Фазный ротор асинхронного двигателя: Асинхронный двигатель с фазным ротором

Содержание

Асинхронный двигатель с фазным ротором

Асинхронный двигатель с фазным ротором – это двигатель, который можно регулировать с помощью добавления в цепь ротора добавочных сопротивлений. Обычно такие двигатели применяются при пуске с нагрузкой на валу, так как увеличение сопротивления в цепи ротора, позволяет повысить пусковой момент и уменьшить пусковые токи. Этим асинхронный двигатель с фазным ротором выгодно отличается от АД с короткозамкнутым ротором.

Статор (3) выполнен, так же как и в обычном асинхронном двигателе, он представляет из себя полый цилиндр, набранный из листов электротехнической стали, в который уложена трехфазная обмотка.

Ротор (4) по сравнению с короткозамкнутым, представляет из себя более сложную конструкцию. Он состоит из сердечника в который уложена трехфазная обмотка, аналогично обмотке статора. Отсюда название двигателя. Если двигатель двухполюсный, то обмотки ротора смещены геометрически друг относительно друга на 120.

Эти обмотки соединяются с тремя контактными кольцами (2), расположенными на валу (5) ротора. Контактные кольца выполнены из латуни или стали, причем друг от друга они изолированы. С помощью нескольких металлографитовых щеток (обычно двух), которые расположены на щеткодержателе (1) и прижимаются пружинами к кольцам, в цепь вводятся добавочные сопротивления. Выводы обмоток соединяются по схеме «звезда».

Добавочное сопротивление вводится только при пуске двигателя. Причем им обычно служит ступенчатый реостат, сопротивление которого уменьшают с увеличением оборотов двигателя. Таким образом пуск двигателя осуществляется тоже ступенчато. После того, как разгон закончился и двигатель вышел на естественную механическую характеристику, обмотку ротора закорачивают. Для того, чтобы сохранить щетки и снизить потери на них, в двигателях с фазным ротором существует специальное устройство, которое поднимает щетки и замыкает кольца. Таким образом, удается повысить еще и КПД двигателя.

Добавочное сопротивление позволяет главным образом осуществить пуск двигателя под нагрузкой, работать с ним длительное время двигатель не может, так как механические характеристики слишком мягкие и работа двигателя на них нестабильна.

Для того чтобы автоматизировать пуск двигателя, в обмотку ротора включают индуктивность. В момент пуска, частота тока в роторе наибольшая, а значит и индуктивное сопротивление максимально. Затем, при разгоне двигателя, частота, как и сопротивление уменьшаются, и двигатель постепенно начинает работать в обычном режиме.

За счет усложнения своей конструкции, асинхронный двигатель с фазным ротором, обладает хорошими пусковыми и регулировочными характеристиками. Но по той же причине, его стоимость возрастает приблизительно в 1.5 по сравнению с обычным АД, кроме того увеличивается масса, размеры и как правило, уменьшается надежность двигателя.

  • Просмотров: 32801
  • Какак разница между короткозамкнутым и фазным ротором

    Какак разница между короткозамкнутым и фазным ротором

    Ротор — вращающаяся часть двигателей и рабочих машин, на которой расположены органы, получающие энергию от рабочего тела или отдающие её рабочему телу.

    Как вы знаете, асинхронные электродвигатели имеют трехфазную обмотку (три отдельные обмотки) статора, которая может формировать разное количество пар магнитных полюсов в зависимости от своей конструкции, что влияет в свою очередь на номинальные обороты двигателя при номинальной частоте питающего трехфазного напряжения. При этом роторы двигателей данного типа могут отличаться, и у асинхронных двигателей они бывают короткозамкнутыми или фазными. Чем отличается короткозамкнутый ротор от фазного ротора — об этом и пойдет речь в данной статье.

    Короткозамкнутый ротор

    Представления о явлении электромагнитной индукции подскажут нам, что произойдет с замкнутым витком проводника, помещенным во вращающееся магнитное поле, подобное магнитному полю статора асинхронного двигателя. Если поместить такой виток внутри статора, то когда ток на обмотку статора будет подан, в витке будет индуцироваться ЭДС, и появится ток, то есть картина примет вид: виток с током в магнитном поле. Тогда на такой виток (замкнутый контур) станет действовать пара сил Ампера, и виток начнет поворачиваться вслед за движением магнитного потока.

    Так и работает асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, только вместо витка на его роторе расположены медные или алюминиевые стержни, замкнутые накоротко между собой кольцами с торцов сердечника ротора. Ротор с такими короткозамкнутыми стержнями и называют короткозамкнутым или ротором типа «беличья клетка» поскольку расположенные на роторе стержни напоминают беличье колесо.

    Проходящий по обмоткам статора переменный ток, порождающий вращающееся магнитное поле, наводит ток в замкнутых контурах «беличьей клетки», и весь ротор приходит во вращение, поскольку в каждый момент времени разные пары стержней ротора будут иметь различные индуцируемые токи: какие-то стержни — большие токи, какие-то — меньшие, в зависимости от положения тех или иных стержней относительно поля. И моменты никогда не будут уравновешивать ротор, поэтому он и будет вращаться, пока по обмоткам статора течет переменный ток.

    К тому же стержни «беличьей клетки» немного наклонены по отношению к оси вращения — они не параллельны валу. Наклон сделан для того, чтобы момент вращения сохранялся постоянным и не пульсировал, кроме того наклон стержней позволяет снизить действие высших гармоник индуцируемых в стержнях ЭДС.

    Будь стержни без наклона — магнитное поле в роторе пульсировало бы.

    Скольжение s

    Для асинхронных двигателей всегда характерно скольжение s, возникающее из-за того, что синхронная частота вращающегося магнитного поля n1 статора выше реальной частоты вращения ротора n2.

    Скольжение возникает потому, что индуцируемая в стержнях ЭДС может иметь место только при движении стержней относительно магнитного поля, то есть ротор всегда вынужден хоть немного, но отставать по скорости от магнитного поля статора. Величина скольжения равна s = (n1-n2)/n1.

    Если бы ротор вращался с синхронной частотой магнитного поля статора, то в стержнях ротора не индуцировался бы ток, и ротор бы просто не стал вращаться. Поэтому ротор в асинхронном двигателе никогда не достигает синхронной частоты вращения магнитного поля статора, и всегда хоть чуть-чуть (даже если нагрузка на валу критически мала), но отстает по частоте вращения от частоты синхронной.

    Скольжение s измеряется в процентах, и на холостом ходу практически приближается к 0, когда момент противодействия со стороны ротора почти отсутствует. При коротком замыкании (ротор застопорен) скольжение равно 1.

    Вообще скольжение у асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором зависит от нагрузки и измеряется в процентах. Номинальное скольжение — это скольжение при номинальной механической нагрузке на валу в условиях, когда напряжение питания соответствует номиналу двигателя.

    Фазный ротор

    Асинхронные двигатели с фазным ротором, в отличие от асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, имеют на роторе полноценную трехфазную обмотку. Подобно тому, как на статоре уложена трехфазная обмотка, так же и в пазах фазного ротора уложена трехфазная обмотка.

    Выводы обмотки фазного ротора присоединены к контактным кольцам, насаженным на вал, и изолированным друг от друга и от вала. Обмотка фазного ротора состоит из трех частей — каждая на свою фазу — которые чаще всего соединены по схеме «звезда».

    К обмотке ротора через контактные кольца и щетки присоединяется регулировочный реостат. Краны и лифты, например, пускаются под нагрузкой, и здесь необходимо развивать существенный рабочий момент. Невзирая на усложненность конструкции, асинхронные двигатели с фазным ротором обладают лучшими регулировочными возможностями касательно рабочего момента на валу, чем асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, которым требуется промышленный частотный преобразователь.

    Обмотка статора асинхронного двигателя с фазным ротором выполняется аналогично тому, как и на статорах асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, и аналогичным путем создает, в зависимости от количества катушек (три, шесть, девять или более катушек), два, четыре и т. д. полюсов. Катушки статора сдвинуты между собой на 120, 60, 40 и т. д. градусов. При этом на фазном роторе делается столько же полюсов, сколько и на статоре.

    Регулируя ток в обмотках ротора, регулируют рабочий момент двигателя и величину скольжения. Когда регулировочный реостат полностью выведен, то для уменьшения износа щеток и колец их закорачивают при помощи специального приспособления для подъема щеток.

    Ранее ЭлектроВести писали, что в Атлантическом океане первый в мире телескопический ветрогенератор обеспечивает электроэнергией 5000 домохозяйств на одном из Канарских островов — Гран-Канария.

    По материалам: electrik.info.

    Асинхронные электродвигатели с фазным ротором

     Асинхронные электродвигатели с фазным ротором используются во многих приводах высокой мощности. Наиболее часто их применяют в сырьевой промышленности, например, при добыче руды и минералов или на производствах связующих веществ, таких как цемент, известняк и гипс, в различного рода дробильных установках, роликовых прессах и прокатных станах, а также в крупногабаритных вентиляторах, насосах и конвейерах.

    Асинхронные электродвигатели с фазным ротором используются во многих приводах высокой мощности. Наиболее часто их применяют в сырьевой промышленности, например, при добыче руды и минералов или на производствах связующих веществ, таких как цемент, известняк и гипс, в различного рода дробильных установках, роликовых прессах и прокатных станах, а также в крупногабаритных вентиляторах, насосах и конвейерах.

    К сожалению, наиболее прочные и наиболее экономичные асинхронные короткозамкнутые электродвигатели обладают свойством, из-за которого их пуск непосредственно от сети затруднен, а в некоторых случаях невозможен. Так, в состоянии покоя и на небольших оборотах в момент пуска они создают лишь малый крутящий момент, хотя при этом требуют очень сильный ток, превышающий номинальный ток электродвигателя в несколько раз. Поэтому работающая от привода машина, технологический процесс и сеть до привода ограничивают применение данного простейшего концепта привода.

    Например, для работы загруженного прокатного стана нужен очень большой крутящий момент при пуске или же особый пусковой момент трогания величиной, вероятно, намного превышающей номинальный крутящий момент используемого электродвигателя. Большая инерция загруженного стана приводит к продолжительному периоду выхода на рабочий режим, поэтому нужный высокий крутящий момент необходим в течение продолжительного времени даже при малых оборотах. Если по требованиям технологического процесса пуск выполняется несколько раз в день, то тепловая нагрузка на элементы привода в этом случае довольно высокая, что может ограничивать число пусков.

    В случае высокого отношения номинальной мощности электродвигателя к нагрузочной способности сети до электродвигателя большая перегрузка по току при пуске приводит к существенной просадке напряжения, что может вызвать перебои в работе параллельных потребителей. Это и есть случай установки одиночных электродвигателей большой мощности относительно общей мощности сети.

    Конструкция асинхронного электродвигателя с фазным ротором при использовании компактного пускового устройства позволяет достичь пусковой момент соизмеримый с максимальным моментом двигателя, что в частности может достигать двух- а то и трехкратному номинальному моменту, при этом пусковой ток соответствует номинальному току двигателя, либо незначительно его больше.

    В таких случаях использование асинхронных электродвигателей с фазным ротором является более рациональным. В отличие от частотно-регулируемых приводов, когда для больших пусковых моментов необходимо использовать преобразователи, мощностью большей номинальной, что в номинальном режиме повышает потери, пусковой момент асинхронного двигателя с фазным ротором зависит от его физических свойств, а пусковой реостат работает только в процессе разгона. При изменении пусковой характеристики с помощью изменения внешнего сопротивления роторной цепи возникают лишь незначительно большие потери в двигателе, таким образом количество допустимых пусков не ограничивается нагревостойкостью самого двигателя.

    Общая характеристика:
    • Очень высокий пусковой крутящий момент, превышающий номинальный в два-три раза
    • Низкий пусковой ток, не превышающий или незначительно превышающий номинальный ток
    • Ограниченное только пускателем время выхода на рабочий режим и число пусков
    • Отсутствующие или крайне низкие пульсации крутящего момента на пуске в зависимости от типа пускателя
    • Высокий КПД в режиме непрерывной работы (нет потерь дополнительных устройств)
    • Не требуются особые условия окружающей среды
    • Нет нелинейных искажений
    • Не требуются меры по защите от электромагнитных помех, не требуется экранированный соединительный кабель

    принцип работы, устройство и сферы применения асинхронного двигателя

    Асинхронный двигатель (АД) с фазным ротором представляет собой многофункциональную силовую установку, которая поддерживает регулировку с помощью внесения в роторную цепь добавочных сопротивлений. От классических моделей с короткозамкнутым ротором агрегат отличается более высоким пусковым моментом и низким пусковым током. Классификация устройств осуществляется с учетом их свойств и конструкции.

    Общая информация

    Чтобы понять, как работает асинхронный двигатель с фазным ротором, необходимо внимательно изучить особенности его пуска. При запуске установки ее ротор параллельно переходит из состояния покоя в медленное и равномерное вращение. При этом система уравновешивает момент сил сопротивления посредством собственного вала.

    Во время запуска начинается усиленное потребление энергетических ресурсов, что связано с преодолением тормозного момента и компенсацией потерь внутри силовой установки. Нередко параметры начального пускового момента далеки от требуемых, поэтому асинхронный двигатель не способен перейти в режим полноценной работы. В таком случае ускорение приостанавливается, а постоянное воздействие чрезмерного тока приводит к перегреву внутренних узлов установки.

    По этой причине частота запусков двигателя ограничивается несколькими включениями. Если агрегат работал от электрической сети с низкой мощностью, тогда подобное явление может снизить общее напряжение и нарушить работу других приборов, присоединенных к этой линии.

    Наличие в роторной цепи пусковых резисторов снижает показатели электрического тока, но при этом поднимает начальный пусковой момент, пока он не достигнет пиковой отметки. Запуск силовой установки бывает легким, нормальным или тяжелым.

    В зависимости от этого фактора можно определить оптимальные параметры сопротивления резисторов.

    После успешного запуска остается поддерживать стабильный вращающий момент на этапе разгона ротора, что сократит продолжительность перехода из спокойного состояния в стадию вращения и снизит вероятность нагрева. Для этого необходимо уменьшить показатели сопротивления резисторов.

    Переключение разных резисторов происходит из-за подключения контакторов ускорения в последовательном порядке. Отключать двигатель от электрической сети можно только при накоротко замкнутой роторной цепи. Если это требование проигнорировать, то появится риск существенного перенапряжения в обмоточных фазах статора.

    Технические характеристики

    Существуют установленные требования, гарантирующие качественную работу асинхронных двигателей с фазным ротором. От них зависят базовые параметры и характеристики системы, включая:

    1. Размеры и мощность установки, соответствующие техническому регламенту.
    2. Защиту от внешних воздействий. Ее степень определяется окружающими условиями, в которых будет расположена машина. Дело в том, что одни установки предназначаются для работы внутри помещения, в то время как другие способны функционировать и на улице. К тому же доступные на рынке агрегаты отличаются климатическими особенностями. Например, существуют двигатели, которые выдерживают экстремальный холод или, наоборот, сильную жару. В зависимости от условий использования они обладают характерным исполнением и защитой.
    3. Степень изоляции. Асинхронные двигатели с фазным ротором должны быть устойчивыми к высоким температурным показателям и возможным нагревам внутренних механизмов. Для предотвращения воспламенений их защищают специальными изоляционными слоями.
    4. Соответствие установленным стандартам и режимам функционирования.
    5. Наличие мощной охладительной системы, которая соответствует рабочему режиму двигателя.
    6. Уровень шума во время запуска на холостом ходу. Он соответствует второму классу или ниже.

    Устройство и конструкция

    Желая купить асинхронный электродвигатель с фазным ротором, необходимо хорошо разбираться в его устройстве и конструкционных особенностях. В первую очередь нужно знать, что к основным частям установки относятся статор, который является неподвижным, и ротор — вращающийся механизм внутри статора. Между обоими элементами расположен воздушный зазор, а их поверхность покрыта специальной обмоткой.

    Обмотка статора подключена к электрической сети с переменным напряжением, которое передается на обмотку ротора. Взаимодействие узлов обусловлено магнитным потоком.

    Что касается корпуса статора, то в качестве него используется корпус двигателя, внутри которого расположен запрессованный сердечник. В последнем находятся проводники обмотки, защищенные от замыкания изоляцией. Обмотка сердечника состоит из нескольких секций, заключенных в катушки.

    В роторе установлены вал и сердечник из набранных пластин. Последний элемент создается на основе высокотехнологичной стали и обладает симметричными пазами с проводниками. При работе вал ротора передает крутящий момент к приводу установки. В зависимости от типа ротора выделяют две разновидности двигателей:

    1. С короткозамкнутым ротором.
    2. С фазным ротором.

    В первом типе роторов присутствуют алюминиевые стержни, которые находятся внутри сердечника и замкнуты на торцах кольцами. Их также называют «беличьим колесом». Обычно пазы установки обрабатываются алюминием, что повышает их прочность.

    Фазный ротор асинхронного двигателя существенно отличается от предыдущей разновидности. Число катушек, установленных под конкретным углом, в таких моделях определяется количеством парных полюсов. При этом пары полюсов в роторе такого типа всегда сопоставимы с аналогичными статорными парами.

    Принцип работы

    Изучив устройство АД с фазным ротором и его запуск, можно приступать к более подробному рассмотрению работы такой установки. Её можно разделить на несколько пунктов:

    1. На статор с тройной обмоткой подается трехфазное напряжение от электрической сети с переменным током.
    2. Затем начинается образование магнитного поля, которое приводит к вращению ротора. По мере ускорения вращательных движений скорость оборотов ротора существенно растет.
    3. По достижении определенных показателей отдельные линии полей обоих узлов пересекаются, что вызывает появление электродвижущей силы. Она воздействует на роторную обмотку, за счет чего в ней формируется электрический ток.
    4. В определенный момент времени между магнитным полем статора и током в роторе начинается взаимодействие, образующее крутящий момент. Именно за счет него и осуществляется работа асинхронного двигателя.

    Плюсы и минусы

    В последнее время асинхронные агрегаты пользуются большой популярностью. Она связана с массой преимуществ, которыми они обладают. В их числе:

    1. Высокие значения при начальном вращающем моменте.
    2. Способность принимать любые механические перегрузки без существенного изменения КПД или нарушения стабильной работы установки. Даже если в системе возникают разнообразные перегрузки, агрегат продолжает функционировать с заданной скоростью и практически не отклоняется от базового режима.
    3. Сниженный пусковой ток. В отличие от других асинхронных моделей, например, с короткозамкнутым ротором, у этих двигателей сравнительно низкие показатели пускового тока.
    4. Возможность полной автоматизации работы.
    5. Простота конструкции.
    6. Простая схема запуска.
    7. Сравнительно невысокая цена.
    8. Отсутствие необходимости сложного и дорогостоящего обслуживания.

    Кроме множества плюсов у двигателей этого типа имеются и недостатки. К ключевым минусам относят довольно крупные габариты, из-за которых монтаж и дальнейшая эксплуатация системы усложняются, а также сниженный КПД по сравнению со многими аналогами.

    По последнему показателю устройства с короткозамкнутым ротором более продуктивные.

    Сферы применения

    В настоящее время многие промышленные двигатели являются асинхронными. Их популярность обусловлена вышеперечисленными плюсами и доступностью. Сферы применения таких агрегатов очень обширные, поэтому их активно используют для работы автоматизированных устройств из телемеханической сферы, бытового и медицинского оборудования и звукозаписывающих установок. Асинхронный двигатель — это полезное изобретение нынешнего времени, которое упрощает жизнь человека и обеспечивает хороший КПД при минимальных затратах электроэнергии.

    Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором: конструкция, принцип работы

    Учитывая то, что электроснабжение традиционно осуществляется путём доставки потребителям переменного тока, понятно стремление к созданию электромашин, работающих на поставляемой электроэнергии. В частности, переменный ток активно используется в асинхронных электродвигателях, нашедших широкое применение во многих областях деятельности человека. Особого внимания заслуживает асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, который в силу ряда причин занял прочные позиции в применении.

    Секрет такой популярности состоит, прежде всего, в простоте конструкции и дешевизне его изготовления. У электромоторов на короткозамкнутых роторах есть и другие преимущества, о которых вы узнаете из данной статьи. А для начала рассмотрим конструктивные особенности этого типа электрических двигателей.

    Конструкция

    В каждом электромоторе есть две важных рабочих детали: ротор и статор. Они заключены в защитный кожух. Для охлаждения проводников обмотки на валу ротора установлен вентилятор. Это общий принцип строения всех типов электродвигателей.

    Конструкции статоров рассматриваемых электродвигателей ничем не отличаются от строения этих деталей в других типах электромоторов, работающих в сетях переменного тока. Сердечники статора, предназначенного для работы при трехфазном напряжении, располагаются по кругу под углом 120º. На них устанавливаются обмотки из изолированной медной проволоки определённого сечения, которые соединяются треугольником или звездой. Конструкция магнитопровода статора жёстко крепится на стенках цилиндрического корпуса.

    Строение электродвигателя понятно из рисунка 1. Обратите внимание на конструкцию обмоток без сердечника в короткозамкнутом роторе.

    Рис. 1. Строение асинхронного двигателя с КЗ Ротором

    Немного по-другому устроен ротор. Конструкция его обмотки очень похожа на беличью клетку. Она состоит из алюминиевых стержней, концы которых замыкают короткозамыкающие кольца. В двигателях большой мощности в качестве короткозамкнутых обмоток ротора можно увидеть применение медных стержней. У этого металла низкое удельное сопротивление, но он дороже алюминия. К тому же медь быстрее плавится, а это не желательно, так как вихревые токи могут сильно нагревать сердечник.

    Конструктивно стержни расположены поверх сердечников ротора, которые состоят из трансформаторной стали. При изготовлении роторов сердечники монтируют на валу, а проводники обмотки впрессовывают (заливают) в пазы магнитопровода. При этом нет необходимости в изоляции пазов сердечника. На рисунке 2 показано фото ротора с КЗ обмотками.

    Рис. 2. Ротор асинхронного двигателя с КЗ обмотками

    Пластины магнитопроводов таких роторов не требуют лаковой изоляции поверхностей. Они очень просты в изготовлении, что удешевляет себестоимость асинхронных электродвигателей, доля которых составляет до 90% от общего числа электромоторов.

    Ротор асинхронно вращается внутри статора. Между этими деталями устанавливаются минимальные расстояния в виде воздушных зазоров. Оптимальный зазор находится в пределах от 0,5 мм до 2 мм.

    В зависимости от количества используемых фаз асинхронные электродвигатели можно разделить на три типа:

    Они отличаются количеством и расположением обмоток статора. Модели с трехфазными обмотками отличаются высокой стабильностью работы при номинальной нагрузке. У них лучшие пусковые характеристики. Зачастую такие электродвигатели используют простую схему пуска.

    Двухфазные двигатели имеют две перпендикулярно расположенных обмотки статора, на каждую из которых поступает переменный ток. Их часто используют в однофазных сетях – одну обмотку подключают напрямую к фазе, а для питания второй применяют фазосдвигающий конденсатор. Без этой детали вращение вала асинхронного электродвигателя самостоятельно не начнётся. В связи с тем, что конденсатор является неотъемлемой частью двухфазного электромотора, такие двигатели ещё называют конденсаторными.

    В конструкции однофазного электродвигателя используют только одну рабочую обмотку. Для запуска вращения ротора применяют пусковую катушку индуктивности, которую через конденсатор кратковременно подключают к сети, либо замыкают накоротко. Эти маломощные моторчики используются в качестве электрических приводов некоторых бытовых приборов.

    Принцип работы

    Функционирование асинхронного двигателя осуществляется на основе свойства трёхфазного тока, способного создавать в обмотках статора вращающее магнитное поле. В рассматриваемых электродвигателях синхронная частота вращения электромагнитного поля связана прямо пропорциональной зависимостью с собственной частотой переменного тока.

    Существует обратно пропорциональная зависимость частоты вращения от количества пар полюсов в обмотках статора. Учитывая то, что сдвиг фаз составляет 60º, зависимость частоты вращения ротора (в об/мин.) можно выразить формулой:

    n= (f1*60) / p, где n1 – синхронная частота,  f1 частота переменного тока, а pколичество пар полюсов.

    В результате действия магнитной индукции на сердечник ротора, в нём возникнет ЭДС, которая, в свою очередь, вызывает появление электрического тока в замкнутом проводнике. Возникнет сила Ампера, под действием которой замкнутый контур начнёт вращение вдогонку за магнитным полем. В номинальном режиме работы частота вращения ротора немного отстаёт от скорости вращения создаваемого в статоре магнитного поля. При совпадении частот происходит прекращение магнитного потока, ток исчезает в обмотках ротора, вследствие чего прекращается действие силы. Как только скорость вращения вала отстанет, переменными токами магнитных полей, возобновляется действие амперовой силы.

    Разницу частот вращения магнитных полей называют частотой скольжения: ns=n1–n2, а относительную величину s, характеризующую отставание, называют скольжением.

    s = 100% * ( n/ n1) = 100% * (n— n2) / n1 , где nsчастота скольжения; n1, n2 – частоты вращений статорных и роторных магнитных полей соответственно.

    С целью уменьшения гармоник ЭДС и сглаживания пульсаций момента силы, стержни короткозамкнутых витков немного скашивают. Взгляните ещё раз на рис. 2 и обратите внимание на расположение стержней, выполняющих роль обмоток ротора, относительно оси вращения.

    Скольжение зависит от того, какую механическую нагрузку приложено к валу двигателя. В асинхронных электромоторах изменение параметров скольжения происходит в диапазоне от 0 до 1. Причём в режиме холостого хода набравший обороты ротор почти не испытывает активного сопротивления. S приближается к нулю.

    Увеличение нагрузки способствует увеличению скольжения, которое может достигнуть единицы, в момент остановки двигателя из-за перегрузки. Такое состояние равносильно режиму короткого замыкания и может вывести устройство из строя.

    Относительная величина отставания соответствующая номинальной нагрузке электрической машины называется номинальным скольжением. Для маломощных электромоторов и двигателей средней мощности этот показатель изменяется в небольших пределах – от 8% до 2%. При неподвижности ротора электродвигателя скольжение стремится к 0, а при работе на холостом ходу оно приближается к 100%.

    Во время запуска электромотора его обмотки испытывают нагрузку, что приводит к резкому увеличению пусковых токов. При достижении номинальных мощностей электрические двигатели с короткозамкнутыми витками самостоятельно восстанавливают номинальную частоту ротора.

    Обратите внимание на кривую крутящего момента скольжения, изображённую на рис. 3.

    Рис. 3. Кривая крутящего момента скольжения

    При увеличении крутящего момента коэффициент s изменяется от 1 до 0 (см. отрезок «моторная область»). Возрастает также скорость вращения вала. Если скорость вращения вала превысит номинальную частоту, то крутящий момент станет отрицательным, а двигатель перейдёт в режим генерации (отрезок «генерирующая область»). В таком режиме ротор будет испытывать магнитное сопротивление, что приведёт к торможению мотора. Колебательный процесс будет повторяться, пока не стабилизируется крутящий момент, а скольжение не приблизится к номинальному значению.

    Преимущества и недостатки

    Повсеместное использование асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами обусловлено их неоспоримыми преимуществами:

    • стабильностью работы на оптимальных нагрузках;
    • высокой надёжностью в эксплуатации;
    • низкие эксплуатационные затраты;
    • долговечностью функционирования без обслуживания;
    • сравнительно высокими показателями КПД;
    • невысокой стоимостью, по сравнению с моделями на основе фазных роторов и с другими типами электромоторов.

    Из недостатков можно отметить:

    • высокие пусковые токи;
    • чувствительность к перепадам напряжений;
    • низкие коэффициенты скольжений;
    • необходимость в применении устройств, таких как преобразователи частоты, пусковые реостаты и др., для улучшения характеристик электромотора;
    • ЭД с короткозамкнутым ротором нуждаются в дополнительных коммутационных управляющих устройствах, в случаях, когда возникает необходимость регулировать скорость.

    Электродвигатели данного типа имеют приличную механическую характеристику. Несмотря на недостатки, они лидируют по показателям их применения.

    Основные технические характеристики

    В зависимости от класса электродвигателя, его технические характеристики меняются. В рамках данной статьи не ставится задача приведения параметров всех существующих классов двигателей. Мы остановимся на описании основных технических характеристик для электромоторов классов 56 А2 – 80 В2.

    В этом небольшом промежутке на линейке моделей эелектромоторов с короткозамкнутыми роторами можно отметить следующее:

    Мощность составляет от 0,18 кВт (класс 56 А2) до 2,2 кВт (класс 80 В2).

    Ток при максимальном напряжении – от 0,55 А до 5А.

    КПД от 66% до 83%.

    Частота вращения вала для всех моделей из указанного промежутка составляет 3000 об./мин.

    Технические характеристики конкретного двигателя указаны в его паспорте.

    Подключение

    Статорные обмотки трёхфазного АДКР можно подключать по схеме «треугольник» либо «звезда». При этом для звёздочки требуется напряжение выше, чем для треугольника.

    Обратите внимание на то, что электродвигатель, подключенный разными способами к одной и той же сети, потребляет разную мощность. Поэтому нельзя подключать электромотор, рассчитанный на схему «звезда» по принципу треугольника. Но с целью уменьшения пусковых токов можно коммутировать на время пуска контакты звезды в треугольник, но тогда уменьшится и пусковой момент.

    Схемы включения понятны из рисунка 4.

    Рис. 4. Схемы подключения

    Для подключения трёхфазного электрического двигателя к однофазному току применяют фазосдвигающие элементы: конденсаторы, резисторы. Примеры таких подключений смотрите на рисунке 5. Можно использовать как звезду, так и треугольник.

    Рис. 5. Примеры схем подключений в однофазную сеть

    С целью управления работой двигателя в электрическую цепь статора подключаются дополнительные устройства.

    Пуск электродвигателя с фазным ротором





    Пусковые свойства асинхронного двигателя зависят от особенностей его конструкции, в частности от устройства ротора. 

    Пуск асинхронного двигателя сопровождается переходным процессом машины, связанным с переходом ротора из состояния покоя в состояние равномерного вращения, при котором момент двигателя уравновешивает момент сил сопротивления на валу машины. 

    При пуске асинхронного двигателя имеет место повышенное потребление электрической энергии из питающей сети, затрачиваемое не только на преодоление приложенного к валу тормозного момента и покрытие потерь в самой асинхронном двигателе, но и на сообщение движущимся звеньям производственного агрегата определенной кинетической энергии. Поэтому при пуске асинхронный двигатель должен развить повышенный вращающий момент.

    Для асинхронного двигателя с фазным ротором начальный пусковой момент, соответствующий скольжению sп= 1, зависит от активных сопротивлений регулируемых резисторов, введенных в цепь ротора.

    Рис. 1. Пуск трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором: а — графики зависимости вращающего момента двигателя с фазным ротором от скольжения при различных активных сопротивлениях резисторов в цепи ротора, б — схема включения резисторов и замыкающих контактов ускорения в цепь ротора.

    Так, при замкнутых контактах ускорения У1, У2, т. е. при пуске асинхронного двигателя с замкнутыми накоротко контактными кольцами, начальный пусковой момент Мп1 = (0,5 -1,0) Мном, а начальный пусковой ток Iп = (4,5 — 7) Iном и более. 

    Малый начальный пусковой момент асинхронного электродвигателя с фазным ротором может оказаться недостаточным для приведения в действие производственного агрегата и последующего его ускорения, а значительный пусковой ток вызовет повышенный нагрев обмоток двигателя, что ограничивает частоту его включений, а в маломощных сетях приводит к нежелательному для работы других приемников временному понижению напряжения. Эти обстоятельства могут явиться причиной, исключающей использование асинхронных двигателей с фазным ротором с большим пусковым током для привода рабочих механизмов.

    Введение в цепь ротора двигателя регулируемых резисторов, называемых пусковыми, не только снижает начальный пусковой ток, но одновременно увеличивает начальный пусковой момент, который может достигнуть максимального момента Mmax (рис. 1, а, кривая 3), если критическое скольжение двигателя с фазным ротором

    sкр = (R2′ + Rд’) / (Х1 + Х2′) = 1,

    где Rд’ — активное сопротивление резистора, находящегося в фазе обмотки ротора двигателя, приведенное к фазе обмотки статора. Дальнейшее увеличение активного сопротивления пускового резистора нецелесообразно, так как оно приводит к ослаблению начального пускового момента и выходу точки максимального момента в область скольжения s > 1, что исключает возможность разгона ротора. 

    Необходимое активное сопротивление резисторов для пуска двигателя с фазным ротором определяют, исходя из требований пуска, который может быть легким, когда Мп = (0,1 — 0,4) Mном, нормальным, если Мп — (0,5 — 0,75) Мном, и тяжелым при Мп ≥ Мном.  

    Для поддержания достаточно большого вращающего момента двигателем с фазным ротором в процессе разгона производственного агрегата с целью сокращения длительности переходного процесса и снижения нагрева двигателя необходимо постепенно уменьшать активное сопротивление пусковых резисторов. Допустимое изменение момента в процессе разгона M(t) определяется электрическими и механическими условиями, лимитирующими пиковый предел момента М > 0,85Ммах, момент переключения М2 > > Мс (рис. 2), а также ускорение.

    Рис. 2. Пусковые характеристики трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором

    Переключение пусковых резисторов обеспечено поочередным включением контакторов ускорения Y1, Y2 соответственно в моменты времени t1, t2 отсчитываемые с момента пуска двигателя, когда в процессе разгона вращающий момент М становится равным моменту переключения М2. Благодаря этому на протяжении всего пуска все пиковые моменты получаются одинаковыми и все моменты переключения равны между собой.  

    Поскольку вращающий момент и ток асинхронного двигателя с фазным ротором взаимно связаны, то можно при разгоне ротора установить пиковый предел тока I1 = (1,5 — 2,5) Iном и ток переключения I2, который должен обеспечить момент переключения М2 > Мc. 

    Отключение асинхронных двигателей с фазным ротором от питающей сети всегда выполняют при цепи ротора, замкнутой накоротко, во избежание появления перенапряжений в фазах обмотки статора, которые могут превысить номинальное напряжение этих фаз в 3 — 4 раза, если цепь ротора в момент отключения двигателя окажется разомкнутой.




    фазный ротор, электродвигатель

    Всего комментариев: 0


    Конструкция асинхронных двигателей с фазным ротором

    Конструкция асинхронной машины с контактными кольцами представлена на рис. Двигатели этого типа отличаются от короткозамкнутых только устройством ротора.
    Статор двигателя может иметь те же разновидности конструктивных исполнений, что и в короткозамкнутом двигателе. Статор двигателя по рис. 6 (с радиальными каналами в магнитопроводе) почти не отличается по конструкции от статора на рис. 3. Статор состоит из станины 7, в которой при помощи нажимных шайб 5 и шпонок 7 укреплены пакеты магнитопровода, набранные из кольцевых пластин 2. Для образования каналов между пакетами служат распорки 4. В пазы магнитопровода статора уложена двухслойная обмотка, катушки 30 которой связаны между собой соединениями 8. Выводные концы обмотки статора сосредоточены в выводной коробке 23. К фундаменту станина крепится лапами 22. Для подъема двигателя при монтаже служат рымы 6.

     


    Асинхронный двигатель с фазным ротором (250 кВт, 3000 об/мин, 50 Гц, защищенный продуваемый)

    Ротор двигателя состоит из вала 26, на котором при помощи нажимных колец 24, шпонки 21 и разрезной шпонки 20 укреплены в запрессованном состоянии пакеты магнитопровода, набранные из кольцевых пластин 3 (см. рис. 2, а). Радиальные вентиляционные каналы между пакетами образуются дистанционными распорками, помещенными на каждом зубцовом делении. В полузакрытых пазах магнитопровода ротора, показанных в разрезе на рис. 4, б, размещается трехфазная двухслойная волновая стержневая обмотка 29, соединенная обычно в звезду, выводные концы которой посредством электрических кабелей 19, проведенных через отверстие в валу, присоединены к контактным кольцам 75.
    Стержни 1 обмотки с заранее наложенной витковой изоляцией 2, 3 (см. рис. 4, б) вставляются в пазы с торцевой стороны магнитопровода. Предварительно в пазы вводится пазовая коробочка 4, играющая роль корпусной изоляции. Для укрепления стержней в радиальном направлении и усиления витковой и корпусной изоляции используются изоляционные прокладки 5—6. Центробежная сила, действующая на пазовую часть обмотки, воспринимается клиньями 7 из изоляционного материала.
    Лобовые части обмоток укладываются на нажимные шайбы 24 (рис. 6), которые одновременно выполняют роль обмоткодержателей, и охватываются снаружи кольцевыми бандажами 32, рассчитанными на восприятие центробежной силы.
    Электрическое соединение вращающейся обмотки ротора с внешними (неподвижными) электрическими цепями производится при помощи контактных колец, на которые выведены обмотки, и щеточного устройства, связанного с неподвижными электрическими цепями. Контактные кольца выполняются как отдельный узел машины. Кольца 75, изготовленные из стали, отделяются друг от друга и от корпуса с помощью изоляционных прокладок 7 7. Все эти детали стягиваются вместе изолированными шпильками 16 и прифланцовываются к торцу вала. К кольцам плотно прижимаются щетки, электрически соединенные с токоподводящими шинами 72 щеточной траверсы (кроме этих шин на рис. 6 показаны болты 77 щеточной траверсы и ее изоляционные детали, а также корпус 73 и крышка 14; щетки и щеткодержатели не показаны).
    Необходимый электрический контакт щеток с кольцами обеспечивается при помощи щеткодержателей, укрепленных на шинах 72. Соединение токоподводящих шин 72 щеточной траверсы с пусковым реостатом производится в выводной коробке контактных колец 18.

    Правильное расположение оси ротора по отношению к статору и возможность вращения ротора обеспечиваются с помощью таких же деталей, как в короткозамкнутом двигателе по рис.  (подшипников качения, роликового 25 и шарикового /0, подшипниковых крышек 27 и подшипниковых щитов 31).
    По способу охлаждения и защиты от воздействия внешней среды двигатель по рис. 6 имеет продуваемое каплезащищенное исполнение. Внутри машины воздух перемещается аксиально-радиально. Наружный воздух поступает в машину с двух сторон через отверстия в подшипниковых щитах 31 и направляется диффузорами 9 к вентиляционным лопастям 28, промежуткам между лобовыми частями стержней обмотки ротора и к аксиальным каналам в магнитопроводе ротора; далее воздух из аксиальных каналов попадает в радиальные каналы в магнитопроводе ротора и статора; воздух от вентиляционных лопастей 28 и лобовых частей ротора омывает лобовые части обмотки статора. Нагретый в машине воздух попадает в пространство между ярмом статора и корпусом станины, откуда он выбрасывается наружу через боковые отверстия в корпусе. Необходимый для циркуляции воздуха напор создается радиальными каналами в роторе, которые играют роль центробежных вентиляторов.

    Трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором



    ЗАДАЧИ

    • перечислить основные компоненты многофазного асинхронного двигателя с фазным ротором.

    • Опишите, как развивается синхронная скорость в этом типе двигателя.

    • Опишите, как регулятор скорости подключен к щеткам двигателя. обеспечивает регулируемый диапазон скорости двигателя.

    • указать, как крутящий момент, регулирование скорости и эффективность работы на двигатель влияет регулятор скорости.

    • продемонстрировать, как изменить направление вращения ротора с фазой на противоположное. Индукционный двигатель.

    До последних нескольких лет регулирование скорости переменного тока было очень трудным. со штатным мотором. Поэтому другой тип мотора и управления Система разрабатывалась и широко использовалась в течение многих лет. Электрики по обслуживанию должен быть знаком с этим типом двигателя и системы управления.

    Для многих промышленных двигателей требуются трехфазные двигатели с регулируемой контроль скорости.Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором нельзя использовать для переменного скорость работы, поскольку ее скорость по существу постоянна. Другой тип индукции Двигатель был разработан для приложений с регулируемой скоростью. Этот мотор называется асинхронный двигатель с фазным ротором или электродвигатель переменного тока с фазным ротором.

    КОНСТРУКТИВНЫЕ ДЕТАЛИ

    Трехфазный асинхронный двигатель с ротором состоит из сердечника статора с трехфазная обмотка, намотанный ротор с контактными кольцами, щетками и щеткой держатели и два торцевых щита для размещения подшипников, поддерживающих ротор вал.

    рис. 1, 2, 3 и 4 показывают основные части трехфазного, Асинхронный двигатель с фазным ротором.


    ил. 1 Детали двигателя с фазным ротором


    ил. 2 Обмотка статора многофазного асинхронного двигателя


    ил. 3 Ротор с обмоткой для многофазного асинхронного двигателя


    ил. 4 Подшипник скольжения, многофазный асинхронный двигатель с фазным ротором (General Electric Company)

    Статор

    Типичный статор содержит трехфазную обмотку, удерживаемую в пазах. многослойного стального сердечника, рисунок 2.Обмотка состоит из формованных катушки расположены и соединены таким образом, что получается три однофазных обмотки разнесены на 120 электрических градусов. Отдельные однофазные обмотки подключаются по схеме звезды или треугольника. Выводятся три линейных вывода к клеммной коробке, установленной на раме двигателя. Это та же конструкция в качестве статора двигателя с короткозамкнутым ротором.

    Ротор

    Ротор состоит из цилиндрического сердечника, состоящего из стальных пластин. Прорези, вырезанные в цилиндрическом сердечнике, удерживают сформированные катушки проволоки для обмотка ротора.

    Обмотка ротора состоит из трех однофазных обмоток, разнесенных на 120 эл. градусы друг от друга. Однофазные обмотки соединяются звездой или звездой. дельта. (Обмотка ротора должна иметь такое же количество полюсов, что и статор обмотки.) Три вывода от трехфазной обмотки ротора заканчиваются на трех контактных кольцах, установленных на валу ротора. Выводы от угольных щеток которые ездят на этих контактных кольцах, подключены к внешнему регулятору скорости для изменения сопротивления ротора для регулирования скорости.

    Щетки надежно прикреплены к контактным кольцам намотанного ротора с помощью регулируемые пружины, установленные в щеткодержателях. Щеткодержатели бывают фиксируется в одном положении. Для этого типа двигателя нет необходимости переключать положение щеток, которое иногда требуется при работе с генератором постоянного тока и электродвигателем.

    Рама двигателя

    Корпус двигателя изготовлен из литой стали. Сердечник статора прижимается напрямую в кадр.К стальной литой раме прикручены два торцевых щита. Один одного из торцевых щитов больше другого, потому что он должен вмещать щетку держатели и щетки, которые скользят по контактным кольцам намотанного ротора. В Кроме того, он часто содержит съемные смотровые лючки.

    Подшипниковая опора такая же, как и в индукционной короткозамкнутой клетке. моторы. В конце используются либо подшипники скольжения, либо шарикоподшипники. щиты.

    ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

    Когда три тока, разнесенные на 120 электрических градусов, проходят через три однофазные обмотки в пазах сердечника статора, вращающийся магнитный месторождение разрабатывается.Это поле движется вокруг статора. Скорость вращающееся поле зависит от количества полюсов статора и частоты источника питания. Эта скорость называется синхронной скоростью. это определяется по формуле, которая использовалась для нахождения синхронного скорость вращающегося поля асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

    Синхронная скорость в об / мин = [120 x частота в герцах / количество полюсов] или S = ​​120 x F / P

    S = 120 x f / P

    Поскольку вращающееся поле движется с синхронной скоростью, оно отсекает трехфазное обмотка ротора и индуцирует в этой обмотке напряжение.Обмотка ротора соединен с тремя контактными кольцами, установленными на валу ротора. Кисти скользящие кольца соединяются с внешней группой соединенных звездой резисторы (регулятор скорости), рисунок 5. Наведенные напряжения в обмотки ротора создают токи, которые идут от ротора по замкнутому пути обмотка на регулятор скорости, соединенный звездой. Токи ротора создают магнитное поле в сердечнике ротора, основанное на действии трансформатора. Этот ротор поле реагирует с полем статора, создавая крутящий момент, который вызывает ротор повернуть.Регулятор скорости иногда называют вторичным сопротивлением. контроль.

    Теория пуска асинхронных двигателей с фазным ротором

    Для запуска двигателя все сопротивление регулятора скорости, соединенного звездой. вставлен в цепь ротора. Цепь статора запитана от трехфазная линия. Наведенное в роторе напряжение вызывает токи в контуре ротора. Однако токи ротора ограничены по величине. сопротивлением регулятора скорости.В результате ток статора также имеет ограниченную стоимость. Другими словами, чтобы минимизировать пусковой выброс тока к асинхронному двигателю с ротором, вставьте полное сопротивление регулятора скорости в цепи ротора. На пусковой крутящий момент влияет сопротивлением, введенным во вторичную обмотку ротора. С сопротивлением в вторичный, коэффициент мощности ротора высокий или близок к единице. Этот означает, что ток ротора почти совпадает по фазе с индуцированным ротором Напряжение.Если ток ротора находится в фазе с напряжением, индуцированным ротором, тогда магнитные полюса ротора производятся одновременно с полюса статора. Это создает сильный магнитный эффект, который создает сильное магнитное поле. пусковой момент. По мере ускорения двигателя ступеньки сопротивления в соединении звездой регулятор скорости может быть отключен от цепи ротора до тех пор, пока двигатель не разгонится к его номинальной скорости.


    ил. 5 Соединения для асинхронного двигателя с фазным ротором и регулятора скорости

    Контроль скорости

    Добавление сопротивления в цепь ротора не только ограничивает пуск скачок тока, но также производит высокий пусковой момент и обеспечивает средство регулировки скорости.Если полное сопротивление регулятора скорости вставляется в цепь ротора, когда двигатель работает, ротор ток уменьшается, и двигатель замедляется. По мере уменьшения скорости ротора в обмотках ротора индуцируется большее напряжение и увеличивается ток ротора. разработан для создания необходимого крутящего момента на пониженной скорости.

    Если в цепи ротора убрать все сопротивление, ток и скорость двигателя увеличатся. Однако скорость ротора всегда будет быть меньше синхронной скорости поля, создаваемого статором обмотки.Напомним, что этот факт справедлив и для индукции с короткой клеткой. мотор. Скорость двигателя с фазным ротором можно регулировать вручную или автоматически. с реле времени, контакторами и кнопкой выбора скорости.


    ил. 6 Рабочие характеристики двигателя с фазным ротором.

    Характеристики крутящего момента

    Когда к двигателю прилагается нагрузка, увеличивается как процентное проскальзывание ротора, так и крутящий момент, развиваемый в роторе. Как показано на графике в На рисунке 6 соотношение между крутящим моментом и процентом скольжения практически прямая линия.

    илл. 6 иллюстрирует, что характеристики крутящего момента индукции с фазным ротором двигатель исправен, когда вставлено полное сопротивление регулятора скорости в контуре ротора. Большое сопротивление в цепи ротора заставляет ток ротора почти совпадать по фазе с индуцированным напряжением ротора. В результате поле, создаваемое током ротора, почти в фазе с полем статора. Если два поля достигают максимального значения в то же время произойдет сильная магнитная реакция, приводящая к с высоким выходным крутящим моментом.

    Однако, если все сопротивление регулятора скорости убрать с цепь ротора и двигатель запускается, характеристики крутящего момента плохие. Цепь ротора за вычетом сопротивления регулятора скорости состоит в основном из индуктивного реактивного сопротивления. Это означает, что ток ротора отстает от индуцированное напряжение ротора и, следовательно, ток ротора отстает от ток статора. В результате поле ротора, создаваемое током ротора. отстает от поля статора, которое создается током статора.В результирующая магнитная реакция двух полей относительно мала, поскольку они достигают своих максимальных значений в разных точках. Таким образом, Выходной пусковой момент асинхронного двигателя с фазным ротором плохой, когда все сопротивление снимается с цепи ротора.

    Регулировка скорости

    В предыдущих параграфах было показано, что вставка сопротивления на регуляторе скорости улучшает пусковой момент двигателя с фазным ротором на малых оборотах.Однако на обычных скоростях наблюдается обратный эффект. В Другими словами, регулирование скорости двигателя хуже, когда сопротивление добавляется в цепь ротора на более высокой скорости. По этой причине сопротивление регулятора скорости снимается, когда двигатель достигает своей номинальной скорости.

    ил 7 показывает скоростные характеристики асинхронного двигателя с фазным ротором. Обратите внимание, что кривая характеристики скорости, полученная, когда все сопротивление Вырезание из регулятора скорости указывает на относительно хорошее регулирование скорости.Вторая кривая скоростной характеристики, возникающая, когда все сопротивление вставлен в регулятор скорости, имеет заметное падение скорости, поскольку нагрузка увеличивается. Это указывает на плохую регулировку скорости.

    Коэффициент мощности

    Коэффициент мощности асинхронного двигателя с фазным ротором на холостом ходу столь же низкий. от 15 до 20 процентов. Однако, когда к двигателю приложена нагрузка, коэффициент мощности улучшается и увеличивается до 85-90%, отставание при номинальной нагрузке.

    илл 8 — график коэффициента мощности ротора с фазным ротором. асинхронный двигатель от холостого хода до полной нагрузки. Низкое отставание коэффициент мощности на холостом ходу обусловлен тем, что намагничивающая составляющая тока нагрузки составляет такую ​​большую часть общего тока двигателя. Намагничивание составляющая тока нагрузки намагничивает железо, вызывая взаимодействие между ротор и статор за счет взаимной индуктивности.

    По мере увеличения механической нагрузки на двигатель синфазная составляющая тока увеличивается для обеспечения повышенных требований к мощности.Намагничивание Однако составляющая тока остается прежней. Поскольку общий мотор ток теперь более близок к фазе с линейным напряжением, есть улучшение коэффициента мощности.


    ил. 7 Кривые частотных характеристик двигателя с фазным ротором

    Операционная эффективность

    Асинхронный двигатель с фазным ротором и отключенным всем сопротивлением. регулятора скорости и асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором показывают почти такой же КПД.Однако, когда двигатель должен работать при низкие скорости с отключением всего сопротивления в цепи ротора, эффективность двигателя плохая из-за потерь мощности в ваттах на резисторах регулятора скорости.

    илл. 9 иллюстрирует эффективность индукции с фазным ротором. мотор. Верхняя кривая показывает самые высокие результаты операционной эффективности. когда регулятор скорости находится в быстром положении и нет сопротивления вставлен в цепь ротора.Нижняя кривая показывает более низкую рабочую эффективность. Это происходит, когда регулятор скорости находится в медленном положении, и все сопротивление регулятора вставлено в цепь ротора.


    ил. 8 Коэффициент мощности асинхронного двигателя с ротором


    ил. 9 Кривые КПД асинхронного двигателя с фазным ротором

    Реверс вращения

    Направление вращения асинхронного двигателя с фазным ротором изменено на обратное. поменяв местами соединения любых двух из трех проводов, рис. 10.Эта процедура идентична процедуре, используемой для реверсирования направление вращения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.


    ил. 10 Изменения, необходимые для реверсирования направления вращения электродвигателя с фазным ротором

    Электрик ни в коем случае не должен пытаться изменить направление вращения. асинхронного двигателя с фазным ротором путем переключения любого из выводов, питающих от контактных колец к регулятору скорости. Изменения в этих связях не изменяет направление вращения двигателя.

    РЕЗЮМЕ

    Двигатель с фазным ротором сегодня редко устанавливают как новый двигатель, но есть все еще используется ряд двигателей. Двигатель с фазным ротором можно использовать для переменной скорости с вставкой вторичных резисторов. Стартовый ток и пусковой момент двигателя были главными соображениями при выборе двигателя с фазным ротором для установки. Есть еще много ссылок на двигатель с фазным ротором, используемый в Национальном электротехническом Код.

    ВИКТОРИНА

    Дайте исчерпывающие ответы на следующие вопросы.

    1. Перечислите основные части асинхронного двигателя с фазным ротором.

    2. Перечислите две причины, по которым асинхронный двигатель с фазным ротором запускается с все сопротивление, вставленное в регулятор скорости.

    3. Трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором имеет шесть полюсов и рассчитан на на 60 герц. Скорость этого двигателя при полной нагрузке со всем сопротивлением вырез из регулятора скорости составляет 1120 об / мин.Что такое синхронный скорость поля, создаваемого обмотками статора?

    4. Определите процент скольжения при номинальной нагрузке для рассматриваемого двигателя. 3.

    5. Почему вместо короткозамкнутого ротора используется асинхронный двигатель с фазным ротором? асинхронный двигатель для некоторых промышленных применений?

    6. Почему низкий процентный КПД асинхронного двигателя с фазным ротором? при работе с номинальной нагрузкой со всем сопротивлением, вставленным в регулятор скорости?

    7.Что нужно сделать, чтобы изменить направление вращения ротора с фазной фазой Индукционный двигатель?

    8. Почему коэффициент мощности асинхронного двигателя с ротором низкий? нагрузка?

    9. Перечислите два фактора, которые влияют на синхронную скорость вращения магнитное поле, создаваемое током в обмотках статора.

    B. Выберите правильный ответ для каждого из следующих утверждений и поместите соответствующую букву в отведенное место.

    10.Скорость двигателя с фазным ротором увеличена на:

    а. вставка сопротивления в первичной цепи.

    г. вставка сопротивления во вторичной цепи.

    г. уменьшение сопротивления во вторичной цепи.

    г. уменьшение сопротивления в первичной цепи.

    11. Пусковой ток асинхронного двигателя с ротором ограничен:

    а. уменьшение сопротивления в первичной цепи.

    г.уменьшение сопротивления во вторичной цепи.

    г. вставка сопротивления в первичной цепи.

    г. вставка сопротивления во вторичной цепи.

    12. Направление вращения электродвигателя с фазным ротором изменяют перестановкой мест. любые два из трех:

    а. L1, L2, L3 c. М1, М2, М3

    г. Т1, Т2, Т3 d. все из этого.

    13. Двигатели с фазным ротором могут использоваться с:

    а. ручные регуляторы скорости.

    г. автоматические регуляторы скорости.

    г. выбор кнопки.

    г. все из этого.

    14. Оптимальный КПД двигателя с фазным ротором при полной нагрузке:

    а. все сопротивление отключено от вторичной цепи.

    г. все сопротивление отключено во вторичной цепи.

    г. он работает медленно.

    г. он работает на средней скорости.

    15. Основным преимуществом многофазного двигателя с фазным ротором является то, что он a.имеет низкий пусковой момент. c. быстро изменится.

    г. имеет широкий диапазон скоростей. d. имеет низкий диапазон скоростей.

    16. Двигатель с фазным ротором назван так потому, что:

    а. ротор намотан проволокой.

    г. статор намотан проволокой.

    г. Контроллер обмотан проводом.

    г. все из этого.

    17. Намагничивающая составляющая тока нагрузки …

    а. составляет небольшую часть от общего тока двигателя без нагрузки.

    г. намагничивает железо, вызывая взаимодействие между ротором и статор.

    г. составляет большую часть от общего тока двигателя при полной нагрузке.

    г. не зависит от коэффициента мощности.

    Типы ротора трехфазного асинхронного двигателя

    Есть два типа роторов асинхронных двигателей:

    1. Ротор с короткозамкнутым ротором или просто ротор с короткозамкнутым ротором.
    2. Роторы с фазовой или фазовой обмоткой. Двигатели, в которых используется этот тип ротора, известны как роторы с контактным кольцом.

    Ротор с короткозамкнутым ротором:

    Двигатель с короткозамкнутым ротором работает по принципу Электромагнетизм . Он состоит из ротора, статора и других частей, таких как подшипники, многослойный цилиндрический сердечник, вал и т. Д.

    Подшипники в двигателе с сепаратором ротора предназначены для уменьшения трения между вращающейся и неподвижной частями машины. Ротор двигателя состоит из многослойного цилиндрического сердечника с параллельными пазами для несения проводников ротора. Проводники ротора не являются проводами, а состоят из тяжелых стержней из меди, алюминия или сплава.Вал используется в двигателе для передачи механической энергии от или к машине. Статор — это внешняя неподвижная часть двигателя.

    Рисунок: Ротор клетки

    Преимущества перекоса проводников сепаратора ротора:

    1. Помогает снизить уровень шума во время работы и обеспечить равномерный крутящий момент.
    2. Во время блокировки зубья ротора и статора притягиваются друг к другу из-за магнитного поля, и эта тенденция к блокировке уменьшается в двигателе с кожухом.

    Ротор с обмоткой или ротор с контактным кольцом:

    Ротор с обмоткой состоит из якоря с прорезями. Изолированные проводники вставляются в пазы и соединяются, образуя трехфазную двухслойную распределенную обмотку, аналогичную обмотке статора. Обмотки ротора соединены звездой.

    Обмотки ротора распределены равномерно и обычно соединяются звездой, причем выводы выводятся из машины через контактные кольца, размещенные на валу. Нарезание токосъемных колец выполняется с помощью угольных медных щеток.Конструкция с фазным ротором обычно используется для крупногабаритных машин, где требования к пусковому крутящему моменту являются жесткими. Внешнее сопротивление может быть добавлено в цепь ротора через контактное кольцо для уменьшения пускового тока и одновременно пускового момента.

    Рисунок: Асинхронный двигатель с контактным кольцом

    Разница между обоймой и обмоткой ротора:

    Преимущества сепаратора ротора:

    • Роторы с сепаратором имеют прочную конструкцию и дешевле, чем роторы с обмоткой.
    • Эти роторы не имеют щеток, что снижает риск искрообразования.
    • Требуется меньше обслуживания.
    • Они обладают высоким КПД и повышенным коэффициентом мощности.

    Роторные роторы имеют следующие преимущества:

    • Роторы с обмоткой имеют высокий пусковой момент и низкий пусковой ток по сравнению с роторами с сепаратором.
    • В случае роторов с обмоткой мы можем подключить дополнительные роторы в цепь ротора для управления скоростью.
    Асинхронный двигатель с ротором

    — обзор

    3.1.3.1 Двигатели переменного тока

    Двигатели переменного тока бывают трех основных типов: асинхронные, синхронные и последовательные, и определяются следующим образом:

    Асинхронные двигатели. Асинхронный двигатель — это двигатель переменного тока, в котором первичная обмотка на одном элементе (обычно статоре) подключена к источнику питания, а многофазная вторичная обмотка или вторичная обмотка с короткозамкнутым ротором — на другом элементе (обычно роторе). несет индуцированный ток.Есть два типа:

    Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором — это двигатель, в котором вторичная цепь состоит из обмотки с короткозамкнутым ротором, подходящей для размещения в пазах вторичного сердечника.

    Асинхронный двигатель с фазным ротором. Асинхронный двигатель с фазным ротором — это асинхронный двигатель, вторичная цепь которого состоит из многофазной обмотки или катушек, выводы которых либо закорочены, либо замкнуты посредством соответствующих цепей.

    Синхронный двигатель. Синхронный двигатель — это синхронная машина, преобразующая электрическую энергию в механическую.

    Двигатель с последовательной обмоткой. Двигатель с последовательной обмоткой — это двигатель, в котором цепь возбуждения и цепь якоря соединены последовательно.

    Полифазные двигатели. Многофазные двигатели переменного тока бывают с короткозамкнутым ротором, с фазным ротором или синхронными.

    Дизайнерские письма. Многофазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором и интегральной мощностью могут быть одного из следующих:

    Конструкция A.Конструкция A Двигатель представляет собой двигатель с короткозамкнутым ротором, предназначенный для выдерживания пуска при полном напряжении и развития момента заторможенного ротора, как показано в MG 1-12.37, крутящего момента, как показано в MG 1-12.39, крутящего момента пробоя, как показано на MG 1-12.38 с током заторможенного ротора, превышающим значения, указанные в MG 1-12.34 для 60 Гц и MG 1-12.25 для 50 Гц, и имеющий скольжение при номинальной нагрузке менее 5 % . Двигатели с 10 или более полюсами могут иметь скольжение немного больше 5 % .

    Конструкция Б .Двигатель конструкции B — это двигатель с короткозамкнутым ротором, предназначенный для того, чтобы выдерживать пуск при полном напряжении и развивать крутящий момент с заторможенным ротором, пробой и тяговый момент, достаточный для общего применения, как указано в MG 1-12.37, MG 1-12.38 и MG 1. -12.39, потребляющий ток заторможенного ротора, не превышающий значений, указанных в MG 1-12.34 для 60 Гц и MG 1-12.35 для 50 Гц, и имеющий скольжение при номинальной нагрузке менее 5 % . Двигатели с 10 и более полюсами могут иметь скольжение немного больше 5 % .

    Конструкция С .Двигатель конструкции C — это двигатель с короткозамкнутым ротором, предназначенный для того, чтобы выдерживать запуск при полном напряжении и развивать крутящий момент с заторможенным ротором для специальных применений с высоким крутящим моментом до значений, указанных в MG 1-12.37, крутящий момент при подъеме, как показано в MG 1- 12.39, момент пробоя до значений, указанных в MG 1-12.38, с током заторможенного ротора, не превышающим значений, указанных в MG 1-12.34 для 60 Гц и MG 1-12.35 для 50 Гц, и с проскальзыванием при номинальной нагрузке. менее 5 % .

    Конструкция D . Двигатель конструкции D — это двигатель с короткозамкнутым ротором, который выдерживает пуск при полном напряжении и развивает высокий крутящий момент с заторможенным ротором, как показано в MG 1-1.37 с током заторможенного ротора не более, чем указано в MG 1-12.34 для 60 Гц и MG 1-12.35 для 50 Гц, и имеющим скольжение при номинальной нагрузке 5 % или более.

    Однофазные двигатели. Однофазные двигатели переменного тока обычно представляют собой асинхронные или последовательные двигатели, хотя однофазные синхронные двигатели доступны в меньших номиналах.

    Дизайнерские письма. Однофазные двигатели с интегральной мощностью могут быть одной из следующих:

    Конструкция L. Двигатель конструкции L представляет собой однофазный двигатель со встроенной мощностью в лошадиных силах, предназначенный для выдерживания пуска при полном напряжении и развития момента пробоя, как показано в MG 1-10.33, с током заторможенного ротора, не превышающим значений, указанных в MG 1- 12.33.

    Конструкция M. Двигатель конструкции M представляет собой однофазный двигатель со встроенной мощностью в лошадиных силах, разработанный, чтобы выдерживать пуск при полном напряжении и развивать момент пробоя, как показано в MG 1-10.33, с током заторможенного ротора, не превышающим значения указаны в MG 1-12.33.

    Однофазные двигатели с короткозамкнутым ротором. Однофазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором классифицируются и определяются следующим образом:

    Двухфазный двигатель. Двигатель с расщепленной фазой — это однофазный асинхронный двигатель, оснащенный вспомогательной обмоткой, смещенной в магнитном положении от основной обмотки и подключенной параллельно с ней. Примечание: Если не указано иное, предполагается, что вспомогательная цепь размыкается, когда двигатель достигает заданной скорости.Термин «двигатель с расщепленной фазой», используемый без уточнения, описывает двигатель, который будет использоваться без сопротивления, отличного от импеданса, обеспечиваемого самими обмотками двигателя, другие типы определены отдельно.

    Двигатель с сопротивлением пуска. Двигатель с резистивным пуском — это двигатель с расщепленной фазой, сопротивление которого последовательно подключено к вспомогательной обмотке. Вспомогательная цепь размыкается, когда двигатель достигает заданной скорости.

    Конденсаторный двигатель. Конденсаторный двигатель — это однофазный асинхронный двигатель, основная обмотка которого предназначена для прямого подключения к источнику питания, а вспомогательная обмотка подключена последовательно с конденсатором. Существует три типа конденсаторных двигателей, а именно:

    Двигатель с конденсаторным пуском. Двигатель с конденсаторным пуском — это двигатель с конденсатором, в цепи которого конденсаторная фаза присутствует только в течение периода пуска.

    Двигатель с постоянным разделением конденсаторов. Конденсаторный двигатель с постоянным разделением каналов — это конденсаторный двигатель, имеющий одинаковое значение емкости как для пусковых, так и для рабочих условий.

    Конденсаторный двигатель с двумя номиналами. Двухзначный конденсаторный двигатель — это конденсаторный двигатель, использующий разные значения эффективной емкости для условий запуска и работы.

    Двигатель с расщепленными полюсами. Двигатель с расщепленными полюсами — это однофазный асинхронный двигатель, снабженный вспомогательной короткозамкнутой обмоткой или обмотками, смещенными в магнитном положении от основной обмотки. Это приводит к самозапуску двигателя.

    Однофазные двигатели с фазным ротором. Двигатели с одинарным ротором определяются и классифицируются следующим образом:

    Отталкивающий двигатель. Отталкивающий двигатель — это однофазный двигатель, имеющий обмотку статора, предназначенную для подключения к коммутатору. Щетки на коммутаторе закорочены и размещены так, чтобы совмещать магнитную ось обмотки статора. Этот тип двигателя имеет вариаторную характеристику.

    Асинхронный двигатель с отталкиванием. Асинхронный двигатель с отталкивающим запуском — это однофазный двигатель, имеющий те же обмотки, что и отталкивающий двигатель, но при заданной скорости обмотка ротора замкнута накоротко или иным образом соединена, чтобы получить эквивалент обмотки с короткозамкнутым ротором.Этот тип двигателя запускается как отталкивающий двигатель, но работает как асинхронный двигатель с характеристиками постоянной скорости.

    Отталкивающий асинхронный двигатель. Отталкивающий асинхронный двигатель — это разновидность отталкивающего двигателя, который имеет короткозамкнутую обмотку в роторе в дополнение к обмотке отталкивающего двигателя. Двигатель этого типа может иметь характеристику постоянной скорости (см. MG1-1.30) или переменной скорости (см. MG 1-1.31).

    Универсальные моторы. Универсальный двигатель — это двигатель с последовательной обмоткой, предназначенный для работы примерно с одинаковой скоростью и мощностью на постоянном или однофазном переменном токе с частотой не более 60 циклов / с и примерно одинаковым среднеквадратичным напряжением.Есть два типа:

    Двигатели с серийной обмоткой. Двигатель с последовательной обмоткой — это коллекторный двигатель, в котором цепь возбуждения и цепь якоря соединены последовательно.

    Двигатель с компенсацией серии. Компенсированный последовательный двигатель — это последовательный двигатель с компенсирующей обмоткой возбуждения. (Компенсирующая обмотка возбуждения и последовательная обмотка возбуждения могут быть объединены в одну обмотку возбуждения.)

    Что такое двигатель с фазным ротором и как он работает?

    Электродвигатели — машины, преобразующие электричество в механическую энергию — повсеместно используются в мире машиностроения.Они являются краеугольным камнем инженерных достижений, таких как лифты, насосы и даже электромобили, благодаря способности использовать эффект электромагнитной индукции. Эти так называемые асинхронные двигатели используют переменный ток и электромагнетизм для создания вращательного движения и имеют множество конфигураций. Особый тип асинхронного двигателя переменного тока, известный как двигатели с фазным ротором, будет в центре внимания этой статьи. Хотя эти двигатели используются только в особых случаях, они имеют явное преимущество перед другими популярными вариантами (с короткозамкнутым ротором, синхронными двигателями и т. Д.).) благодаря своим уникальным характеристикам. Будут изучены анатомия и принцип действия этих двигателей, а также специфические характеристики, которые делают их столь важными для приложений, где другие, более популярные асинхронные двигатели не могут быть реализованы.

    Что такое двигатели с фазным ротором?

    Двигатели с фазным ротором представляют собой специализированный тип двигателей переменного тока и работают во многом так же, как и другие асинхронные двигатели. Они состоят из двух основных компонентов: внешнего статора и внутреннего ротора, разделенных небольшим воздушным зазором.Статор, как правило, одинаков для всех асинхронных двигателей и состоит из металлических пластин, удерживающих на месте обмотки из медной или алюминиевой проволоки. В статоре есть три отдельные катушки, которые питаются трехфазным переменным током, что просто означает, что каждая из них питается от отдельного переменного тока. Это не всегда так, поскольку некоторые двигатели являются однофазными двигателями, но двигатели с фазным ротором обычно всегда трехфазные. Тем не менее, эти три фазы создают магнитное поле, которое смещается вместе с переменными токами.Это создает вращающееся магнитное поле (RMF), которое действует на ротор. В двигателях с фазным ротором ротор «намотан» проводом, похожим на статор, а их концевые выводы соединены с 3 контактными кольцами на выходном валу. Эти контактные кольца прикреплены к щеткам и блокам резисторов переменной мощности, где операторы могут изменять скорость двигателя, изменяя сопротивление через катушки ротора. Эти контактные кольца позволяют регулировать скорость и крутящий момент и являются определяющей особенностью двигателей с фазным ротором (именно поэтому эти двигатели часто называют двигателями с фазным ротором).

    Как работают двигатели с обмоткой ротора?

    Мы рекомендуем прочитать нашу статью об асинхронных двигателях, чтобы понять основные законы, общие для всех асинхронных машин, но эта статья кратко объяснит научные основы работы двигателя с фазным ротором.

    Эти двигатели классифицируются как асинхронные двигатели, в которых существует несоответствие (известное как «скольжение») между скоростью RMF статора (синхронная скорость) и выходной скоростью (номинальная скорость). При создании необходимого тока, напряжения и магнитной силы в обмотках ротора двигатель всегда будет испытывать скольжение между вращающимся полем и ротором.Не стесняйтесь посетить нашу статью о типах двигателей переменного тока, чтобы узнать больше.

    Двигатели с фазным ротором различаются по способу взаимодействия ротора со статором. Обмотки ротора подключены к вторичной цепи, содержащей контактные кольца, щетки и внешние резисторы, и питаются от отдельного трехфазного переменного тока. При запуске внешнее сопротивление, передаваемое этой вторичной цепи, приводит к тому, что ток ротора снижает силу RMF статора (он работает более «синфазно» с RMF статора).Это означает, что скорость вращения можно контролировать, изменяя сопротивление, когда двигатель достигает 100% скорости, что позволяет операторам выбирать пусковой момент и рабочие характеристики. Это приводит к плавному запуску, высокому начальному крутящему моменту, низкому начальному току и способности регулировать скорость вращения, чего нельзя достичь с помощью более простых конструкций, таких как двигатели с короткозамкнутым ротором (более подробную информацию об этой конструкции можно найти в нашей статье на двигателях с короткозамкнутым ротором).

    Технические характеристики двигателя с обмоткой ротора

    Спецификации двигателя с фазным ротором подразумевают понимание спецификаций всех асинхронных двигателей, которые можно просмотреть в нашей статье об асинхронных двигателях.В этой статье будут освещены важные концепции двигателей с фазным ротором, которые необходимо понять перед покупкой одного из них, но помните, что это не все.

    Пусковой ток

    Статор RMF вращается на полной скорости при запуске трехфазного асинхронного двигателя, в то время как ротор изначально находится в состоянии покоя. Ротор испытывает индуцированный ток, когда через него проходит RMF статора, и единственным ограничивающим фактором для этого тока является сопротивление обмоток ротора (ток = напряжение / сопротивление).Это приводит к увеличению тока в роторе, что увеличивает потребность в токе статора и, следовательно, вызывает «бросок» пускового тока в двигатель. Этот ток может быть в два-семь раз выше номинального тока, указанного на паспортной табличке, и может вызвать серьезные проблемы при высоком напряжении. Когда двигатель достигает своей номинальной скорости, ротор генерирует в статоре «обратную ЭДС», которая снижает ток статора до номинального уровня. Пусковой ток — это то, что минимизируется в двигателях с фазным ротором за счет увеличения сопротивления обмоток ротора (I = V / R, где R увеличивается), и почему они имеют такие плавные пусковые характеристики.

    Крутящий момент двигателя и кривая крутящего момента-скорости

    Самая важная спецификация для двигателей с фазным ротором — это то, как они работают после включения, и это визуализируется с помощью графиков крутящего момента-скорости. Асинхронные двигатели могут значительно превышать как их номинальный крутящий момент, так и ток, когда они не работают на 100% скорости; Кривые крутящего момента и скорости отображают это переходное поведение, а на Рисунке 1 показана общая кривая крутящего момента и скорости для асинхронных двигателей с обозначенными значимыми точками.

    Рисунок 1: Кривая крутящий момент-скорость для асинхронных двигателей.

    Пусковой крутящий момент — это крутящий момент, возникающий при начальном броске тока, который всегда превышает номинальный крутящий момент. Вытягивающий момент — это максимальный крутящий момент, достигнутый до установившегося режима, а номинальный крутящий момент — это то, что обеспечивается, когда двигатель достигает 100% скорости. Эта связанная скорость не совсем равна синхронной скорости RMF, и это скольжение показано на рисунке 1.

    Двигатели

    , в которых используются популярные конструкции с короткозамкнутым ротором, имеют ограниченный контроль над кривыми крутящего момента-скорости (подробнее см. В нашей статье о двигателях с короткозамкнутым ротором).Стержни ротора с короткозамкнутым ротором закорочены; это приводит к невозможности изменить сопротивление ротора, а это означает, что единственный способ повлиять на скорость вращения — это изменить напряжение (I = V / R, где R является постоянным). Это может вызвать проблемы в больших двигателях, где необходимый входной ток может стать опасно высоким. Двигатели с фазным ротором решают эту проблему, изменяя сопротивление ротора с помощью вторичной цепи, присоединенной к блоку сопротивления переменной мощности и контактным кольцам. Увеличивая сопротивление в роторе через контактные кольца, отрывной момент может быть достигнут на гораздо более низких скоростях, что позволяет получить более высокий начальный крутящий момент и более низкий пусковой ток.При достижении синхронной скорости сопротивление ротора также может быть закорочено, в результате чего двигатель с фазным ротором ведет себя так, как будто это двигатель с короткозамкнутым ротором. На рис. 2 показано влияние увеличения сопротивления ротора на выходной крутящий момент.

    Рис. 2: Как изменение сопротивления ротора влияет на пусковой и отрывной крутящий момент.

    Из этого графика видно, что двигатель с фазным ротором обеспечивает управление током, крутящим моментом и скоростью намного лучше, чем другие конструкции. Изменяя сопротивление, этим двигателям потребуется меньший начальный пусковой ток для компенсации, они будут иметь более сильный пусковой крутящий момент и могут максимизировать свой пусковой крутящий момент, также сделав его крутящим моментом отрыва (пример кривой R2 на рисунке 2).Такой подход приводит к созданию двигателя с регулируемой скоростью, высоким пусковым моментом и низким пусковым током, с возможностью изменять эти характеристики по желанию оператора.

    Заявки и критерии отбора

    Двигатели с фазным ротором могут справиться с тем, что другие асинхронные двигатели не могут, а именно с регулированием скорости, тока и крутящего момента. Способность увеличивать сопротивление ротора при запуске двигателя позволяет плавно разгонять тяжелые нагрузки до номинальной скорости. Когда необходимо минимизировать пусковой ток или существует ограничение пускового тока ниже, чем могут выдержать двигатели с короткозамкнутым ротором / синхронные двигатели, рассмотрите возможность использования двигателя с фазным ротором.

    У двигателей с фазным ротором есть недостатки, и они являются следствием их сложной конструкции. Вторичный контур создает больше возможностей для ошибки, а щетки с контактным кольцом могут представлять угрозу безопасности, если не проверять их регулярно (изношенные щетки могут вызвать искрение и увеличить риск возгорания). Эти двигатели также дороги в обслуживании, что увеличивает их и без того дорогостоящую цену. Их сложность также снижает общий КПД двигателя, и двигатель с короткозамкнутым ротором следует выбирать, если эффективность является основной проблемой или конструктивным ограничением.

    Несмотря на то, что двигатель с фазным ротором и его регулируемые характеристики крутящего момента и скорости являются дорогостоящими и менее эффективными, они отлично подходят для управления большими шаровыми мельницами, большими прессами, насосами с регулируемой скоростью, кранами, подъемниками и другими высокоинерционными нагрузками. Они также отлично подходят для любого приложения, которому нужен плавный запуск и возможность изменять скорость. Они охватывают основы, недоступные для других асинхронных двигателей, и неоценимы для разработчиков, которым необходим абсолютный контроль над скоростью и крутящим моментом.

    Сводка

    В этой статье представлено понимание того, что такое двигатели с фазным ротором, как они работают и каковы их основные характеристики, определяющие, когда они должны быть указаны по сравнению со стандартными асинхронными двигателями.Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

    Источники:

    1. https://geosci.uchicago.edu
    2. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/mintage/indmot.html
    3. http://www.egr.unlv.edu/~eebag/Induction%20Motors.pdf
    4. https://oaktrust.library.tamu.edu/bitstream/handle/1969.1/163595/T17123-130.pdf? sequence = 1 & isAllowed = y
    5. http://www.animations.physics.unsw.edu.au/jw/electricmotors.html
    6. https://scholar.cu.edu.eg

    Прочие изделия для двигателей

    Больше от Machinery, Tools & Supplies

    Трехфазные, двухфазные и однофазные двигатели — как они устроены, для чего используются

    Основная идея однофазных и трехфазных электродвигателей довольно проста.Они преобразуют электрическую энергию в механическую, вращая вал. Это возможно благодаря использованию магнитного поля. Очевидно, что в зависимости от приложения для запуска вращения необходимо использовать другое решение.

    Асинхронные трехфазные двигатели с короткозамкнутым ротором или с фазным ротором являются наиболее распространенными в промышленности. В основном это связано с их простой конструкцией, легкостью в эксплуатации и способностью достигать гораздо более высокой выходной мощности, чем у однофазных двигателей . Они используются в компрессорах, токарных станках, фрезерных станках и многих других устройствах.

    Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

    Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором состоит из ротора и статора с зубьями и пазами. Обмотки вставляются в пазы. В случае ротора это алюминиевые или медные стержни, соединяющие два кольца вместе. Таким образом, они образуют форму клетки. Штанги, из которых состоит клетка, установлены под наклоном, что обеспечивает равномерное вращение. Асинхронные двигатели также называют асинхронными двигателями. Это связано с тем, что фактическая скорость двигателя всегда меньше его синхронной скорости.

    Трехфазные двигатели в предложении TME

    Основными недостатками асинхронных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором являются высокий пусковой ток и низкий пусковой момент. Асинхронные двигатели потребляют ток, в пять-восемь раз превышающий номинальный ток. Это вызывает нагрев обмоток, что является негативным явлением. Кроме того, такое высокое потребление тока может вызвать колебания напряжения в сети. По этой причине двигатели мощностью более 4 кВт нельзя даже подключать напрямую к сети. Поэтому можно использовать несколько способов запуска.

    Один из них — использование пускателя со звезды на треугольник. Это означает, что во время пуска в течение определенного периода крутящий момент ниже, а напряжение на каждой обмотке равно фазному напряжению. Когда двигатель набирает скорость, переключатель звезда-треугольник меняет соединения обмоток, поэтому начало одной обмотки соединяется с концом другой, нейтральный провод не используется, и двигатель работает с номинальной мощностью.

    Второй способ безопасного пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором — использование устройства «плавного пуска».Это электронная схема на тиристорах и симисторах, предназначенная для плавного увеличения напряжения, подаваемого на обмотки. В современных двигателях это решение предпочтительнее классического пускателя со звезды на треугольник.

    Асинхронный двигатель с трехфазным ротором

    Двигатель с фазным ротором — второй по популярности тип трехфазного двигателя. Его конструкция более сложная, что приводит к более высоким расходам, связанным с покупкой и использованием этого типа двигателя. В этом случае три обмотки соединены звездой, т.е.е., аналогичные концы обмоток (обычно обозначаемые буквами U, V, W) соединяются в общую точку. Остальные три конца (K, L, M) соединяются с контактными кольцами щетками. Концы этих обмоток выведены наружу, что позволяет подключать к обмоткам дополнительные цепи, обеспечивая, например, плавный пуск.

    Асинхронные двигатели

    с фазным ротором можно запускать с помощью дополнительных резисторов на стороне ротора. Они позволяют снизить ток ротора и, следовательно, уменьшить потребление тока.Это решение используется все реже из-за дороговизны и сложности конструкции.

    Другое решение — использовать инвертор. Это решение тоже недешево, но открывает большие возможности. Это позволяет точно контролировать частоту вращения двигателя. Инверторы также используются с асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором, что означает, что более дорогие двигатели с фазным ротором становятся менее распространенными.

    Для запуска двигателя необходимо создать вращающееся магнитное поле. Трехфазный двигатель создает вращающееся магнитное поле.Это возможно из-за сдвига фазы на 120 градусов. Иная ситуация с однофазными двигателями. Вам необходимо создать фазовый сдвиг для запуска.

    Однофазный двигатель

    Однофазные двигатели редко используются в промышленности, но обычно используются в домашнем хозяйстве, например, в бытовых приборах или электроинструментах. Это связано с тем, что большинству этих устройств не требуется слишком много энергии и они должны быть простыми в использовании. Поэтому они должны работать, когда они подключены к обычной электрической розетке, без необходимости в трехфазном электроснабжении. Однофазные двигатели обычно обеспечивают мощность примерно до 2 кВт, чего достаточно для большинства бытовых приборов.

    Однофазные двигатели доступны в TME

    Как запустить однофазный двигатель?

    Однофазный двигатель имеет конструкцию, аналогичную конструкции трехфазного двигателя . Однако, поскольку он имеет только одну обмотку, вращающееся магнитное поле не создается при приложении напряжения, и, следовательно, ротор не перемещается. Однако, если вы переместите вал двигателя, он будет вращаться сам по себе.С другой стороны, перемещение вала вручную небезопасно и не удобно. Поэтому для запуска используются конденсатор , конденсатор и дополнительная обмотка, так называемая пусковая обмотка. Чаще всего смещен на 90 градусов от основной обмотки. Пусковая обмотка используется только для запуска двигателя. Когда двигатель достигает своей номинальной скорости, его необходимо отключить. В противном случае он перегреется и перегорит.

    Двухфазный двигатель

    Двухфазный асинхронный двигатель — это очень редкий тип электродвигателя .Когда-то они встречались в промышленных растворах, хотя и там были редкостью. В настоящее время они практически не используются и считаются диковинками. Двухфазные двигатели сконструированы аналогично однофазным двигателям и работают по аналогичным принципам. Основное отличие состоит в том, что роль пусковой обмотки, которая встречается в однофазных двигателях, выполняет обмотка, симметричная основной, смещенная на 90 градусов. Чтобы получить фазовый сдвиг, близкий к 90 градусам, необходимо, как и в однофазных двигателях , использовать конденсатор с правильным значением емкости.Кроме того, требуется двухфазная система, что непрактично — большинство нагрузок питаются от однофазных или трехфазных источников. По этой причине двухфазные двигатели были не очень распространены. Сейчас они практически полностью заменены одно- и трехфазными двигателями, которые гораздо более практичны и универсальны.

    Однофазные и трехфазные двигатели имеют очень широкий спектр применения и, следовательно, имеют разные параметры. Чтобы найти двигатель, подходящий для вашего проекта, ознакомьтесь с линейкой однофазных и трехфазных электродвигателей TME.Благодаря нашему широкому ассортименту продукции вы можете легко найти двигатель для промышленной и бытовой техники. Наше предложение адресовано как индивидуальным, так и корпоративным клиентам, поэтому в нашем ассортименте вы обязательно найдете то, что ищете.

    (PDF) Обнаружение коррозии стержня ротора в трехфазных асинхронных двигателях с помощью вейвлет-анализа

    Рисунок 8. Вейвлет мгновенной мощности при нагрузке 100%

    Подробные сведения об анализе

    Рисунок 9.% 50 Коррозия двигателя при мгновенной мощности нагрузки% 50

    Детали вейвлет-анализа

    Рисунок 10.% 30 Коррозия двигателя при мгновенной мощности нагрузки% 50

    Детали вейвлет-анализа

    IV. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

    В этом исследовании мы выполнили обнаружение коррозионного повреждения стержня ротора

    с использованием дискретного вейвлет-анализа мгновенной мощности

    . Как показано в третьей главе, результаты дискретного вейвлет-анализа

    дают полезную информацию для решения

    неисправной ситуации.Можно сказать, что соответствие критериям коррозии

    возрастает с увеличением нагрузки и скоростью коррозии

    .

    В результате ясно показано, что, когда стержень ротора имеет коррозию

    , его сопротивление и индуктивность возрастают, и вейвлет

    анализ мгновенной мощности обнаруживает неисправность коррозионного стержня ротора

    по мере продвижения стержня ротора. неисправность при условии нагрузки

    . Компьютерное моделирование было выполнено с использованием

    MATLAB Simulink с электрической моделью 3-киловаттного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

    с тремя фазами 3 кВт.

    ССЫЛКИ

    [1] Х. Бэ, Ю. Ким, С. Ким, С. Ли и Б. Ван, «Обнаружение неисправностей асинхронных двигателей

    с использованием анализа Фурье и вейвлетов», журнал

    Advanced Computational Интеллект и интеллектуальная информатика, том 8

    № 4, 2004, стр. 431-434

    [2] С. Нанди, Х.А. Тольят, «Обзор мониторинга состояния и диагностики неисправностей

    электрических машин». IEEE Industrial Applications Soc. Анна.

    Знакомьтесь., 1999

    [3] C.M.-Y.B. Айхан и С. Мён-Хён, «Множественная обработка подписей —

    Схемы обнаружения неисправностей для сломанной шины ротора в индукционных двигателях

    », IEEE Trans. Energy Convers. 20 (2) (2005), стр. 336–343.

    [4] Дж. Дидье, Э. Тернисьен, О. Каспари и Х. Разик, «Обнаружение неисправностей

    стержней ротора в асинхронном двигателе с использованием глобального индекса неисправностей»,

    IEEE Trans. Ind. Appl. 42 (1) (2006), стр. 79–88.

    [5] Х. Дуглас, П.Пиллэй и А. Зиарани, «Обнаружение поломки стержня ротора в индукционных машинах

    с переходными рабочими скоростями», IEEE Trans.

    Energy Convers. 20 (1) (2005), pp. 135–141

    [6] Н. Мехала, Р. Дахия, «Обнаружение неисправностей ротора в асинхронном двигателе с помощью вейвлет-анализа

    » Международный журнал технических наук

    andTechnology Vol.1 (3), 2009, 90-99

    [7] Дж. Джи-Хун, К. Бонг-Хван, «Коррозионная модель стержня ротора под

    неисправностей в асинхронных двигателях», IEEE Transactions on Industrial

    Электроника, т.53, нет. 6, декабрь 2006, стр. 1829-1841

    [8] А. Кючукер, М. Байрак, «Скорость коррозии стержня ротора на основе нечеткой логики

    Определение в асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором», в прессе

    [9] A.S. Йилмаз, А. Субаси, М. Байрак, В. М. Карсли и Э. Эрчелеби,

    «Применение вейвлет-преобразований на основе подъема для характеристики

    событий качества электроэнергии», Преобразование энергии и управление, том

    48, выпуск 1, январь 2007 г. , pp 112-123

    [10] R.К. Мартине, Дж. Морле и А. Гроссманн, «Анализ звуковых паттернов

    с помощью вейвлет-преобразований», Int. J. Putt. Рек. Изобразительное искусство. Intell. I

    Что такое «скольжение» в асинхронном двигателе переменного тока?

    AutoQuiz редактирует Джоэл Дон, менеджер сообщества ISA по социальным сетям.

    Этот вопрос викторины по автоматизации исходит из программы сертификации ISA Certified Automation Professional (CAP). Сертификация ISA CAP обеспечивает непредвзятую, стороннюю, объективную оценку и подтверждение навыков профессионала в области автоматизации.Экзамен CAP ориентирован на направление, определение, проектирование, разработку / применение, развертывание, документацию и поддержку систем, программного обеспечения и оборудования, используемых в системах управления, производственных информационных системах, системной интеграции и операционном консалтинге. Щелкните эту ссылку для получения дополнительной информации о программе CAP.

    «Скольжение» в асинхронном двигателе переменного тока определяется как:

    a) синхронная скорость минус скорость холостого хода
    b) разница между скоростью поля статора и скоростью ротора
    c) номинальная скорость плюс синхронная скорость
    d) скорость, при которой двигатель развивает крутящий момент
    e) ничего из вышеперечисленного

    Скольжение обычно выражается в процентах и ​​варьируется в зависимости от двигателя от номинального нуля.От 5 процентов для очень больших двигателей до примерно 5 процентов для небольших специализированных двигателей. Если n s — электрическая скорость статора, а n r — механическая скорость ротора, скольжение S определяется как:

    S = (n s — n r ) / n s

    Вращение двигателя в асинхронном двигателе переменного тока развивается под действием движущегося магнитного поля. Когда скорость ротора падает ниже скорости статора или синхронной скорости, скорость вращения магнитного поля в роторе увеличивается, вызывая больший ток в обмотках ротора и создавая больший крутящий момент.

    Для создания крутящего момента требуется скольжение. Под нагрузкой скорость ротора падает, а скольжение увеличивается настолько, чтобы создать достаточный дополнительный крутящий момент для поворота нагрузки. Очень эффективный способ контролировать скольжение — использовать частотно-регулируемый привод

    .

    Правильный ответ — B , «разница между скоростью поля статора и скоростью ротора».

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.