется подключение к сети

Асинхронный генератор отличается тем, что для его работы требуется намагничивание статора от сети.

Однако вы можете запустить асинхронный генератор в автономной системе, если он снабжен конденсаторами, обеспечивающими необходимый ток намагничивания.Также требуется, чтобы в железе ротора оставалась остаточная намагниченность, то есть некоторый остаточный магнетизм при запуске турбины. В противном случае вам понадобится аккумулятор и силовая электроника или небольшой дизельный генератор для запуска системы).