Обмотки асинхронного двигателя: Асинхронный двигатель

Содержание

Обмоточные данные асинхронных двигателей АИР и другие

В некоторых случаях возникает необходимость ремонта электрических машин своими силами. Зная обмоточные данные асинхронных двигателей, часто можно избежать их отправки на завод, где потребуют немалую сумму за свои услуги.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Устройство двигателя

Любой электродвигатель состоит из двух основных частей: статора, чаще всего неподвижного, и ротора. У двигателей с короткозамкнутым ротором подвижная часть – ротор – выполнен в виде замкнутых накоротко между собой пластин, имеющих нулевое активное сопротивление. Часто такая конструкция называется «беличьей клеткой» из-за очень похожего устройства. К примеру, двигатель типа АИР, широко применяемый в различных сферах из-за простоты в работе, собран именно таким образом.

Когда на трехфазную обмотку подается электрический ток, в ней образуется вращающееся магнитное поле. Частота вращения зависит от частоты питающего напряжения, числа пар полюсов и скольжения. Индуктивность и сопротивление на частоту не влияют.

Схемы соединения обмоток бывают разные: звездой, треугольником, двойной звездой. Делают также переключаемые звезда – треугольник: все зависит от марки аппарата, его расчетных данных, где и как он работает. Главное, определить начала и концы выводов. К примеру, двухскоростные электродвигатели имеют полюсно переключаемые обмотки, соединенные тройной звездой. Такое их расположение позволяет задавать аппаратам различные характеристики. Правильно будет сказать, что статор – это мощный магнит с определенным сдвигом фаз, задающий крутящий момент.

Устройство обмоток

Катушка обмотки из двух секций

Статорная обмотка улаживается в специальные пазы. Она состоит из катушек, которые соединяются друг с другом со сдвигом по фазам. Катушка, в свою очередь, – это отдельные витки изолированного провода, называемые секциями и намотанные согласно обмоточным данным. Если в паз производится укладка одной катушки, то это однослойная обмотка, а если двух, тогда двухслойная.

Расчет числа пазов на полюсное деление проводят по формуле: Q = Z/2p, где Z – это количество пазов в статоре, а 2р – число полюсов.

Можно также посчитать число пазов, которые приходят на фазу и на полюс трехфазной обмотки: q = Q/3 = z/(3*2p)

Также считаются все необходимые коэффициенты, а также сопротивление обмоток и значения индуктивности.

Общая схема однослойной трехфазной обмотки выглядит таким образом:

А двухслойной так:

Коэффициент заполнения паза обязательно стоит учитывать, ведь чем толще провод, тем сложнее намотка. Расчет этого коэффициента проводят по формуле:

Видно, что он прямо пропорционален сечению проводов вместе с изоляцией и обратно пропорционален площади самого паза.

Обмотка должна плотно входить в пазы, иначе будет появляться паразитная индуктивность, вызывающая лишний нагрев.

Находим выход проводов

В процессе ремонта электродвигателя возникает необходимость определения начала и конца его выводов. Представим ситуацию: есть шесть проводов от катушек, их необходимо правильно соединить между собой. Как это сделать, чтобы не попутать фазы?

Наши читатели рекомендуют! Для экономии на платежах за электроэнергию наши читатели советуют ‘Экономитель энергии Electricity Saving Box’. Ежемесячные платежи станут на 30-50% меньше, чем были до использования экономителя. Он убирает реактивную составляющую из сети, в результате чего снижается нагрузка и, как следствие, ток потребления. Электроприборы потребляют меньше электроэнергии, снижаются затраты на ее оплату.

Эта операция, состоящая из нескольких шагов, делается методом измерений при помощи комбинированного прибора. Сперва определяем, какие вывода к каким катушкам относятся. Просто меряем их сопротивление между собой, находим три катушки.

Теперь соединяем две катушки таким образом:

Можно подать не 220, а 100 вольт и посмотреть показания вольтметра. Если он покажет напряжение, значит, обмотки включены правильно, если ничего не покажет, или очень мало, то их вывода нужно переключить наоборот и проверить еще раз, чтобы убедиться в правильном фазном подключении. Аналогичным образом остается найти правильность соединения третьей катушки. Теперь начала и концы катушек найдены.

Намотка

Намотка электродвигателей производится как в специализированных цехах, так и специалистами – любителями. Для проведения подобного ремонта нужно ясно представлять себе, что потребуется делать в этой модели, ее данные, расположение статорных обмоток, их соединение. Такая работа требует знания обмоточных данных аппарата, а в некоторых случаях – проведения дополнительных расчетов, например, расчет сопротивлений и индуктивностей катушек.

Большинство информации можно получить в специальных таблицах, которые содержат обмоточные данные на те или иные модели. Вот расчеты по двигателю АИР:

Энергосберегающие двигатели

Очень хорошо, если на кожухе статора сохранилась маркировка двигателя. Тогда можно получить необходимые данные по конкретной модели и ремонт будет наиболее качественным.

Схема обмотки Славянка

В последнее время стали уделять больше внимания двигателям с совмещенными обмотками. Суть заключается в том, чтобы сдвиг фаз был не 120, а 90 градусов. Такая схема очень близка к модели четырехфазного электродвигателя и получила название «Славянка», тип РПЭДЯ. Преимущества «Славянки» перед обычной укладкой существенны: меньшие пусковые токи, больший коэффициент полезного действия, меньший нагрев. Коэффициент мощности выше. Однако необходимо все точно рассчитать, ведь обмоточные характеристики все равно не бывают идеальными.

Если обычный двигатель можно представить, как три однофазных аппарата, то асинхронный двигатель с совмещенными обмотками, или РПЭДЯ, как соединение трех двухфазных электродвигателей. При росте нагрузки у РПЭДЯ скорость замедляется, как и у обычных АД, но вот ток растет незначительно. Также при аварии в сети, когда напряжение падает, он работает в экономном режиме, а когда сеть восстанавливается, РПЭДЯ выходит на расчетные обороты.

Количество выводов, как и у обычных асинхронных двигателей, три.

Можно отметить, что на основе РПЭДЯ был построен электродвигатель для велосипедного колеса. Он имеет обмотку «Славянка» и абсолютно не имеет магнитов. Двигатель без магнитов – это, конечно, революция в области электротехники, главное, чтобы работа над этим новшеством не заглохла в самом начале.

Двигатель АВЕ

В случае с однофазным аве- 071-4с обмоточные характеристики несколько иные. Нужно найти пусковую и рабочую обмотки, их вывода, знать их схему включения. Также необходимо знать сопротивления катушек: так можно будет проконтролировать правильность их намотки и соединения, хотя, конечно, индуктивность зависит от многих других параметров.

Тип аве-071-4с имеет коэффициент полезного действия 60%, а коэффициент мощности не менее 0,9. Для маломощного аппарата этого достаточно. Обмоточные характеристики для аве-071-4с можно посмотреть на рисунке:

Обслуживание обмоток

В процессе эксплуатации все электрические машины нуждаются в мелком и не очень ремонте. Основные признаки неисправности: нестабильная работа, большой нагрев, сильный гул, вибрация. Обмотки в двигателях небольшой мощности, как правило, меняют. Если это двухслойная обмотка, можно заменить только одну катушку.

Стоит замерить сопротивление обмоток как между собой, так и на корпус, а также проверить легкость хода вала. В «Славянке» будут свои характеристики, поскольку для данного типа обмоток это только начало выхода на рынок, и качественных схем на РПЭДЯ пока немного, а значит ремонт может вызвать некоторые сложности.

Внимательно осмотреть статор. Иногда все, что нужно – пайка выводов, идущих в борно. При отсутствии одной из фаз двигатель сильно греется, но не всегда успевает сгореть.

Асинхронные двигатели, при всей своей кажущейся простоте, тем не менее являются сложными электрическими машинами, требующими профессионального подхода. По ним пишутся дипломные работы. Обмоточные схемы для неспециалиста, и даже для начинающего обмотчика, могут показаться сложными и запутанными. Это говорит о том, что лучше будет, если перемотку и ремонт двигателей будут делать специалисты.

ВИДЫ ОБМОТОК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ И СПОСОБЫ ИХ ИЗОБРАЖЕНИЯ. — СХЕМЫ ОБМОТОК —

ВИДЫ ОБМОТОК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ И СПОСОБЫ ИХ ИЗОБРАЖЕНИЯ.

Важная составная часть электродвигателей — ее обмотки, в которых происходят основные рабочие процессы по преобразованию энергии. В наиболее распространенных типах электрических машин можно выделить:

трехфазные обмотки машин переменного тока, используемые обычно в статорах трехфазных асинхронных и синхронных машин, а также в роторах асинхронных двигателей с контактными кольцами.

однофазные обмотки статоров асинхронных однофазных двигателей с короткозамкнутым ротором.

обмотки якорей коллекторных машин постоянного и однофазного переменного тока.

короткозамкнутые обмотки роторов асинхронных электродвигателей.

обмотки возбуждения синхронных и коллекторных машин.

Обмотки возбуждения синхронных и коллекторных машин состоят, как правило, из сравнительно простых полюсных катушек. Несложным является и устройство короткозамкнутых обмоток роторов асинхронных двигателей. Остальные же виды перечисленных выше обмоток представляют собой достаточно сложные системы размещенных в пазах изолированных проводников, соединенных по особым схемам, требующим специального изучения.
Виток обмоток:
Простейшим элементом обмотки является виток, который состоит из двух последовательно соединенных проводников, размещенных в пазах, находящихся, как правило, под соседними разноименными полюсами.
Лежащие в пазах проводники витка являются его активными сторонами, поскольку именно здесь наводится ЭДС от главного магнитного поля машины. Находящиеся вне паза части витка, соединяющие между собой активные проводники и располагающиеся по торцам магнитопровода, называются лобовыми частями.
Проводники, образующие виток, могут состоять из нескольких параллельных проводов. Обычно к этому прибегают, чтобы сделать обмотку мягкой и облегчить ее укладку в пазы.
Один или несколько последовательно соединенных витков образуют катушку или секцию обмотки. Если секция состоит из одного витка, то такую обмотку называют стержневой, так как в этом случае находящиеся в пазах проводники обычно представляют собой жесткие стержни. Обмотка, состоящая из многовитковых секций, называется катушечной.
Катушка обмотки:
Катушка, или секция обмотки, характеризуется числом витков wc и шагом y, т. е. количеством охватываемых ею зубцов магнитопровода. Так, например, если одна сторона катушки (секции) лежит в первом пазу, а вторая — в шестом, то катушка охватывает пять зубцов и шаг ее равен пяти (у = 5). Шаг, таким образом, может быть определен как разность между номерами пазов, в которые уложены обе стороны катушки (у = 6 — 1 = 5).
Зачастую в обмоточных данных и технической литературе шаг обозначают номерами пазов (начиная с первого), в которые уложены стороны катушки, т. е. в данном случае это обозначение выглядит так: у = 1 — 6.
Шаг обмотки называют диаметральным, если он равен полюсному делению τ, т. е. расстоянию между осями соседних разноименных полюсов, или, что то же самое, числу пазов (зубцов), приходящихся на один полюс. В этом случае у = τ = z/2p, где z — число пазов (зубцов) сердечника, в котором размещена обмотка; 2р — число полюсов обмотки.
Если шаг катушки меньше диаметрального, то его называют укороченным. Укорочение шага, характеризуемое коэффициентом укорочения ky = у / τ, широко применяется в обмотках статоров трехфазных асинхронных электродвигателей, так как при этом экономится обмоточный провод (за счет более коротких лобовых частей), облегчается укладка обмотки и улучшаются характеристики двигателей. Применяемое укорочение шага обычно лежит в пределах 0,85 — 0,66.
В духполюсной электрической машине центральный угол, соответствующий полюсному делению, равен 180°. Хотя в четырехполюсных машинах этот геометрический угол равен 90°, в шестиполюсных — 60° и т. д., принято считать, что между осями соседних разноименных полюсов во всех случаях угол равен 180 электрическим градусам (180 эл. град.). Иначе говоря, полюсное деление τ = 180 эл. град.
Различают однослойные обмотки, где каждый паз занят стороной одной катушки (секции), и двухслойные, где в пазах размещены стороны разных катушек (секций) в два слоя.Способы изображения обмоток:
Способы изображения обмоток электрических машин достаточно условны и своеобразны. Обмотки содержат большое число проводников, и изобразить все соединения и проводники на чертеже практически невозможно. Поэтому приходится прибегать к изображению обмоток в виде схем.
Преимущественно пользуются двумя основными способами изображения обмоток на схемах.
При первом способе цилиндрическую поверхность сердечника вместе с обмоткой (а у коллекторных машин — вместе с коллектором) как бы мысленно разрезают по образующей и разворачивают на плоскость чертежа. Такого типа схемы называются развернутыми, или схемами-развертками (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Развернутая схема трехфазной однослойной концентрической обмотки с z = 24, 2р = 4.

При втором способе обмотку как бы проектируют на плоскость, перпендикулярную оси сердечника, показывая вид обмотки с торца (для коллекторных машин обычно со стороны коллектора). Проводники (или активные стороны секций и катушек), расположенные в пазах па поверхности сердечника, изображают кружочками и показывают торцевые (лобовые) соединения обмотки. При необходимости изображают не только видимые с данной стороны торцевые соединения обмотки, но и размещенные с обратной стороны сердечника невидимые лобовые части, причем их изображение в этом случае выносится за окружность сердечника. Схемы такого типа называют торцевыми, или круговыми (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Торцевая схема обмотки m = 3, z = 24, 2р = 4.

Торцевая и развернутая схемы обмоток:
Наиболее распространены схемы, выполненные по первому способу. Они легче читаются и более наглядны. Для облегчения чтения и выполнения торцевых схем их выполняют упрощенным способом (рис. 2.3). Но даже после этого для обмотчика, не имеющего достаточного опыта работы с торцевыми схемами, они кажутся непонятными и неудобочитаемыми. В развернутых схемах расположение катушек и катушечных групп, соединение катушек и катушечных групп выглядит более реально и понятно.

Рис. 2.3. Торцевая схема при 2р = 4, а = 1.

Схемы дают достаточно четкое представление об устройстве и размещении на сердечнике всех элементов обмотки и соединений между ними. На схемах в основном изображают лишь проводники обмотки, стараясь по возможности опустить все остальные детали, загромождающие схему и затрудняющие ее чтение. Необходимые дополнительные технические данные приводятся на схемах в виде надписей.
Катушка, или секция на схеме изображается одной линией независимо от того, намотана она в один провод или в несколько параллельных проводов, состоит из одного витка или является многовитковой. На развернутой схеме секция или катушка изображаются в виде замкнутой, напоминающей действительную конфигурацию секции (катушки) фигуры, от которой ответвляются выводы.
В развернутых схемах двухслойных обмоток стороны катушек или секций, лежащие ближе к воздушному зазору, т. е. в верхнем слое паза, изображают сплошными линиями, а стороны, лежащие в нижнем слое, — штриховыми (пунктирными). Иногда (в книгах старых изданий) активные стороны катушек в обоих слоях паза изображают сплошными линиями, но те стороны, что лежат в верхнем слое, располагают слева, а те, что лежат в нижнем слое, — справа.
На схемах трехфазных обмоток провода разных фаз могут изображаться различающимися между собой линиями, например сплошными, штриховыми и штрихпунктирными, линиями разной расцветки или разной толщины, двойными линиями с разной штриховкой между ними.
На схемах обычно указывают номера пазов, номера коллекторных пластин, могут быть также обозначены номера секций и их сторон, номера и маркировка выводных концов катушечных групп, фаз обмотки, указаны направления токов, фазные зоны, полюса магнитного поля и т. д. (рис. 2.4 — 2.6).

Рис. 2.4. Развернутая схема двухслойной обмотки при z = 24, 2р = 4, q = 2.
Рис. 2.5. Изображение катушечных групп на схемах: а — развернутой, б – условной.
Рис. 2.6. Условные схемы двухслойной обмотки статора: а — для трех фаз при 2р = 2; б — для одной фазы при 2р = 2, в — для одной обмотки статора при 1р = 4.

Схемы необходимы не только при изучении принципа работы обмоток, их устройства, свойств и особенностей, но также и для выполнения обмоточных работ. Не имея схемы и не сверяясь с ней в процессе работы, трудно выполнить обмотку, поэтому перед началом ремонта обмотки надлежит составить ее схему или найти в справочнике аналогичную.

Упрощенные торцевые схемы:
Следует отметить, что полные развернутые и торцевые схемы сложных многополюсных обмоток с большим числом пазов получаются очень громоздкими и трудными для чтения.
В этих случаях в процессе выполнения обмоток, элементы которых повторяются, часто используют практические развернутые схемы, где изображена, например, лишь одна фаза (иногда часть фазы) трехфазной обмотки или несколько секций обмотки коллекторной машины. Широко используются также упрощенные торцевые схемы, где целые катушечные группы изображаются в виде части дуги с обозначениями выводов, а более мелкие элементы обмотки не изображают или изображают на схеме отдельно. Упрощенные торцевые схемы удобны при выполнении соединений между катушечными группами в сложных обмотках.

Источник:

Устройство и принцип работы асинхронного двигателя — советы электрика

Асинхронный двигатель – принцип работы и устройство

8 марта 1889 года величайший русский учёный и инженер Михаил Осипович Доливо-Добровольский изобрёл трёхфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Современные трёхфазные асинхронные двигатели являются преобразователями электрической энергии в механическую. Благодаря своей простоте, низкой стоимости и высокой надёжности асинхронные двигатели получили широкое применение.

Они присутствуют повсюду, это самый распространённый тип двигателей, их выпускается 90% от общего числа двигателей в мире. Асинхронный электродвигатель поистине совершил технический переворот во всей мировой промышленности.

Обратите внимание

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

Асинхронный двигатель – это асинхронная машина, предназначенная для преобразования электрической энергии переменного тока в механическую энергию. Само слово “асинхронный” означает не одновременный.

При этом имеется ввиду, что у асинхронных двигателей частота вращения магнитного поля статора всегда больше частоты вращения ротора. Работают асинхронные двигатели, как понятно из определения, от сети переменного тока.

Устройство

На рисунке: 1 – вал, 2,6 – подшипники, 3,8 – подшипниковые щиты, 4 – лапы, 5 – кожух вентилятора, 7 – крыльчатка вентилятора, 9 – короткозамкнутый ротор, 10 – статор, 11 – коробка выводов.

Основными частями асинхронного двигателя являются статор (10) и ротор (9).

Статор имеет цилиндрическую форму, и собирается из листов стали. В пазах сердечника статора уложены обмотки статора, которые выполнены из обмоточного провода. Оси обмоток сдвинуты в пространстве относительно друг друга на угол 120°. В зависимости от подаваемого напряжения концы обмоток соединяются треугольником или звездой.

Роторы асинхронного двигателя бывают двух видов: короткозамкнутый и фазный ротор.

Короткозамкнутый ротор представляет собой сердечник, набранный из листов стали.

В пазы этого сердечника заливается расплавленный алюминий, в результате чего образуются стержни, которые замыкаются накоротко торцевыми кольцами. Эта конструкция называется “беличьей клеткой“.

В двигателях большой мощности вместо алюминия может применяться медь. Беличья клетка представляет собой короткозамкнутую обмотку ротора, откуда собственно название.

Фазный ротор имеет трёхфазную обмотку, которая практически не отличается от обмотки статора. В большинстве случаев концы обмоток фазного ротора соединяются в звезду, а свободные концы подводятся к контактным кольцам.

С помощью щёток, которые подключены к кольцам, в цепь обмотки ротора можно вводить добавочный резистор. Это нужно для того, чтобы можно было изменять активное сопротивление в цепи ротора, потому что это способствует уменьшению больших пусковых токов.

Подробнее о фазном роторе можно прочитать в статье – асинхронный двигатель с фазным ротором.

Принцип работы

При подаче к обмотке статора напряжения, в каждой фазе создаётся магнитный поток, который изменяется с частотой подаваемого напряжения. Эти магнитные потоки сдвинуты относительно друг друга на 120°, как во времени, так и в пространстве. Результирующий магнитный поток оказывается при этом вращающимся.

Результирующий магнитный поток статора вращается и тем самым создаёт в проводниках ротора ЭДС.

Так как обмотка ротора, имеет замкнутую электрическую цепь, в ней возникает ток, который в свою очередь взаимодействуя с магнитным потоком статора, создаёт пусковой момент двигателя, стремящийся повернуть ротор в направлении вращения магнитного поля статора. Когда он достигает значения, тормозного момента ротора, а затем превышает его, ротор начинает вращаться. При этом возникает так называемое скольжение.

Скольжение s – это величина, которая показывает, насколько синхронная частота n1 магнитного поля статора больше, чем частота вращения ротора n2, в процентном соотношении.

Скольжение это крайне важная величина.

Важно

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

В режиме холостого хода, когда двигатель работает без нагрузки на валу, скольжение минимально, но с увеличением статического момента, оно возрастает до величины sкр – критического скольжения.

Если двигатель превысит это значение, то может произойти так называемое опрокидывание двигателя, и привести в последствии к его нестабильной работе. Значения скольжения лежит в диапазоне от 0 до 1, для асинхронных двигателей общего назначения оно составляет в номинальном режиме – 1 – 8 %.

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

Выходит, что принцип работы асинхронного двигателя заключается во взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и токов, которые наводятся этим магнитным полем в роторе. Причём вращающий момент может возникнуть только в том случае, если существует разность частот вращения магнитных полей.

Рекомендуем к прочтению – однофазный асинхронный двигатель.

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4.74 (430 Голоса)

Источник: https://electroandi.ru/elektricheskie-mashiny/asdvig/asinkhronnyj-dvigatel-printsip-raboty-i-ustrojstvo.html

Принцип работы и устройство асинхронного двигателя

Асинхронный (индукционный) двигатель – механизм, превращающий силу переменного тока в механическую. Под асинхронным подразумевают, что скорость движения магнитной силы статора выше аналогичной величины оборотов ротора.

Для того, чтобы получше представлять, что такое асинхронный двигатель и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя, где он используется и как работает, необходимо разобраться в его составных частях и деталях, исследовать технические характеристики. Кроме того, не лишним будет понять, как происходит преобразование силы во время пуска и где используется асинхронный двигатель на практике.

В сегодняшней статье мы попробуем ответить на самые интересные вопросы, связанные с асинхронными двигателями, разобраться в том, что такое устройство однофазного асинхронного двигателя, рассмотрим принципы работы, а также плюсы и минусы данного типа устройств.

Немного истории

Первый подобный механизм электродвигателей появился еще в 1888 году и представил его американский инженер Никола Тесла. Однако, его опытный образец устройства и был не самым удачным, так как был двух фазным или много фазным и рабочие характеристики асинхронного двигателя не удовлетворяли потребителей. Поэтому широкого распространения не получил.

А вот благодаря российскому ученому Михаилу Доливо-Доброволь скому в изобретение удалось вдохнуть новую жизнь. Именно ему принадлежит первенство в деле создания первого в мире трехфазного асинхронного мотора.

Такое усовершенствование конструкции стало революционным, так как принцип работы трехфазного асинхронного двигателя позволял использовать для работы всего три провода, а не четыре.

Совет

Так что для плавного пуска устройства в массовое производство препятствий больше не оставалось.

Сегодня, благодаря своей простоте эти машины получили широкое распространение, а механическая характеристика асинхронного двигателя устраивает всех водителей.

Каждый год доля асинхронных двигателей, среди всех двигателей мира, составляет 90%.

Простота в использовании, принцип действия асинхронного двигателя, легкий пуск, надежность и дешевизна, помогли этим моторам распространиться по всему миру и буквально совершить технический переворот в промышленности.

Принцип работы трехфазного двигателя основан на питании от трех фаз переменного тока в стандартной сети. Для работы ему требуется именно такое электричество и поэтому он назван трех фазным.

Устройство трехфазного двигателя

Любой мотор асинхронного типа, независимо от его мощности и размеров, состоит из одних и тех же частей, механическая характеристика асинхронного двигателя также одна и та же. Главными среди составляющих являются:

статор (неподвижная часть машины)
ротор (вращающаяся часть)

Помимо этого, в современных трех фазных двигателях можно найти следующие детали:

вал
подшипники
обмотку
заземление
корпус (в который монтируются все детали)

Как уже указывалось выше, базовые элементы двигателя — это статор (неподвижная часть) и ротор (подвижная деталь).

Статор выполнен в виде цилиндра, составлен данный элемент из множества металлических, форменных листов. Внутренняя часть создана таким образом, чтобы расположить обмотку. Центры обмоток расположены под углом в 120 градусов, а подключение происходит, исходя из доступного напряжения и двух возможных вариантов: на три или пять контактов.

Ротором называют подвижную часть подобного мотора, которая необходима для плавного пуска. Устройство асинхронного двигателя с фазным ротором является полноценным, ведь именно во вращении ротора состоит основной принцип работы трехфазного мотора.

Обратите внимание

Принципы, использование которых лежит в работе такого приспособления, как устройство асинхронного двигателя:

Правило левой руки буравчика.
Закон электромагнитной индукции Фарадея.

Исходя из типа обмотки, ротор может быть короткозамкнутым или фазным.

Короткозамкнутым называют ротор, состоящий из множества стальных частей.

Работа асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором заключается в следующем: в специальные пазы заливают алюминий, формирующий сердцевины, крепящиеся с обеих сторон стопорными кольцами, такая конструкция получила название «беличья клетка». Называется так, потому что замкнута накоротко и в ней не может использоваться сопротивление.

Фазным называют ротор, который обмотан по принципу, аналогичному статору, подходящему для трехфазной сети. Края проводки сердцевины замыкают в звезду, а оставшиеся контакты подводят к контактным частям.

Согласно принципу обратимости, любым фазным асинхронным двигателям свойственна возможность работать в качестве двигателя, генератора или электромагнитного тормоза. Электромеханическая характеристика асинхронного двигателя:

Двигатель.
Самый частый вид использования механизма.
Генератор.
Действие машины можно обратить, то есть механическую энергию, приложенную к сердцевине можно превратить в электрический ток. Для этого центральной части нужно вращаться быстрей магнитного поля. Потребляя механическую энергию генератор начнет создавать тормозной момент, возвращая электрическую энергию.
Электромагнитный тормоз.

Изменение порядка чередования фаз приводит к тому, что магнитное поле и сердцевина вращаются в различные стороны, при этом потребляется как механическая энергия, так и напряжение сети, создавая тормозной момент. Собранная энергия приводит к нагреву машины.

Принцип работы трехфазного двигателя

Принцип работы асинхронного двигателя в следующем: подавая напряжение на статор, в его проводке возникает магнитное воздействие, которая благодаря углу размещения осей обмоток, суммируется и создает итоговый, вращающий магнитный поток.

Вращаясь, он создает в проводниках электродвижущую силу. Обмотка сердцевины, создана таким образом, что при включении в сеть, появляется сила, налаживающаяся на действие статора и создающая движение.

Устройство и принцип действия асинхронного двигателя зависит и от сердцевины. Движение сердцевины происходит, когда магнитная сила статора и пусковой момент преодолевают тормозную мощность ротора и внутренняя часть начинает движение, в этот момент проявляется такой показатель, как скольжение.

Скольжение очень важный параметр. В начале движения ротора оно равно 1, но вместе с ростом частоты движения, наблюдается выравнивание, и как следствие снижаются электродвижущие силы и ток в обмотках, это приводит к снижению вращающего момента.

Существует крайний предел скольжения, превышать это значение не стоит, ведь механизм может «опрокинуться», что приведет к нарушению его нормальной работы. Минимальное скольжение происходит на холостых оборотах мотора, при увеличении момента значение будет расти, до наступления критической отметки.

Для создания асинхронной работы нужно сделать так, чтобы напряжение статора и общий магнитный поток соответствовали значению переменного тока.

Во время пуска вектор результирующего магнитного поля неподвижной части плавно вращается с определенной частотой. Через сечение ротора проходит магнитный поток. Электроэнергия, подходящая к двигателю в момент пуска, уходит на перемагничивание статора и ротора.

Важно

Стоит заметить, что для электромоторов, в том числе асинхронных свойственно то, что во время пуска в короткий промежуток времени достигается до 150% крутящего момента.

Пусковой ток превышает номинальный в 7 раз и из-за этого, в момент пуска падает напряжение во всей электрической сети. Если падение напряжения слишком большое, то даже сам двигатель может не запуститься – таков принцип его действия.

Поэтому на практике используют устройство плавного пуска.

Устройство плавного пуска

Устройства плавного пуска асинхронных двигателей имеет свою специфику. Оно используется для плавного пуска или остановки электромагнитных двигателей. Может быть механическим, электромеханичес ким или полностью электронным.

Пусковая характеристика асинхронного двигателя предназначена:

для плавного разгона асинхронного двигателя
для плавной остановки
для снижения тока во время пуска
для синхронизации нагрузки и крутящего момента

Принцип работы и действия устройства плавного пуска основаны на широкой вариативности переменных. Как следствие, появляются большие возможности для управления режимами работы.

Хорошие и плохие свойства асинхронных моторов

Асинхронный двигатель принцип работы и устройство имеет достоинства и недостатки.

Трансформаторы, внутри которых находится вращающийся ротор, используемый для работы двигателя, получили обширное применение так как принцип действия у них простой и понятный, а само устройство работает бесперебойно.

Однако и короткозамкнутым и фазным устройствам свойственны определенные недостатки. Причем именно принцип их действия лежит в основе данных минусов.

Плюсы:

Короткозамкнутым и фазным устройствам свойственна простота конструкции.
Так как принцип действия очень прост, устройства получаются дешевыми.
Простота пуска и высокие эксплуатационные характеристики.
Простота пуска обеспечивает легкое управление.
Принцип действия и работы таков, что асинхронные моторы могут работать в тяжелых условиях.

Минусы:

Принцип работы основан на том, что при изменении скорости, теряется мощность.
Когда увеличивается нагрузка, практически сразу начинает снижаться крутящий момент.
В момент плавного пуска, мощность асинхронного мотора достаточно низкая.

Стоит отметить, что в настоящее время, отдается предпочтение устройствам с короткозамкнутым ротором. А вот устройства, в которых ротор фазный используются в редких случаях, как правило, когда достигается большая мощность.

Источник: http://cars-bazar.ru/remont/ustroystvo-asinhronnogo-dvigatelya

Устройство и принцип деяния асинхронных электродвигателей » школа для электрика: устройство, проектирование, установка, наладка, эксплуатация и ремонт электрического оборудования | Двигатели Стирлинга

Электронные машины, модифицирующие электронную энергию переменного тока в механическую энергию, именуются
электродвигателями переменного тока.

В индустрии наибольшее распространение получили асинхронные движки трехфазного тока.
Разглядим устройство и принцип деяния этих движков.

Принцип деяния асинхронного мотора основан на использовании вращающегося магнитного поля.

Для уяснения работы такового мотора проделаем последующий опыт.

Укрепим подковообразный магнит на оси таким макаром, чтоб его можно было крутить за ручку. Меж полюсами магнита расположим на оси медный цилиндр, способный свободно крутиться.

Набросок 1. Простая модель для получения вращающегося магнитного поля

Начнем крутить магнит за ручку по часовой стрелке. Поле магнита также начнет крутиться и при вращении будет пересекать своими силовыми линиями медный цилиндр.

В цилиндре, по закону электрической индукции, возникнут вихревые токи, которые создадут свое собственное магнитное поле — поле цилиндра.

Это поле будет вести взаимодействие с магнитным полем неизменного магнита, в итоге чего цилиндр начнет крутиться в ту же сторону, что и магнит.

Установлено, что скорость вращения цилиндра несколько меньше скорости вращения поля магнита.

Совет

Вправду, если цилиндр крутится с той же скоростью, что и магнитное поле, то магнитные силовые полосы не пересекают его, а как следует, в нем не появляются вихревые токи, вызывающие вращение цилиндра.

Скорость вращения магнитного поля принято именовать синхронной, потому что она равна скорости вращения магнита, а скорость вращения цилиндра — асинхронной (несинхронной). Потому сам двигатель получил заглавие
асинхронного мотора. Скорость вращения цилиндра (ротора) отличается от синхронной скорости вращения магнитного поля на маленькую величину, именуемую скольжением.

Обозначив скорость вращения ротора через n1 и скорость вращения поля через n мы можем

подсчитать величину скольжения в процентах по формуле:

s = (n
— n1) / n.

В приведенном выше опыте крутящееся магнитное поле и вызванное им вращение цилиндра мы получали благодаря вращению неизменного магнита, потому такое устройство еще не является электродвигателем.

Нужно вынудить электронный ток создавать крутящееся магнитное поле и использовать его для вращения ротора. Задачку эту
в свое время искрометно разрешил М. О. Доливо-Добровольский.

Он предложил использовать для этой цели трехфазный ток.

Устройство асинхронного электродвигателя М. О.
Доливо-Добровольского

Набросок 2. Схема асинхронного электродвигателя
Доливо-Добровольского

На полюсах стального сердечника кольцевой формы, именуемого статором электродвигателя, помещены три обмотки, сети трехфазного тока 0

расположенные одна относительно другой под углом 120°.

Снутри сердечника укреплен на оси железный цилиндр, именуемый ротором электродвигателя.

Если обмотки соединить меж собой так, как показано на рисунке, и подключить их к сети трехфазного тока, то общий магнитный поток, создаваемый 3-мя полюсами, окажется вращающимся.

Обратите внимание

На рисунке 3 показан график конфигурации токов в обмотках мотора и процесс появления вращающегося магнитного поля.

Разглядим — подробнее этот процесс.

Набросок 3. Получение вращающегося магнитного поля

В положении «А» на графике ток в первой фазе равен нулю, во 2-ой фазе он отрицателен, а в третьей положителен. Ток по катушкам полюсов

потечет в направлении, обозначенном на рисунке стрелками.

Определив по правилу правой руки направление сделанного током магнитного потока, мы убедимся, что на внутреннем конце полюса (обращенном к ротору) третьей катушки будет сотворен южный полюс (Ю), а на полюсе 2-ой катушки — северный полюс (С). Суммарный магнитный поток будет ориентирован от полюса 2-ой катушки через ротор к полюсу третьей катушки.

В положении «Б» на графике ток во 2-ой фазе равен нулю, в первой фазе он положителен, а в третьей отрицателен. Ток, протекая по катушкам полюсов, делает на конце первой катушки южный полюс (Ю), на конце третьей катушки северный полюс (С). Суммарный магнитный поток сейчас будет ориентирован от третьего полюса через ротор к первому полюсу, т. е. полюсы при всем этом переместятся на 120°.

В положении «В» на графике ток в третьей фазе равен нулю, во 2-ой фазе он положителен, а в первой отрицателен.

Сейчас ток, протекая по первой и 2-ой катушкам, создаст на конце полюса первой катушки — северный полюс (С), а на конце полюса 2-ой катушки — южный полюс (Ю), т. е.

полярность суммарного магнитного поля переместится еще на 120°. В положении «Г» на графике магнитное поле переместится еще на 120°.

Таким макаром, суммарный магнитный поток будет поменять свое направление с конфигурацией направления тока в обмотках статора (полюсов).

Важно

При всем этом за один период конфигурации тока в обмотках магнитный поток сделает полный оборот. Крутящийся магнитный поток будет увлекать за собой цилиндр, и мы получим таким макаром асинхронный электродвигатель.

Напомним, что на рисунке 3 обмотки статора соединены «звездой», но крутящееся магнитное поле появляется и при соединении их «треугольником».

Если мы поменяем местами обмотки 2-ой и третьей фаз, то магнитный поток изменит направление собственного вращения на оборотное.

Того же результата можно достигнуть, не меняя местами обмотки статора, а направляя ток 2-ой фазы сети в третью фазу статора, а третью фазу сети — во вторую фазу статора.

Таким макаром, поменять направление вращения магнитного поля можно переключением 2-ух всех фаз.

Мы разглядели устройство асинхронного мотора, имеющего на статоре три обмотки. В данном случае крутящееся магнитное поле двухполюсное и число его оборотов в секунду равно числу периодов конфигурации тока в секунду.

Если на статоре расположить по окружности 6 обмоток, то будет сотворено четырехполюсное крутящееся магнитное поле. При 9 обмотках поле будет шестиполюсным.

При частоте трехфазного тока f, равной 50 периодам за секунду, либо 3000 за минуту, число оборотов n вращающегося поля за минуту будет:

при двухполюсном статоре n = (50 х 60

) / 1 = 3000 об/мин,

при четырехполюсном статоре n = (50 х 60 ) / 2 =

1500 об/мин,

при шестиполюсном статоре n = (50 х 60 ) / 3 =

1000 об/мин,

при числе пар полюсов статора, равном p: n = (f х

60 ) / p,

Итак, мы установили скорость вращения магнитного поля и зависимость ее от числа обмоток на статоре мотора.

Ротор же мотора будет, как нам понятно, несколько отставать в собственном вращении.

Совет

Но отставание ротора очень маленькое. Так, к примеру, при холостом ходе мотора разность скоростей составляет всего 3%, а при нагрузке 5
— 7%. Как следует, обороты асинхронного мотора при изменении нагрузки меняются в очень маленьких границах, что является одним из его плюсов.

Разглядим сейчас устройство асинхронных электродвигателей

Статор современного асинхронного электродвигателя имеет невыраженные полюсы, т. е. внутренняя поверхность статора изготовлена совсем гладкой.

Чтоб уменьшить утраты на вихревые токи, сердечник статора набирают из тонких штампованных железных листов.

Собранный сердечник статора закрепляют в железном корпусе.

В пазы статора закладывают обмотку из медной проволоки. Фазовые обмотки статора электродвигателя соединяются «звездой» либо «треугольником», зачем все начала и концы обмоток выводятся на корпус — на особый изоляционный щиток. Такое устройство статора очень комфортно, потому что позволяет включать его обмотки на различные стандартные напряжения.

Ротор асинхронного мотора, подобно статору, набирается из штампованных листов стали. В пазы ротора закладывается обмотка.

Зависимо от конструкции ротора асинхронные электродвигатели делятся на движки с короткозамкнутым ротором и фазным ротором.

Обмотка короткозамкнутого ротора изготовлена из медных стержней, закладываемых в пазы ротора. Торцы стержней соединены с помощью медного кольца. Такая обмотка именуется обмоткой
типа «беличьей клетки». Заметим, что медные стержни в пазах не изолируются.

В неких движках «беличью клетку» подменяют литым
ротором.

Асинхронный двигатель с фазным ротором (с контактными кольцами) применяется обычно в электродвигателях большой мощности и в тех случаях; когда нужно, чтоб электродвигатель создавал огромное усилие при трогании с места. Достигается это тем, что в обмотки фазного мотора врубается пусковой реостат.

Короткозамкнутые асинхронные движки пускаются в ход 2-мя методами:

Обратите внимание

1) Конкретным подключением трехфазного напряжения сети к статору мотора. Этот метод самый обычный
и более пользующийся популярностью.

2) Понижением напряжения, подводимого к обмоткам статора. Напряжение понижают,
к примеру, переключая обмотки статора со «звезды» на «треугольник».

Запуск мотора в ход происходит при соединении обмоток статора «звездой», а когда ротор достигнет обычного числа оборотов, обмотки статора переключаются на соединение «треугольником».

Ток в подводящих проводах при всем этом методе запуска мотора миниатюризируется в 3 раза по сопоставлению с тем током, который появился бы при пуске мотора прямым включением в сеть с обмотками статора, соединенными «треугольником». Но этот метод подходящ только в этом случае, если статор рассчитан для обычной работы при соединении его обмоток
«треугольником».

Более обычным, дешевеньким и надежным является асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, но этот двигатель обладает некими недочетами — малым усилием при трогании с места и огромным пусковым током. Эти недочеты в значимой мере устраняются применением фазного ротора, но применение такового ротора существенно удорожает двигатель и просит пускового реостата.

Источник: http://ctirling.ru/printsipi-raboti-dvigatelja/ustrojstvo-i-princip-deyaniya-asinxronnyx-elektrodvigatelej-shkola-dlya-elektrika-ustrojstvo-proektirovanie-ustanovka-naladka-ekspluataciya-i-remont-elektricheskogo-oborudovaniya/

Асинхронный двигатель – принцип работы, устройство, диагностика и ремонт + видео

Среди всех электродвигателей следует особо отметить асинхронный двигатель, принцип работы которого основан на взаимодействии магнитных полей статора с электрическим током, наводящимся с помощью этого поля в обмотке ротора. Вращающееся магнитное поле создается с помощью трехфазного переменного тока, проходящего по обмотке статора, включающего в себя три группы катушек.

Принцип действия асинхронного двигателя основан на возможности передачи электрической энергии в механическую работу для какой-либо технологической машины.

При пересечении замкнутой обмотки ротора магнитное поле наводит в ней электрический ток.

Важно

В результате вращающееся магнитное поле статора взаимодействует с токами ротора и вызывает возникновение вращающегося электромагнитного момента, который и приводит ротор в движение.

Рассматривая устройство асинхронного двигателя, следует отметить его пусковые элементы, состоящие из пускового конденсатора и пусковой обмотки с повышенным сопротивлением. Они отличаются своей дешевизной и простотой, не требуют дополнительных фазосдвигающих элементов. В качестве недостатка необходимо отметить слабую конструкцию пусковой обмотки, которая нередко выходит из строя.

Схема пуска асинхронного двигателя может быть улучшена за счет последовательного включения с обмоткой пускового конденсатора. После отключения конденсатора происходит полное сохранение всех характеристик двигателя.

Очень часто схема включения асинхронного двигателя имеет рабочую обмотку, разбиваемую на две последовательно соединяемые фазы. При этом пространственный сдвиг осей находится в пределах от 105 до 120 градусов.

Для тепловых вентиляторов применяются двигатели с наличием экранированных полюсов.

Устройство трехфазного асинхронного двигателя требует проведения ежедневного осмотра, внешней очистки и крепежных работ. Два раза в месяц и более двигатель должен продуваться изнутри с помощью сжатого воздуха.

Особое внимание следует обращать на смазку подшипников, которая должна соответствовать конкретному типу двигателя. Полная замена смазки производится дважды в течение года, с одновременной промывкой подшипников бензином.

Для того чтобы управление трехфазным асинхронным двигателем осуществлялось удобно и долго, необходимо следить за шумом подшипников во время работы. Следует избегать свистящих, хрустящих или царапающих звуков, свидетельствующих о недостатке смазки, а также глухих ударов, указывающих на то, что обоймы, шарики, сепараторы могут быть поврежденными.

В случае возникновения нетипичного шума или перегревания, подшипники в обязательном порядке подвергаются разборке и осмотру. Происходит удаление старой смазки, после чего производится промывка бензином всех деталей.

Совет

Перед тем как посадить на вал новые подшипники, они должны быть предварительно прогреты в масле до нужной температуры.

Новая смазка должна заполнять рабочий объем подшипника примерно на одну третью часть, равномерно распределяясь по всей окружности.

Состояние контактных колец заключается в систематической проверке их поверхности. В случае их поражения ржавчиной применяется зачистка поверхности мягкой наждачной бумагой и протирание керосином. В особых случаях делается их расточка и шлифовка. Таким образом, при нормальном уходе за двигателем он сможет отслужить свой гарантийный срок и проработать намного больше.

Источник: https://carnovato.ru/shema-puska-vkljuchenija-princip-raboty-asinhronnogo-dvigatelja/

Устройство и принцип работы трехфазных асинхронных двигателей

Устройство трехфазных асинхронных двигателей (статор и ротор асинхронных двигателей)

Трехфазный асинхронный двигатель состоит из неподвижного статора и ротора.

Три обмотки размещены в пазах на внутренней стороне сердечника статора асинхронного двигателя. Обмотка же ротора асинхронного двигателя не имеет электрического соединения с сетью и с обмоткой статора.

Начало и концы фаз обмоток статора присоединяют к зажимам в коробке выводов по схеме звезда или треугольник.

Асинхронные двигатели в основном различаются устройством ротора, который бывает двух типов: фазный или короткозамкнутый. Обмотка короткозамкнутого ротора асинхронного двигателя выполняется на цилиндре из медных стержней и называется “беличьей клеткой”.

Торцевые концы стержней замыкают металлическими кольцами. Пакет ротора набирают из электротехнической стали. В двигателях меньшей мощности стержни заливают алюминием. Фазный ротор и статор имеют трехфазную обмотку.

Фазы обмотки соединяют звездой или треугольником и ее свободные концы выводят на изолированные контактные кольца.

Получение вращающегося магнитного поля

Обмотка статора асинхронного двигателя в виде трех катушек уложена в пазы расположенные под углом в 120 градусов. Начало и конца катушек обозначаются соответственно буквами A, B, C и X,Y,Z. При подаче на катушки трехфазного напряжения в них установятся токи Ia, Ib, Ic и катушки создадут собственное переменное магнитное поле.

Ток в любой катушке положительный, когда он направлен от начала к ее концу и отрицательный при обратном направлении. Векторы намагничивающей силы совпадают с осями катушек, а их величина определяется значениями токов, направление результирующего вектора совпадает с осью катушки.

Обратите внимание

Вектор результирующей намагничивающей силы поворачивается на 120 градусов сохраняя величину совпадает с осью соответствующей катушки. Таким образом за период, результирующее магнитное поле статора совершает оборот с неизменной скоростью.

Работа трехфазного асинхронного двигателя основана на взаимодействии вращающегося магнитного поля с токами наводимыми в проводниках ротора.

Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя

Совокупность моментов созданных отдельными проводниками образует результирующий вращающий момент двигателя, возникает электромагнитная пара сил, которая стремится повернуть ротор в направлении движения электромагнитного поля статора.

Ротор приходит во вращение приобретает определенную скорость, магнитное поле и ротор вращаются с разными скоростями или асинхронно.

Применительно к асинхронным двигателям, скорость вращения ротора всегда меньше скорости вращения магнитного поля статора.

Пуск асинхронных двигателей

В асинхронных двигателях с большим моментом инерции необходимо увеличение вращающего момента с одновременным ограничением пусковых токов – для этих целей применяют двигатели с фазным ротором. Для увеличения начального пускового момента в схему ротора включают трехфазный реостат. В начале пуска он введен полностью, пусковой ток при этом уменьшается.

При работе реостат полностью выведен. Для пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором применяют три схемы: с реактивной катушкой, с автотрансформатором и с переключением со звезды на треугольник. Рубильник последовательно соединяет реактивную катушку и статор двигателя.

Когда скорость ротора приблизится к номинальной, замыкается рубильник, он закорачивает катушка и статор переключаются на полное напряжение сети. При автотрансформаторном пуске по мере разгона двигателя, автотрансформатор переводится в рабочее положение, в котором на статор подается полное напряжение сети.

Важно

Пуск асинхронного двигателя с предварительным включением обмотки статора звездой и последующим переключением ее на треугольник дает трехкратное уменьшение тока.

Изменение частоты вращения ротора трехфазного асинхронного двигателя

Параллельные обмотки двух фаз образуют одну пару полюсов сдвинутые в пространстве на 120 градусов.

Последовательное соединение обмоток образует две пары полюсов, что дает возможность уменьшить скорость вращения в два раза.

Для регулирования скорости вращения ротора изменением частоты тока используют отдельный источник тока или преобразователь энергии с регулируемой частотой выполненный на тиристорах.

Способы торможения двигателей

При торможении противовключением меняются два провода соединяющих трехфазную сеть с обмотками статора, изменяя при этом направление движения магнитного поля машины. При этом наступает режим электромагнитного тормоза.

Для динамического торможения обмотка статора отключается от трехфазной сети и включается в сеть постоянного тока. Неподвижное поле статора заставляет ротор быстро останавливаться. Асинхронные двигатели нашли широкое применение в промышленности.

В строительных механизмах, на металлообрабатывающих станках, в кузнечно-прессовом оборудовании, в силовых приводах прокатных станов, в радиолокационных станциях и многих других отраслях.

Источник: http://www.ruaut.ru/content/tehnicheskaya_biblioteka/videoteka/Ustroistvo_i_princip_raboti_trehfaznih_asinhronnih_dvigateley.html

Виды обмоток асинхронного двигателя — Морской флот

Важная составная часть электродвигателей – ее обмотки, в которых происходят основные рабочие процессы по преобразованию энергии. В наиболее распространенных типах электрических машин можно выделить:

трехфазные обмотки машин переменного тока, используемые обычно в статорах трехфазных асинхронных и синхронных машин, а также в роторах асинхронных двигателей с контактными кольцами
однофазные обмотки статоров асинхронных однофазных двигателей с короткозамкнутым ротором
обмотки якорей коллекторных машин постоянного и однофазного переменного тока
короткозамкнутые обмотки роторов асинхронных электродвигателей
обмотки возбуждения синхронных и коллекторных машин.

Виток обмоток

Простейшим элементом обмотки является виток , который состоит из двух последовательно соединенных проводников, размещенных в пазах, находящихся, как правило, под соседними разноименными полюсами.

Катушка обмотки

Катушка, или секция обмотки, характеризуется числом витков wc и шагом y, т. е. количеством охватываемых ею зубцов магнитопровода. Так, например, если одна сторона катушки (секции) лежит в первом пазу, а вторая – в шестом, то катушка охватывает пять зубцов и шаг ее равен пяти (у = 5). Шаг, таким образом, может быть определен как разность между номерами пазов, в которые уложены обе стороны катушки (у = 6 – 1 = 5).

Зачастую в обмоточных данных и технической литературе шаг обозначают номерами пазов (начиная с первого), в которые уложены стороны катушки, т. е. в данном случае это обозначение выглядит так: у = 1 – 6.

Способы изображения обмоток

Способы изображения обмоток электрических машин достаточно условны и своеобразны. Обмотки содержат большое число проводников, и изобразить все соединения и проводники на чертеже практически невозможно. Поэтому приходится прибегать к изображению обмоток в виде схем.
Преимущественно пользуются двумя основными способами изображения обмоток на схемах.

Торцевая и развернутая схемы обмоток

Наиболее распространены схемы, выполненные по первому способу. Они легче читаются и более наглядны. Для облегчения чтения и выполнения торцевых схем их выполняют упрощенным способом ( рис. 2.3 ). Но даже после этого для обмотчика, не имеющего достаточного опыта работы с торцевыми схемами, они кажутся непонятными и неудобочитаемыми. В развернутых схемах расположение катушек и катушечных групп, соединение катушек и катушечных групп выглядит более реально и понятно.

Рис. 2.3 . Торцевая схема при 2р = 4, а = 1

Упрощенные торцевые схемы

Следует отметить, что полные развернутые и торцевые схемы сложных многополюсных обмоток с большим числом пазов получаются очень громоздкими и трудными для чтения.

В этих случаях в процессе выполнения обмоток, элементы которых повторяются, часто используют практические развернутые схемы, где изображена, например, лишь одна фаза (иногда часть фазы) трехфазной обмотки или несколько секций обмотки коллекторной машины.

Широко используются также упрощенные торцевые схемы , где целые катушечные группы изображаются в виде части дуги с обозначениями выводов, а более мелкие элементы обмотки не изображают или изображают на схеме отдельно. Упрощенные торцевые схемы удобны при выполнении соединений между катушечными группами в сложных обмотках.

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.

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,

Типы обмоток электродвигателей

31.03.2015

Одной из важнейших частей электродвигателя является обмотка, в которой осуществляются основные рабочие процессы преобразования электрической энергии в механическую. Именно в обмотке электромашины происходит индуцирование элекродвижущей силы (ЭДС) и появляется электроток, создающий при взаимодействии с магнитным полем электромагнитные силы.

Различают несколько типов обмоток, используемых при производстве электрических машин или их сборке в процессе ремонта электродвигателей:

в статорах трехфазных синхронных и асинхронных машин применяются трехфазные обмотки машин переменного тока;

в роторах асинхронных электродвигателей с контактными кольцами используется тот же тип обмоток;

в статорах асинхронных однофазных двигателей с короткозамкнутым ротором применяются однофазные обмотки.

Также различают:

обмотки якорей коллекторных двигателей однофазного переменного и постоянного тока;

обмотки короткозамкнутые для роторов асинхронных электродвигателей;

обмотки возбуждения коллекторных и синхронных электродвигателей.

Всыпные, шаблонные, стержневые обмотки

По технологии изготовления и конструктивным особенностям также различают шаблонные, стержневые и всыпные обмотки.

Всыпные обмотки используются в статерах низковольтных электродвигателей; в зависимости от мощности применяются однослойные (до 7 кВт) или двухслойные (до 10 кВт) обмотки. Их использование характерно и для роторов мощностью до 100 кВт. Всыпные обмотки не имеют формы с точно установленными размерами. Такие обмотки всыпаются по одному проводнику (круглый изолированный провод) через узкие шлицы в полузакрытые пазы сердечников.

Шаблонные, или жесткие обмотки производятся из прямоугольных или круглых проводов определенных размеров. Они формуются, при этом проводники изолируются общей изоляцией. Укладка происходит в открытые или полуоткрытые пазы. Использование данного вида обмоток характерно для статоров свыше 100 кВт и фазных роторов от 10 до 100 кВт.

Применение стержневых обмоток характерно, в основном, для роторных машин с двигателями мощностью более 100 кВт.

В маломощных машинах постоянного тока (до 10 кВт) используются, в основном, всыпные якорные обмотки, укладываемые в полузакрытые пазы. Для якорей более мощных двигателей применяются многовитковые или одновитковые катушки с шаблонной обмоткой, для двигателей еще большей мощности используются стержневые обмотки с высокой электрической и механической прочностью и дополнительной витковой изоляцией. В процессе перемотки трансформаторов или электродвигателей, специалисты точно определяют тип обмотки для дальнейшей надлежащей работы.

Другие события

перемотка и восстановление своими руками (инструкция как сделать в домашних условиях)

Статором электродвигателя называется неподвижный узел электрооборудования, взаимодействующий с динамической его частью – ротором. Статоры являются важной частью синхронных и асинхронных двигателей. В первом типе электродвигателей на неподвижный механизм наматывается обмотка, а на асинхронных образцах располагается индуктор.

Статор состоит из двух основных деталей – основания и сердечника. Основание представляет собой отлитый или сварочный корпус, изготовленный с помощью чугунных или алюминиевых сплавов.

Сердечник выполнен в виде вала из специальной стали толщиной от 0,35 до 0,5 мм, прошедшей дополнительный обжиг. В нем имеются специальные пазы для крепления перемотки электродвигателя, состоящей из жильных проводов, скрученных между собой параллельным способом. Данное соединение позволяет ослабить токи вихревого свойства.

Краткое содержимое статьи:

Принципы перемотки статора

Электромагнитное поле статора создается с помощью трехфазной перемотки. В пазах электродвигателя крепятся определенное количество катушек, соединенных друг с другом.

Варианты перемоток неподвижной части электродвигателей зависят от вида изоляции, выбор которой обусловлен следующими параметрами:

показатель максимального напряжения;
значение допустимой температуры перемотки;
габариты и тип паза;
вид обмотки.

В зависимости от способа размещения катушек в пазах статора перемотка двигателя осуществляется в один или два слоя. В качестве материала обмотки используют кабель из меди.

Проведение ремонта

Любому электрооборудованию, с течением времени, свойственны отказы в его работе. Причины поломок могут быть от банального загрязнения до воздействия внешних факторов.

В случае нарушения работы, ремонт электродвигателя начинайте с чистки или продувки элементов статора. Затем, после удаления грязи и пыли, приступите к съему корпуса изделия для замены обмотки. На токарном станке, либо с помощью стамески срезается лицевая часть перемотки статора.

Для размягчения изолирующего материала статор следует разогнать до температуры около 200 градусов, после которой снимается обмотка, извлекается катушка и прочищаются пазы. После разборки электродвигателя новая обмотка статора устанавливается с помощью готовых шаблонов.

После установки катушки, её покрывают лаком, с последующей сушкой при температуре 150 градусов по Цельсию не менее двух часов.

Проверка электродвигателя на сопротивление между корпусом и обмоткой производится после высыхания всех частей статора. Регулировка оборудования под необходимые параметры возможна с помощью подбора кабеля для перемотки.

Теплоизоляция статора

В ходе эксплуатации не исключены случаи перегрева деталей и узлов при сбоях в работе двигателя. Повышение температуры перемотки статора связано с изменением значения потребляемого тока. Данный сбой происходит по причине размыкания электрической цепи, путем пропадания электрического сигнала одного из фазных проводов.

Другой причиной изменения температуры может являться механический износ подшипников. В этом случае страдает изоляция обмотки двигателя, приводя его в нерабочее состояние.

В наши дни защита от перегрева используется практически на всех электрических приборах. Она срабатывает в следующих случаях:

при сбоях во время запуска или замедления статора;
при больших перегрузках;
при резких скачках напряжения;
при выходе из строя фазных проводов;
при работе двигателя с заклинившим ротором;
при сбоях приводных устройств.

Защита статора с помощью теплового реле

Суть такой защиты состоит в применении реле с пластиной из биметалла. Металлическая полоса, под действием электрического тока, начинает работать на изгиб. По достижению определенной температуры пластина, под действием пружины, расцепляется со специальной защелкой и разъединяет всю электрическую схему.

В исходное положение пластина приходит при помощи ручного нажатия кнопки. Конструкция теплоизоляции статоров различна, исходя из области применения, показателей тока и устройства реле.

В настоящее время реле производятся как в составе сборочных единиц, так и самостоятельных деталей. В зависимости от предназначения, отличаются ручным и автоматическим принципом действия.

Для приборов, рассчитанных на узкий диапазон величины потребляемого тока, выбор защиты требует более ответственного подхода. С включением электродвигателя в сеть происходит нагрев металлической полосы путем прохождения заряда по намотанной спиралевидной проволоке.

Длиной этой проволоки и регулируется время автоматического срабатывания тепловой защиты. Увеличение длины спирали приводит к более позднему принудительному выключению электрооборудования. Не всегда превышение допустимой нагрузки обусловлено перегревом оборудования.

Иногда трудно сразу определить, по какой причине произошел сбой в работе электрической схемы. В этом случае следует произвести прозвон статора двигателя мультиметром.

Подбор реле производится с помощью технических характеристик станка, либо учитывая номинальное значение потребляемого тока. Все необходимые значения вы сможете найти в инструкции по эксплуатации оборудования.

Отличия электродвигателей на промышленном производстве

Для крупных предприятий с большими производственными площадями требуется оборудование, работающее на больших мощностях. Технические характеристики электродвигателей позволяют таким станкам функционировать на мощностях в пределах от 1 до 2,5 кВт.

В деревообрабатывающем производстве используются станки трехфазного типа и асинхронного принципа действия. При этом, они без проблем работают при бытовом напряжении в 220 Вольт.

Отличительными особенностями подобных двигателей являются:

высокие показатели мощности при небольших габаритах;
увеличенная частота вращения;
защита от влаги;
долговечность и работоспособность.

Фото статора электродвигателя

Продается первый в мире асинхронный двигатель с комбинированными обмотками

Denzel Motors с гордостью представляет первый в мире электродвигатель переменного тока DA-90S, созданный по запатентованной технологии ASPP и предназначенный для легких мотоциклов и домашних переделок. Технология ASPP объединяет обмотки треугольником и треугольником и создает более эффективный двигатель переменного тока по сравнению с двигателями BLDC. В двигателе нет магнитов, поэтому нет торможения и идеальная инерция. Устойчив к перегреву.

— Тип двигателя: Асинхронный двигатель
— Номинальная мощность: 3 кВт (2500 об / мин)
— Пиковая мощность: 9.5 кВт
— Максимальный продолжительный ток: 90 А (фазный ток)
— Пиковый ток: 350 А
— Номинальное напряжение: 72 В
— Макс.скорость: 6000 об / мин
— Макс.эффективность: 91%
— Максимальный крутящий момент: 74 Нм (на валу)
— Тип охлаждения: Воздушное
— Вес: 10,5 кг

На фланцах двигателя выполнены специальные охлаждающие отверстия.Когда двигатель вращается, воздух проходит через двигатель, охлаждая при этом непосредственно наиболее нагретые части ротора и обмоток двигателя.

Совместимые контроллеры:

Denzel DECO-165, Curtis: 1236E-62XX 48-80V

DA-90S продается за 450 $

Также доступен комплект для самостоятельной переоборудования за 820 долларов США

В комплект входит:

Двигатель асинхронный с комбинированными крыльями: DA90S — 1 шт.

Контроллер: DECO-165 — 1 шт.

Индикатор напряжения аккумулятора: 1 шт.

Адаптер постоянного тока 10А: — 1 шт.

Переключатель: Обычный / Спорт — 1 шт.

Направление переключателя: вперед / назад / назад

Сигнализация с «Power Key» — 1 шт.

Кабель контроллера — 1 шт.

Комплект кабелей -1 комплект (h2, h3)

Кабель для ПК — 1 шт.

Дроссель (или адаптер дросселя) — 1 шт.

Масса полного комплекта: 13 кг

Свяжитесь с нами на нашей странице в facebook или на сайте

Этот пост был создан с помощью нашей красивой и простой формы отправки.Создайте свой пост!

Пример асинхронного двигателя

: метод конечных элементов Magnetics

Дэвид Микер

[email protected]

20 августа 2004 г.

Часто задаваемый вопрос о FEMM: «Как вы
проанализировать асинхронный двигатель? » В общем-то,
кто-то хотел бы использовать программу для моделирования производительности индукционного
машина на скорости и под нагрузкой.
Однако в настоящее время все анализы в FEMM являются механически статическими.
конфигурации.Вместо того, чтобы моделировать
поведение машины напрямую, необходимо сделать вывод о производительности при скорости и нагрузке
через серию симуляций статических конфигураций.

Индукционная машина с подвижным ротором может быть смоделирована
используя относительно простую схемную модель.
Целью статического анализа FEMM является выявление
параметры в схемной модели. Этот
модель схемы может затем использоваться в самых разных условиях ( например,
даже переходные симуляции). Несмотря на то что
параметры схемы часто можно аппроксимировать выражениями в замкнутой форме в
явные термины геометрии двигателя, точка идентификации этих параметров
с помощью анализа методом конечных элементов заключается в проверке приближений и
упрощения, которые неизбежно должны быть сделаны при выводе
формулы аналитического проектирования.

Цель этого примера — продемонстрировать в
относительно поэтапно, как строить и идентифицировать
модель индукционной машины с использованием FEMM.
В этом примере конкретно рассматривается двигатель 220 В, 50 Гц, 2 л.с.

Файлы, упомянутые в этой статье, доступны здесь.

Сначала должна быть представлена разумная модель асинхронного двигателя.
определены до того, как параметры в этой модели могут быть выведены. Разумный
Модель для предположения может быть той, что изображена на рисунке 1.Эта модель предназначена для представления одного этапа
индукционной машины, работающей в установившемся режиме ( т. е. при постоянном
электрическая частота и постоянная механическая скорость). В этой модели все утечки сосредоточены на
индуктивность со стороны статора L _l . Связь с
ротор и токи на роторе представлены параллельными путями
через индуктор, M , представляющий индуктивность магнитного
цепь, соединяющая ротор и статор и через резистор R _r ,
представляющая работу, рассеиваемую в виде тепла в роторе и передаваемую нагрузке в виде
механическая сила.В этой схеме
уравнение, v представляет фазное напряжение , приложенное среднеквадратичное напряжение
на каждой фазе машины, а i представляет фазный ток ,
среднеквадратичный ток через каждую фазу машины. Это важно
различия, потому что в зависимости от того, как двигатель подключен (, т.е. звездой или
соединение по схеме треугольник), линейное напряжение может совпадать или не совпадать с фазным напряжением,
и линейный ток может быть равен фазному току, а может и не быть.Чтобы устранить двусмысленность, в этой заметке
с моделью, представленной исключительно по фазному току и фазе
вольтаж.

Рисунок 1: Простая установившаяся фазовая индукция
модель двигателя.

Символ ω представляет приложенную электрическую частоту (в
радиан в секунду). Символ ω _s представляет разницу между
механическая частота ротора и его электрическая частота. Если статор сконструирован с p

пары полюсов, мы можем определить частоту скольжения ω _с в терминах
электрической частоты и механической частоты вращения ротора ω _r
как:

Теперь, когда у нас есть модель двигателя, мы можем использовать эту модель.
для получения некоторых полезных соотношений между фазным током, фазным напряжением и
крутящий момент.

Импеданс двигателя

Полное сопротивление двигателя может
складываются так же, как резисторы, с использованием тех же правил для
параллельная и последовательная конфигурации. В
В этом случае полное сопротивление двигателя может быть представлено как Z , где:

, где τ — постоянная времени ротора, M / R _r .

Тогда напряжение соотносится с током через:

Межфазная флюсовая связь

Результат, который
будет полезно позже в примечании, является ли потокосцепление какого-либо конкретного
фаза.Можно отметить, что второй
член в импедансе умножается на j ω , что означает, что
это вклад напряжения, который связан с изменением потока при
частота ω . Тогда мы можем подразумевать, что поток, Φ ,
связывание любой фазы:

Разделив на ток, можно получить скольжение
частотно-зависимая индуктивность. Этот
результат можно разделить на действительные и сложные компоненты как:

(1)

Зависимость этой индуктивности от частоты скольжения дает
нам с механизмом, который мы позже будем использовать для определения параметров двигателя.Поскольку потокосцепление легко рассчитать и
может быть получен с высокой точностью в реализации FEMM, тогда можно использовать
расчеты потокосцепления на разных частотах скольжения для сравнения с (1) для
обозначить M , L _l и R _r
параметры мотора.

Так как пример — двигатель, в конечном итоге
с созданием крутящего момента. Крутящий момент может быть
подразумевается прямо из схемной модели.
Рассмотрим, ссылаясь на рисунок 1, мощность, которая рассеивается в
кажущееся «сопротивление» ротора:

Умножение на три происходит потому, что это трехфазный
машина, и нас интересует общая мощность ротора в машине.Также предполагается, что i _r
это среднеквадратичный ток. Мощность ротора может
разложить на две отдельные потери: резистивные потери в роторе и
поставленная механическая мощность:

, где первый член представляет механическую мощность, а
второй представляет потери в роторе. Если мы
перепишите числитель механической мощности через механическую скорость
(используя предыдущее определение частоты скольжения), получаем:

Наконец, отмечая, что механическая сила является продуктом
крутящий момент и механическую скорость, мы просто разделим на ω _r , чтобы получить
крутящий момент T :

Хотя это совершенно верное выражение для крутящего момента, оно
измеряется током ротора, а не фазным током.Сделав еще несколько шагов, результат крутящего момента может
быть записано в терминах фазного тока.
Уравнение контура напряжения вокруг ротора:

для тока ротора, получаем:

, если мы заметим, что полный ток — это сумма
токи намагничивания и ротора:

мы можем решить, чтобы получить:

Принимая величину i _r и
подставив в выражение крутящего момента, получим:

Если ток поддерживается постоянным, а частота скольжения изменяется,
получается кривая, показанная на рисунке 2.Пик крутящего момента наступает при τω _с = 1.

Рисунок 2: Кривая скольжения постоянного тока.

Теперь, когда параметры двигателя определены, мы
может определить силу, действующую на машину, исходя из этих параметров и рабочих параметров.
условия (ток и частота скольжения).

Разработанные выше формулы могут быть использованы в качестве основы для
конечно-элементная идентификация параметров двигателя. При использовании FEMM ротор не двигается; однако это не представляет
особая проблема с идентификацией параметров.В случае нулевой скорости частота скольжения
просто вырождается в ω _s = & omega.

Подход к анализу

На основании вышеизложенного есть как минимум две альтернативы
подходы, которым можно было бы следовать.
Возможно, наиболее очевидным методом было бы определение базовых параметров.
по результатам анализа крутящего момента с использованием постоянного тока статора в диапазоне
частоты.

В качестве альтернативы можно попытаться установить против индуктивности
полученные результаты.Внутри программа
получает потокосцепление путем выполнения интеграла объема, который тесно связан с
запасенная энергия вычислений, величина, которую FEMM вычисляет с высокой
точность. Поэтому ожидается, что результаты этого расчета будут больше
точнее, чем расчет крутящего момента. За
по этой причине в этой статье будет рассмотрено соответствие индуктивности.

Тогда подход:

Кому
Сформулируйте конечно-элементную модель интересующего двигателя
Применить
Трехфазные токи в обмотках статора моделируются в широком диапазоне частот.(Не стоит беспокоиться о значениях токов ротора — программа
вычисляет их сам, потому что токи ротора являются индуцированными вихревыми токами)
Для
каждый анализ оцените потокосцепление одной фазы, чтобы получить
информация, необходимая для соответствия параметрам модели схемы.
Выполнить
регрессионный анализ для получения значений параметров.

Теперь будет подробно описан каждый из этих шагов с использованием
конкретная геометрия двигателя в качестве примера.

Конкретный интересующий двигатель рассчитан на 2 л.с.
двигатель, работающий от сети 220 В _rms между фазами, 50 Гц, 3-фазная сеть.
Этот двигатель представляет собой 4-полюсную машину (, т.е. p = 2), что означает, что он
будет работать со скоростью чуть менее 1500 об / мин. На рисунке показана конфигурация обмотки одного полюса машины.
ниже на рисунке 3. Всего имеется
36 пазов на статоре и 28 пазов на роторе. В каждом слоте всего 44 витка ( i.е. так, чтобы
фазный ток 1 А поместит в слот в общей сложности 44 ампер * витков). Диаметр ротора 80 мм, а диаметр
зазор между ротором и статором составляет 0,375 мм. Длина аппарата в направлении страницы составляет 100
мм. Подробные размеры по другим аспектам машины можно почерпнуть из
Файл CAD, 2horse.dxf.

Рисунок 3: Пример обмотки асинхронного двигателя
конфигурация.

Этот двигатель предназначен для подключения фаз
дельта-конфигурация.В дельте
конфигурации, амплитуда фазного напряжения равна линейному напряжению
амплитуды, но амплитуда фазного тока равна 1 / sqrt (3) линии
амплитуда тока (, т.е. , амплитуда фазного тока составляет примерно 60% от
амплитуда линейного тока).

Модель этой геометрии содержится во входном файле 2horse.fem. Есть ряд
важные вопросы относительно этой геометрии:

В связи с
Из соображений симметрии необходимо моделировать только машины.Чтобы сделать действительную ¼ модель, антипериодическая
Граничные условия используются для связывания кромки с кромкой θ = 90 ^o. Каждое антипериодическое граничное условие
может использоваться только для связывания одной пары сегментов. Поскольку нужно связать четыре пары сегментов, четыре
должны быть определены антипериодические граничные условия.

Только
В модели использованы линейные материалы. Вышеупомянутый подход предполагает, что импеданс не является функцией
амплитуды тока, мкл.е. для линейных материалов. Следует отметить, что хотя
предположение о линейных материалах подходит для многих асинхронных двигателей
модели, линейные материалы нельзя использовать для моделирования машин с замкнутым
геометрия паза ротора, потому что эти машины полагаются на насыщение в вещи
раздел между пазами, чтобы ограничить поток утечки до приемлемого уровня. Если эта насыщенность не моделируется,
нефизические результаты получены для геометрии закрытой щели. Хотя FEMM может моделировать нелинейные
гармонических во времени задач и подходит для анализа замкнутых
машины, подход к анализу немного отличается от описанного в
это примечание.

Для
В настоящих целях идентификации предполагается, что железо статора имеет
нулевая электропроводность ( т.е. . вихревые токи в утюге
без внимания.)

The
стержни ротора моделируются как алюминий с проводимостью 34,45
Мс / м. Это соответствует 1100
алюминий при комнатной температуре.
Позже это сопротивление может быть скорректировано для фактического рабочего
температуры, предполагая, что сопротивление масштабируется пропорционально
сопротивление алюминия.

Скрипт lua, 2horse.lua,
теперь можно запустить для оценки индуктивности одной из фаз двигателя.
в зависимости от частоты скольжения. Индуктивность
довольно просто оценить. Mo_getcircuitproperties

Команда возвращает поток-связь указанной фазы. Индуктивность можно получить, разделив поток
связь по фазному току.

Частота, Гц	Реальный Индуктивность	Воображаемое Индуктивность
0.25	0,3113897	-0,078562
0,5	0,2644535	-0,130207
0,75	0,2126343	-0,15379
1	0,1683203	-0.158362
1,25	0,1342043	-0,15323
1,5	0,1088912	-0,144139
1,75	0,07	-0,13398
2	0.076302	-0,124052
2,25	0,0657982	-0,114864
2,5	0,057736	-0,106568
2,75	0,0514475	-0,099154
3	0.0464669	-0,092553

Таблица 1: Индуктивность результатов скрипта lua.

Регрессия параметров от результатов индуктивности может
можно представить как задачу подбора линейных параметров. Во-первых, можно рассмотреть мнимую часть индуктивности
результатов:

Если определить:

мы можем перестроить, чтобы получить:

Это уравнение линейно по параметрам c ₁
и c ₂ .В каждой строке
в таблице, & omega _s
и L _i задаются, образуя в общей сложности 12 уравнений
(потому что мы оценили результаты на 12 частотах) для двух неизвестных. Затем метод наименьших квадратов используется для выбора
значения коэффициентов, которые наилучшим образом удовлетворяют всем 12 уравнениям.

Чтобы выполнить аппроксимацию методом наименьших квадратов, постройте матрицу m и вектор
b :

, где ω _{s, k} и L _{i, k} представляют
k ^th точек данных для частоты скольжения и мнимого
составляющая индуктивности.Также обратите внимание, что
частота скольжения должна быть преобразована в радианы в секунду для единиц измерения
выходят вправо ( т.е. умножьте частоту в Гц на 2π). Тогда решаемая проблема может быть
представлены матричными уравнениями:

Решение методом наименьших квадратов для этого переопределенного
проблема:

Обратите внимание, что поскольку инвертируемая матрица имеет размер только 2 на 2
матрица, для решения этой проблемы не требуется «тяжелой работы».

Для примера результат: c ₁ =
0,0522906 и c ₂ = 0,0271847. Из определений c ₁ и c ₂

мы можем тогда подразумевать, что:

M = 0,317148 H

τ =
0,164878 сек.

График аппроксимации мнимой части индуктивности:
показано на рисунке 4. Подгонка очень
хорошо, что означает, что простая модель, которую мы приняли для индукции
машина в порядке для настоящих целей.

Рисунок 4: Подгонка воображаемой кривой индуктивности к конечной
элемент «точки данных».

Индуктивность рассеяния может быть определена аналогичным
метод с использованием действительной части индуктивности. Реальная часть индуктивности:

Однако теперь у нас есть значения для τ и M .
как ω _с

и L _r. Мы можем сделать то же самое
метод наименьших квадратов для определения индуктивности рассеяния L _l .Однако на этот раз наиболее подходящий L _l — это просто среднее значение L _l , которое подразумевается каждым
точка данных через:

В этом случае результат будет L _l = 0,0158
H.

В качестве альтернативы можно выполнить нелинейную оптимизацию для
напрямую минимизирует ошибку во всех уравнениях одновременно. Если это будет сделано, будут получены результаты, которые
аналогичны описанному выше двухэтапному подходу.

M = 0,316428 H

<τ =
0,165258 сек

л _л = 0,0162968 H

Оба подхода к регрессии параметров показаны на
Блокнот Mathematica, fit.nb

Сравнение крутящего момента от тензора напряжения и модели цепи

Выше мы получили выражение для крутящего момента:

, где i — среднеквадратичный фазный ток. Если наша модель хороша, мы должны быть
возможность сравнивать прогнозируемый крутящий момент с «измерениями» крутящего момента на роторе
вычисляется через блочный интеграл взвешенного тензора напряжений.Для этого сравнения крутящий момент был
оценивается с помощью тензора напряжений для тока 1 A _pk при количестве
разные частоты скольжения. Крутящий момент
затем был рассчитан с использованием параметров двигателя, полученных методом нелинейной подгонки.

Сравнение крутящего момента, прогнозируемого схемой
Модель и результаты тензора напряжений показаны ниже на рисунке 6. В этом случае согласие очень хорошее.

Рисунок 6: Сравнение тензора напряжений и схемы
прогноз силы модели.

Определение рабочей точки

В предыдущем разделе мы определили некоторые параметры, которые
можно использовать в уравнении схемы на Рисунке 1. Однако нельзя просто выгрузить числа, которые были
определены из 2D модели конечных элементов в уравнение и ожидают их
чтобы обеспечить хорошее соответствие экспериментальным измерениям реального двигателя. Имеет значение несколько факторов:

Увеличение
в сопротивлении ротора из-за повышения температуры .Обычно резистивные потери нагревают
ротор до температуры существенно выше комнатной
температура. Увеличение
Удельное сопротивление алюминия составляет около 40% на каждые 100С. Номинальная рабочая температура
может быть, например, 80 ° C, что означает увеличение сопротивления на 24%. Как правило, можно просто масштабировать
сопротивление ротора определено методом конечных элементов с использованием комнатного
температурные свойства с удельным сопротивлением.
Однако определение фактической рабочей температуры может означать
решение тепловой проблемы (которая связана с электрической схемой
проблема).Следует отметить, что это
может быть сложным — для наших целей мы просто предположим
температура в качестве разумной рабочей точки.
Увеличение
в сопротивлении ротора за счет концевых стержней .
Электрические цепи на роторе должны быть завершены в планках.
и концы ротора. Этот
часть пути электрической цепи может существенно увеличить сопротивление,
особенно в машинах, укороченных в осевом направлении. Если геометрия этих концевых стержней известна,
обычно можно рассчитать ток, который должен проходить в любом заданном
сечение концевых стержней.От
подразумеваемых потерь, можно отрегулировать сопротивление ротора с учетом
это дополнительная длина в цепи.
Флюс
утечка с концов ротора. Концевые стержни также вызывают дополнительные
утечка флюса с торцов машины.
Это может быть довольно сложно подсчитать — иногда люди делают
специализированный двухмерный анализ конечных элементов концов в попытке получить
оценка этих потерь. Этот
утечка проблематична, потому что она влияет на соотношение между
ток и сила, которые будут выведены из 2D конечного элемента
анализ.Когда переделывают
в виде схемы на рис. 1 (в которой все
утечка сосредоточена на стороне статора), утечка ротора делает взаимное
индуктивность M кажется меньше, а утечка статора L _l
кажутся больше.
Флюс
утечка концевых витков статора.
Аналогичный эффект наблюдается с концевыми витками обмоток статора. Некоторые дополнительные результаты утечки флюса
от потока, который связывает конечные витки через пути потока, которые не
включены в 2D-модель.Этот
утечка не влияет на отношения между током и силой, которые
будет подразумеваться 2D моделью конечных элементов. Однако эта утечка означает, что будет больше напряжения.
требуется для получения заданного тока на заданной частоте.
Ядро
Убытки . Значительная часть мощности рассеивается в виде потерь в сердечнике из-за
к вихревым токам и гистерезису в утюге. Если бы мы были более полными, достойная модель этих
потери могут быть учтены путем размещения дополнительного резистора параллельно с
взаимная индуктивность, M , для представления потерь на вихревые токи.Потери гистерезиса могут быть представлены
через комплексный M . В
гистерезисные потери связаны со сложной частью M :

Правильный вихретоковый резистор
а мнимая часть для M может быть определена расширенной версией
представленный подход к подгонке импеданса.

Ветер
и потери на трение. Это
механические потери, которые также проявляются как дополнительная мощность, которая должна
в конечном итоге выходят из терминалов.

Часто бывает заданное напряжение на клеммах, и
любят определять механическую скорость, ток статора, КПД и т. д., которые
связаны с поддержкой определенного механического выхода. Чтобы получить реалистичную оценку этих
количествах, указанные выше неидеальности должны быть приняты во внимание.

Сопутствующий рабочий лист Mathcad 7 operatingpoint.mcd предназначен для демонстрации того, как можно
некоторые из этих проблем необходимо учитывать для определения рабочей точки в
сочетание с результатами, полученными из параметра конечных элементов
идентификация.

Выводы

В общем, в
проектирование и моделирование индукционных машин.
Настоящий документ лишь поверхностно описывает моделирование асинхронных двигателей. Среди вопросов, которые не были учтены в текущем анализе
являются:

А
конструктивная особенность, которая является общей в конструкции асинхронных двигателей, но не рассматривается в
настоящий анализ представляет собой перекос ротора.
Причина такого перекоса в том, что стержни ротора видят потокосцепление.
в котором меньше гармонического содержания.

Гармоника
эффекты не учитываются в неподвижном анализе. Высшие гармоники могут создавать силы (и потери), которые
не ожидалось простой моделью, представленной здесь.

“глубокий
бар »роторы. Поправляться
поведение пускового момента, многие асинхронные двигатели разработаны с более
сложные (, например, двухслойные) топологии стержней ротора. Они не смоделированы
схема, которая была представлена здесь.
Сеть дополнительных индукторов и резисторов на ветви ротора
схемы требуется для моделирования этих стержней.Аналогичный подход с подгонкой импеданса можно использовать для
определить значения импедансов в такой сетевой модели.

Нелинейный
материалы. Обычно индукция
двигатели предназначены для работы в условиях, близких к насыщению. Некоторые конструкции асинхронных двигателей имеют закрытые пазы ротора (чтобы
уменьшить гармоническую составляющую потока в зазоре), который должен насыщаться так, чтобы
поток утечки не является чрезмерным.

Идентификация параметров индукционной модели из конечных
Элементный анализ не игнорировался в литературе.Хороший пример:

Д. Долинар и др., «Расчет двухосной индукции.
параметры модели двигателя с использованием конечных элементов », IEEE Transactions on Energy
Conversion, 12 (2): 133-142, июнь 1997 г.

Полный текст этого документа доступен в Интернете по адресу:

https://web.archive.org/web/20130810051118/http://www.esat.kuleuven.be:80/electa/publications/fulltexts/pub_131.pdf

Газета Долинар также содержит отличную библиографию
работы других авторов в области идентификации параметров модели
из анализа методом конечных элементов.

для версии этого примера, сравниваемой с другим программным обеспечением.

Июнь 2014 г. | Электрическая обмотка

СХЕМА ОДНОФАЗНОЙ ОБМОТКИ (АРН)

Honda — один из лучших генераторов в мире. Компания Honda всегда готова предложить новейшие технологии генерации, что отражается в производительности и большей долговечности, способности работать долгое время, более тихой работе и низком уровне выбросов выхлопных газов. Генератор honda подходит для дома и офиса.Обеспечивают стабильную мощность и экономию топлива. Очень полезен при его электрических помехах и может быть использован для других целей в местах, недоступных для электросети.

Номинальная выходная мощность переменного тока: 3500 Вт
Выходное напряжение переменного тока: 220 В
Частота переменного тока: 50 Гц
Выход постоянного тока: 12 В, 8,3 А
Скорость вращения: 3000 об / мин
Количество разъемов: 30 разъемов

Описание схемы

Красный и зеленый: основная катушка / выход переменного тока + источник входного сигнала АРН 1
Синий: Катушка возбудителя / источник входного сигнала АРН 2
Yelow: Катушка зарядного устройства / выход постоянного тока

Основная катушка состоит из двух частей, красной и зеленой, это связано с необходимостью входного источника, который будет входить в AVR, напряжение переменного тока, необходимое для входа в AVR, равно 10 процентам от общего количества электроэнергии. генерируемое напряжение в целом.Две катушки соединены последовательно (U2 + U3), так что общее количество катушек будет генерировать напряжение 220 вольт.

Выходная линия
L1: U1
L2: U4
Подключение U2 + U3 = вход АРН1

Вход АРН 1
L1: U4 U3
AVR Вход 2 (синяя катушка)
L1: E1
L2: E2

Выход постоянного тока: C1 и C2
Основная катушка
Красная катушка GreenCoil
Количество витков: 18,18,18,18,18 Количество витков: 2,2,2,2,2
Катушка Пролет: 6,8,10,12,14 Пролет катушки: 6,8,10,12,14
Диаметр проволоки: 0,65 мм x 3 Диаметр проволоки: 0,65 мм x 3

Катушка AVR (синяя катушка) Выход постоянного тока (желтая катушка)
Количество витков: 35,35 Количество витков: 10
Ширина витка: 13,15 Ширина витка: 13
Диаметр проволоки: 0,70 мм Диаметр проволоки: 0,85 мм

Асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель (IM) — это тип асинхронного двигателя переменного тока, в котором энергия подается на вращающееся устройство посредством электромагнитной индукции.Другое широко используемое название — двигатель с короткозамкнутым ротором из-за того, что стержни ротора с короткозамыкающими кольцами напоминают беличью клетку (колесо хомяка).

Электродвигатель преобразует электрическую энергию в механическую в своем роторе (вращающейся части). Есть несколько способов подачи питания на ротор. В двигателе постоянного тока эта мощность подается на якорь непосредственно от источника постоянного тока, в то время как в двигателе переменного тока эта мощность индуцируется во вращающемся устройстве. Асинхронный двигатель иногда называют «вращающимся трансформатором», потому что статор (неподвижная часть) по существу является первичной стороной трансформатора, а ротор (вращающаяся часть) — вторичной стороной.Широко используются асинхронные двигатели, особенно многофазные асинхронные двигатели, которые часто используются в промышленных приводах.

Асинхронные двигатели в настоящее время являются предпочтительным выбором для промышленных двигателей из-за их прочной конструкции, отсутствия щеток (которые требуются в большинстве двигателей постоянного тока) и — благодаря современной силовой электронике — способности управлять скоростью двигателя.

История

Асинхронный двигатель с обернутым ротором был изобретен Николя Тесла в 1882 году во Франции, но первый патент был выдан в 1888 году после переезда Тесла в США.В своей научной работе Тесла заложил основы для понимания того, как работает двигатель. Асинхронный двигатель с клеткой был изобретен Михаилом Доливо-Добровольским примерно годом позже в Европе. Технологическое развитие в этой области привело к тому, что двигатель мощностью 100 л.с. (73,6 кВт) с 1976 года занимает такой же объем, как двигатель мощностью 7,5 л.с. (5,5 кВт) в 1897 году. В настоящее время наиболее распространенным асинхронным двигателем является двигатель с ротором с сепаратором.

Принцип работы и сравнение с синхронными двигателями

Основное различие между асинхронным двигателем и синхронным двигателем переменного тока состоит в том, что в последнем на ротор подается ток.Затем это создает магнитное поле, которое посредством магнитного взаимодействия связывается с вращающимся магнитным полем в статоре, которое, в свою очередь, заставляет вращаться ротор. Это называется синхронным, потому что в установившемся режиме скорость ротора такая же, как и скорость вращающегося магнитного поля в статоре.

Напротив, асинхронный двигатель не имеет прямого питания на ротор; вместо этого в роторе индуцируется вторичный ток. Для этого обмотки статора расположены вокруг ротора таким образом, что при подаче многофазного питания они создают вращающийся рисунок магнитного поля, который проходит мимо ротора.Эта изменяющаяся картина магнитного поля может индуцировать токи в проводниках ротора. Эти токи взаимодействуют с вращающимся магнитным полем, создаваемым статором, и ротор вращается.

Однако, чтобы эти токи были индуцированы, скорость физического ротора и скорость вращающегося магнитного поля в статоре должны быть разными, иначе магнитное поле не будет перемещаться относительно проводников ротора и токи не будут быть побужденным. Если по какой-то причине это происходит, ротор обычно немного замедляется, пока ток не будет повторно индуцирован, а затем ротор продолжает работать, как прежде.Эта разница между скоростью ротора и скоростью вращающегося магнитного поля в статоре называется «скольжением». Он не имеет единицы измерения и представляет собой отношение относительной скорости магнитного поля, видимого ротором, к скорости вращающегося поля. Из-за этого асинхронный двигатель иногда называют асинхронной машиной.

Типы:
# В зависимости от типа питания
## Трехфазный асинхронный двигатель (самозапускающийся)
## Однофазный асинхронный двигатель (не самозапускающийся)
# Другое
## Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
# # Асинхронный двигатель с контактным кольцом

Формулы

Отношение между частотой питающей сети, «f», количеством пар полюсов, «p», и синхронной скоростью (скоростью вращения поля), «n _с» , определяется по формуле:

: f = frac {pn_s} {2}.

Из этого отношения:

: mbox {Синхронная скорость,} n_s = frac {120f} {p} quad [mbox {об / мин}]

Скорость ротора:

: mbox {Скорость ротора,} n_r = n_s (1-s) ,!

где: «s» — это «промах».

Проскальзывание рассчитывается по формуле:

: s = frac {n_s-n_r} {n_s}

Напротив, синхронный двигатель всегда работает либо с постоянной скоростью, n_s = frac {120f} {p}, либо с нулем.

Конструкция

Статор состоит из намотанных «полюсов», по которым протекает ток питания, создающий магнитное поле, пронизывающее ротор.Число «полюсов» может варьироваться в зависимости от типа двигателя, но полюса всегда попарно (например, 2, 4, 6 и т. Д.). Существует два типа ротора:
# Ротор с короткозамкнутым ротором
# Ротор с контактным кольцом

Где объяснение или ссылка на асинхронный двигатель с контактным кольцом?

Самый распространенный ротор — это ротор с короткозамкнутым ротором. Он состоит из стержней из сплошной меди (чаще всего) или алюминия, которые охватывают длину ротора и соединены кольцом на каждом конце. Стержни ротора в асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором не прямые, а имеют некоторые перекос для уменьшения шума и гармоник.

Тип фазы двигателя может быть одного из двух:
# Однофазный асинхронный двигатель
# Трехфазный асинхронный двигатель

Управление скоростью вращения

Скорость вращения ротора регулируется числом пар полюсов (число обмоток статора) и частотой питающего напряжения. До появления дешевой силовой электроники было трудно изменять частоту двигателя, и поэтому использование асинхронного двигателя было ограничено.

Существуют различные методы достижения желаемой скорости.Чаще всего используется метод ШИМ (широтно-импульсная модуляция), при котором сигнал постоянного тока включается и выключается очень быстро, создавая последовательность электрических импульсов на обмотках индуктора. Рабочий цикл импульсов, также известный как «отношение метки к промежутку», определяет среднюю мощность, потребляемую двигателем. Например, сигнал 100 В постоянного тока, который разделен на импульсы включения и выключения одинаковой длительности, имеет среднее напряжение 50 В. Если импульсы включения составляют треть длительности импульсов выключения, среднее значение будет равно 25 В.Частота импульсов определяет скорость двигателя.

Общий термин для силового электронного устройства, которое регулирует скорость, а также другие параметры, называется «инвертор». Типичный блок принимает сетевое питание переменного тока, выпрямляет и сглаживает его до постоянного напряжения «звена» и, используя метод, описанный выше, преобразует его в желаемую форму волны переменного тока.

Поскольку асинхронный двигатель не имеет щеток и прост в управлении, многие старые двигатели постоянного тока заменяются асинхронными двигателями и соответствующими инверторами в промышленных приложениях.

пуск асинхронного двигателя

В трехфазном асинхронном двигателе наведенная ЭДС в цепи ротора зависит от скольжения асинхронного двигателя, а величина тока ротора зависит от этой наведенной ЭДС. Когда двигатель запускается, скольжение равно 1, поскольку скорость ротора равна нулю, поэтому наведенная ЭДС в роторе велика. В результате через ротор протекает очень сильный ток. Это похоже на трансформатор с короткозамкнутой вторичной обмоткой, в результате чего первичная обмотка потребляет большой ток из сети.Аналогичным образом, когда запускается асинхронный двигатель, статор потребляет очень высокий ток, в 5–9 раз превышающий ток полной нагрузки. Этот высокий ток может повредить обмотки двигателя и, поскольку он вызывает сильное падение напряжения в сети, колебания напряжения могут повлиять на другие устройства, подключенные к той же линии. Чтобы избежать таких эффектов, следует ограничить пусковой ток. Устройство плавного пуска — это устройство, ограничивающее пусковой ток за счет подачи на двигатель пониженного напряжения. Как только частота вращения ротора увеличивается, на него подается полное номинальное напряжение.

Типы пускателей

# Пускатель прямого включения
# Пускатель автотрансформатора
# Пускатель звезды треугольник
# Пускатель сопротивления статора

ee также

* Электродвигатель с контактным кольцом
*

Внешний асинхронный двигатель

* [ http://aungwin.htut.googlepages.com/inductionmotor2.jpgA Drawing ] асинхронного двигателя

Фонд Викимедиа.2010.

Почему высокий пусковой ток асинхронного двигателя

Пусковой ток асинхронного двигателя:

Пусковой ток асинхронного двигателя в 5–7 раз превышает нормальный ток полной нагрузки. Поэтому для снижения высоких пусковых токов асинхронного двигателя используются различные методы пуска асинхронного двигателя, такие как (пускатель звезда-треугольник, пускатель автотрансформатора и другие методы пуска).

Почему высокие пусковые токи:

Асинхронный двигатель

можно сравнить с электрическим трансформатором с короткозамкнутой вторичной обмоткой.Первичную обмотку трансформатора можно сравнить с обмоткой статора асинхронного двигателя, а обмотку ротора можно рассматривать как короткозамкнутую вторичную обмотку трансформатора.

Модель схемы асинхронного двигателя представлена на рисунке. Из модели асинхронного двигателя видно, что асинхронный двигатель состоит из двух параллельных цепей.

Цепь компонента намагничивания
Цепь сопротивления и реактивного сопротивления

Намагничивающая составляющая тока, протекающего через асинхронный двигатель, пропорциональна приложенному напряжению и не зависит от нагрузки на двигатель, аналогичный трансформатору.

Цепь сопротивления и реактивного сопротивления рассеяния состоит из сопротивления и реактивного сопротивления рассеяния статора и ротора асинхронного двигателя, соединенных последовательно. Сопротивление нагрузки (переменное) подключено последовательно к фиксированному сопротивлению ротора и статора. При запуске мотора скольжение будет единичным. Следовательно, если мы рассчитаем полное сопротивление (полное сопротивление статора и ротора) пусковым токам во время пуска асинхронного двигателя, оно будет минимальным, что приведет к высоким пусковым токам во время пуска двигателя.

Когда 3-фазное напряжение подается на обмотку статора для запуска асинхронного двигателя, высокие пусковые токи намагничивают воздушный зазор между статором и ротором. Из-за вращающегося магнитного поля в обмотках ротора асинхронного двигателя создается наведенная ЭДС. Эта наведенная ЭДС создает электрический ток в обмотках ротора. Ток, генерируемый в обмотках ротора, создает поле, которое, в свою очередь, создает крутящий момент для вращения двигателя. Как только ротор начинает набирать скорость, ток, потребляемый машиной, уменьшается.Время, необходимое для запуска двигателя, зависит от времени, необходимого для ускорения, которое зависит от характера подключенной нагрузки.

Недостатки высоких пусковых токов в асинхронных двигателях:

Высокие пусковые токи, потребляемые асинхронным двигателем во время пуска, могут привести к значительному падению напряжения на подключенной шине. Это падение напряжения на шине может повлиять на производительность других двигателей, работающих на шине. Падения напряжения при запуске больших двигателей могут привести к отключению некоторых двигателей, работающих на одной шине.Следует соблюдать осторожность, чтобы ограничить пусковые токи во время запуска двигателя, используя соответствующие методы запуска

Для больших двигателей срок службы машины зависит от количества пусков. Высокие пусковые токи могут вызвать повышение температуры машины, повредить изоляцию и сократить срок службы машины

Обзор безподшипниковых асинхронных двигателей

Асинхронные двигатели без подшипников, сочетающие в себе функции создания крутящего момента и бесконтактной магнитной подвески, привлекают все больше и больше внимания в последние десятилетия благодаря своим определенным преимуществам компактности, простой конструкции, меньшего количества обслуживания, отсутствия частиц износа, высокая скорость вращения и т. д.В этой статье дается обзор ключевых технологий безподшипниковых асинхронных двигателей с акцентом на топологии двигателей, математические модели и стратегии управления. В частности, в вопросах управления исследуются векторное управление, независимое управление, прямое управление крутящим моментом, управление с нелинейной развязкой, бессенсорное управление и т. Д. Кроме того, обсуждаются несколько возможных направлений развития безподшипниковых асинхронных двигателей. 9. Введение. момент и радиальная сила одновременно.В 1988 году швейцарский ученый Бош впервые предложил и применил концепцию «подшипники sic motor» [2]. С тех пор интерес к безподшипниковым двигателям быстро растет, и об этой концепции сообщалось в различных публикациях по магнитной левитации. Важность безподшипниковых двигателей связана с интеграцией управления приводом электродвигателя и управления подвеской его ротора в компактном объеме. Вообще говоря, основной характеристикой безподшипниковых двигателей является наличие двух видов обмоток статора, одна из которых способствует созданию крутящего момента, а другая — подвеске ротора.По сравнению с хорошо известной топологией привода электродвигателя с магнитными подшипниками и независимыми магнитными подшипниками, установленными на одной оси, преимущества безподшипникового двигателя заключаются в компактности, простой конструкции и снижении затрат.

До сих пор в качестве двигателей без подшипников предлагались различные типы двигателей, такие как синхронные реактивные [3, 4] и переключаемые типы реактивного сопротивления [5, 6], индукционные типы [7, 8], постоянные магниты поверхностного монтажа (PM ) [9, 10], вставной PM [11], внутреннего и скрытого типов PM [12], типа лоренцевского типа [13, 14], типа последовательного полюса [15, 16] и бесщеточного типа постоянного тока [17, 18] .Среди этих типов двигателей без подшипников, асинхронный двигатель без подшипников активно исследуется и развивается во всем мире, поскольку он обладает следующими преимуществами: (1) топология его ротора относительно проста и надежна; (2) он обеспечивает почти постоянную скорость вращения. ( 3) Пульсации крутящего момента и крутящий момент меньше. (4) Низкая стоимость работы с разомкнутым контуром.

Постоянно подпитываемые новыми топологиями двигателей и стратегиями управления, асинхронные двигатели без подшипников становятся все более привлекательными и были признаны одними из самых многообещающих двигателей для специальных промышленных применений.

Цель данной статьи — дать обзор безподшипниковых асинхронных двигателей. Таким образом, будут рассмотрены и обсуждены современные технологии безподшипниковых асинхронных двигателей, включая принципы работы, топологии двигателей, математические модели, стратегии управления и последние тенденции развития.

2. Принцип создания радиальной силы подвески

Базовая конфигурация обмотки безподшипникового асинхронного двигателя в неподвижных перпендикулярах α — и β — осей показана на рисунке 1.Два набора обмоток намотаны в одни и те же пазы статора. Одна — это 4-полюсные обмотки для создания крутящего момента. Другой — двухполюсные обмотки для создания радиальной силы подвески, чтобы контролировать радиальное положение ротора в воздушном зазоре. Эти обмотки называются обмотками крутящего момента и силы подвески соответственно.

Основной 4-полюсный магнитный поток создается током крутящего момента обмотки. В условиях балансировки без нагрузки, если необходима положительная радиальная сила подвески вдоль оси α , ток на обмотку силы подвески подается, как показано на рисунке 1.Плотность потока в воздушном зазоре 1-1 увеличивается, потому что и потоки, и потоки идут в одном направлении. С другой стороны, плотность потока в воздушном зазоре 2-2 уменьшается, потому что и они находятся в противоположном направлении. Положительная сила подвески создается только в направлении оси α . Обратный ток может создавать противоположную радиальную силу подвески. Радиальная сила подвески в направлении оси β может быть создана с помощью электрически перпендикулярного 2-полюсного распределения тока в обмотке силы подвески.

3. Топологии двигателей

3.1. Асинхронный двигатель без подшипников с 2 степенями свободы

В настоящее время топология безподшипникового асинхронного двигателя в основном сконцентрирована на трехфазных асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором с короткозамкнутым ротором, которые обычно используются в качестве основных прототипов в лаборатории. Однако стандартный ротор с короткозамкнутым ротором будет вызывать проблемы, когда он используется в асинхронном двигателе без подшипников для создания радиальной силы подвески. Как известно, резкое изменение радиальной силы подвески приведет к резкому изменению потока статора обмотки силы подвески.Однако поток ротора не изменяется внезапно, потому что напряжение индуцируется в цепи ротора, которая генерирует ток ротора. Следовательно, взаимодействие схем статора и ротора вызовет задержку потока силовой обмотки подвески, что, в свою очередь, задерживает реакцию радиальной силы подвески.

Чтобы решить проблему, связанную с обычным ротором с короткозамкнутым ротором, Чиба и Фукао [19] предложили новый асинхронный двигатель без подшипников с оптимальной схемой ротора.Предлагаемый асинхронный двигатель без подшипников с 4-полюсным крутящим моментом и 2-полюсными силовыми обмотками подвески имеет четырехполюсное короткое замыкание ротора. Четыре стержня ротора соединены четырьмя сегментами концевых колец (а не полными кольцами), так что создается 4-полюсная цепь. Если приложить 4-полюсное вращающееся магнитное поле обмотки крутящего момента, в коротких замыканиях генерируется циркулирующий ток. Однако при приложении двухполюсного вращающегося магнитного поля подвесной обмотки ток отсутствует, поскольку сумма ЭДС, индуцированных в цепях, равна нулю.Следовательно, нет взаимной индуктивности между обмотками ротора и силы подвески, и на радиальную силу подвески также не влияет индуцированный ток ротора.

В безподшипниковых асинхронных двигателях с 2 степенями свободы в первую очередь исследуются двигатели с двумя наборами обмоток, одна для создания крутящего момента, а другая для создания радиальных сил подвески. Кроме того, Ribeiro et al. [20] предложили другую конструкцию безподшипникового асинхронного двигателя, в которой 3-фазные обмотки стандартного 4-полюсного асинхронного электродвигателя разделены на два набора 3-фазных обмоток, а его средняя точка заземлена.Соответствующая конфигурация системы привода асинхронного двигателя без подшипников с расщепленной фазой показана на рисунке 2, на котором имеется шесть обмоток, а именно обмотки, и, и обмотки, и. Радиальная сила подвески может быть создана с помощью участка отклонения фазного тока в группе из двух обмоток в одном направлении. Например, если необходима положительная радиальная сила подвески вдоль оси -оси, обмотки и питаются, как показано на рисунке 2. В этом состоянии фазные токи двигателя для схемы левитации ротора могут быть выражены как и.Асимметрия, вызванная введением, создает результирующую силу по оси -4. По сравнению с традиционным безподшипниковым асинхронным двигателем со структурой двух обмоток, асинхронный двигатель без подшипников с расщепленной фазой и одинарной обмоткой имеет преимущества простой конструкции, низких потерь мощности, низкой стоимости и т. Д. Однако для достижения подходящей работы двигателя требуется нестандартная стратегия управления.

Как известно, многофазный двигатель с числом фаз не менее 5 имеет множество ортогональных плоскостей.Одна плоскость может использоваться для управления крутящим моментом, а другие плоскости могут использоваться по-другому. Основываясь на этой теории, Хуанг и др. [21] представили технологию многофазного двигателя в безподшипниковом асинхронном двигателе с одной обмоткой и предложили 5-фазный асинхронный двигатель без подшипников с многофазными обмотками, который может генерировать два необходимых вращающихся магнитных поля, подавая две группы токов на один набор многофазных обмоток с помощью с помощью многофазного преобразователя. 5-фазные обмотки имеют одинаковую структуру, и каждая из них смещена на 72 ° в угловом пространстве вокруг статора двигателя.В предлагаемом асинхронном двигателе без подшипников одна плоскость используется для управления приводом двигателя, а другая — для управления левитацией ротора. Предлагаемый двигатель не только имеет преимущества более простой конструкции и низких коммутационных потерь безподшипниковых двигателей с одним набором обмоток, но также обладает преимуществами высокой номинальной мощности с устройствами с ограничением более низкого напряжения многофазных двигателей. Кроме того, предлагаемый двигатель также обладает резервными функциями и наиболее подходит для отказоустойчивой работы.

3.2. Асинхронный двигатель без подшипников с 4 степенями свободы

Как указывалось ранее, асинхронные двигатели без подшипников с 2 степенями свободы в основном используются в лаборатории в качестве основных прототипов. Стоит отметить, что оценка характеристик левитации ротора, а также характеристик электродвигателя необходима для их практического применения. В [22] Chiba et al. предложил безподшипниковый асинхронный двигатель с 4 степенями свободы, и его структурная схема показана на рис. 3. Асинхронный двигатель без подшипников с 4 степенями свободы состоит из двух тандемных блоков асинхронных двигателей с 2 степенями свободы.Блоки 1 и 2 регулируют радиальное положение левого и правого концов вала соответственно. В каждом блоке в сердечнике статора расположены два набора трехфазных обмоток. Один предназначен для управления крутящим моментом двигателя, а другой — для управления силой радиальной подвески. А вращающееся магнитное поле может пассивно гарантировать стабильное горизонтальное положение вала. В экспериментальной платформе был внедрен метод определения сопротивления ротора и разработана соответствующая стратегия управления. Наконец, были проведены экспериментальные исследования, и результаты подтвердили, что предложенная стратегия управления для определения сопротивления ротора эффективна в компенсации неблагоприятных эффектов повышения температуры для стабильной работы без подшипников 4-степеней свободы асинхронного двигателя.

3.3. Асинхронный двигатель без подшипников с 5 степенями свободы

На рисунке 3 без подшипников асинхронный двигатель с 4 степенями свободы разделен на два асинхронных двигателя без подшипников с 2 степенями свободы, которые вместе обеспечивают общий крутящий момент и радиальную подвеску с 2 степенями свободы ротора слева и справа. валы концы соответственно. В случае больших осевых сил подвески или строгих требований к осевому позиционированию необходимо добавить осевой магнитный подшипник. В [23] Сантистебан и др. предложила безподшипниковый асинхронный двигатель с 5 степенями свободы, состоящий из двух блоков асинхронных двигателей с двумя степенями свободы и осевого магнитного подшипника, как показано на рисунке 4.Помимо некоторых преимуществ, таких как низкое трение и низкие эксплуатационные расходы, асинхронный двигатель без подшипников с 5 степенями свободы имеет много недостатков, таких как сложная механическая конструкция, увеличенная длина вала, ограниченная критическая скорость ротора, пониженные резонансные частоты вала, необходимость в специальных металлических пластинах и прерыватели постоянного тока, которые увеличивают сложность и стоимость системы. Кроме того, необходимо управление синхронизацией между двумя безподшипниковыми асинхронными двигателями с 2 степенями свободы, что приводит к сложной системе управления развязкой.

Ввиду недостаточности безподшипникового асинхронного двигателя с 5 степенями свободы, предложенного в [23], инновационный асинхронный двигатель без подшипников с 5 степенями свободы, состоящий из асинхронного двигателя без подшипников с 2 степенями свободы и аксиально-радиального магнитного двигателя с 3 степенями свободы. подшипник, предложенный в [24], как показано на рисунке 5. Так как комбинированный аксиально-радиальный магнитный подшипник с 3 степенями свободы с возбуждением смещения постоянным магнитом обладает способностью объединять осевые и радиальные силы подвески в один блок, осевая длина ротора уменьшается, а коэффициент использования осевой нагрузки увеличивается, что дополнительно способствует достижению критической скорости и удельной мощности, как у безподшипникового асинхронного двигателя с 5 степенями свободы.

Обмоточные данные асинхронных двигателей АИР и другие

Устройство двигателя

Устройство обмоток

Находим выход проводов

Намотка

Энергосберегающие двигатели

Двигатель АВЕ

Обслуживание обмоток

ВИДЫ ОБМОТОК ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ И СПОСОБЫ ИХ ИЗОБРАЖЕНИЯ. — СХЕМЫ ОБМОТОК —

Устройство и принцип работы асинхронного двигателя — советы электрика

Асинхронный двигатель – принцип работы и устройство

Устройство

Принцип работы

Принцип работы и устройство асинхронного двигателя

Немного истории

Устройство трехфазного двигателя

Принцип работы трехфазного двигателя

Устройство плавного пуска

Хорошие и плохие свойства асинхронных моторов

Асинхронный двигатель – принцип работы, устройство, диагностика и ремонт + видео

Устройство и принцип работы трехфазных асинхронных двигателей

Виды обмоток асинхронного двигателя — Морской флот

Виток обмоток

Катушка обмотки

Способы изображения обмоток

Торцевая и развернутая схемы обмоток

Упрощенные торцевые схемы

Что такое асинхронный двигатель и принцип его действия

Статор

Сердечник статора

Обмотка статора и количество оборотов электродвигателя

Ротор

Устройство короткозамкнутого ротора

Типы обмоток электродвигателей

Всыпные, шаблонные, стержневые обмотки

перемотка и восстановление своими руками (инструкция как сделать в домашних условиях)

Принципы перемотки статора

Проведение ремонта

Теплоизоляция статора

Защита статора с помощью теплового реле

Отличия электродвигателей на промышленном производстве

Фото статора электродвигателя

Продается первый в мире асинхронный двигатель с комбинированными обмотками

: метод конечных элементов Magnetics

Импеданс двигателя

Межфазная флюсовая связь

Сравнение крутящего момента от тензора напряжения и модели цепи

Определение рабочей точки

Выводы

Июнь 2014 г. | Электрическая обмотка

Описание схемы

Асинхронный двигатель

Почему высокий пусковой ток асинхронного двигателя

Обзор безподшипниковых асинхронных двигателей

2. Принцип создания радиальной силы подвески

3. Топологии двигателей

3.1. Асинхронный двигатель без подшипников с 2 степенями свободы

3.2. Асинхронный двигатель без подшипников с 4 степенями свободы

3.3. Асинхронный двигатель без подшипников с 5 степенями свободы

alexxlab

Вам также может понравиться

Тариф энергосбыт: Тарифы и цены

Инверторная сварка что такое: Инверторная сварка: основы работы для новичков

Сопротивление проводника калькулятор: Онлайн-калькулятор расчета последовательного и параллельного соединения резисторов

Добавить комментарий Отменить ответ