Устройство трехфазного электродвигателя: электродвигатель асинхронный трехфазный — устройство и принцип работы

Устройство трехфазного асинхронного двигателя

Устройство статора. Асинхронный двигатель, как и всякая электрическая машина, состоит из статора и ротора (рис. 3.1, а). Статор имеет цилиндрическую форму. Он состоит из корпуса /, сердечника 2 и обмотки 3. Корпус литой, в большинстве случаев стальной или чугунный.  Сердечник статора собирается из тонких листов электротехнической стали (рис. 3.1,б).

Листы для машин малой мощности ничем  не покрываются, так как образующийся на листах оксидный слой является достаточной изоляцией. Собранные листы стали образуют пакет статора, который запрессовывается в корпус статора. На внутренней поверхности сердечника вырубаются пазы, в которые укладывается обмотка статора. Обмотки статора могут соединяться звездой или треугольником. Для осуществления таких соединений на корпусе двигателя имеется коробка, в которую выведены начала фаз С1, С2, СЗ и концы фаз С4, С5, С6. На рис. 3.2, а—в показаны схемы расположения этих выводов и способы соединения их между собой при соединении фаз звездой и треугольником. Схема соединений обмоток статора зависит от расчетного напряжения двигателя и номинального напряжения сети. Например,  в паспорте двигателя указано 380/220. Первое число соответствует схеме соединения обмоток в звезду при линейном напряжении в сети 380 В, а второе — схеме соединения в треугольник при линейном напряжении сети 220 В. В обоих случаях напряжение на фазе обмотки будет 220 В.

Корпус статора с торцов закрыт подшипниковыми щитами, в которые запрессованы подшипники вала ротора.

Устройство ротора. Ротор асинхронного двигателя состоит из стального вала 4 (рис. 3.1, а), на который напрессован сердечник 5, выполненный, как и сердечник статора, из отдельных листов электротехнической стали с выштампованными в них закрытыми или полузакрытыми пазами. Обмотка ротора бывает двух типов: короткозамкнутая и фазная – соответственно роторы называются короткозамкнутыми и фазными.

Большее распространение имеют двигатели с короткозамкнутым ротором, так как они дешевле и проще в изготовлении и в эксплуатации. Токопроводящая часть такого ротора, названного М. О. Доливо-Добровольским ротором с беличьей клеткой, состоит из медных или алюминиевых стержней, замкнутых накоротко с торцов (рис. 3.3). Как правило, беличья клетка формируется путем заливки пазов ротора расплавленным алюминием.

Фазный ротор (рис.3.4) имеет три обмотки, соединенные в звезду. Выводы обмоток подсоединены к кольцам 2, закрепленным на валу 3. К кольцам при пуске прижимаются неподвижные щетки 4, которые подсоединяются к реостату 5.

Устройство трехфазного асинхронного двигателя — Студопедия

Основные типы двигателей. По конструкции асинхронные двигатели подразделяют на два основных типа: с короткозамкнутым ротором и фазным ротором (последние называют также двигателями с контактными кольцами). Рассматриваемые двигатели имеют одинаковую конструкцию статора и отличаются лишь выполнением обмотки ротора.

Двигатели с короткозамкнутым ротором (рис. 1, а и б). На статоре расположена трехфазная обмотка, которая при подключении к сети трехфазного тока создает вращающееся магнитное поле. Обмотка ротора выполнена в виде беличьей клетки, является короткозамкнутой и никаких выводов не имеет (рис. 1, в).

Беличья клетка состоит из медных или алюминиевых стержней, замкнутых накоротко с торцов двумя кольцами (рис. 2, а). Стержни этой обмотки вставляют в пазы сердечника ротора без какой-либо изоляции. В двигателях малой и средней мощности беличью клетку обычно получают путем заливки расплавленного алюминиевого сплава в пазы сердечника ротора (рис. 2,6). Вместе со стержнями беличьей клетки отливают короткозамыкающие кольца и торцовые лопасти, осуществляющие вентиляцию машины.

Для этой цели особенно пригоден алюминий, так как он обладает малой плотностью, легкоплавкостью и достаточно высокой электропроводностью. В машинах большой мощности пазы короткозамкнутого ротора выполняют полузакрытыми, в машинах малой мощности — закрытыми. Обе формы паза позволяют хорошо укрепить проводники обмотки ротора, хотя и несколько увеличивают потоки рассеяния и индуктивное сопротивление роторной обмотки. В двигателях большой мощности беличью клетку выполняют из медных стержней, концы которых вваривают в короткозамыкающие кольца (рис. 2, в). Различные формы пазов ротора показаны на рис. 2, г.

В электрическом отношении беличья клетка представляет собой многофазную обмотку, соединенную по схеме Υ и замкнутую накоротко. Число фаз обмотки m₂ равно числу пазов ротора z₂, причем в каждую «фазу» входят один стержень и прилегающие к нему участки короткозамыкающих колец.

Часто асинхронные двигатели с фазным и короткозамкнутым ротором имеют скошенные пазы на статоре или роторе. Скос пазов делают для того, чтобы уменьшить высшие гармонические ЭДС, вызванные пульсациями магнитного потока из-за наличия зубцов, снизить шум, вызываемый магнитными причинами, и устранить явление прилипания ротора к статору, которое иногда наблюдается в микродвигателях.

Двигатели с фазным ротором(рис.3, а). Обмотка статора выполнена так же, как и в двигателях с короткозамкнутым ротором. Ротор имеет трехфазную обмотку с тем же числом полюсов. Обмотку ротора обычно соединяют по схеме Υ, три конца которой выводят к трем контактным кольцам (рис. 3,6), вращающимся вместе с валом машины. С помощью металлографитных щеток, скользящих по контактным кольцам, в ротор включают пусковой или пускорегулирующий реостат, т. е. в каждую фазу ротора вводят добавочное активное сопротивление.

Чтобы уменьшить износ колец и щеток, двигатели с фазным ротором иногда имеют приспособления для подъема щеток и замыкания колец накоротко после выключения реостата. Однако введение этих приспособлений усложняет конструкцию электродвигателя и несколько снижает надежность его работы, поэтому обычно применяют конструкции, в которых щетки постоянно соприкасаются с контактными кольцами. Основные конструктивные элементы двигателя с фазным ротором приведены на рис. 4.6.

Области применения двигателей различных типов. По конструкции двигатели с короткозамкнутым ротором проще двигателей с фазным ротором и более надежны в эксплуатации (у них отсутствуют кольца и щетки, требующие систематического наблюдения, периодической замены и пр.). Основные недостатки этих двигателей — сравнительно небольшой пусковой момент и значительный пусковой ток. Поэтому их применяют в тех электрических приводах, где не требуются большие пусковые моменты (электроприводы металлообраба­тывающих станков, вентиляторов и пр.). Асинхронные двигатели малой мощности и микродвигатели также выполняют с ко­роткозамкнутым ротором.

Как показано ниже, в двигателях с фазным ротором имеется возможность с помощью пускового реостата увеличивать пусковой момент до максимального значения и уменьшать пусковой ток. Следовательно, такие двигатели можно применять для привода машин и механизмов, которые пускают в ход при большой нагрузке (электроприводы грузоподъемных машин и пр.).

Асинхронный двигатель. Устройство и принцип действия однофазного и трехфазного асинхронного электродвигателя.

Асинхронные электродвигатели (АД) находят в народном хозяйстве широкое применение. По разным данным до 70% всей электрической энергии, преобразуемой в механическую энергию вращательного или поступательного движения, потребляется асинхронным двигателем. Электрическую энергию в механическую энергию поступательного движения преобразуют линейные асинхронные электродвигатели, которые широко используются в электрической тяге, для выполнения технологических операций. Широкое применение АД связано с рядом их достоинств. Асинхронные двигатели — это самые простые в конструктивном отношении и в изготовлении, надежные и самые дешевые из всех типов электрических двигателей. Они не имеют щеточноколлекторного узла либо узла скользящего токосъема, что помимо высокой надежности обеспечивает минимальные эксплуатационные расходы. В зависимости от числа питающих фаз различают трехфазные и однофазные асинхронные двигатели. Трехфазный асинхронный двигатель при определенных условиях может успешно выполнять свои функции и при питании от однофазной сети. АД широко применяются не только в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве, но и в частном секторе, в быту, в домашних мастерских, на садовых участках. Однофазные асинхронные двигатели приводят во вращение стиральные машины, вентиляторы, небольшие деревообрабатывающие станки, электрические инструменты, насосы для подачи воды. Чаще всего для ремонта или создания механизмов и устройств промышленного изготовления или собственной конструкции применяют трехфазные АД. Причем в распоряжении конструктора может быть как трехфазная, так и однофазная сеть. Возникают проблемы расчета мощности и выбора двигателя для того или другого случая, выбора наиболее рациональной схемы управления асинхронным двигателем, расчета конденсаторов, обеспечивающих работу трехфазного асинхронного двигателя в однофазном режиме, выбора сечения и типа проводов, аппаратов управления и защиты. Такого рода практическим проблемам посвящена предлагаемая вниманию читателя книга. В книге приводится также описание устройства и принципа действия асинхронного двигателя, основные расчетные соотношения для двигателей в трехфазном и однофазном режимах.

Устройство и принцип действия асинхронных электродвигателей

1. Устройство трехфазных асинхронных двигателей

Трехфазный асинхронный двигатель (АД) традиционного исполнения, обеспечивающий вращательное движение, представляет собой электрическую машину, состоящую из двух основных частей: неподвижного статора и ротора, вращающегося на валу двигателя. Статор двигателя состоит из станины, в которую впрессовывают так называемое электромагнитное ядро статора, включающее магнитопровод и трехфазную распределенную обмотку статора. Назначение ядра — намагничивание машины или создание вращающегося магнитного поля. Магнитопровод статора состоит из тонких (от 0,28 до 1 Мм) изолированных друг от друга листов, штампованных из специальной электротехнической стали. В листах различают зубцовую зону и ярмо (рис. 1.а). Листы собирают и скрепляют таким образом, что в магнитопроводе формируются зубцы и пазы статора (рис. 1.б). Магнитопровод представляет собой малое магнитное сопротивление для магнитного потока, создаваемого обмоткой статора, и благодаря явлению намагничивания этот поток усиливает.

Рис. 1 Магнитопровод статора

В пазы магнитопровода укладывается распределенная трехфазная обмотка статора. Обмотка в простейшем случае состоит из трех фазных катушек, оси которых сдвинуты в пространстве по отношению друг к другу на 120°. Фазные катушки соединяют между собой по схемам звезда, либо треугольник (рис. 2).

Рис 2. Схемы соединения фазных обмоток трехфазного асинхронного двигателя в звезду и в треугольник

Более подробные сведения о схемах соединения и условных обозначениях начал и концов обмоток представлены ниже. Ротор двигателя состоит из магнитопровода, также набранного из штампованных листов стали, с выполненными в нем пазами, в которых располагается обмотка ротора. Различают два вида обмоток ротора: фазную и короткозамкнутую. Фазная обмотка аналогична обмотке статора, соединенной в звезду. Концы обмотки ротора соединяют вместе и изолируют, а начала присоединяют к контактным кольцам, располагающимся на валу двигателя. На контактные кольца, изолированные друг от друга и от вала двигателя и вращающиеся вместе с ротором, накладываются неподвижные щетки, к которым присоединяют внешние цепи. Это позволяет, изменяя сопротивление ротора, регулировать скорость вращения двигателя и ограничивать пусковые токи. Наибольшее применение получила короткозамкнутая обмотка типа «беличьей клетки». Обмотка ротора крупных двигателей включает латунные или медные стержни, которые вбивают в пазы, а по торцам устанавливают короткозамыкающие кольца, к которым припаивают или приваривают стержни. Для серийных АД малой и средней мощности обмотку ротора изготавливают путем литья под давлением алюминиевого сплава. При этом в пакете ротора 1 заодно отливаются стержни 2 и короткозамыкающие кольца 4 с крылышками вентиляторов для улучшения условий охлаждения двигателя, затем пакет напрессовывается на вал 3. (рис. 3). На разрезе, выполненном на этом рисунке, видны профили пазов, зубцов и стержней ротора.

Рис. 3. Ротор аснхронного двигателя с короткозамкнутой обмоткой

Общий вид асинхронного двигателя серии 4А представлен на рис. 4 [2]. Ротор 5 напрессовывается на вал 2 и устанавливается на подшипниках 1 и 11 в расточке статора в подшипниковых щитах 3 и 9, которые прикрепляются к торцам статора 6 с двух сторон. К свободному концу вала 2 присоединяют нагрузку. На другом конце вала укрепляют вентилятор 10 (двигатель закрытого обдуваемого исполнения), который закрывается колпаком 12. Вентилятор обеспечивает более интенсивное отведение тепла от двигателя для достижения соответствующей нагрузочной способности. Для лучшей теплоотдачи станину отливают с ребрами 13 практически по всей поверхности станины. Статор и ротор разделены воздушным зазором, который для машин небольшой мощности находится в пределах от 0,2 до 0,5 мм. Для прикрепления двигателя к фундаменту, раме или непосредственно к приводимому в движение механизму на станине предусмотрены лапы 14 с отверстиями для крепления. Выпускаются также двигатели фланцевого исполнения. У таких машин на одном из подшипниковых щитов (обычно со стороны вала) выполняют фланец, обеспечивающий присоединение двигателя к рабочему механизму.

Рис. 4. Общий вид асинхронного двигателя серии 4А

Выпускаются также двигатели, имеющие и лапы, и фланец. Установочные размеры двигателей (расстояние между отверстиями на лапах или фланцах), а также их высоты оси вращения нормируются. Высота оси вращения — это расстояние от плоскости, на которой расположен двигатель, до оси вращения вала ротора. Высоты осей вращения двигателей небольшой мощности: 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100 мм.

2. Принцип действия трехфазных асинхронных двигателей

Выше отмечалось, что трехфазная обмотка статора служит для намагничивания машины или создания так называемого вращающегося магнитного поля двигателя. В основе принципа действия асинхронного двигателя лежит закон электромагнитной индукции. Вращающееся магнитное поле статора пересекает проводники короткозамкнутой обмотки ротора, отчего в последних наводится электродвижущая сила, вызывающая в обмотке ротора протекание переменного тока. Ток ротора создает собственное магнитное поле, взаимодействие его с вращающимся магнитным полем статора приводит к вращению ротора вслед за полями. Наиболее наглядно идею работы асинхронного двигателя иллюстрирует простой опыт, который еще в XVIII веке демонстрировал французский академик Араго (рис. 5). Если подковообразный магнит вращать с постоянной скоростью вблизи металлического диска, свободно расположенного на оси, то диск начнет вращаться вслед за магнитом с некоторой скоростью, меньшей скорости вращения магнита.

Рис. 5. Опыт Араго, объясняющий принцип работы асинхронного двигателя

Это явление объясняется на основе закона электромагнитной индукции. При движении полюсов магнита около поверхности диска в контурах под полюсом наводится электродвижущая сила и появляются токи, которые создают магнитное поле диска. Читатель, которому трудно представить проводящие контуры в сплошном диске, может изобразить диск в виде колеса со множеством проводящих ток спиц, соединенных ободом и втулкой. Две спицы, а также соединяющие их сегменты обода и втулки и представляют собой элементарный контур. Поле диска сцепляется с полем полюсов вращающегося постоянного магнита, и диск увлекается собственным магнитным полем. Очевидно, наибольшая электродвижущая сила будет наводиться в контурах диска тогда, когда диск неподвижен, и напротив, наименьшая, когда близка к скорости вращения диска. Перейдя к реальному асинхронному двигателю отметим, что короткозамкнутую обмотку ротора можно уподобить диску, а обмотку статора с магнитопроводом — вращающемуся магниту. Однако вращение магнитного поля в неподвижном статоре а осуществляется благодаря трехфазной системе токов, которые протекают в трехфазной обмотке с пространственным сдвигом фаз.

Алиев И.И.

принцип работы и устройство (фото)

Синхронный электродвигатель – электрическая установка, действующая от сети переменного и постоянного тока. Синхронная машина улучшает коэффициент мощности. Данные моторы используются довольно часто в электрической системе, потому что они подходят для любой сети напряжения и обладают высокими экономическими данными.

Область применения

• конвейеры,
• мощные вентиляторы,
• мельницы,
• эксгаустеры,
• компрессоры,
• дробилки,
• прокатные станки.

Преимущества и недостатки

Синхронный электродвигатель имеет сложнее структуру, чем асинхронный, но обладает некоторыми достоинствами.

Главным положительным качеством данных агрегатов является способность поддерживать оптимальный режим реактивной энергии. Из-за автоматического регулирования силы тока двигателя, он работает, не употребляя, не давая реактивную энергию, значение коэффициента мощности равняется 1. Если нужна реактивная энергия, она будет производиться синхронным мотором.

Данным двигателям не страшны перебои в сети, которой равен их максимальный момент. А значение критического момента равно квадрату напряжения.

Агрегат выдерживает большую перегрузку, которую можно еще увеличить автоматически повышением тока при необходимости непродолжительной нагрузки на вал. Он имеет постоянную скорость вращения независимо от нагрузки.

Трехфазный синхронный двигатель дороже обычного асинхронного из-за сложного механизма и особого устройства.

Еще недостатком оказывается надобность в постоянном источнике энергии, функции которого выполняет выпрямитель или специализированный возбудитель.

Устройство электродвигателя

Синхронный мотор имеет две основные части — статор и ротор. Неподвижная часть называется статором, а подвижный элемент ротором.

Однофазный двигатель с короткозамкнутым ротором, расположенным в статоре или снаружи в двигателях обращенного вида. В основе ротора — постоянные магниты. Материал магнитов имеет высокую коэрцитивную силу. Полюсы ротора могут быть явно и неявно выраженными. Синхронный двигатель с короткозамкнутым ротором бывает с магнитами на поверхности или с уже встроенными.

Статор представлен корпусом и сердечником, состоящим из двухфазных и трехфазных обмоток. Обмотка бывает распределенная и сосредоточенная. У распределенной насчитываются пазы полюса и фазы Q= 2,3.

У сосредоточенной обмотки пазы полюса и фазы Q=1. Пазы размещены на одинаковом расстоянии на окружности неподвижной части двигателя. Катушки статора соединяются последовательно или параллельно. Такие обмотки не могут влиять на форму кривой ЭДС. Электродвижущая сила имеет трапецеидальную и синусоидальную форму. У явно выраженного полюса форма ротора и наводимая электродвижущая сила проводника является трапециевидной формы (а). При необходимости создания синусоидальной ЭДС, полюсные наконечники приобретают другую форму, где величина кривой распределения индукции близкая синусоидальной. Осуществление возможно благодаря наличию скосов на наконечнике полюса ротора.

Ротор синхронного двигателя переменного тока: а — явно выраженный полюс, 6 — неявно выраженный полюс.

Неявно выраженные полюса обладают равной индуктивностью продольных и поперечных осей, а явно выраженные полюса имеют одинаковую величину поперечной и продольной индуктивности (б).

Принцип действия

Принцип действия электрической машины переменного тока: 1 — статор, 2 — ротор.

У однофазного двигателя отсутствует пусковой момент. При подключении обмотки якоря к сети переменного тока, ротор неподвижен, в обмотку возбуждения поступает постоянный ток, за время одного изменения напряжения, два раза происходит смена направления электромагнитного момента. Значение среднего момента равняется нулю. Ротор разгоняется посредством внешнего момента до вращающейся частоты, которая приближается к синхронности.

Из-за высокого значения коэффициента мощности обеспечивается снижение потребления электричества, уменьшаются потери. В сравнении с асинхронным механизмом с такой же мощностью, синхронный двигатель имеет КПД выше. Так как крутящийся момент аналогичен напряжению сети. Даже снижение напряжения не влияет на нагрузочную способность. Что свидетельствует о надежности механизма.

Тип подключения делится на однофазный и трехфазный. Синхронные агрегаты чаще бывают трехфазными. При положении проводников трехфазного двигателя в определенной геометрической позиции появляется электромагнитное поле, которое вращается с одновременной скоростью. При имении магнита во вращающемся поле, они замыкают, крутятся параллельно. Двигатель можно назвать нерегулируемым, так как его скорость постоянная.

Пуск электродвигателя

Существует два способа пуска синхронной машины.

1. Асинхронное включение

Схема пуска на основе глухо подключенного возбудителя, применима для статистического момента нагрузки менее 0,4, без падений напряжения.

Асинхронный пуск с помощью трансформатора

В обмотке возбуждения замыкается сопротивление разряда, избегая тем самым перебои возбуждения обмотки на впуске, потому как на небольшой скорости вращения ротора возникают перенапряжения. Если скорость приближается к синхронной, реагирует контактор, а обмотка возбуждения переключается из разрядного сопротивления на якорь возбудителя.

2. Применение тиристорного возбудителя

Возбуждение, осуществляемое при помощи электромагнитного реле

Пуск с тиристорным возбудителем более надежный, обладает высоким КПД. Легче становится управление возбуждением, напряжение шин, остановка в аварийном режиме. Во многих моделях электродвигателей установлены тиристорные возбудители. Подача возбуждения работает автоматически функцией скорости и тока.

Синхронный компенсатор

Упрощенная конструкция для холостого хода называется компенсатором.

Потребление электричества, помимо активной мощности, нуждается в реактивной мощности. Генератор вырабатывает реактивную мощность с минимальными затратами. Переход реактивной мощности генератора связан с потерями на линии передач. Поэтому применение компенсаторов является обоснованным экономически. При возбуждении синхронные двигатели не используют напряжение сети, а при перевозбуждении отдают реактивную мощность.

Синхронный электродвигатель применяется в сети переменного и постоянного тока, обеспечивая высокую надежность работы. Этот двигатель улучшит коэффициент мощности предприятия.

Однофазный асинхронный двигатель: его устройство и принцип действия

Дмитрий Левкин

Основными компонентами любого электродвигателя являются ротор и статор. Ротор — вращающаяся часть электродвигателя, статор — неподвижная часть электродвигателя, с помощью которого создается магнитное поле для вращения ротора.

Основные части однофазного двигателя: ротор и статор

Статор имеет две обмотки, расположенные под углом 90° относительно друг друга. Основная обмотка называется главной (рабочей) и обычно занимает 2/3 пазов сердечника статора, другая обмотка называется вспомогательной (пусковой) и обычно занимает 1/3 пазов статора.

Двигатель фактически является двухфазным, но так как рабочей является только одна обмотка, электродвигатель называют однофазным.

Ротор обычно представляет из себя короткозамкнутую обмотку, также из-за схожести называемой «беличьей клеткой». Медные или алюминиевые стержни которого с торцов замкнуты кольцами, а пространство между стержнями чаще всего заливается сплавом алюминия. Так же ротор однофазного двигателя может быть выполнен в виде полого немагнитного или полого ферромагнитного цилиндра.

Однофазный двигатель с вспомогательной обмоткой имеет 2 обмотки расположенные перпендикулярно относительно друг друга

Принцип работы однофазного асинхронного двигателя

Для того чтобы лучше понять работу однофазного асинхронного двигателя, давайте рассмотрим его только с одним витком в главной и вспомогательной обмотки.

Проанализируем случай с двумя обмотками имеющими по оному витку

Рассмотрим случай когда в вспомогательной обмотки не течет ток. При включении главной обмотки статора в сеть, переменный ток, проходя по обмотке, создает пульсирующее магнитное поле, неподвижное в пространстве, но изменяющееся от +Фmах до -Фmах.

Пульсирующее магнитное поле

Если поместить ротор, имеющий начальное вращение, в пульсирующее магнитное поле, то он будет продолжать вращаться в том же направлении.

Чтобы понять принцип действия однофазного асинхронного двигателя разложим пульсирующее магнитное поле на два одинаковых круговых поля, имеющих амплитуду равную Фmах/2 и вращающихся в противоположные стороны с одинаковой частотой:

• где nпр – частота вращения магнитного поля в прямом направлении, об/мин,
• nобр – частота вращения магнитного поля в обратном направлении, об/мин,
• f1 – частота тока статора, Гц,
• p – количество пар полюсов,
• n1 – скорость вращения магнитного потока, об/мин

Разложение пульсирующего магнитного потока на два вращающихся

Рассмотрим случай когда ротор, находящийся в пульсирующем магнитном потоке, имеет начальное вращение.

Например, мы вручную раскрутили вал однофазного двигателя, одна обмотка которого подключена к сети переменного тока.

В этом случае при определенных условиях двигатель будет продолжать развивать вращающий момент, так как скольжение его ротора относительно прямого и обратного магнитного потока будет неодинаковым.

Будем считать, что прямой магнитный поток Фпр, вращается в направлении вращения ротора, а обратный магнитный поток Фобр — в противоположном направлении. Так как, частота вращения ротора n2 меньше частоты вращения магнитного потока n1, скольжение ротора относительно потока Фпр будет:

• где sпр – скольжение ротора относительно прямого магнитного потока,
• n2 – частота вращения ротора, об/мин,
• s – скольжение асинхронного двигателя

Прямой и обратный вращающиеся магнитные потоки вместо пульсирующего магнитного потока

Магнитный поток Фобр вращается встречно ротору, частота вращения ротора n2 относительно этого потока отрицательна, а скольжение ротора относительно Фобр

• где sобр – скольжение ротора относительно обратного магнитного потока

Согласно закону электромагнитной индукции прямой Фпр и обратный Фобр магнитные потоки, создаваемые обмоткой статора, наводят в обмотке ротора ЭДС, которые соответственно создают в короткозамкнутом роторе токи I2пр и I2обр. При этом частота тока в роторе пропорциональна скольжению, следовательно:

• где f2пр – частота тока I2пр наводимого прямым магнитным потоком, Гц

• где f2обр – частота тока I2обр наводимого обратным магнитным потоком, Гц

Таким образом, при вращающемся роторе, электрический ток I2обр, наводимый обратным магнитным полем в обмотке ротора, имеет частоту f2обр, намного превышающую частоту f2пр тока ротора I2пр, наведенного прямым полем.

Пример: для однофазного асинхронного двигателя, работающего от сети с частотой f1 = 50 Гц при n1 = 1500 и n2 = 1440 об/мин,

скольжение ротора относительно прямого магнитного потока sпр = 0,04;частота тока наводимого прямым магнитным потоком f2пр = 2 Гц;скольжение ротора относительно обратного магнитного потока sобр = 1,96;частота тока наводимого обратным магнитным потоком f2обр = 98 Гц

• Согласно закону Ампера, в результате взаимодействия электрического тока I2пр с магнитным полем Фпр возникает вращающий момент
• ,

• где Mпр – магнитный момент создаваемый прямым магнитным потоком, Н∙м,
• сM — постоянный коэффициент, определяемый конструкцией двигателя

Электрический ток I2обр, взаимодействуя с магнитным полем Фобр, создает тормозящий момент Мобр, направленный против вращения ротора, то есть встречно моменту Мпр:

,

• где Mобр – магнитный момент создаваемый обратным магнитным потоком, Н∙м

Результирующий вращающий момент, действующий на ротор однофазного асинхронного двигателя,

,

Справка: В следствие того, что во вращающемся роторе прямым и обратным магнитным полем будет наводиться ток разной частоты, моменты сил действующие на ротор в разных направлениях будут не равны. Поэтому ротор будет продолжать вращаться в пульсирующем магнитном поле в том направлении в котором он имел начальное вращение.

При работе однофазного двигателя в пределах номинальной нагрузки, то есть при небольших значениях скольжения s = sпр, крутящий момент создается в основном за счет момента Мпр. Тормозящее действие момента обратного поля Мобр — незначительно.

Это связано с тем, что частота f2обр много больше частоты f2пр, следовательно, индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора х2обр = x2sобр току I2обр намного больше его активного сопротивления.

Поэтому ток I2обр, имеющий большую индуктивную составляющую, оказывает сильное размагничивающее действие на обратный магнитный поток Фобр, значительно ослабляя его.

,

• где r2 — активное сопротивление стержней ротора, Ом,
• x2обр — реактивное сопротивление стержней ротора, Ом.

Если учесть, что коэффициент мощности невелик, то станет, ясно, почему Мобр в режиме нагрузки двигателя не оказывает значительного тормозящего действия на ротор однофазного двигателя.

Действие пульсирующего поля на неподвижный ротор

При неподвижном роторе (n2 = 0) скольжение sпр = sобр = 1 и Мпр = Мобр, поэтому начальный пусковой момент однофазного асинхронного двигателя Мп = 0. Для создания пускового момента необходимо привести ротор во вращение в ту или иную сторону. Тогда s ≠ 1, нарушается равенство моментов Мпр и Мобр и результирующий электромагнитный момент приобретает некоторое значение .

Пуск однофазного двигателя. Как создать начальное вращение?

Одним из способов создания пускового момента в однофазном асинхронном двигателе, является расположение вспомогательной (пусковой) обмотки B, смещенной в пространстве относительно главной (рабочей) обмотки A на угол 90 электрических градусов.

Чтобы обмотки статора создавали вращающееся магнитное поле токи IA и IB в обмотках должны быть сдвинуты по фазе относительно друг друга.

Для получения фазового сдвига между токами IA и IB в цепь вспомогательной (пусковой) обмотки В включают фазосмещающий элемент, в качестве которого используют активное сопротивление (резистор), индуктивность (дроссель) или емкость (конденсатор) [1].

После того как ротор двигателя разгонится до частоты вращения, близкой к установившейся, пусковую обмотку В отключают. Отключение вспомогательной обмотки происходит либо автоматически с помощью центробежного выключателя, реле времени, токового или дифференциального реле, или же вручную с помощью кнопки.

Таким образом, во время пуска двигатель работает как двухфазный, а по окончании пуска — как однофазный.

Подключение однофазного двигателя

С пусковым сопротивлением

Двигатель с расщепленной фазой — однофазный асинхронный двигатель, имеющий на статоре вспомогательную первичную обмотку, смещенную относительно основной, и короткозамкнутый ротор [2].

Однофазный асинхронный двигатель с пусковым сопротивлением — двигатель с расщепленной фазой, у которого цепь вспомогательной обмотки отличается повышенным активным сопротивлением.

Для запуска однофазного двигателя можно использовать пусковой резистор, который последовательно подключается к пусковой обмотки. В этом случае можно добиться сдвига фаз в 30° между токами главной и вспомогательной обмотки, которого вполне достаточно для пуска двигателя. В двигателе с пусковым сопротивлением разность фаз объясняется разным комплексным сопротивлением цепей.

Также сдвиг фаз можно создать за счет использования пусковой обмотки с меньшей индуктивностью и более высоким сопротивлением. Для этого пусковая обмотка делается с меньшим количеством витков и с использованием более тонкого провода чем в главной обмотке.

Отечественной промышленностью изготавливается серия однофазных асинхронных электродвигателей с активным сопротивлением в качестве фазосдвигающего элемента серии АОЛБ мощностью от 18 до 600 Вт при синхронной частоте вращения 3000 и 1500 об/мин, предназначенных для включения в сеть напряжением 127, 220 или 380 В, частотой 50 Гц.

С конденсаторным пуском

Двигатель с конденсаторным пуском — двигатель с расщепленной фазой, у которого цепь вспомогательной обмотки с конденсатором включается только на время пуска.

Среди фазосдвигающих элементов, только конденсатор позволяет добиться наилучших пусковых свойств однофазного асинхронного электродвигателя.

Двигатели в цепь которых постоянно включен конденсатор используют для работы две фазы и называются — конденсаторными. Принцип действия этих двигателей основан на использовании вращающегося магнитного поля.

Однофазный электродвигатель с экранированными полюсами

Двигатель с экранированными полюсами — двигатель с расщепленной фазой, у которого вспомогательная обмотка короткозамкнута.

Статор однофазного асинхронного двигателя с экранированными полюсами обычно имеет явно выраженные полюса. На явно выраженных полюсах статора намотаны катушки однофазной обмотки возбуждения.

Каждый полюс статора разделен на две неравные части аксиальным пазом. Меньшую часть полюса охватывает короткозамкнутый виток.

Ротор однофазного двигателя с экранированными полюсами — короткозамкнутый в виде «беличьей» клетки.

При включении однофазной обмотки статора в сеть в магнитопроводе двигателя создается пульсирующий магнитный поток. Одна часть которого проходит по неэкранированной Ф’, а другая Ф» — по экранированной части полюса.

Поток Ф» наводит в короткозамкнутом витке ЭДС Ek, в результате чего возникает ток Ik отстающий от Ek по фазе из-за индуктивности витка. Ток Ik создает магнитный поток Фk, направленный встречно Ф», создавая результирующий поток в экранированной части полюса Фэ=Ф»+Фk.

Таким образом, в двигателе потоки экранированной и неэкранированной частей полюса сдвинуты во времени на некоторый угол.

Пространственный и временной углы сдвига между потоками Фэ и Ф’ создают условия для возникновения в двигателе вращающегося эллиптического магнитного поля, так как Фэ ≠ Ф’.

Пусковые и рабочие свойства рассматриваемого двигателя невысоки. КПД намного ниже, чем у конденсаторных двигателей такой же мощности, что связано со значительными электрическими потерями в короткозамкнутом витке.

Однофазный электродвигатель с асимметричным магнитопроводом статора

Источник: https://engineering-solutions.ru/motorcontrol/induction1ph/

Двигатель асинхронный однофазный — устройство, принцип работы и схема подключения

Никто глубоко не задумывался о том, как бы жили люди без такого изобретения, как электродвигатель асинхронный однофазный. Казалось бы, что такое умное слово никого не касается и витает где-то в заоблачной дали. Но этот большой помощник в быту встречается на каждом шагу.

Скажите, как можно обходиться без холодильника или пылесоса. А ведь не будь двигателя, всего этого не было бы сейчас. Предлагаем в статье узнать все подробности об этом устройстве, а дочитавшим до конца будет бонус в виде полезного справочника по асинхронным двигателям

Так выглядит однофазный асинхронный двигатель.

История возникновения

Более 60 лет понадобилось многим ученым, пока однофазный асинхронный двигатель начал покорять просторы земного шара. Началось все с 1820-х годов, когда Джозеф Генри и Майкл Фарадей – открыли явления индукции и начали первые эксперименты.

В 1889-1891годах русский электротехник, поляк по происхождению, Михаил Осипович Доливо-Добровольский придумал ротор в виде “беличьей клетки”. К этому изобретению его подтолкнул доклад Феррариса «О вращающемся магнитном поле». С началом ХХ века пришло широкое внедрение электромеханических устройств.

Применение однофазных асинхронных двигателей

Известно, что однофазные двигатели уступают трехфазным по некоторым характеристикам. Однофазные моторы имеют в основном бытовое назначение:

• пылесосы;
• вентиляторы;
• электронасосы;
• холодильники;
• машины для переработки сырья.

Будет интересно➡  Что такое трехфазный двигатель и как он работает

Для того, чтобы выполнить подключение асинхронного двигателя нужна однофазная сеть переменного тока. Такие двигатели работают при напряжении 220 Вольт и частоте 50 Гц.

Прилагательное «асинхронный» указывает на то, что скорость вращения якоря отстает от магнитного поля статора.

Однофазные двигатели имеют две независимых цепи, но работают они в основном на одной, отсюда и название. Основные части двигателя:

1. Статор (неподвижный элемент).
2. Ротор (вращающаяся часть).
3. Механическое соединение этих двух частей.
4. Поворотные подшипники.

Соединение состоит из внутренних колец, установленных на закрепленных втулках вала ротора, наружных колец в защитных боковых крышках, прикрепленных к статору.

Для запуска однофазного асинхронного двигателя с пусковой обмоткой установлена ​​другая катушка. Обмотка стартера установлена ​​со смещением от рабочей катушки на 900 С. Для создания сдвига тока, в цепи однофазного двигателя имеется схема сдвига фаз. Сдвиг можно получить при помощи различных элементов. Это могут быть:

1. Активное сопротивление.
2. Емкостное.
3. Индуктивное.

В видео, представленном ниже, показан принцип работы однофазных асинхронных двигателей.

Принцип действия

Обмотки статора при помощи переменного тока образуют магнитные поля. Они имеют одинаковую амплитуду и частоту, но действуют в разных направлениях, поэтому статический ротор начинает вращаться.

Если в двигателе отсутствует пусковой механизм, ротор останавливается, потому что результирующий крутящий момент равен нулю. В случае, когда ротор начинает вращаться в одном направлении, соответствующий крутящий момент становится выше, когда вал двигателя продолжает вращаться в заданном направлении.

Принцип работы однофазного асинхронного двигателя.

Момент запуска

Сигналом к запуску становится магнитное поле двух обмоток, вращающее подвижную часть двигателя. Оно создается 2 обмотками: главной и пусковой. Дополнительная обмотка меньшего размера является пусковой и подключается к основной схеме включения однофазного двигателя через ёмкостное или индуктивное сопротивление.

Пусковая обмотка может работать кратковременно. Более длительное время нахождения под нагрузкой может вызвать перегревание и воспламенение изолирующих элементов, что приведет к выходу из строя.

Надежность повышается за счет встраивания в схему однофазного асинхронного двигателя таких элементов как тепловое реле и центробежный выключатель. Последний отключает пусковую фазу в тот момент, когда ротор разгоняется до номинальной скорости. Отключение происходит автоматически.

Работа реле происходит следующим образом: когда обмотки нагреваются до предельного значения, установленного на реле, механизм прерывает подачу питания на обе фазы, предотвращая отказ из-за перегрузки или по любой другой причине. Это защищает от возгорания.

Возможно, вам будет интересно также почитать все, что нужно знать о шаговых электродвигателях в другой нашей статье.

Варианты подключения

Для того, чтобы мотор заработал необходимо иметь одну 220-вольтовую фазу. Это значит, что подойдет любая стандартная розетка. Благодаря этой простоте двигатели завоевали популярность в быту. Любой прибор, начиная от стиральной машины и до соковыжималки, имеет подобные механизмы в своем составе.

Известны два типа однофазных двигателей в зависимости от способа подключения:

1. Однофазный асинхронный двигатель с пусковой обмоткой.
2. Однофазный двигатель с конденсатором.

Схема подключения однофазного асинхронного двигателя с помощью конденсаторов изображена на рисунке.

Схема подключения однофазного асинхронного двигателя с помощью конденсаторов.

Схема содержит пусковую обмотку с конденсатором. После ускорения ротора происходит выключение катушки. Рабочий конденсатор не позволяет размыкаться пусковой цепи, и запускающая обмотка работает через конденсатор в постоянном режиме.

Одновременно с рабочей обмоткой пусковая катушка снабжена током через конденсатор. При использовании в режиме пуска у катушки более высокое активное сопротивление. Фазовый сдвиг при этом имеет достаточную величину, чтобы началось вращение.

Допускается брать пусковую обмотку, с меньшей индуктивностью и большим сопротивлением. Запуск конденсатора осуществляется при подключении его к пусковой обмотке и временному источнику питания.

Чтобы достичь максимального значения пускового момента требуется вращающееся магнитное поле. Для этого нужно добиться положения обмоток под углом 900. При правильно рассчитанной емкости конденсатора обмотки могут быть смещены на 900 градусов. Расчет однофазного асинхронного двигателя зависит от схем подключения, которые приведены ниже.

Схемы включения однофазного асинхронного двигателя.

Различные варианты подключения:

• временное включение электрического тока на стартовую обмотку через конденсатор;
• подача на пусковое устройство через резистор, без конденсатора;
• запуск через конденсатор на пусковую обмотку постоянно, одновременно с работой рабочей обмотки.

Расчет проводной принадлежности

Для расчета проводов, соединяющих рабочую и пусковую обмотки, понадобится омметр. Измеряется сопротивление обмоток. R рабочей обмотки должно быть ниже, чем у стартера. Например, если измерения составили 12 Ом для одной обмотки и 30 Ом для другой, то сработают обе. У рабочей обмотки поперечное сечение больше, чем у выходной.

Выбор емкости конденсатора

Чтобы определить емкость конденсатора, необходимо знать ток потребления электродвигателя. Если ток 1,4 А, то понадобится конденсатор емкостью 6 микрофарад. Также можно ориентироваться на таблицу расчета емкости конденсатора, приведенную ниже.

Таблица расчета емкости конденсаторов.

Проверка работоспособности

Тестирование начинается с визуального осмотра. Возможные неисправности:

1. Если опорная часть на устройстве была сломана, это может привести к неисправностям.
2. При потемнении корпуса в средней части идет перегрев. Бывает попадание в корпус различных посторонних предметов, это способствует перегреванию. При износе и загрязнении подшипников возможен перегрев.
3. Когда однофазный электродвигатель на 220 вольт имеет в схеме подключения конденсатор увеличенного размера, он начинает перегреваться.

Запустить двигатель минут на пятнадцать, а затем проверить, не прогрелся ли он. Если двигатель не греется, причиной являлась увеличенная емкость конденсатора. Необходимо установить конденсатор, имеющий меньшую емкость.

Для лучшего понимания механизма работы двигателей, рекомендуем также подробнее прочитать, что такое трехфазный двигатель и как он работает.

Достоинства и недостатки

Основными плюсами являются:

• простота конструкции;
• повсеместная доступность однофазных сетей переменного тока 220 В при частоте 50 Гц (практически во всех районах).

К минусам можно отнести следующие обстоятельства:

• невысокий пусковой момент двигателя;
• низкая эффективность.

Основные достоинства и недостатки однофазных асинхронных двигателей

Заключение

Маломощные однофазные электродвигатели выпускаются в разной модификации и для разного назначения. Перед приобретением необходимо точно знать некоторые характеристики. Подробно с устройством данного типа двигателей можно ознакомиться, скачав книгу Алиева И. И. Асинхронные двигатели в трехфазном и однофазном режимах.

Российские производители предлагают некоторые серии устройств, имеющие мощность от 18 до 600 Вт, частоту вращения 3000 и 1500 об/мин. Все они предназначены для подключения в сеть с напряжением 127, 220 или 380 Вольт и частотой 50 Гц.

Источник: https://ElectroInfo.net/jelektricheskie-mashiny/odnofaznye-asinhronnye-dvigateli-na-sluzhbe-chelovechestva.html

Асинхронный двигатель — принцип работы и устройство

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

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

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

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

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

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

Устройство

• На рисунке: 1 — вал, 2,6 — подшипники, 3,8 — подшипниковые щиты, 4 — лапы, 5 — кожух вентилятора, 7 — крыльчатка вентилятора, 9 — короткозамкнутый ротор, 10 — статор, 11 — коробка выводов.
• Основными частями асинхронного двигателя являются статор (10) и ротор (9).

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

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

Короткозамкнутый ротор представляет собой сердечник, набранный из листов стали.

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

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

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

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

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

Принцип работы

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

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

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

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

Скольжение это крайне важная величина.

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

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

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

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

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

Рекомендуем к прочтению — однофазный асинхронный двигатель. 

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4.73 (440 Голоса)

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

Асинхронный двигатель

Содержание:

Среди устройств, преобразующих электрическую энергию в механическую, несомненным лидером является трехфазный асинхронный двигатель – простой и надежный в эксплуатации агрегат.

Благодаря своим качествам, он получил широкое применение в промышленности и других областях, где используются механизмы. Название двигателя связано с основным принципом его работы.

У этих устройств магнитное поле статора вращается с частотой, превышающей частоту вращения ротора. Работа агрегата осуществляется от сети переменного тока.

Где применяются

Асинхронные двигатели активно используются во многих отраслях промышленности и сельского хозяйства.

Они потребляют примерно 70% всей энергии, предназначенной для преобразования электричества во вращательное или поступательное движение.

Асинхронные двигатели зарекомендовали себя наиболее эффективными в качестве электрической тяги, без которой не обходятся многие технологические операции.

Асинхронные двигатели обладают множеством положительных качеств. Простая конструкция позволяет изготавливать наиболее дешевые и надежные устройства. Минимальные расходы по эксплуатации обеспечиваются отсутствием скользящего узла токосъема, что одновременно повышает и надежность агрегата.

Данный тип электродвигателей может быть трехфазным или однофазным, в зависимости от количества питающих фаз. В случае необходимости и при соблюдении определенных условий, трехфазный агрегат может питаться и работать от однофазной сети.

Эти устройства применяются не только в промышленности, но и в бытовых условиях, а также на садовых участках или домашних мастерских.

Однофазные двигатели обеспечивают работу и вращение вентиляторов, стиральных машин, небольших станков, водяных насосов и электроинструмента.

Для нормального действия асинхронного агрегата необходимо выбирать наиболее рациональную схему управления. Трехфазный двигатель будет работать в однофазном режиме при условии правильного расчета конденсаторов, выбора типа и сечения проводов, аппаратуры защиты и управления.

Устройство асинхронного двигателя

Понятие асинхронный означает не совпадающий по времени, неодновременный. В связи с этим, ротор такого двигателя вращается с частотой, меньшей чем частота вращения электромагнитного поля статора.

Подобное отставание называется скольжением и обозначается символом S в формуле, применяемой для расчетов:

• S = (n1 – n2)/n1 – 100%, где n1 является синхронной частотой магнитного поля статора, а n2 – частотой вращения вала.

Конструктивно, стандартный асинхронный электродвигатель включает в себя следующие элементы и детали:

• Статор с обмотками. Эту функцию также может выполнять станина, внутри которой помещается статор с обмотками.
• Короткозамкнутый ротор. Если используется фазный – он может называться якорем или коллектором.
• Подшипники различного типа – качения или скольжения. На двигателях повышенной мощности в передней части установлены крышки для подшипников с уплотнениями.
• Металлический или пластмассовый охлаждающий вентилятор, помещенный в кожух с прорезями для подачи воздуха.
• Подключение кабелей осуществляется с помощью клеммной коробки.

Данные конструктивные элементы могут незначительно изменяться, в зависимости от модификации электродвигателя.

Как уже отмечалось, асинхронные двигатели бывают трехфазными или однофазными. Первый вариант, в свою очередь, выпускается с короткозамкнутым или фазным ротором. Наибольшее распространение получили трехфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, поэтому их следует рассмотреть более подробно.

Статор обладает круглой формой и собирается из специальных стальных листов, изолированных между собой. В результате, конструктивно образуется сердечник с пазами, в которые укладываются обмотки.

Для этих целей используется обмоточный медный провод, изолированный лаком. В мощных агрегатах обмотки делаются в виде шины. При укладке они сдвигаются между собой на 120 градусов.

Соединение осуществляется по схеме звезды или треугольника.

Конструкция самого короткозамкнутого ротора изготавливается в виде вала с надетыми на него стальными листами. Этот набор листов образует сердечник с пазами, заливаемые расплавленным алюминием. Равномерно растекаясь по пазам, алюминий образует стержни, края которых замыкают алюминиевые кольца.

Фазный ротор состоит из вала с сердечником и трех обмоток. С одного конца они соединяются звездой, а с другого – соединяются с токосъемными кольцами, на которые с помощью щеток подается электрический ток. Во время запуска образуется большой пусковой ток асинхронного двигателя. Его можно уменьшить путем добавления к фазным обмоткам нагрузочного реостата.

Принцип работы

Устройство и конструктивные особенности асинхронного двигателя определяют и принцип действия данного агрегата. Когда на обмотку статора подается напряжение, в ней образуется магнитное поле.

Такая подача напряжения приводит к изменениям магнитного потока и всего магнитного поля статора. Измененные магнитные потоки поступают к ротору, приводят его в действие, после чего он начинает вращаться.

Для того чтобы статор и ротор работали асинхронно, требуется, чтобы значения напряжения и магнитного потока были равны переменному току, используемому в качестве источника питания.

Сам двигатель работает следующим образом:

• Вращающееся магнитное поле воздействует на короткозамкнутую обмотку, специально приспособленную для вращения.
• Поле пересекает проводники роторной обмотки, индуктируя в них электродвижущую силу.
• Под воздействием силы в проводниках ротора начнется течение электрического тока, взаимодействующего с вращающимся магнитным полем. Это приводит к появлению электромагнитных сил, воздействующих на обмотку ротора.
• В сумме, действия приложенных сил вызывают появление вращающего момента, приводящего во вращение ротор в направлении магнитного поля.

Величина индуктированной ЭДС зависит от частоты пересечения проводников вращающимся магнитным полем. То есть, чем выше разница между n1 и n2, тем больше будет величина ЭДС. Ротор будет вращаться с частотой n2, которая всегда будет отставать от синхронной частоты поля статора n1.

Эта разница между обеими частотами и будет частотой скольжения ∆n= n1- n2. Данное неравенство является необходимым условием появления электромагнитного вращающегося момента в асинхронном двигателе.

Поэтому агрегат так и называется, поскольку вращение ротора происходит несинхронно с полем статора.

Что такое скольжение

Понятие скольжения представляет собой отношение частоты вращения к частоте поля. Данная величина S берется в процентном отношении от частоты вращения магнитного поля. В соответствии с формулой, рассмотренной ранее, частота вращения ротора, определяемая с помощью скольжения составит: n2 = n1 x (1 – S).

Ротор асинхронного двигателя вращается в том же направлении, что и его магнитное поле. В свою очередь, направление вращения поля зависит от последовательности фаз трехфазной сети.

Изменить направление вращения ротора возможно за счет изменения направления вращения поля, создаваемого статором. В этом случае изменяется порядок поступления импульсов тока к отдельным обмоткам.

В случае необходимости может быть задано вращение по часовой или против часовой стрелки.

Важным моментом считается пуск асинхронного двигателя, при котором происходит пересечение обмотки ротора вращающимся магнитным полем. В результате, индуктируется большая ЭДС, создающая высокий пусковой ток. Подобное состояние компенсируется специальной нагрузкой, снижающей скорость вращения ротора.

Источник: https://electric-220.ru/news/asinkhronnyj_dvigatel/2017-12-09-1400

Принцип действия асинхронного двигателя — Asutpp

Электродвигатель предназначен для преобразования, с малыми потерями, электрическую энергию в механическую.

Предлагаем рассмотреть принцип действия асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, трехфазного и однофазного типа, а также его конструкцию и схемы подключения.

Строение двигателя

Основные элементы электродвигателя это – статор, ротор, их обмотки и магнитопровод.

Преобразование электрической энергии в механическую происходит во вращающейся части мотора — роторе.

У двигателя переменного тока, ротор получает энергию не только за счет магнитного поля, но и при помощи индукции. Таким образом, они называются асинхронными двигателями. Это можно сравнить с вторичной обмоткой трансформатора. Эти асинхронные двигатели еще называют вращающимися трансформаторами. Чаще всего используется модели рассчитанные на трех фазное включение.

Конструкция асинхронного двигателя

Направление вращения электродвигателя задается правилом левой руки буравчика: оно демонстрирует связь между магнитным полем и проводником.

Второй очень важный закон – Фарадея:

1. ЭДС наводиться в обмотке, но электромагнитный поток меняется во временем.
2. Величина наведенной ЭДС прямо пропорциональна скорости изменения электрического потока.
3. Направление ЭДС противодействует току.

Принцип действия

При подаче напряжения на неподвижные обмотки статора, оно создает магнитное в статора. Если подается напряжение переменного тока, то магнитный поток, созданный им, изменяется. Так статор производит изменение магнитного поля, и ротор получает магнитные потоки.

Таким образом, ротор электродвигателя принимает эти поток статора и, следовательно, вращается. Это основной принцип работы и скольжения в асинхронных машинах. Из вышеизложенного следует отметить, что магнитный поток статора (и его напряжение) должно быть равно переменному току для вращения ротора, так что асинхронная машина может работать только от сети переменного тока.

Принцип работы асинхронного двигателя

Когда такие двигатели действуют в качестве генератора, они будет генерировать непосредственно переменный ток. В случае такой работы, ротор вращается с помощью внешних средств скажем, турбины.

Если ротор имеет некоторый остаточный магнетизм, то есть некоторые магнитные свойства, которые сохраняет по типу магнита внутри материала, то ротор создает переменный поток в стационарной обмотке статора.

Так что это обмотки статора будут получать наведенное напряжение по принципу индукции.

Индукционные генераторы используются в небольших магазинах и домашних хозяйствах, чтобы обеспечить дополнительную поддержку питания и являются наименее дорогостоящими из-за легкого монтажа.

В последнее время они широко используется людьми в тех странах, где электрические машины теряют мощность из-за постоянных перепадов напряжения в питающей электросети.

Большую часть времени, ротор вращается при помощи небольшого дизельного двигателя соединенного с асинхронным генератором переменного напряжения.

Как вращается ротор

Вращающийся магнитный поток проходит через воздушный зазор между статором, ротором и обмоткой неподвижных проводников в роторе.

Этот вращающийся поток, создает напряжение в проводниках ротора, тем самым заставляя наводиться в них ЭДС.

В соответствии с законом Фарадея электромагнитной индукции, именно это относительное движение между вращающимся магнитным потоком и неподвижными обмотками ротора, которые возбуждает ЭДС, и является основой вращения.

Двигатель с короткозамкнутым ротором, в котором проводники ротора образовывают замкнутую цепь, в следствии чего возникает ЭДС наводящая ток в нем, направление задается законом Ленса, и является таким, чтобы противодействовать причине его возникновения.

Относительное движение ротора между вращающимся магнитным потоком и неподвижным проводником и является его действием к вращению. Таким образом, чтобы уменьшить относительную скорость, ротор начинает вращаться в том же направлении, что и вращающийся поток на обмотках статора, пытаясь поймать его.

Частота наведенной на него ЭДС такая же, как частота питания.

Гребневые асинхронные двигатели

Когда напряжение питания низкое, возбуждение обмоток короткозамкнутого ротора не происходит.

Это обусловлено тем что, когда число зубцов статора и число зубьев ротора равное, таким образом вызывая магнитную фиксацию между статором и ротором.

Этот физический контакт иначе называется зубо-блокировкой или магнитной блокировкой. Данная проблема может быть преодолена путем увеличения количества пазов ротора или статора.

Подключение

Асинхронный двигатель можно остановить, просто поменяв местами любые два из выводов статора. Это используется во время чрезвычайных ситуаций. После он изменяет направление вращающегося потока, который производит вращающий момент, тем самым вызывая разрыв питания на роторе. Это называется противофазным торможением.

• Видео: Как работает асинхронный двигатель
• Для того чтобы этого не происходило в однофазном асинхронном двигателе, необходимо использование конденсаторного устройства.
• Его нужно подключить к пусковой обмотке, но предварительно обязательно проводится его расчет. Формула
• QC = Uс I2 = U2 I2 / sin2

Схема: Подключение асинхронного двигателя

Из которой следует, что электрические машины переменного тока двухфазного или однофазного типа, должны снабжаться конденсаторами с мощностью, равной самой мощности двигателя.

Аналогия с муфтой

Рассматривая принцип действия асинхронного электродвигателя, используемого в промышленных машинах, и его технические характеристики, нужно сказать про вращающуюся муфту механического сцепления .

Крутящий момент на валу привода должен равняться крутящему моменту на ведомом валу.

Кроме того, следует подчеркнуть, что эти два момента являются одним и тем же, поскольку крутящий момент линейного преобразователя вызывается трением между дисков внутри самой муфты.

Электромагнитная муфта сцепления

Похожий принцип действия и у тягового двигателя с фазным ротором. Система такого мотора состоит из восьми полюсов (из которых 4 – основные, а 4 – добавочные), и остовы. На основных полюсах расположены медные катушки.

Вращение такого механизма обязано зубчатой передаче, которая получает крутящий момент от вала якоря, так же называемого сердечником. Включение в сеть, производится четырьмя гибкими кабелями.

Основное назначение многополюсного электродвигателя – приведение в движение тяжелой техники: тепловозы, тракторы, комбайны и в некоторых случаях, станки.

Достоинства и недостатки

Устройство асинхронного двигателя является практически универсальным, но так же, у данного механизма есть свои плюсы и минусы.

Преимущества асинхронных двигателей переменного тока:

1. Конструкция простой формы.
2. Низкая стоимость производства.
3. Надежная и практичная в обращении конструкция.
4. Не прихотлив в эксплуатации.
5. Простая схема управления

Эффективность этих двигателей очень высока, так как нет потерь на трение, и относительно высокий коэффициент мощности.

Недостатки асинхронных двигателей переменного тока:

1. Не возможен контроль скорости без потерь мощности.
2. Если увеличивается нагрузка – уменьшается момент.
3. Относительно небольшой пусковой момент.

Источник: https://www.asutpp.ru/princip-dejstviya-asinxronnogo-dvigatelya.html

Однофазный асинхронный двигатель: принцип работы

Особенности устройства и работы

Двигатель имеет простое устройство. Статор укомплектован двумя обмотками: первая обмотка — основная, т.е. рабочая, вторая обмотка — пусковая, которая работает только во время запуска мотора.

Если сравнивать с другими двигателями, у однофазного асинхронного мотора нет момента впуска. Если присмотреться, ротор внешне напоминает клетку для грызунов. Ток одной фазы создает магнитное поле, которое состоит из двух полей. При включении двигателя ротор остается без движения.

• Расчет результирующего момента при неподвижном роторе находится в основе магнитных полей, которые образуют два вращающих момента.
• Расчет:
• Mn = М1 — М2
• М — противоположные моменты;
• n — частота вращения.

Асинхронный однофазный двигатель: принцип работы

При задействовании неподвижной части наступает вращающий момент. Поскольку он возникает только после запуска, мотор укомплектован отдельным пусковым устройством.

У однофазного асинхронного мотора есть немало отличий от, к примеру, трехфазных. Если говорить об основных, стоит отметить особенности статора. На пазах предусмотрена двухфазная обмотка: основная, т.е. рабочая, и пусковая.

Магнитные оси расположены друг к другу перпендикулярно. При работе основная фаза не вызывает вращение ротора, ось магнитного поля остается неподвижной.

Для расчета обмоток статора разработаны специальные программы.

Какие бывают типы однофазных двигателей

На сегодня существуют следующие типы однофазных асинхронных моторов: с конденсаторным и бифилярным механизмом. У каждого из механизмов свои особенности, достоинства и недостатки.

Бифилярный пуск

Бифилярная обмотка в постоянном режиме не используется, поскольку при таком использовании падает значение КПД. С увеличением оборотов, она обрывается. Обмотка пуска включается на пару секунд, расчет работы по 3 сек до 30 раз в час. Если будет превышен запуск, витки перегреются.

Конденсаторный пуск

Фаза расщепленная, цепь вспомогательной обмотки начинает работать при запуске. Для того, чтобы был достигнут пусковой момент, необходимо создать круговое магнитное поле.

Для наилучшего пускового момента используется конденсатор. Моторы с включенными конденсаторами в цепи называются конденсаторными и работают на основе вращения поля магнитов.

У конденсаторного мотора предусмотрено две катушки, которые находятся под постоянным напряжением.

Основные принципы работы

В основе принципа работы находится короткозамкнутый ротор. Магнитное поле имеет вид двух кругов с противоположными последовательностями, они двигаются в разные стороны с одинаковой скоростью. Достаточно разогнать ротор в нужную сторону, чтобы он продолжил движение в ту же сторону.

Именно поэтому для запуска однофазного асинхронного двигателя используют кнопку пуска. С ее нажимом статор начинает работу. Токи заставляют вращаться магнитное поле, в воздушном зазоре появляется магнитная индукция. Всего спустя несколько секунд разгон ротора равняется номинальной скорости.

Если кнопку пуска отпустить, электродвигатель переходит с режима двух фаз на одну фазу. Однофазный режим поддерживается за счет переменного поля магнитов, которое из-за скольжения вращается быстрее ротора.

Схема центробежного выключателя

Для эффективной работы однофазного асинхронного двигателя принято встраивать центробежный выключатель, а также реле с замыкающими контактами.

Выключатель прерывает пуск статорной обмотки при достижении номинальной скорости ротора. Тепловое реле отключает двухфазную обмотку при перегреве.

Это оптимальная комплектация мотора, которая обеспечит безопасную и надежную работу оборудования на долгие годы.

Изменение направления роторного вращения происходит при перемене направления тока в любой из фаз обмотки при запуске. Для этого достаточно нажать пусковую кнопку и переустановить одну или две металлические пластины. Для образования фазового сдвига необходимо добавить в цепь конденсатор или дроссель, резистор.

При запуске двигателя работает две фазы, потом — только одна. Как видите, асинхронный однофазный двигатель принцип работы имеет достаточно простой и понятный. В отличие от других моторов, с ним просто и легко работать.

В чем достоинства однофазного асинхронного двигателя:

• доступная цена;
• простая конструкция;
• небольшой вес, компактность;
• большая двигательная способность из-за отсутствия коллектора;
• питание от синусоидальной сети.

В чем недостатки однофазного асинхронного двигателя:

• небольшой диапазон регулировки частоты вращения;
• отсутствие или небольшой пусковой момент, низкий КПД.

Источник: http://www.poroselectromotor.ru/stati/odnofaznij-asinhronnij-dvigatel-princip-raboti

принцип работы, преимущества и недостатки

Асинхронный электродвигатель — это электрическая машина, работающая на переменном токе. Для создания крутящего момента она использует вращающееся магнитное поле, которое образуется в статоре. Электродвигатели асинхронные трехфазные находят применение в промышленности, строительстве, используются в бытовых приборах. Они обладают простой и надёжной конструкцией, требуют мало ухода, имеют простой запуск и выносят большие перегрузки.

Устройство и принцип работы

Асинхронный трехфазный двигатель имеет неподвижную часть — статор и вращающуюся — ротор. Между ротором и статором образован воздушный зазор около двух миллиметров. Статор двигателя имеет три обмотки, расположенные под углом 120°. Внутри находится магнитопровод. При подаче на обмотки переменного напряжения в них создаётся вращающееся магнитное поле, которое наводит индукционный ток в роторе.

Крутящий момент появляется при взаимодействии вращающихся магнитных полей статора и ротора. В рабочем режиме частота вращения ротора всегда меньше частоты вращения магнитного поля. Из-за этого отставания двигатель называется асинхронным. Проводники трехфазной обмотки статора укладываются в пазах. Магнитопровод статора набирается из пластин.

Двигатели бывают с короткозамкнутым и фазным ротором. Короткозамкнутый ротор иногда называют «беличье колесо». Он составлен из стержней, замкнутых с торцов двумя кольцами. Материал стержней — это алюминий и реже медь или латунь. Фазные роторы имеют три обмотки, расположенные так же, как и на статоре.

Выводы обмотки соединяются с закреплёнными на валу контактными кольцами. Кольца изолируются между собой и от вала. С помощью щёток к ним присоединяется реостат, служащий для регулировки оборотов электродвигателя.

Способы подключения

Концы обмоток выводятся на клеммник и коммутируются по стандартным схемам «звезда» или «треугольник». Разница между схемами состоит в том, что у «звезды» линейное напряжение больше, чем у «треугольника». На практике часто применяют комбинированное подключение. Во время запуска и разгона коммутируют «звезду», а «треугольник» используют в рабочем режиме. Методы подключения двигателя к сети:

• Прямое подключение.
• Через устройство плавного пуска. Применяется в случае, когда регулировка требуется только в момент пуска.
• При помощи инвертора, который регулирует частоту подаваемого на вход напряжения. Он регулирует плавный пуск и остановку двигателя, изменяет частоту вращения ротора.

Преимущества и недостатки трёхфазных двигателей

Асинхронные электродвигатели находят применение в приводах станков, подъёмных кранов, лифтов, лебёдок, сельскохозяйственных машин, прокатных станов. К их преимуществам относятся следующие факторы:

• простое устройство;
• надёжность и долговечность;
• невысокий уровень шума;
• работа прямо от трёхфазной сети.

Низкая стоимость электрических машин и простота в эксплуатации обуславливают их частое использование в промышленных установках. Но наряду с несомненными преимуществами у этих машин имеются и недостатки:

• Отсутствие простых способов регулирования скорости.
• Зависимость частоты вращения ротора от нагрузки на валу. При увеличении нагрузки скорость вращения снижается.
• Высокий пусковой ток.
• Чувствительность к изменениям сетевого напряжения.
• Большое потребление реактивной мощности.

Асинхронные двигатели представляют собой индуктивную нагрузку и потребляют реактивную мощность, которая не производит механической работы. Она нагревает кабели, понижает напряжение, повышает ток.

Потребление индуктивной мощности можно компенсировать с помощью установки батарей конденсаторов параллельно мотору. Это позволит уменьшить потери и затраты на электроэнергию.

Защита электродвигателей

Автоматы защиты электродвигателя трёхфазного предохраняют от тока короткого замыкания, от длительных перегрузок, от дисбаланса фаз в электропитании или внутри электродвигателя. Это приводит к перегреву двигателя и к отказам в работе. Защитное устройство автоматически отключит двигатель при появлении нештатной ситуации.

Часто применяется защита электродвигателя при помощи универсальных мотор-автоматов. Эти устройства имеют модульную конструкцию и управляют работой силовых контакторов, а некоторые мотор-автоматы разрешают точно регулировать параметры защитного отключения.

При выборе асинхронных машин и в процессе их эксплуатации следует учитывать характеристики асинхронного электродвигателя. Только при этом условии можно добиться наиболее эффективного использования установки.

Трехфазная схема управления двигателем MC3PHAC FSBS10CH60

Схема управления двигателем Проектирование и рекуперация трехфазного инвертора для питания асинхронного двигателя. Инвертор предназначен для привода перфоратора мощностью до 1 кВт. Устройство будет построено с использованием … Проекты электроники, Трехфазная схема управления двигателем MC3PHAC FSBS10CH60 «Схема управления двигателем, схема драйвера двигателя», Дата 2020/06/29

Схема управления двигателем проектирование и регенерация трехфазный инвертор для питания асинхронного двигателя.Инвертор предназначен для привода перфоратора мощностью до 1 кВт. Устройство будет построено на интегральных схемах. Одноцелевые интегральные схемы упрощают разработку и производство недорогих приложений. И благодаря этому приводы с асинхронными двигателями используются в небольших приложениях, требующих управления скоростью потока, таких как дрели, кондиционеры или стиральные машины. Схема MC3PHAC предназначена для управления асинхронными двигателями в разомкнутом контуре. Управление разомкнутым контуром подходит для управления обычным сверлом.В силовой части использован транзисторный модуль ФСБС10Ч60, содержащий 6 транзисторов в одном корпусе и нулевые диоды вместе с возбудителями по принципу накачки заряда.

Первая часть диссертации представляет собой теоретическое описание управления асинхронным двигателем и функции инвертора. Ниже приводится описание конструкции по периметру предлагаемого инвертора, описание свойств и работы используемых схем управления и силового модуля. Кроме того, предлагается совместить общую схему подключения и планарный дизайн.Последняя часть посвящена реализации предложенного преобразователя и оценке тестовых измерений.

Схема управления трехфазным двигателем

Контроллер двигателя MC3PHAC

MC3PHAC — это высокопроизводительный монолитный интеллектуальный контроллер двигателя, разработанный специально для удовлетворения требований к недорогим трехфазным двигателям переменного тока с регулируемой скоростью Системы управления. Устройство можно адаптировать и настраивать в зависимости от окружающей среды.Он содержит все активные функции, необходимые для реализации части управления трехфазного электродвигателя переменного тока с разомкнутым контуром. Одним из уникальных аспектов этого устройства является то, что, хотя его можно адаптировать и настраивать в зависимости от среды, оно не требует разработки программного обеспечения. Это делает MC3PHAC идеальным решением для приложений клиентов, требующих управления двигателем переменного тока, но с ограниченными или отсутствующими программными ресурсами.

Характеристики устройства MC3PHAC:

• Контроль скорости вольт на герц
• Фильтрация цифровой обработки сигналов (DSP) для повышения стабильности скорости
• 32-битные вычисления для высокоточной работы
• Доступ к Интернету
• Для работы не требуется разработка пользовательского программного обеспечения.
• Широтно-импульсный модулятор с 6 выходами (PWM)
• Генерация трехфазных сигналов
• 4-канальный аналого-цифровой преобразователь (АЦП)
• Настраивается пользователем для автономной или локальной работы
• Динамическое подавление пульсаций на шине
• Выбираемая полярность и частота ШИМ
• Выбираемая базовая частота 50/60 Гц
• Системный генератор на основе цикла фазовой синхронизации (PLL)
• Интерфейс последовательной связи (SCI)
• Схема обнаружения низкого напряжения источника питания

В состав MC3PHAC входят защитные функции, состоящие из контроля напряжения на шине постоянного тока и входа неисправности системы
, который немедленно отключает модуль ШИМ при обнаружении неисправности системы 900 07

FSBS10CH60

FSBS10CH60 Серия Motion SPM 3, разработанная Fairchild для предоставления очень компактного и высокопроизводительного инверторного решения для приводов двигателей переменного тока в маломощных системах, таких как кондиционеры и стиральные машины.Он сочетает в себе оптимизированную защиту цепей и приводы, соответствующие IGBT с малыми потерями. Надежность системы дополнительно повышается за счет встроенной блокировки при пониженном напряжении и защиты от перегрузки по току. Встроенный высокоскоростной HVIC обеспечивает возможность управления затвором IGBT без оптопары, что еще больше снижает общий размер инверторной системы. Ток каждой фазы инвертора можно контролировать благодаря трем отдельным отрицательным клеммам постоянного тока.

СПИСОК ССЫЛКИ ДЛЯ ЗАГРУЗКИ ФАЙЛОВ (в формате TXT): LINKS-26012.zip

% PDF-1.3
%
670 0 объект
>
endobj
xref
670 103
0000000016 00000 н.
0000002430 00000 н.
0000002643 00000 п.
0000002784 00000 н.
0000002815 00000 н.
0000002872 00000 н.
0000003625 00000 н.
0000003880 00000 н.
0000003947 00000 н.
0000004086 00000 н.
0000004192 00000 п.
0000004348 00000 п.
0000004408 00000 п.
0000004529 00000 н.
0000004709 00000 н.
0000004875 00000 н.
0000004992 00000 н.
0000005104 00000 п.
0000005229 00000 н.
0000005382 00000 п.
0000005477 00000 н.
0000005635 00000 н.
0000005737 00000 н.
0000005869 00000 н.
0000006012 00000 н.
0000006161 00000 п.
0000006294 00000 н.
0000006434 00000 н.
0000006575 00000 н.
0000006694 00000 н.
0000006806 00000 н.
0000006936 00000 п.
0000007101 00000 п.
0000007206 00000 н.
0000007340 00000 н.
0000007447 00000 н.
0000007593 00000 н.
0000007787 00000 н.
0000007885 00000 н.
0000008026 00000 н.
0000008190 00000 п.
0000008319 00000 н.
0000008476 00000 н.
0000008584 00000 н.
0000008681 00000 н.
0000008778 00000 н.
0000008898 00000 н.
0000008993 00000 н.
0000009089 00000 н.
0000009182 00000 н.
0000009275 00000 н.
0000009369 00000 п.
0000009463 00000 п.
0000009557 00000 н.
0000009651 00000 п.
0000009745 00000 н.
0000009839 00000 п.
0000009933 00000 н.
0000010027 00000 п.
0000010121 00000 п.
0000010215 00000 п.
0000010309 00000 п.
0000010404 00000 п.
0000010498 00000 п.
0000010593 00000 п.
0000010772 00000 п.
0000010972 00000 п.
0000012059 00000 п.
0000013162 00000 п.
0000013355 00000 п.
0000013644 00000 п.
0000013875 00000 п.
0000013940 00000 п.
0000014166 00000 п.
0000016036 00000 п.
0000016246 00000 п.
0000017337 00000 п.
0000017728 00000 п.
0000017974 00000 п.
0000018342 00000 п.
0000018365 00000 п.
0000018575 00000 п.
0000019670 00000 п.
0000020351 00000 п.
0000021500 00000 н.
0000021522 00000 п.
0000022580 00000 п.
0000022603 00000 п.
0000023725 00000 п.
0000023748 00000 п.
0000024881 00000 п.
0000024903 00000 п.
0000025914 00000 п.
0000025936 00000 п.
0000026142 00000 п.
0000026825 00000 п.
0000027872 00000 н.
0000027894 00000 п.
0000028963 00000 п.
0000028985 00000 п.
0000029125 00000 п.
0000002913 00000 н.
0000003603 00000 п.
трейлер
]
>>
startxref
0
%% EOF

671 0 объект
>
endobj
672 0 объект
a_

PPT — асинхронный двигатель PowerPoint презентация | бесплатно скачать

Название: асинхронный двигатель

1
Асинхронный двигатель

• By
• Ashvani Shukla
• Manager (CI)
• BGR ENERGY

2

• ВВЕДЕНИЕ
• Один из самых распространенных электрических двигателей Используемый в большинстве приложений
  , известный как асинхронный двигатель
  .Этот двигатель также называют асинхронным двигателем
  , потому что он работает со скоростью менее
  синхронной скорости. Здесь нам нужно определить
  , что такое синхронная скорость. Синхронная скорость — это
  скорость вращения магнитного поля в роторной машине
  , и она зависит от частоты
  и количества полюсов машины. Асинхронный двигатель
  всегда работает со скоростью меньше, чем
  синхронная скорость, потому что вращающееся магнитное поле
  , которое создается в статоре, будет генерировать магнитный поток
  в роторе, который заставит ротор
  вращаться, но из-за отставания магнитного потока
  тока в роторе с магнитным потоком в статоре
  , ротор никогда не достигнет скорости вращения магнитного поля
  i.е. синхронная скорость
  . В основном существует два типа асинхронных двигателей
  , которые зависят от входного питания
  — однофазный асинхронный двигатель и три асинхронных двигателя фазы
  . Однофазный асинхронный двигатель
  не является самозапускающимся двигателем, который мы обсудим позже, а трехфазный асинхронный двигатель
  — это самозапускающийся двигатель. Теперь, в общем, нам нужно, чтобы
  подал два источника питания, то есть двойное возбуждение, чтобы заставить машину
  вращаться. Например, если мы рассмотрим двигатель постоянного тока
  , мы подадим одно питание на статор
  , а другое — на ротор через щеточное устройство
  .

3

• Принцип работы асинхронного двигателя
• Но для асинхронного двигателя мы даем только один источник питания,
  , поэтому действительно интересно узнать, как это работает
  . Это очень просто, из самого названия
  мы можем понять, что произошел индукционный процесс
  . Фактически, когда мы подаем питание
  на обмотку статора, поток будет генерироваться в катушке
  из-за протекания тока в катушке. Теперь обмотка ротора
  расположена таким образом, что она
  закорачивается в самом роторе.Поток
  от статора будет разрезать катушку в роторе
  , и, поскольку катушки ротора замкнуты накоротко
  , в соответствии с законом Фарадея
  электромагнитной индукции, ток
  начнет течь в катушке ротора. Когда будет протекать ток
  , в роторе будет генерироваться другой поток
  . Теперь будет два потока
  , один поток статора, а другой поток ротора
  , и поток ротора будет отставать от потока статора
  . Благодаря этому на ротор будет ощущаться крутящий момент
  , который заставит ротор вращаться в направлении
  вращающегося магнитного потока.Таким образом, скорость
  ротора будет зависеть от источника
  переменного тока, и скорость можно контролировать, изменяя входное питание
  . Это принцип работы асинхронного двигателя
  любого типа.

4

• Типы Асинхронный двигатель
• ОДНОФАЗНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
• Асинхронный двигатель с разделением фаз
• Конденсаторный индукционный двигатель
• Конденсаторный пусковой конденсатор Индукционный двигатель
• Асинхронный двигатель с экранированными полюсами
• ТРЕХФАЗНЫЙ ИНДУКЦИОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ
• Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
• Асинхронный двигатель с контактным кольцом

5

• Конструкция трехфазного асинхронного двигателя
• Трехфазный асинхронный двигатель является наиболее широко используемым электродвигателем
  .Почти 80 из
  механической энергии, используемой в промышленности, обеспечивается
  трехфазными асинхронными двигателями из-за его простой и прочной конструкции
  , низкой стоимости, хороших рабочих характеристик
  , отсутствия коммутатора
  и хорошего регулирования скорости. В трехфазном асинхронном двигателе
  мощность передается от статора
  к обмотке ротора посредством индукции. Асинхронный двигатель
  также называется асинхронным двигателем
  , поскольку он работает со скоростью, отличной от синхронной скорости
  .
• Как и любой другой электродвигатель, асинхронный двигатель
  также имеет две основные части, а именно ротор и статор.
• Статор Как видно из названия, статор
  является стационарной частью асинхронного двигателя. Обмотка статора
  помещена в статор асинхронного двигателя
  , и на нее подается трехфазное питание.
• Ротор Ротор — это вращающаяся часть асинхронного двигателя
  . Ротор связан с механической нагрузкой
  через вал.
• Ротор трехфазного асинхронного двигателя
  , далее классифицируется как ротор с короткозамкнутым ротором,
• Ротор с контактным кольцом или ротор с фазной обмоткой или ротор с фазовой обмоткой
  .
• В зависимости от типа конструкции ротора
  используемый трехфазный асинхронный двигатель классифицируется
  как асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором,
• Асинхронный двигатель с контактным кольцом или асинхронный двигатель с обмоткой
  или асинхронный двигатель с фазной обмоткой.

6

• Конструкция статора для обоих типов трехфазных асинхронных двигателей
  остается неизменной, и
  кратко обсуждается в следующем абзаце. Остальные части
  , необходимые для сборки асинхронного двигателя
  , представляют собой вал для передачи крутящего момента
  на нагрузку.Этот вал изготовлен из стали
  .
• Подшипники для опоры вращающегося вала.
• Одной из проблем электродвигателя
  является выделение тепла при его вращении. Чтобы
  справился с этой проблемой, нам нужен вентилятор для охлаждения.
• Для получения внешнего электрического подключения
  Требуется клеммная коробка.
• Существует небольшое расстояние между ротором и статором
  , которое обычно составляет от 0,4 мм до 4 мм.
  Такое расстояние называется воздушным зазором.
• Статор трехфазного асинхронного двигателя
• Статор трехфазного асинхронного двигателя
  состоит из трех основных частей: рама статора,
• сердечник статора,
• обмотка статора или обмотка возбуждения.
• Рама статора

7
Это самая внешняя часть трехфазного асинхронного двигателя
. Его основная функция — поддерживать
сердечник статора и обмотку возбуждения. Он действует как покрытие
и обеспечивает защиту и механическую прочность
для всех внутренних частей асинхронного двигателя
.Рама изготавливается из литой под давлением стали марки
или сборной стали. Рама трехфазного асинхронного двигателя
должна быть очень прочной и жесткой
, так как длина воздушного зазора трехфазного асинхронного двигателя
очень мала, иначе ротор
не останется концентричным со статором, что приведет к возникновению несбалансированного магнитного притяжения.
8
Сердечник статора Основная функция сердечника статора
— переносить переменный поток. Чтобы уменьшить потери на вихревые токи
, сердечник статора
ламинирован.Эти многослойные конструкции
состоят из штамповки толщиной от 0,4 до 0,5 мм
. Все штамповки штампуются вместе с сердечником статора
, который затем помещается в раму статора
. Штамповка обычно выполняется из кремнистой стали
, которая помогает уменьшить гистерезисные потери
, возникающие в двигателе.
9

• Обмотка статора или обмотка возбуждения
• В прорези на периферии сердечника статора трехфазного асинхронного двигателя
  установлены трехфазные обмотки
  .Эта трехфазная обмотка питается от трехфазного источника переменного тока
  . Три фазы обмотки
  соединены звездой или треугольником
  , в зависимости от того, какой метод запуска
  используется. Двигатель
  с короткозамкнутым ротором в основном запускается статером звезда-треугольник, и, следовательно, статор двигателя с короткозамкнутым ротором
  соединен треугольником. Трехфазный асинхронный двигатель с контактным кольцом
  запускается посредством вставки сопротивления
  , поэтому обмотка статора асинхронного двигателя с контактным кольцом
  может быть подключена либо по схеме
  по схеме звезды, либо по треугольнику.Обмотка, намотанная на статор
  трехфазного асинхронного двигателя, также называется обмоткой возбуждения
  , и когда эта обмотка возбуждается трехфазным источником переменного тока
  , она создает вращающееся магнитное поле
  .

10

• Типы трехфазных асинхронных двигателей
• Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором Ротор
  трехфазного асинхронного двигателя
  с короткозамкнутым ротором имеет цилиндрическую форму и имеет пазы на
  периферии. Прорези не параллельны
  друг другу, а немного перекошены (перекос
  не показан на рисунке беличьего ротора
  рядом), поскольку перекос предотвращает магнитную блокировку
  зубцов статора и ротора и делает работу
  двигателя более сложной. плавнее и тише.Ротор с короткозамкнутым ротором
  состоит из алюминиевых, латунных или медных стержней
  (ротор из медной латуни показан на рисунке
  рядом). Эти алюминиевые, латунные или медные шины
  называются проводниками ротора и помещаются в пазы
  на периферии ротора. Проводники ротора
  постоянно закорочены медными
  или алюминиевыми кольцами, называемыми концевыми кольцами. Чтобы
  обеспечить механическую прочность, эти проводники ротора
  прикреплены к концевому кольцу и, следовательно,
  образуют полную замкнутую цепь, напоминающую клетку
  , и поэтому получили свое название «асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
  ».Обмотка ротора
  с короткозамкнутым ротором выполнена симметричной. Поскольку стержни
  постоянно закорочены концевыми кольцами, сопротивление ротора
  очень мало и невозможно добавить внешнее сопротивление
  , поскольку стержни постоянно закорочены.
  Отсутствие контактного кольца и щеток делает конструкцию
  трехфазного асинхронного двигателя
  с короткозамкнутым ротором очень простой и надежной, и поэтому трехфазный асинхронный двигатель
  широко используется. Эти двигатели
  имеют то преимущество, что они могут адаптироваться к любому количеству пар полюсов
  .На приведенной ниже диаграмме показан индукционный ротор с короткозамкнутым ротором
  , имеющий алюминиевые стержни, замыкающие цепь
  алюминиевыми концевыми кольцами.

11

• Преимущества индукционного ротора с короткозамкнутым ротором —
• Его конструкция очень проста и надежна.
• Из-за отсутствия щеток и контактного кольца эти двигатели
  требуют меньшего обслуживания.
• Применение Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
  используется в токарных станках, сверлильных станках, вентиляторах, нагнетателях
  , печатных машинах и т. Д.

12

• Контактное кольцо или трехфазный асинхронный двигатель с обмоткой
  В трехфазном асинхронном двигателе этого типа ротор
  намотан на то же количество полюсов, что и у статора
  , но имеет меньшее количество пазов
  и имеет меньше витков на фазу более тяжелого проводника
  . Ротор также имеет обмотку
  со звездой или треугольником, аналогичную обмотке статора. Ротор
  состоит из ряда пазов, и обмотка ротора
  размещена внутри этих пазов.Три концевых вывода
  соединены вместе, образуя соединение звездой
  . Как следует из названия, трехфазный асинхронный двигатель с контактным кольцом
  состоит из контактных колец
  , соединенных на одном валу с валом ротора. Три конца трехфазных обмоток

  постоянно соединены с этими контактными кольцами. Внешнее сопротивление
  можно легко подключить
  через щетки и контактные кольца и, следовательно, использовать
  для управления скоростью и улучшения пускового момента
  трехфазного асинхронного двигателя.Щетки
  используются для подачи тока к обмотке ротора
  и от нее. Эти щетки дополнительно
  соединены с трехфазным сопротивлением
  , соединенным звездой. При запуске сопротивление
  подключено к цепи ротора и постепенно отключается
  по мере того, как ротор набирает скорость. Когда двигатель
  работает, контактное кольцо замыкается на
  , соединяющее металлическое кольцо, которое соединяет все контактные кольца
  вместе, и щетки также снимаются.
  Это снижает износ щеток.Из-за наличия
  контактных колец и щеток конструкция ротора
  несколько усложняется.
  поэтому он меньше используется по сравнению с асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором
  .

13

• Преимущества асинхронного двигателя с контактным кольцом — Он имеет
  высокий пусковой момент и низкий пусковой ток.
• Возможность добавления дополнительного сопротивления к
  контрольной скорости.
• Применение
• Асинхронный двигатель с контактным кольцом используется там, где требуется высокий пусковой момент
  i.е в подъемниках,
  кранах, лифтах и ​​т.д. щетки Конструкция очень проста
  Обмотка ротора аналогична обмотке статора Ротор состоит из стержней ротора, которые постоянно закорочены с помощью концевых колец
  Мы можем легко добавить сопротивление ротору, используя контактное кольцо и щетки закорочено, невозможно добавить внешнее сопротивление
  Из-за наличия внешнего сопротивления может быть получен высокий пусковой крутящий момент Начальный крутящий момент низкий и не может быть улучшен
  Контактное кольцо и щетки присутствуют Контактное кольцо и щетки отсутствуют
  Требуется частое техническое обслуживание из-за наличие щеток Требуется меньше обслуживания
  Конструкция сложная и наличие b рывки и токосъемное кольцо делают двигатель более дорогостоящим. Конструкция проста и надежна, и он дешев по сравнению с асинхронным двигателем с контактным кольцом.
  Этот двигатель редко используется только в 10 отраслях промышленности, где используется асинхронный двигатель с контактным кольцом из-за его простой конструкции и низкой стоимости.Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором широко используется
  Потери в меди в роторе высоки, что снижает эффективность Меньшие потери в меди в роторе и, следовательно, высокая эффективность используется там, где требуется высокий пусковой крутящий момент, например, в подъемниках, кранах, лифтах и ​​т. д. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором используется в токарных станках, сверлильных станках, вентиляторах, нагнетательных печатных машинах и т. д.
  15
  • Мы упоминали выше, что однофазный асинхронный двигатель
    является трехфазный асинхронный двигатель
    самозапускается.Так что же
    запускается самостоятельно? Когда машина
    запускается автоматически без какой-либо внешней силы для машины
    , это называется самозапуском. В примере
    мы видим, что когда мы нажимаем кнопку, вентилятор
    начинает вращаться автоматически, так что
    запускается сам. Следует отметить, что вентилятор, используемый в бытовой технике
    , является однофазным асинхронным двигателем, но
    самозапускается. Как? Обсудим это как.
    Почему трехфазный асинхронный двигатель самозапускается?
  • В трехфазной системе есть три одиночных линии
    с разностью фаз 120.Таким образом, вращающееся магнитное поле
    имеет ту же разницу фаз
    , которая заставляет ротор двигаться. Если
    мы рассматриваем три фазы a, b и c, когда фаза a
    намагничена, ротор будет двигаться к обмотке фазы a
    , в следующий момент фаза b будет намагничена
    и будет притягивать ротор, а
    — чем фаза c. Таким образом, ротор продолжит вращение на
    оборот.

  16
  Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя

  • Почему однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически
    ?
  • А как же однофазный.У него будет
    только одна фаза, но он заставляет ротор вращаться на
    , так что это довольно интересно. Перед этим
    нам нужно знать, почему однофазный асинхронный двигатель
    не является самозапускаемым двигателем и как решить проблему
    . Мы знаем, что источник переменного тока представляет собой синусоидальную волну
    и создает пульсирующее магнитное поле
    в равномерно распределенной обмотке статора
    . Поскольку пульсирующее магнитное поле
    можно принять как два противоположно вращающихся магнитных поля
    , результирующий крутящий момент
    не будет создаваться при запуске, и из-за этого двигатель
    не работает.После подачи питания, если
    ротор вращается в любом направлении
    под действием внешней силы, тогда двигатель
    начнет работать. Эта проблема была решена путем преобразования обмотки статора
    в две обмотки, одна из которых является основной обмоткой
    , а другая — вспомогательной обмоткой, а конденсатор
    соединен последовательно со вспомогательной обмоткой
    . Это приведет к разности фаз, когда ток
    будет течь через обе катушки. Когда
    будет разность фаз, ротор
    будет генерировать пусковой крутящий момент, и он начнет вращаться
    .Практически мы можем видеть, что вентилятор
    не вращается, когда конденсатор
    отсоединен от двигателя, но если мы вращаем рукой, он
    начнет вращаться. Это причина использования конденсатора
    в однофазном асинхронном двигателе.
    Асинхронный двигатель
    имеет несколько преимуществ, благодаря которым он имеет более широкое применение.
    Он имеет хороший КПД до 97. Но скорость двигателя
    меняется в зависимости от нагрузки, передаваемой на двигатель
    , что является недостатком этого двигателя.
    Направление вращения асинхронного двигателя
    можно легко изменить, изменив последовательность
    трехфазного питания, то есть, если RYB находится в прямом направлении
    , RBY заставит двигатель вращаться
    в обратном направлении. Это в случае трехфазного двигателя
    , но в однофазном двигателе направление
    может быть изменено на обратное, переставив клеммы конденсатора
    в обмотке.

  17

  • Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя
  • Электродвигатель — это такое электромеханическое устройство
    , которое преобразует электрическую энергию в механическую энергию
    .В случае трехфазного переменного тока
    наиболее широко используемым двигателем является трехфазный асинхронный двигатель
    , поскольку для этого типа двигателя
    не требуется никаких пусковых устройств, или мы можем сказать, что они
    являются асинхронными двигателями с самозапуском.
  • Для лучшего понимания принципа работы трехфазного асинхронного двигателя
    необходимо знать основные конструктивные особенности этого двигателя
    . Этот двигатель
    состоит из двух основных частей Статор Статор
    трехфазного асинхронного двигателя состоит из
    пазов для создания цепи с трехфазной обмоткой
    , которая подключена к трехфазному источнику переменного тока.
    Трехфазная обмотка расположена в пазах
    таким образом, что они создают вращающееся магнитное поле
    после подачи на них переменного тока. Ротор
    Ротор трехфазного асинхронного двигателя состоит из ламинированного цилиндрического сердечника
    с параллельными пазами
    , по которому могут проходить проводники. Проводники представляют собой тяжелые медные или алюминиевые шины
    , которые подходят к каждому пазу
    , они закорачиваются концевыми кольцами. Прорези
    не совсем параллельны оси
    вала, а немного скошены
    , потому что такое расположение снижает магнитное гудение.
    шум может избежать остановки двигателя.

  18

  • Работа трехфазного асинхронного двигателя
  • Создание вращающегося магнитного поля
  • Статор двигателя состоит из перекрывающихся обмоток
    , смещенных на электрический угол 120.
    Когда первичная обмотка или статор
    , подключенный к 3-фазному источнику переменного тока, создает
    вращающееся магнитное поле, которое вращается с синхронной скоростью
    .
  • Секреты вращения
  • Согласно закону Фарадея, ЭДС, индуцированная в любой цепи
    , происходит из-за скорости изменения магнитной индукционной связи
    в цепи.Поскольку обмотка ротора
    в асинхронном двигателе либо замкнута
    через внешнее сопротивление, либо непосредственно
    закорочена концевым кольцом и перерезает вращающееся магнитное поле статора
    , в медном стержне ротора
    индуцируется ЭДС, и из-за этой ЭДС ток проходит
    через проводник ротора.
  • Здесь относительная скорость между вращающимся потоком
    и неподвижным проводником ротора является причиной генерации тока
    , следовательно, в соответствии с законом Ленца ротор
    будет вращаться в том же направлении, чтобы уменьшить
    причину i.е. относительная скорость.

  19

  • Таким образом, исходя из принципа работы трехфазного асинхронного двигателя
    , можно заметить, что скорость ротора
    не должна достигать синхронной скорости
    , создаваемой статором. Если скорости равны
    , такой относительной скорости не будет, поэтому в роторе не будет индукции ЭДС
    , не будет протекать ток
    и, следовательно, не будет создаваться крутящий момент
    . Следовательно, ротор не может достичь
    при синхронной скорости.Разница между
    скоростью статора (синхронная скорость) и скоростью ротора
    называется скольжением. Вращение магнитного поля
    в асинхронном двигателе имеет преимущество
    в том, что не требуется никаких электрических соединений с
    ротором. Таким образом, трехфазный асинхронный двигатель
    самозапускается. Меньшая реакция якоря и искрение щеток
    из-за отсутствия коммутаторов
    и щеток, которые могут вызывать искры.
    Прочная конструкция. Экономичный. Легче
    обслуживать.

  20

  • Классификация асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.
  • NEMA в США и IEC в Европе классифицировали
    конструкцию асинхронных двигателей
    с короткозамкнутым ротором на основе их характеристик
    скорость-момент на несколько классов. Эти классы
    являются классом A, классом B, классом C, классом D, классом E
    и классом F.
  • в исполнении класса A
  • Нормальный пусковой момент.
  • Нормальный пусковой ток.
  • Низкое скольжение.
  • В этом классе крутящий момент отрыва всегда составляет от 200 до
    300 процентов крутящего момента при полной нагрузке и возникает
    при малом скольжении (менее 20 процентов).
  • Для этого класса пусковой крутящий момент равен
    номинальному крутящему моменту для более крупных двигателей и составляет около 200
    % или более от номинального крутящего момента для двигателей
    меньшего размера.

  21

  • В исполнении класса B
  • Нормальный пусковой момент,
  • Низкий пусковой ток,
  • Низкое скольжение.Асинхронный двигатель
  • этого класса вырабатывает примерно такой же пусковой момент
    , что и асинхронный двигатель класса A
    , и этот пусковой момент имеет примерно на 25
    % меньше тока.
  • Момент отрыва всегда больше или равен
    200 процентов от номинального момента нагрузки. Но это на
    меньше, чем у конструкции класса А, потому что у него
    увеличенное реактивное сопротивление ротора.
  • Опять же, скольжение ротора остается относительно низким (менее
    , чем 5 процентов) при полной нагрузке.
  • Применения конструкции класса B аналогичны применению конструкции
    для конструкции A. Но конструкция B предпочтительнее
    из-за ее более низких требований к пусковому току
    .

  22

  • В исполнении класса C
  • Высокий пусковой момент.
  • Низкие пусковые токи.
  • Малое скольжение при полной нагрузке (менее 5).
  • Пусковой момент
    до 250 процентов крутящего момента при полной нагрузке относится к этому классу конструкции.
  • Вытяжной момент ниже, чем у асинхронных двигателей класса A
    .
  • В этой конструкции двигатели построены из двухклеточных роторов
    . Они дороже
    мотора классов А и В.
  • Класс C Конструкции используются для нагрузок
    с высоким пусковым моментом (нагруженные насосы, компрессоры и конвейеры).

  23

  • В конструкции класса D
  • В этой конструкции класса двигатели имеют очень высокий пусковой крутящий момент
    (275 процентов или более от номинального крутящего момента
    ).
  • Низкий пусковой ток.
  • Высокое скольжение при полной нагрузке.
  • И снова в этом классе конструкции высокое сопротивление ротора
    смещает пиковый крутящий момент на очень низкую скорость
    .
  • Даже при нулевой скорости (100% скольжение
    ) самый высокий крутящий момент может возникнуть в этом классе конструкции
    .
  • Проскальзывание при полной нагрузке (обычно составляет от 7 до 11 процентов,
    , но может доходить до 17 процентов и более) в этом классе конструкции
    довольно велико из-за высокого сопротивления ротора
    всегда.

  24

  • В исполнении класса E
  • Очень низкий пусковой момент.
  • Нормальный пусковой ток.
  • Низкое скольжение.
  • Компенсатор или пускатель сопротивления используются для управления пусковым током
    .
  • В исполнении класса F
  • Низкий пусковой крутящий момент, в 1,25 раза превышающий полную нагрузку
    крутящий момент при подаче полного напряжения.
  • Низкий пусковой ток.
  • Нормальное скольжение.

  25

  • Круговая диаграмма асинхронного двигателя

  Круговая диаграмма означает, что это фигура или кривая
  , которая нарисована, имеет круглую форму.Как мы знаем,
  , схематическое представление
  проще по сравнению с теоретическим и математическим описанием
  . На самом деле,
  у нас не так много времени или терпения, чтобы читать записи, поэтому мы,
  , предпочитаем схематическое представление. Кроме того,
  очень легко запомнить то, что показано на рисунке
  . Как известно, КАРТИНКА СТОИТ 1000
  СЛОВА. Это также верно и здесь, и мы должны нарисовать круговую диаграмму
  , чтобы вычислить различные параметры
  , а не делать это математически.
  Важность круговой диаграммы Диаграмма
  предоставляет информацию, которая не предоставляется обычной векторной диаграммой
  . На векторной диаграмме
  показано соотношение между током и напряжением только при условии
  одной цепи. Если условие
  изменится, нам нужно снова нарисовать векторную диаграмму
  . Но круговая диаграмма может называться
  векторной диаграммой, нарисованной в одной плоскости для более чем
  состояний одной цепи. Что касается асинхронного двигателя
  , который является нашим основным интересом, мы можем получить информацию о его выходной мощности, коэффициенте мощности
  , крутящем моменте, скольжении, скорости, потерях в меди, КПД
  и т. Д.в графическом или схематическом виде
  .
  26

  • Испытание выполнено для вычисления данных, необходимых для круговой диаграммы
  • Мы должны выполнить испытание
    без нагрузки и заблокированного ротора в асинхронном двигателе. При испытании без нагрузки асинхронный двигатель
    работает без нагрузки, и по методу двухваттного счетчика
    его общая потребляемая мощность составляет
    , рассчитанная, что складывается только из потерь
    без нагрузки. Скольжение предполагается равным нулю. Отсюда ток нагрузки
    и угол между напряжением и током
    не требуется для построения круговой диаграммы
    и рассчитывается.Угол будет большим, поскольку асинхронный двигатель
    без нагрузки имеет высокое индуктивное сопротивление
    . При испытании блочного ротора ротор
    блокируется, что аналогично короткому замыканию вторичной обмотки
    трансформатора. Из этого теста нам,
    , нужно рассчитать ток короткого замыкания и угол запаздывания
    между напряжением и током для построения круговой диаграммы
    . Также нам понадобятся потери меди в роторе и статоре
    .

  27

  • Процедура рисования круговой диаграммы
  • Мы должны предположить подходящий, прежде чем рисовать его.
    Это предположение сделано для удобства нашего
    .

  28

  • На графике нанесены ток без нагрузки и угол
    без нагрузки, рассчитанные по результатам испытания без нагрузки. Это
    показано линией OA, где O0 — угол коэффициента мощности
    без нагрузки.
  • На графике нанесены ток короткого замыкания и угол, полученные
    при испытании блочного ротора. Это показано
    линией OC, а угол показан OB.
  • Проведена правая биссектриса линии AC, которая проходит через линию
    пополам и продолжается до линии
    AE, которая дает нам Центр.
  • Ток статора рассчитывается по эквивалентной схеме
    асинхронного двигателя, которую мы получаем в результате двух испытаний
    . Этот ток равен
    на круговой диаграмме в соответствии со шкалой
    с началом касания и точкой на круговой диаграмме
    , которая показана буквой B.
  • Линия переменного тока называется линией электропередачи. Используя шкалу
    для преобразования мощности, которую мы выбрали
    на круговой диаграмме, мы можем получить выходную мощность
    , если мы переместимся вертикально над линией AC к
    периферии круга.Выходная мощность
    , заданная линией MB.
  • Суммарные потери в меди представлены линией GM.
  • Для построения линии крутящего момента общие потери в меди
    должны быть разделены как на потери в меди
    ротора, так и на потери в меди статора. Линия DE дает
    потери в меди в статоре, а линия CD дает потери в меди в роторе
    . Таким образом, выбирается точка E
    .
  • Линия AD известна как линия крутящего момента, которая дает
    крутящий момент, развиваемый асинхронным двигателем.

  29

  • Максимальные значения по круговой диаграмме

  30

  • Максимальная выходная мощность
  • Когда касательная к окружности параллельна линии
    , выходная мощность будет максимальной. Эта точка
    M получается путем проведения перпендикулярной линии
    от центра к выходной линии и продолжения ее
    до разреза M. Максимальный крутящий момент
  • Когда касательная к окружности параллельна линии крутящего момента
    , это дает максимальный крутящий момент. .Это
    получается путем проведения линии от центра на
    перпендикулярно линии крутящего момента и продолжения ее
    , чтобы разрезать по окружности. Эта точка обозначена как N.
    Максимальная входная мощность
  • Это происходит, когда касательная к окружности проходит на
    перпендикулярно горизонтальной линии. Точка
    — это самая высокая точка на круговой диаграмме, а
    , проведенная к центру и простирающаяся в S. Эта точка
    отмечена как R. Заключение круга
    Диаграмма
  • Этот метод основан на некоторых приближениях, которые мы использовали в
    . Чтобы нарисовать круговую диаграмму
    , а также есть округление значений
    .Таким образом, в этом методе
    есть некоторая ошибка, но он может дать хорошие приблизительные результаты.
    Кроме того, этот метод требует очень много времени, поэтому
    его рисуют в тех случаях, когда рисование круговой диаграммы
    абсолютно необходимо. В противном случае мы идем
    за математическими формулами или эквивалентной схемой
    модели, чтобы узнать различные параметры.

  31

  • Характеристики скольжения по крутящему моменту асинхронного двигателя

  Кривая скольжения по крутящему моменту для асинхронного двигателя
  дает нам информацию об изменении крутящего момента
  при скольжении.Скольжение определяется как отношение
  разницы синхронной скорости к скорости
  при любой механической нагрузке к синхронной скорости
  машины. Изменение скольжения может быть получено
  с изменением скорости, равной
  , когда скорость изменяется, скольжение также будет изменяться, и крутящий момент
  , соответствующий этой скорости, также будет изменяться
  . Кривая может быть описана в трех режимах
  работы —
  32

  • Моторный режим В этом режиме работы питание
    подается на стороны статора, и двигатель всегда
    вращается со скоростью ниже синхронной.Крутящий момент асинхронного двигателя
    изменяется от нуля до полного крутящего момента нагрузки
    при изменении скольжения. Скольжение
    изменяется от нуля до единицы. Он равен нулю при отсутствии нагрузки и единице
    в состоянии покоя. Из кривой видно, что крутящий момент
    прямо пропорционален скольжению. Чем больше
    , тем больше будет проскальзывание, больше будет крутящий момент
    , и наоборот. Линейная зависимость
    значительно упрощает расчет параметра двигателя до
    . Генераторный режим В этом режиме работы
    асинхронный двигатель работает с синхронной скоростью выше
    , и он должен приводиться в движение первичным двигателем
    .Обмотка статора подключена к трехфазному источнику
    , в котором она подает
    электрическую энергию. Фактически, в этом случае крутящий момент
    и скольжение отрицательны, поэтому двигатель
    получает механическую энергию и выдает
    электрическую энергию. Асинхронный двигатель
    редко используется в качестве генератора, поскольку для его работы требуется реактивная мощность
    . То есть реактивная мощность
    должна подаваться извне, и если она каким-либо образом работает на
    ниже синхронной скорости, она будет потреблять электроэнергию, а не передавать
    на выходе.Поэтому, насколько это возможно, обычно избегают индукционных генераторов
    .

  33

  • Режим торможения В режиме отключения два провода
    или полярность напряжения питания изменяются
    , так что двигатель начинает вращаться в обратном направлении
    и в результате двигатель останавливается. Этот метод взлома
    известен как закупоривание. Этот метод
    используется, когда требуется остановить двигатель
    в течение очень короткого периода времени. Кинетическая энергия
    , накопленная во вращающейся нагрузке,
    рассеивается в виде тепла.Кроме того, двигатель
    по-прежнему получает мощность от статора, которая также
    рассеивается в виде тепла. В результате двигатель
    вырабатывает огромную тепловую энергию. Для этого статор
    отключается от питания до того, как двигатель
    перейдет в режим отключения.
  • Если нагрузка, приводимая двигателем, ускоряет двигатель
    в том же направлении, в котором вращается двигатель
    , скорость двигателя может увеличиться на
    больше, чем синхронная скорость. В этом случае он
    действует как индукционный генератор, который подает
    электрическую энергию в сеть, которая стремится
    замедлить двигатель до его синхронной скорости, в этом случае в
    двигатель останавливается.Принцип
    такого типа прерывания называется динамическим или рекуперативным прерыванием
    .

  34

  • Характеристики проскальзывания крутящего момента однофазного асинхронного двигателя

  35

  • Из рисунка видно, что при скольжении единицы
    и переднее, и заднее поле развивают равный крутящий момент
    , но направления которых противоположны
    друг другу, поэтому результирующий крутящий момент равен нулю.
    , следовательно, двигатель не запускается.Отсюда
    можно сказать, что эти двигатели
    не запускаются самостоятельно, в отличие от трехфазного асинхронного двигателя.
    Должны быть средства для обеспечения пускового момента
    . Если каким-либо образом мы можем увеличить скорость
    переднего хода машины, из-за чего скольжение вперед
    уменьшает, передний крутящий момент будет увеличиваться
    , а обратный крутящий момент уменьшится как
    , в результате чего двигатель запустится.
  • Отсюда можно сделать вывод, что для пуска однофазного асинхронного двигателя
    должна быть
    разница крутящего момента между прямым и обратным полем
    .Если крутящий момент переднего поля
    больше, чем обратного поля, то двигатель
    вращается вперед или против часовой стрелки
    . Если крутящий момент из-за обратного поля на
    больше по сравнению с другим, то двигатель вращается на
    назад или по часовой стрелке.

  36

  • Уравнение крутящего момента трехфазного асинхронного двигателя

  Крутящий момент, создаваемый трехфазным асинхронным двигателем
  , зависит от следующих трех факторов
  . Во-первых, величина тока ротора,
  , во-вторых, магнитный поток, который взаимодействует с ротором.
  трехфазного асинхронного двигателя и отвечает
  за создание ЭДС в роторной части асинхронного двигателя
  , наконец, коэффициент мощности ротора трехфазного асинхронного двигателя
  .Комбинируя все эти коэффициенты
  вместе, мы получаем уравнение крутящего момента как:
  где, T — крутящий момент, создаваемый асинхронным двигателем
  , f — поток, ответственный за создание индуцированной ЭДС
  , I2 — ток ротора, cos? 2 — коэффициент мощности
  роторной цепи. Поток f, создаваемый
  статором, пропорционален ЭДС статора E1. т.е.
  f? E1 Мы знаем, что коэффициент трансформации K равен
  , определяемый как отношение вторичного напряжения (напряжение ротора
  ) к первичному напряжению (напряжение статора
  ).
  37
  Ток ротора I2 определяется как отношение наведенной ЭДС ротора
  в рабочем состоянии, sE2 к полному сопротивлению
  , Z2 на стороне ротора,
  и полное сопротивление Z2 на стороне ротора определяется как
  38

  • Помещая это значение в уравнение выше, мы получаем:

  Мы знаем, что коэффициент мощности определяется как отношение сопротивления
  к сопротивлению полного сопротивления. Коэффициент мощности
  цепи ротора равен
  . Подставляя значение магнитного потока f, ток ротора I2, коэффициент мощности
  cos? 2 в уравнение крутящего момента, мы получаем
  ,
  39

  • Объединяя аналогичные термины, получаем

  Удаляя константу пропорциональности, получаем,
  Где нс — синхронная скорость в r.п. с, нс Нс
  /60. В итоге уравнение крутящего момента принимает вид:
  40

  • Вывод K в уравнении крутящего момента. В трехфазном асинхронном двигателе
    возникают потери в роторе меди
    . Эти потери в меди в роторе равны
    и выражаются как Pc 3I22R2. Мы знаем, что ток ротора
    ,

  . Подставьте это значение I2 в уравнение для потерь в меди в роторе
  , Pc. Таким образом, получаем
  Отношение P2 Pc Pm 1 s (1 — s), где
  P2 — вход ротора, Pc — потери в меди ротора
  , Pm — развиваемая механическая мощность.
  41
  Подставляя значение Pc в уравнение выше, мы
  получаем,
  При упрощении получаем,
  42

  • Механическая мощность, развиваемая Pm T ?,

  Подставляя значение Pm
  Мы знаем, что скорость ротора N Ns (1 — с)
  Подставляя это значение скорости ротора в уравнение выше
  , мы получаем, Вычисляя и подставляя
  все значения, мы получаем уравнение.