Принцип действия асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором: §76. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Содержание

§76. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором (рис. 249 и 250) состоит из следующих основных частей: статор с трехфазной обмоткой, ротор с короткозамкнутой обмоткой и остов. Обмотка ротора выполнена бесконтактной (она не соединена ни с какой внешней цепью), что определяет высокую надежность такого двигателя.

Магнитная система. Асинхронная машина в отличие от машины постоянного тока не имеет явно выраженных полюсов. Такую магнитную систему называют неявнополюсной. Число полюсов в машине определяется числом катушек в обмотке статора и схемой их соединения. В четырехполюсной машине (рис. 251) магнитная система состоит из четырех одинаковых ветвей, по каждой из которых проходит половина магнитного потока Фп одного полюса, в двухполюсной машине таких ветвей две, в шестиполюсной — шесть и т. д. Так как через все элементы магнитной системы проходит переменный магнитный поток, то не только ротор 1, но

Рис. 249. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором: 1 — остов; 2 — статор; 3 — ротор; 4 — стержни обмотки ротора; 5 — подшипниковый щит; 6 — вентиляционные лопатки ротора; 7 — вентилятор; 8 — коробка выводов

Рис. 250. Электрическая схема асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором (а) и его условное графическое изображение (б): 1 — статор; 2 — ротор

Рис.251. Магнитное поле четырехполюсной асинхронной машины

Рис. 252. Листы ротора (а) и статора (б)

Рис. 253. Пакет собранного статора (а) и статор с обмоткой (б)

и статор 2 выполняют из листов электротехнической стали (рис. 252), изолированных один от другого изоляционной лаковой пленкой, окалиной и пр. В результате этого уменьшается вредное действие вихревых токов, возникающих в стали статора и ротора при вращении магнитного поля. Листы статора и ротора имеют пазы открытой, полузакрытой или закрытой формы, в которых располагаются проводники соответствующих обмоток.

В статоре чаще всего применяют полузакрытые пазы прямоугольной или овальной формы, в машинах большой мощности — открытые пазы прямоугольной формы.

Сердечник статора 1 (рис. 253, а) запрессовывают в литой остов 3 и укрепляют стопорными винтами. Сердечник ротора напрессовывают на вал ротора, который вращается в шариковых подшипниках, установленных в двух подшипниковых щитах. Воздушный зазор между статором и ротором имеет минимальный размер, допускаемый с точки зрения точности сборки и механической жесткости конструкции. В двигателях малой и средней мощности воздушный зазор обычно составляет несколько десятых миллиметра. Такой зазор обеспечивает уменьшение магнитного сопротивления магнитной цепи машины, а следовательно, и уменьшение намагничивающего тока, требуемого для создания в двигателе магнитного потока. Снижение намагничивающего тока позволяет повысить коэффициент мощности двигателя.

Обмотка статора. Она выполнена в виде ряда катушек из проволоки круглого или прямоугольного сечения. Проводники, находящиеся в пазах, соединяются, образуя ряд катушек 2 (рис. 253,б). Катушки разбивают на одинаковые группы по числу фаз, которые располагают симметрично вдоль окружности статора (рис. 254, а) или ротора. В каждой такой группе все катушки электрически соединяются, образуя одну фазу обмотки, т. е. отдельную электрическую цепь. При больших значениях фазного тока или при необходимости переключения отдельных катушек фазы могут иметь несколько параллельных ветвей. Простейшим элементом обмотки является виток (рис. 254,б), состоящий из двух проводников 1 и 2, размещенных в пазах, находящихся друг от друга на неко-

Рис. 254. Расположение катушек трехфазной обмотки на статоре асинхронного двигателя (а) и виток из двух проводников (б)

тором расстоянии у. Это расстояние приблизительно равно одному полюсному делению т, под которым понимают длину дуги, соответствующую одному полюсу.

Обычно витки, образованные проводниками, лежащими в одних и тех же пазах, объединяют в одну или две катушки. Иногда их называют секциями. Их укладывают таким образом, что в каждом пазу размещается одна сторона катушки или две стороны — одна над другой. В соответствии с этим различают одно- и двухслойные обмотки. Основным параметром, определяющим распределение обмотки по пазам, является число пазов q на полюс и фазу.

В обмотке статора двухполюсного двигателя (см. рис. 254, а) каждая фаза (А-Х; B-Y; C-Z) состоит из трех катушек, стороны которых расположены в трех смежных пазах, т. е. q = 3. Обычно q > 1, такая обмотка называется

распределенной.

Наибольшее распространение получили двухслойные распределенные обмотки. Их секции 1 (рис. 255, а) укладывают в пазы 2 статора в два слоя. Проводники обмотки статора укрепляют в пазах текстолитовыми клиньями 5 (рис. 255,б), которые закладывают у головок зубцов.

Стенки паза покрывают листовым изоляционным материалом 4 (электрокартоном, лакотканью и пр.). Проводники, лежащие в пазах, соединяют друг с другом соответствующим образом с торцовых сторон машины. Соединяющие их провода называют лобовыми частями. Так как лобовые части не принимают участия в индуцировании э. д. с, их выполняют как можно короче.

Отдельные катушки обмотки статора могут соединяться «звездой» или «треугольником». Начала и концы обмоток каждой фазы выводят к шести зажимам двигателя.

Обмотка ротора.

Обмотка ротора выполнена в виде беличьей клетки (рис. 256,а). Она сделана из медных или алюминиевых стержней, замкнутых накоротко с торцов двумя кольцами (рис. 256,б). Стержни этой обмотки вставляют в пазы ротора без какой-либо изоляции, так как напряжение в короткозамкну-

Рис. 255. Двухслойная обмотка статора асинхронного двигателя: 1 — секция; 2 — паз; 3 — проводник; 4 — изоляционный материал; 5 — клин; 6 — зубец

Рис. 256. Короткозамкнутый ротор: а — беличья клетка; б — ротор с беличьей клеткой из стержней; в — ротор с литой беличьей клеткой; 1 — короткозамыкающие кольца; 2— стержни; 3— вал; 4 — сердечник ротора; 5 — вентиляционные лопасти; 6 — стержни литой клетки

той обмотке ротора равно нулю. Пазы короткозамкнутого ротора обычно выполняют полузакрытыми, а в машинах малой мощности — закрытыми (паз имеет стальной ободок, отделяющий его от воздушного зазора). Такая форма паза позволяет хорошо укрепить проводники обмотки ротора, хотя и несколько увеличивает ее индуктивное сопротивление.

В двигателях мощностью до 100 кВт стержни беличьей клетки обычно получают путем заливки расплавленного алюминия в пазы сердечника ротора (рис. 256, в). Вместе со стержнями беличьей клетки отливают и соединяющие их торцовые короткозамыкающие кольца.

Для этой цели пригоден алюминий, так как он обладает малой плотностью, достаточно высокой электропроводностью и легко плавится.

Обычно двигатели имеют вентиляторы, насаженные на вал ротора. Они осуществляют принудительную вентиляцию нагретых частей машины (обмоток и стали статора и ротора), позволяя получить от двигателя большую мощность. В двигателях с короткозамкнутым ротором лопасти вентилятора часто отливают совместно с боковыми кольцами беличьей клетки (см. рис. 256, в).

Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором просты по конструкции, надежны в эксплуатации. Их широко применяют для привода металлообрабатывающих станков и других устройств, которые начинают работать без нагрузки. Однако сравнительно малый пусковой момент у этих двигателей и большой пусковой ток не позволяют использовать их для привода таких машин и механизмов, которые должны пускаться в ход сразу под большой нагрузкой (с большим пусковым моментом). К таким машинам относятся грузоподъемные устройства, компрессоры и др.

Увеличить пусковой момент и уменьшить пусковой ток можно при выполнении беличьей клетки с повышенным активным сопротивлением. При этом двигатель будет иметь увеличенное скольжение и большие потери мощности в обмотке ротора. Такие двигатели называют двигателями с повышенным скольжением (обозначаются АС). Их можно использовать для привода машин, работающих сравнительно небольшое время. На э. п. с. переменного тока эти двигатели (со скольжением до 10%) применяют для привода компрессоров, которые работают периодически в течение коротких промежутков времени при уменьшении давления в воздушных резервуарах ниже определенного предела.

Двигатели с повышенным пусковым моментом. Короткозамкнутые асинхронные двигатели с повышенным пусковым моментом имеют специальную конструкцию ротора (обозначаются АП). К ним относятся двигатели с двойной беличьей клеткой и двигатели с глубокими пазами.

Ротор 3 (рис. 257,а) двигателя с двойной беличьей клеткой имеет две короткозамкнутые обмотки. Наружная клетка 1 является пусковой. Она обладает большим активным и малым реактивным сопротивлениями. Внутренняя клетка 2 является основной обмоткой ротора; она, наоборот, обладает незначительным активным и большим реактивным сопротивлениями. В начальный момент пуска ток проходит, главным образом, по наружной клетке, которая создает значительный вращающий момент. По мере увеличения частоты вращения ток переходит во внутреннюю клетку, и по окончании процесса пуска машина работает как обычный короткозамкнутый двигатель с одной (внутренней) клеткой. Вытеснение тока в наружную клетку в начальный момент пуска объясняется действием, э.

д. с. самоиндукции, индуцируемой в проводниках ротора. Чем ниже расположен в пазу проводник, тем большим магнитным потоком рассеяния 6 он охватывается и тем большая э. д. с. самоиндукции в нем индуцируется (рис. 257, в), следовательно, тем большее он будет иметь индуктивное сопротивление.

Вытеснение тока в верхние проводники ротора сильно сказывается при неподвижном роторе, когда частота тока, индуцируемого в обеих клетках ротора, велика. При этом индуктивные

Рис. 257. Конструкция роторов асинхронных двигателей с повышенным пусковым моментом: с двойной беличьей клеткой (а), с глубокими пазами (б) и разрезы их пазов (в и г)

сопротивления обеих клеток значительно больше активных и ток распределяется между ними обратно пропорционально их индуктивным сопротивлениям, т. е. проходит в основном по наружной клетке с большим активным сопротивлением. По мере возрастания частоты вращения ротора частота тока в нем будет уменьшаться (вращающееся магнитное поле будут пересекать проводники ротора с меньшей частотой), и ток начнет проходить по обеим клеткам в соответствии с их активными сопротивлениями, т. е., главным образом, через внутреннюю клетку.

Таким образом, процесс пуска двигателя с двойной беличьей клеткой имеет сходство с процессом пуска асинхронного двигателя с фазным ротором, когда в начале пуска в цепь обмотки ротора вводится добавочное активное сопротивление (пусковой реостат), а по мере разгона это сопротивление выводится. Точно так же и в рассматриваемом двигателе ток в начале пуска проходит по наружной клетке с большим активным сопротивлением, а затем по мере разгона постепенно переходит во внутреннюю клетку с малым активным сопротивлением.

Для повышения активного сопротивления пусковой клетки стержни ее изготовляют из маргацовистой латуни или бронзы. Стержни рабочей клетки выполняют из меди, обладающей малым удельным сопротивлением, причем площадь поперечного сечения их больше, чем у пусковой клетки. В результате этого активное сопротивление пусковой клетки увеличивается в 4—5 раз по сравнению с рабочей. Между стержнями обеих клеток имеется узкая щель 5, размеры которой определяют индуктивность рабочей клетки. Двухклеточный двигатель на 20—30% дороже коротко-замкнутого двигателя обычной конструкции. Для упрощения технологии изготовления ротора двухклеточные двигатели небольшой и средней мощности выполняют с литой алюминиевой клеткой.

Действие двигателей с глубокими пазами (рис. 257, б) также основано на использовании явления вытеснения тока. В этих двигателях стержни 4 беличьей клетки выполнены в виде узких медных шин, заложенных в глубокие пазы ротора 3 (высота паза в 10— 12 раз больше его ширины). Нижние слои стержней, расположенные дальше от поверхности ротора, охватываются значительно большим числом магнитных линий потока рассеяния 6, чем верхние (рис. 257,г), поэтому они имеют во много раз большую индуктивность. В начале пуска в результате увеличенного индуктивного сопротивления нижних частей стержней ток проходит, главным образом, по их верхним частям. При этом используется только небольшая часть поперечного сечения каждого стержня, что приводит к увеличению его активного сопротивления, а следовательно, и к возрастанию активного сопротивления всей обмотки ротора.

При увеличении частоты вращения ротора вытеснение тока в верхние части стержней уменьшается (по той же причине, что и в двигателе с двойной беличьей клеткой), и после окончания пуска ток равномерно распределяется по площади их поперечного сечения.

Принцип работы асинхронного электродвигателя | Русэлт

Асинхронные электродвигатели – это устройства, главным назначением которых является преобразование энергии переменного электротока в механическую. Своим названием двигатель обязан асинхронному типу вращения ротора относительно частоты вращения магнитного поля, индуцирующего электроток в обмотке статора.

Принцип работы на примере асинхронного электродвигателя трехфазного тока

Этот тип электрического двигателя наиболее часто применяется в различных сферах промышленности. Двигатель имеет 3-и обмотки на статоре, со смещением на 120 градусов. Обмотки запитаны переменным током и объединены по схеме «звезда» или «треугольник». При подаче напряжения на обмотку статора во всех трёх фазах появится магнитный поток.

Вместе с изменением частоты напряжения на обмотке статора, изменяется и магнитный поток. Фазы и магнитные потоки смещены относительно друг друга на сто двадцать градусов. Суммарный магнитный поток и будет вращающимся магнитным потоком, создающим электродвижущую силу (ЭДС). ЭДС, в замкнутой электроцепи обмотки ротора, индуцирует электроток. Во взаимодействии с магнитным потоком статора, ток создает пусковой момент электрического двигателя. Ротор начинает вращение в таком же направлении, что и магнитное поле статора при превышении пусковым моментом двигателя его тормозного момента.

Преимущества и недостатки асинхронных электродвигателей

Простота эксплуатации и хорошая ремонтопригодность – главные достоинства асинхронного двигателя, сделавшие его наиболее востребованным в очень разных сферах машиностроения и приборостроения. Привлекает и:

  • Сравнительно невысокая цена;
  • Надёжность
  • Несложность подсоединения в общую электроцепь устройств.

Асинхронные электродвигатели имеют и ряд недостатков:

  • Трудности с точным регулированием скорости;
  • Большой пусковой ток;
  • Относительно невысокий коэффициент мощности.

По типу обмотки ротора, короткозамкнутой или фазной, асинхронные двигатели, подразделяются на 2 типа:

  • Электродвигатели с короткозамкнутым ротором имеют обмотку, замыкающуюся на сам ротор;
  • Электродвигатели с фазным ротором – обмотку с концами, выведенными на щеточно-коллекторный узел.

Преимущество двигателя с фазным ротором в том, что скорость вращения можно регулировать путем подключения дополнительных сопротивлений (реостатного регулирования).

Принцип действия асинхронного двигателя ~ Электропривод

Самым распространенным электродвигателем, используемым в быту, промышленности, строительстве и сельском хозяйстве, на сегодняшний день, является асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором (АД с КЗ ротором). Основным его преимуществом, перед другими типами двигателей является простота, надежность и дешевизна.

Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Принцип действия трехфазного АД с КЗ ротором основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля и расположенного в этом поле проводника. Вращающееся магнитное поле создается статором асинхронного двигателя, которая является неподвижной частью двигателя. Статор асинхронного электродвигателя представляет собой стальной сердечник, с пазами в которых расположена обмотки, намотанная медным изолированным проводом.

Это поле пересекая обмотку ротора наводит в ней ЭДС. Под действием этой ЭДС по обмотке будет протекать ток. Этот ток будет взаимодействовать с магнитным потоком. Взаимодействие вращающего магнитного поля статора с током в роторе создает вращающий момент, за счет которого ротор будет вращаться в ту же сторону, что и поле, но с небольшим отставанием.

Обмотки статора намотаны таким образом, что образуют три катушки, смещенные друг, относительно друга на 120°. Между собой их соединяют либо в «звезду», либо в «треугольник» и пропускают трехфазный переменный ток. При частоте тока 50 Гц, магнитное поле будет вращаться со скоростью 3000 об./мин. Магнитное поле, образованное тремя катушками, называется двухполюсным.

Особенностью асинхронного двигателя является то, что появление ЭДС в роторной обмотке ротора возможно только при различии частоты вращения магнитного поля ротора, обозначаемое букой n и магнитного поля статора n0. Разница n0 и n создает электромагнитный момента асинхронного двигателя. Характеризует эту разность скольжение S, определяемое по формуле:
S=( n0-n )/ n0,
где n0=60f/P синхронная частота вращения магнитного поля статора об/мин, f- частота питающей сети, Гц, p-число пар полюсов статора.

В такой конструкции двигателя, магнитное поле статора опережает скорость вращения ротора. Т.е. поле ротора вращается асинхронно со скоростью вращения поля статора. Отсюда и пошло название двигателя асинхронный двигатель переменного тока.

Если нагрузка на валу двигателя отсутствует, частота вращения поля ротора n, стремиться достичь частоты вращения поля ротора, но никогда не достигает ее, так как если n0-n=0, то и электромагнитный момент двигателя М будет равен 0.

В паспорте и на шильдике асинхронного электродвигателя производитель указывает номинальную частота вращения двигателя, замеряемую при номинальной мощности. При увеличении нагрузки на валу двигателя, частота вращения двигателя уменьшается, а ток статора увеличивается. Асинхронные двигатели могут изготовляться с 1,2,3 ,4,5,6 парами полюсов. Соответственно синхронная скорость вращения асинхронного двигателя соответственно будет составлять 3000, 1500, 1000, 750, 600 и 500 об/мин.

На смену классической конструкции асинхронного двигателя приходят энергоэффективные конструкции асинхронных двигателей обладающие более высоким КПД и технико-экономическими показателями. Применение частотно-регулируемого привода в тандеме с энергоэффективными двигателями, позволит существенно улучшить энергетические показатели и снизить затраты на электроэнергию.

Принцип работы асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором


Пожалуй, нет ни одного серьезного механизма или машины, где не применялись бы электрические двигатели. В автомобиле, с стиральной машине, сельхозтехнике и мелких бытовых приборах — везде используется электрический двигатель. Наибольшее распространение получил асинхронный электрический двигатель и о нем сегодня мы поговорим.

Содержание:

  1. Синхронные и асинхронные двигатели в машиностроении и в быту
  2. Преимущества АС двигателя
  3. Двигатель с фазным ротором
  4. Короткозамкнутый ротор и его особенности
  5. Как работает магнитное поле

Синхронные и асинхронные двигатели в машиностроении и в быту

Благодаря своей простоте и экономичности, асинхронный электромотор может пригодиться не только в машиностроении и в быту, но мы рассмотрим именно такие двигатели, которые встречаются чаще всего. Причиной популярности асинхронного двигателя переменного тока стали его доступность, возможность подключения к любой розетке электропитания без всяких выпрямителей и согласовательных устройств, а также простотой обслуживания и ремонта в случае чего.

 

Существуют два вида асинхронных электромоторов — с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором. Но для начала стоит разобраться в конструкции и узнать принцип работы асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, после чего станет понятна причина его популярности. Несмотря на то, что асинхронный мотор был разработан еще в конце 19 века, до сих пор его конструкция особенных изменений не претерпела.

Преимущества АС двигателя

Главной особенностью характеристик этого двигателя и самым ценные их проявлением, считают тот факт, что нагрузка на двигатель практически никак не зависит от частоты вращения вала. Магнитные поля и электродвижущую силу изучают уже лет двести, а наш асинхронный двигатель стал лучшим подтверждением тому, это один из самых эффективных методов трансформации энергии.

Принцип работы этого мотора как раз основан на взаимодействии подвижного магнитного поля и токопроводящего элемента, распложенного внутри этого поля. Двигатель, как известно еще со школьной скамьи, состоит из двух базовых узлов — рoтора и статора. Статoр как раз генерирует вращающееся магнитное поле. Конструктивно, статoр представляет собой металлический сердечник, на него намотана обмотка из медной проволоки с термолаковой изоляцией.

Внутри статора, внутри его магнитного поля, поместили ротор, который представляет собой вал с сердечником и обмоткой. На рисунке ниже изображена схема устройства асинхронного мотора.
По схеме понятно, что статор состоит из наборных пластин и нескольких обмоток, которые намотаны на пластинчатый сердечник. Эти обмотки могут подсоединяться по разным схемам, в зависимости от типа напряжения. Каждая их обмоток сдвинута друг отнoсительно друга на 120 градусов. А ротор такого двигателя может быть принципиально двух типов.

Двигатель с фазным ротором

Ротор фазного типа принципиально не отличается обмoткой от статора. Это трехфазная обмотка, концы которой соединены по схеме «звезда». Свободные концы обмоток подключены к токоприемным кольцам. Кольца контактируют с проводником посредством щеток и поэтому есть возможность установить в схему подключения дополнительный ограничивающий резистор.

Резистор, как устройство плавного пуска, служит для того, чтобы была возможность уменьшать значения пускового тока, который может достигать довольно крупных значений.

Короткозамкнутый ротор и его особенности

Короткoзамкнутый ротор представляет собой наборной сердечник из специальной листовой стали. Сердечник имеет каналы, которые не изолируют обмотки друг от друга, а наоборот — они залиты расплавленным легкоплавким легким металлом, а он образует прутки, которые в торцах фиксируются на кольцах.

Металл, из которого выполняют эти прутки и которым заливают пространства между сердечниками, зависит от требуемых характеристик двигателя и это может быть как медь, так и алюминий.

Как работает магнитное поле

Работает двигатель на основе процесса получения механической работы в результате воздействия на проводник движущегося магнитного поля. На обмотку статора подают напряжение, причем каждая фаза образует свой магнитный поток. Частота магнитного потока напрямую зависит от частоты подаваемого тока на концы обмотки.

За счет того, что обмотки сдвинуты на 120 градусов, сдвигаются и магнитные поля, причем сдвигаются они как в пространстве, так и во времени. Суммарный магнитный поток и будет вращать ротор двигателя. Это происходит потому, что вращающийся поток суммы частот каждой из обмоток, образуют в роторе электродвижущую силу. Поскольку ротор — короткозамкнутый, то он имеет свою собственную электрическую цепь, которая взаимодействуя с магнитным полем статора, образует крутящий момент, направленный в сторону движения магнитного потока статора.

Следовательно, принцип работы асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, объясняется вращением магнитного суммарного потока статора и его взаимодействия с возникшим в результате подачи тока, магнитным полем ротора.

Читайте также:


Назначение и принцип действия асинхронного двигателя

Назначение асинхронного электродвигателя

Система трехфазного переменного тока, позволившая создать устройства для получения вращающегося магнитного потока, вызвала появление наиболее распространенного в данное время электродвигателя, называемого асинхронным. Это название обусловлено тем, что вращающаяся часть машины — ротор — всегда вращается со скоростью, не равной скорости магнитного потока, т.е. не синхронно с ним. Изготовляемый на мощности от долей ватта до тысяч киловатт при напряжениях 127, 220, 380, 500, 600, 3000, 6000, 10000 В, этот электродвигатель прост по конструкции, надежен в эксплуатации и дешев по сравнению с другими типами. Он применяется во всех видах работ, где не требуется поддержания постоянной скорости вращения, а также в быту, в однофазном исполнении для малой мощности.

Принцип действия асинхронного двигателя

Рассмотрим устройство, показанное на рис.  Оно состоит из постоянного магнита 1, медного диска 2, рукоятки 3 и подшипников 4. Если вращать магнит при помощи рукоятки, то медный диск начинает вращаться в ту же сторону, но с меньшей частотой. Медный диск можно рассматривать как бесчисленное множество замкнутых витков; при вращении магнита 1 его магнитные силовые линии (м.с.л.) пересекают витки диска, и в витках наводится электродвижущая

Модель асинхронного двигателя


Обозначим:
п, — частота вращения магнита (синхронная частота), об/мин;
п2 — частота вращения диска, об/мин; п — разность частот вращения магнита и диска, об/мин.
Частота вращения диска меньше частоты вращения магнита, и, следовательно, диск вращается с несинхронной (асинхронной) частотой. Разница частот магнита и диска представляет собой частоту, с которой м.с.л. пересекают витки диска. Отношение разницы частот к синхронной частоте называется скольжением. Скольжение может быть выражено в долях единицы или в процентах:

В двигателях вращающееся магнитное поле создается трехфазным током, протекающим по обмотке статора, а роль диска выполняет обмотка ротора. Активная сталь статора и ротора служит магнитопроводом, уменьшающим в сотни раз сопротивление магнитному потоку.
Под влиянием подведенного к статору напряжения сети Ul в его обмотке протекает ток I,. Этот ток создает вращающийся магнитный поток Ф, замыкающийся через статор и ротор. Поток создает в обеих обмотках э.д.с. Е{ и Е2, как в первичной и вторичной обмотках трансформатора. Таким образом, асинхронный двигатель подобен трехфазному трансформатору, в котором э. д.с. создаются вращающимся магнитным потоком.

Рис. 2 . Работа асинхронного двигателя при cos ф2 = 1
Пусть поток вращается в направлении движения стрелки часов. Под влиянием э.д.с. Е2 в обмотке ротора пойдет ток I2, направление которого показано на рис. 2. Предположим, что он совпадает по фазе с Е2. Взаимодействие тока I2 и потока Ф создает электромагнитные силы F, приводящие ротор во вращение, вслед за вращающимся потоком. Таким образов, асинхронный двигатель представляет собой трансформатор с вращающейся вторичной обмоткой и способный поэтому превращать электрическую мощность E2I2 cos ф в механическую.
Ротор всегда отстает от вращающегося магнитного потока, так как только в этом случае может возникать э.д.с. Е2, а следовательно, ток 12 и силы F. Чтобы изменить направление вращения ротора, следует изменить направление вращения потока. Для этого меняют местами два любых провода, подводящие ток от сети к статору. В этом случае меняется порядок следования фаз ABC на АСВ или ВАС, и поток вращается в обратную сторону.
Ротор двигателя вращается с асинхронной частотой п2, поэтому и двигатель называется асинхронным. Частоту вращения магнитного потока называют синхронной частотой п1. Частота вращенияротора
Теоретически скольжение меняется от 1 до 0 или от 100% до 0, так как при неподвижном роторе в первый момент пуска п2 — 0; а если вообразить, что ротор вращается синхронно с потоком, п2 = пх.
Чем больше нагрузка на валу, тем меньше скорость ротора п2 и следовательно больше S, так как больший тормозной момент должен уравновеситься вращающим моментом; последнее возможно только при увеличении Е2 и I2, а значит и S. Скольжение при номинальной нагрузке SH у асинхронных двигателей равно от 1 до 7%; меньшая цифра относится к мощным двигателям.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором принцип работы

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

Современные трёхфазные асинхронные двигатели являются преобразователями электрической энергии в механическую. Благодаря своей простоте, низкой стоимости и высокой надёжности асинхронные двигатели получили широкое применение. Они присутствуют повсюду, это самый распространённый тип двигателей, их выпускается 90% от общего числа двигателей в мире. Асинхронный электродвигатель поистине совершил технический переворот во всей мировой промышленности.

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

Асинхронный двигательэто асинхронная машина, предназначенная для преобразования электрической энергии переменного тока в механическую энергию. Само слово “асинхронный” означает не одновременный. При этом имеется ввиду, что у асинхронных двигателей частота вращения магнитного поля статора всегда больше частоты вращения ротора. Работают асинхронные двигатели, как понятно из определения, от сети переменного тока.

Устройство

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

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

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

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

Короткозамкнутый ротор представляет собой сердечник, набранный из листов стали. В пазы этого сердечника заливается расплавленный алюминий, в результате чего образуются стержни, которые замыкаются накоротко торцевыми кольцами. Эта конструкция называется «беличьей клеткой«. В двигателях большой мощности вместо алюминия может применяться медь. Беличья клетка представляет собой короткозамкнутую обмотку ротора, откуда собственно название.

Фазный ротор имеет трёхфазную обмотку, которая практически не отличается от обмотки статора. В большинстве случаев концы обмоток фазного ротора соединяются в звезду, а свободные концы подводятся к контактным кольцам. С помощью щёток, которые подключены к кольцам, в цепь обмотки ротора можно вводить добавочный резистор. Это нужно для того, чтобы можно было изменять активное сопротивление в цепи ротора, потому что это способствует уменьшению больших пусковых токов. Подробнее о фазном роторе можно прочитать в статье — асинхронный двигатель с фазным ротором.

Принцип работы

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

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

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

Скольжение это крайне важная величина. В начальный момент времени она равна единице, но по мере возрастания частоты вращения n2 ротора относительная разность частот n1-n2 становится меньше, вследствие чего уменьшаются ЭДС и ток в проводниках ротора, что влечёт за собой уменьшение вращающего момента. В режиме холостого хода, когда двигатель работает без нагрузки на валу, скольжение минимально, но с увеличением статического момента, оно возрастает до величины sкр — критического скольжения. Если двигатель превысит это значение, то может произойти так называемое опрокидывание двигателя, и привести в последствии к его нестабильной работе. Значения скольжения лежит в диапазоне от 0 до 1, для асинхронных двигателей общего назначения оно составляет в номинальном режиме — 1 — 8 %.

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

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

В промышленности наибольшее распространение получили асинхронные двигатели трехфазного тока. Рассмотрим устройство и принцип действия этих двигателей.

Принцип действия асинхронного двигателя основан на использовании вращающегося магнитного поля.

Для уяснения работы такого двигателя проделаем следующий опыт.

Укрепим подковообразный магнит на оси таким образом, чтобы его можно было вращать за ручку. Между полюсами магнита расположим на оси медный цилиндр, могущий свободно вращаться.

Рисунок 1. Простейшая модель для получения вращающегося магнитного поля

Начнем вращать магнит за ручку по часовой стрелке. Поле магнита также начнет вращаться и при вращении будет пересекать своими силовыми линиями медный цилиндр. В цилиндре, по закону электромагнитной индукции, возникнут вихревые токи, которые создадут свое собственное магнитное поле — поле цилиндра. Это поле будет взаимодействовать с магнитным полем постоянного магнита, в результате чего цилиндр начнет вращаться в ту же сторону, что и магнит.

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

Действительно, если цилиндр вращается с той же скоростью, что и магнитное поле, то магнитные силовые линии не пересекают его, а следовательно, в нем не возникают вихревые токи, вызывающие вращение цилиндра.

Скорость вращения магнитного поля принято называть синхронной , так как она равна скорости вращения магнита, а скорость вращения цилиндра — асинхронной (несинхронной). Поэтому сам двигатель получил название асинхронного двигателя . Скорость вращения цилиндра (ротора) отличается от синхронной скорости вращения магнитного поля на небольшую величину, называемую скольжением.

Обозначив скорость вращения ротора через n1 и скорость вращения поля через n мы можем подсчитать величину скольжения в процентах по формуле:

В приведенном выше опыте вращающееся магнитное поле и вызванное им вращение цилиндра мы получали благодаря вращению постоянного магнита, поэтому такое устройство еще не является электродвигателем . Надо заставить электрический ток создавать вращающееся магнитное поле и использовать его для вращения ротора. Задачу эту в свое время блестяще разрешил М. О. Доливо-Добровольский. Он предложил использовать для этой цели трехфазный ток.

Устройство асинхронного электродвигателя М. О. Доливо-Добровольского

Рисунок 2. Схема асинхронного электродвигателя Доливо-Добровольского

На полюсах железного сердечника кольцевой формы, называемого статором электродвигателя , помещены три обмотки, сети трехфазного тока 0 расположенные одна относительно другой под углом 120°.

Внутри сердечника укреплен на оси металлический цилиндр, называемый ротором электродвигателя.

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

На рисунке 3 показан график изменения токов в обмотках двигателя и процесс возникновения вращающегося магнитного поля.

Рассмотрим — подробнее этот процесс.

Рисунок 3. Получение вращающегося магнитного поля

В положении «А» на графике ток в первой фазе равен нулю, во второй фазе он отрицателен, а в третьей положителен. Ток по катушкам полюсов потечет в направлении, указанном на рисунке стрелками.

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

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

В положении «В» на графике ток в третьей фазе равен нулю, во второй фазе он положителен, а в первой отрицателен. Теперь ток, протекая по первой и второй катушкам, создаст на конце полюса первой катушки — северный полюс (С), а на конце полюса второй катушки — южный полюс (Ю), т. е. полярность суммарного магнитного поля переместится еще на 120°. В положении «Г» на графике магнитное поле переместится еще на 120°.

Таким образом, суммарный магнитный поток будет менять свое направление с изменением направления тока в обмотках статора (полюсов).

При этом за один период изменения тока в обмотках магнитный поток сделает полный оборот. Вращающийся магнитный поток будет увлекать за собой цилиндр, и мы получим таким образом асинхронный электродвигатель.

Напомним, что на рисунке 3 обмотки статора соединены «звездой», однако вращающееся магнитное поле образуется и при соединении их «треугольником».

Если мы поменяем местами обмотки второй и третьей фаз, то магнитный поток изменит направление своего вращения на обратное.

Такого же результата можно добиться, не меняя местами обмотки статора, а направляя ток второй фазы сети в третью фазу статора, а третью фазу сети — во вторую фазу статора.

Таким образом, изменить направление вращения магнитного поля можно переключением двух любых фаз.

Мы рассмотрели устройство асинхронного двигателя, имеющего на статоре три обмотки . В этом случае вращающееся магнитное поле двухполюсное и число его оборотов в одну секунду равно числу периодов изменения тока в одну секунду.

Если на статоре разместить по окружности шесть обмоток, то будет создано четырехполюсное вращающееся магнитное поле . При девяти обмотках поле будет шестиполюсным.

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

при двухполюсном статоре n = (50 х 60 ) / 1 = 3000 об/мин,

при четырехполюсном статоре n = (50 х 60 ) / 2 = 1500 об/мин,

при шестиполюсном статоре n = (50 х 60 ) / 3 = 1000 об/мин,

при числе пар полюсов статора, равном p : n = (f х 60 ) / p ,

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

Ротор же двигателя будет, как нам известно, несколько отставать в своем вращении.

Однако отставание ротора очень небольшое. Так, например, при холостом ходе двигателя разность скоростей составляет всего 3%, а при нагрузке 5 — 7%. Следовательно, обороты асинхронного двигателя при изменении нагрузки изменяются в очень небольших пределах, что является одним из его достоинств.

Рассмотрим теперь устройство асинхронных электродвигателей

Статор современного асинхронного электродвигателя имеет невыраженные полюсы, т. е. внутренняя поверхность статора сделана совершенно гладкой.

Чтобы уменьшить потери на вихревые токи, сердечник статора набирают из тонких штампованных стальных листов. Собранный сердечник статора закрепляют в стальном корпусе.

В пазы статора закладывают обмотку из медной проволоки. Фазовые обмотки статора электродвигателя соединяются «звездой» или «треугольником», для чего все начала и концы обмоток выводятся на корпус — на специальный изоляционный щиток. Такое устройство статора очень удобно, так как позволяет включать его обмотки на разные стандартные напряжения.

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

В зависимости от конструкции ротора асинхронные электродвигатели делятся на двигатели с короткозамкнутым ротором и фазным ротором .

Обмотка короткозамкнутого ротора сделана из медных стержней, закладываемых в пазы ротора. Торцы стержней соединены при помощи медного кольца. Такая обмотка называется обмоткой типа «беличьей клетки». Заметим, что медные стержни в пазах не изолируются.

В некоторых двигателях «беличью клетку» заменяют литым ротором.

Асинхронный двигатель с фазным ротором (с контактными кольцами) применяется обычно в электродвигателях большой мощности и в тех случаях; когда необходимо, чтобы электродвигатель создавал большое усилие при трогании с места. Достигается это тем, что в обмотки фазного двигателя включается пусковой реостат.

Короткозамкнутые асинхронные двигатели пускаются в ход двумя способами:

1) Непосредственным подключением трехфазного напряжения сети к статору двигателя. Этот способ самый простой и наиболее популярный.

2) Снижением напряжения, подводимого к обмоткам статора. Напряжение снижают, например, переключая обмотки статора со «звезды» на «треугольник».

Пуск двигателя в ход происходит при соединении обмоток статора «звездой», а когда ротор достигнет нормального числа оборотов, обмотки статора переключаются на соединение «треугольником».

Ток в подводящих проводах при этом способе пуска двигателя уменьшается в 3 раза по сравнению с тем током, который возник бы при пуске двигателя прямым включением в сеть с обмотками статора, соединенными «треугольником». Однако этот способ пригоден лишь в том случае, если статор рассчитан для нормальной работы при соединении его обмоток «треугольником».

Наиболее простым, дешевым и надежным является асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором , но этот двигатель обладает некоторыми недостатками — малым усилием при трогании с места и большим пусковым током. Эти недостатки в значительной мере устраняются применением фазного ротора, но применение такого ротора значительно удорожает двигатель и требует пускового реостата.

Типы асинхронных электродвигателей

Основной тип асинхронных машин — трехфазный асинхронный двигатель . Он имеет три обмотки на статоре, смещенные в пространстве на 120°. Обмотки соединяются в звезду или треугольник и питаются трехфазным переменным током.

Двигатели малой мощности в большинстве случаев выполняются как двухфазные . В отличие от трехфазных двигателей они имеют на статоре две обмотки, токи в которых для создания вращающегося магнитного поля должны быть сдвинуты на угол π /2.

Если токи в обмотках равны по модулю и сдвинуты по фазе на 90°, то работа подобного двигателя ничем не будет отличаться от работы трехфазного. Однако такие двигатели с двумя обмотками на статоре в большинстве случаев питаются от однофазной сети и сдвиг, приближающийся к 90°, создается искусственным путем, обычно за счет конденсаторов.

Однофазный двигатель , имеющий только одну обмотку на статоре, практически неработоспособен. При неподвижном роторе в двигателе создается только пульсирующее магнитное поле и вращающий момент равен нулю. Правда, если ротор такой машины раскрутить до некоторой скорости, то далее она может выполнять функции двигателя.

В этом случае, хотя и будет только пульсирующее поле, но оно слагается из двух симметричных — прямого и обратного, которые создают неравные моменты — больший двигательный и меньший тормозной, возникающий за счет токов ротора повышенной частоты (скольжение относительно обратносинхронного поля больше 1).

В связи с изложенным однофазные двигатели снабжаются второй обмоткой, которая используется как пусковая. В цепь этой обмотки для создания фазового сдвига тока включают конденсаторы, емкость которых может быть достаточно велика (десятки микрофарад при мощности двигателя менее 1 кВт).

В системах управления используются двухфазные двигатели, которые иногда называют исполнительными . Они имеют две обмотки на статоре, сдвинутые в пространстве на 90°. Одна из обмоток, называемая обмоткой возбуждения, непосредственно подключается к сети 50 или 400 Гц. Вторая используется как обмотка управления.

Для создания вращающегося магнитного поля и соответствующего момента ток в обмотке управления должен быть сдвинут на угол, близкий к 90°. Регулирование скорости двигателя, как будет показано ниже, осуществляется изменением значения или фазы тока в этой обмотке. Реверс обеспечивается изменением фазы тока в управляющей обмотке на 180° (переключением обмотки).

Двухфазные двигатели изготовляются в нескольких исполнениях:

с короткозамкнутым ротором,

с полым немагнитным ротором,

с полым магнитным ротором.

Преобразование вращательного движения двигателя в поступательное движение органов рабочей машины всегда связано с необходимостью использования каких-либо механических узлов: зубчатых реек, винта и др. Поэтому иногда целесообразно выполнение двигателя с линейным перемещением ротора-бегунка (название ’’ротор” при этом может быть принято только условно — как движущегося органа).

В этом случае двигатель, как говорят, может быть развернут. Обмотка статора линейного двигателя выполняется так же, как и у объемного двигателя, но только должна быть заложена в пазы на всю длину максимального возможного перемещения ротора-бегунка. Ротор-бегунок обычно короткозамкнутый, с ним сочленяется рабочий орган механизма. На концах статора, естественно, должны находиться ограничители, препятствующие уходу ротора за рабочие пределы пути.

Среди устройств, преобразующих электрическую энергию в механическую, несомненным лидером является трехфазный асинхронный двигатель – простой и надежный в эксплуатации агрегат. Благодаря своим качествам, он получил широкое применение в промышленности и других областях, где используются механизмы. Название двигателя связано с основным принципом его работы. У этих устройств магнитное поле статора вращается с частотой, превышающей частоту вращения ротора. Работа агрегата осуществляется от сети переменного тока.

Где применяются

Асинхронные двигатели активно используются во многих отраслях промышленности и сельского хозяйства. Они потребляют примерно 70% всей энергии, предназначенной для преобразования электричества во вращательное или поступательное движение. Асинхронные двигатели зарекомендовали себя наиболее эффективными в качестве электрической тяги, без которой не обходятся многие технологические операции.

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

Данный тип электродвигателей может быть трехфазным или однофазным, в зависимости от количества питающих фаз. В случае необходимости и при соблюдении определенных условий, трехфазный агрегат может питаться и работать от однофазной сети. Эти устройства применяются не только в промышленности, но и в бытовых условиях, а также на садовых участках или домашних мастерских. Однофазные двигатели обеспечивают работу и вращение вентиляторов, стиральных машин, небольших станков, водяных насосов и электроинструмента.

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

Устройство асинхронного двигателя

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

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

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

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

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

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

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

Статор обладает круглой формой и собирается из специальных стальных листов, изолированных между собой. В результате, конструктивно образуется сердечник с пазами, в которые укладываются обмотки. Для этих целей используется обмоточный медный провод, изолированный лаком. В мощных агрегатах обмотки делаются в виде шины. При укладке они сдвигаются между собой на 120 градусов. Соединение осуществляется по схеме звезды или треугольника.

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

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

Принцип работы

Устройство и конструктивные особенности асинхронного двигателя определяют и принцип действия данного агрегата. Когда на обмотку статора подается напряжение, в ней образуется магнитное поле. Такая подача напряжения приводит к изменениям магнитного потока и всего магнитного поля статора. Измененные магнитные потоки поступают к ротору, приводят его в действие, после чего он начинает вращаться. Для того чтобы статор и ротор работали асинхронно, требуется, чтобы значения напряжения и магнитного потока были равны переменному току, используемому в качестве источника питания.

Сам двигатель работает следующим образом:

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

Величина индуктированной ЭДС зависит от частоты пересечения проводников вращающимся магнитным полем. То есть, чем выше разница между n1 и n2, тем больше будет величина ЭДС. Ротор будет вращаться с частотой n2, которая всегда будет отставать от синхронной частоты поля статора n1. Эта разница между обеими частотами и будет частотой скольжения ∆n= n1- n2. Данное неравенство является необходимым условием появления электромагнитного вращающегося момента в асинхронном двигателе. Поэтому агрегат так и называется, поскольку вращение ротора происходит несинхронно с полем статора.

Что такое скольжение

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

Ротор асинхронного двигателя вращается в том же направлении, что и его магнитное поле. В свою очередь, направление вращения поля зависит от последовательности фаз трехфазной сети. Изменить направление вращения ротора возможно за счет изменения направления вращения поля, создаваемого статором. В этом случае изменяется порядок поступления импульсов тока к отдельным обмоткам. В случае необходимости может быть задано вращение по часовой или против часовой стрелки.

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

1.

1 Устройство и принцип действия асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Технология ремонта и обслуживание асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Похожие главы из других работ:

Асинхронные двигатели в системах электропривода

2.2 Управление пуском АД с короткозамкнутым ротором

Схема управления асинхронным двигателем с использованием магнитного пускателя (рисунок 6) включает в себя магнитный пускатель, состоящий из контактора KM и двух встроенных в него тепловых реле защиты KK…

Асинхронные двигатели в системах электропривода

3. Управление реверсом АД с короткозамкнутым ротором

Основным элементом в схеме управления реверсом (рисунок 8) является реверсивный магнитный пускатель, который включает в себя два линейных контактора (KM1 и KM2) и два тепловых реле защиты (KK)…

Изготовление статора трёхфазного асинхронного двигателя

1. Технологический процесс, конструктивные особенности и принцип действия трёхфазного асинхронного двигателя

. ..

Изготовление статора трёхфазного асинхронного двигателя

1.1 Принцип действия трёхфазного асинхронного двигателя

Асинхронный двигатель отличается простотой конструкции и несложностью обслуживания. Как и любая машина переменного тока, асинхронный двигатель состоит из двух основных частей — ротора и статора. Статором называется неподвижная часть машины…

Импульсные водородные тиратроны

2. Устройство и принцип действия

Основные элементы конструкции тиратрона (рис. 2): подогревный оксидный катод, анод и расположенная между ними двойная металлическая перегородка с отверстиями, выполняющая роль управляющей сетки…

Модернизация рыбоочистительной машины РО-1М

2.1 Устройство и принцип действия

Рыбоочиститель РО-1М Очистка рыбы производится путем механического воздействия вращающихся рифленых поверхностей на чешую рыбы. На предприятиях общественного питания для очистки рыбы применяются приспособления РО-1. ..

Организация и выполнение технического обслуживания и ремонта асинхронного двигателя АИР63А2

1.2 Устройство и принцип действия асинхронного двигателя АИР63А2

Данный двигатель состоит из: Статор — неподвижная часть электрической машины, взаимодействующая с подвижной частью — ротором. Ротор — вращающаяся часть двигателей и рабочих машин, на которой расположены органы…

Пиролиз как термический метод переработки древесины

4. Устройство и принцип действия экстрактора

Экстрактор. Наиболее экономичным и технологически надежным является способ выделения из жижки уксусной кислоты. Извлечение ее растворителем-экстрагентом. Процесс извлечения уксусной кислоты из жижки ведут в экстракторах…

Проектирование сушильного цеха с камерами СПЛК-2

1. Устройство и принцип действия оборудования

Разработка лесосушильного цеха на базе сушильных камер ВК-4

1. Устройство и принцип действия оборудования

. ..

Современное помольное оборудование

Устройство и принцип действия

Измельчение материала в струйной мельнице происходит в размольной камере, в которую подают сжатый воздух или перегретый пар. Мелющий поток через сопла поступает в камеру измельчения, где формирует аэрозоль из твердого измельчаемого вещества…

Технология производства пастеризованного молока

Устройство и принцип действия линии

Вначале оценивается качество молока и производится его приемка, в процессе которой молоко перекачивается центробежными насосами 1 из автомолцистерн…

Технология ремонта и обслуживание асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

1.4 Технологическая карта ремонта и обслуживания асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

№ п/п Наименование и содержание работ Оборудование и приспособления Технические требования 1 Наружный осмотр электрической машины, в том числе систем управления, защиты, вентиляции и охлаждения. ..

Управление асинхронными двигателями

1.3 Схема включения асинхронного двигателя с фазным ротором

Рис. 3. Схема пуска асинхронного двигателя с фазным ротором Используя схему асинхронного двигателя (рис. ) рассмотрим запуск в две ступени который проводится с использованием релейно-контакторной аппаратуры…

Центробежные компрессоры

Устройство и принцип действия

Центробежным называется такой компрессор, сжатие газа на колесе которого осуществляется за счет действия центробежных сил инерции на массы воздуха, увлекаемые во вращательное движение совместно с колесом компрессора…

Строительство, работа и его классификация

Машина, преобразующая электрическую энергию в механическую, называется электродвигателем. Они просты в конструкции, удобны в использовании, дешевы, имеют высокую эффективность, низкие эксплуатационные расходы и надежность. Трехфазные асинхронные двигатели являются одним из типов и отличаются от других типов электродвигателей. Основное отличие состоит в том, что обмотка ротора не имеет электрического подключения к какому-либо источнику питания. Необходимый ток и напряжение в цепи ротора обеспечивается индукцией от обмотки статора.Это повод называть именно асинхронным двигателем. В этой статье описывается асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, который является одним из типов трехфазных асинхронных двигателей.


Что такое асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором?

Определение: Двигатель с короткозамкнутым ротором — это один из типов асинхронных двигателей. Чтобы вызвать движение, он укрепляет электромагнетизм. Поскольку выходной вал соединен с внутренним компонентом ротора, который имеет вид клетки. Отсюда и название беличьей клетки.Двухсторонние колпачки, то есть круглые по форме, соединены стержнями ротора. Они действуют на основе ЭДС, то есть генерируемой статором. Эта ЭДС также генерируется внешним корпусом, который изготовлен из многослойных металлических листов и намотки проволоки. Двумя основными частями асинхронного двигателя любого типа являются статор и ротор. Беличья клетка — это простой метод устранения эффекта электромагнитной индукции. 4-полюсный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором показан ниже.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Принцип работы асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Асинхронный двигатель

Squirrel работает по принципу электромагнетизма.Когда на обмотку статора подается трехфазный переменный ток, он создает вращающееся магнитное поле (RMF) со скоростью, называемой синхронной скоростью. Этот RMF вызывает индуцирование напряжения в стержнях ротора. Итак, ток короткого замыкания протекает через него. Из-за этих токов ротора создается собственное магнитное поле, которое взаимодействует с полем статора. Теперь по принципу поле ротора начинает противодействовать своей причине. когда RMF улавливает момент ротора, ток ротора падает до нуля. Тогда не было бы относительного момента между ротором и RMF.

Следовательно, нулевая касательная сила действует на ротор и на мгновение уменьшается. После этого уменьшения момента ротора ток ротора снова индуцируется восстановлением относительного движения между RMF и ротором. Таким образом, тангенциальная сила вращения ротора восстанавливается и начинается после RMF. В этом случае ротор поддерживает постоянную скорость, которая меньше скорости RMF и синхронной скорости. Здесь разница между скоростью RMF и ротора измеряется в виде скольжения.Конечная частота ротора может быть получена умножением скольжения и частоты питания.

Конструкция асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Детали, необходимые для изготовления асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, — это статор, ротор, вентилятор, подшипники. Статор состоит из механически и электрически разнесенной на 120 градусов трехфазной обмотки с металлическим корпусом и сердечником. Чтобы обеспечить путь с низким сопротивлением для магнитного потока, создаваемого переменным током, обмотка установлена ​​на многослойном железном сердечнике.

Детали двигателя

Ротор преобразует заданную электрическую энергию в механическую мощность. Вал, сердечник, короткозамкнутые медные шины являются частями ротора. Во избежание гистерезиса и возникновения вихревых токов, приводящих к потере мощности, ротор имеет многослойное покрытие. И я для предотвращения зазубрин, проводники перекошены, что также помогает обеспечить хороший коэффициент трансформации.

Конструкция двигателя

Вентилятор, прикрепленный к задней части ротора для теплообмена, помогает поддерживать заданную температуру двигателя.Для плавного вращения в двигателе предусмотрены подшипники.

Разница между асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором и асинхронными двигателями с контактным кольцом.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Асинхронный двигатель с контактным кольцом

Конструкция индукционной беличьей клетки проста и надежна. Конструкция асинхронных двигателей с контактным кольцом требует контактных колец, щеток, устройства короткого замыкания и т. Д.
Этот тип двигателя имеет меньший вылет и больший коэффициент использования пазов. Эти двигатели имеют самый большой вылет и малый коэффициент использования пазов.
Стоимость и обслуживание меньше. Стоимость больше.
Повышенный КПД (для машин, не рассчитанных на высокий пусковой момент) Низкий КПД и большие потери в меди.
Небольшие потери в меди и лучший коэффициент мощности. Низкий коэффициент мощности, его можно улучшить при запуске.
Коэффициент охлаждения выше из-за неизолированных концевых колец и наличия большего места для роторных вентиляторов. Коэффициент охлаждения не очень эффективен.
Эти двигатели имеют лучшее регулирование скорости, простой запуск и низкий пусковой момент при высоком пусковом токе Плохое регулирование скорости при работе с внешними сопротивлениями в цепи ротора. Для двигателя необходимы контактные кольца, щеточный редуктор, устройство короткого замыкания, пусковые резисторы и т. Д.Возможность увеличения пускового момента из-за внешних сопротивлений в цепи ротора.
Низкий коэффициент мощности при запуске Коэффициент мощности можно улучшить.
Нет возможности регулировки скорости. Регулировка скорости возможна путем вставки внешних резисторов в цепь ротора.
Взрывозащищенный от защиты. Взрывозащищенный от защиты.

Классификация асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором

Трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором мощностью до 150 кВт при различных стандартных частотах, напряжениях и скоростях соответствуют отраслевым требованиям.По своим электрическим характеристикам эти двигатели делятся на 6 типов, как описано ниже:

Дизайн класса A

Двигатели этого типа имеют низкое сопротивление, реактивное сопротивление, скольжение и более высокий КПД при полной нагрузке. Основным недостатком является высокий пусковой ток, который в 5-8 раз превышает ток полной нагрузки при номинальном напряжении. Эти двигатели широко используются в станках малой мощности, центробежных насосах, вентиляторах, нагнетателях и т. Д.

Конструкция класса B

Эти двигатели имеют высокое реактивное сопротивление и работают в диапазоне 5–150 кВт.Эти двигатели могут быть заменены двигателями класса A для новых установок, поскольку их характеристики аналогичны двигателям класса A и имеют такой же пусковой ток. (примерно в 5 раз больше тока полной нагрузки при номинальном напряжении).


Класс C

Эти двигатели известны как двухклеточные двигатели, обеспечивающие высокий пусковой момент при низком пусковом токе. Применения двигателей класса C: привод воздушных компрессоров, конвейеров, поршневых насосов, дробилок, смесителей, больших холодильных машин и т. Д.

Конструкция класса D

Эти двигатели представляют собой двигатели с короткозамкнутым ротором и высоким сопротивлением. Следовательно, они обеспечивают высокий пусковой момент при низком пусковом токе. Эти двигатели имеют низкий КПД и ограничены возможностью приводить в действие прерывистые нагрузки, связанные с высоким ускорением и высокими ударными нагрузками, такими как штамповочные прессы, ножницы, бульдозеры, небольшие подъемники и т. Д.

Дизайн класса E

Эти двигатели работают с низким пусковым моментом, нормальным пусковым током, а также с низким скольжением при номинальной нагрузке.

Конструкция класса F

Эти двигатели работают с низким пусковым моментом, низким пусковым током и нормальным скольжением.

Преимущества

К преимуществам асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором можно отнести следующее.

  • Простая и прочная конструкция.
  • Низкие начальные затраты, а также затраты на техническое обслуживание.
  • Поддерживает постоянную скорость.
  • Высокая перегрузочная способность.
  • Простое пусковое устройство.
  • Высокий коэффициент мощности.
  • Низкие потери меди в роторе.
  • Высокая эффективность.

Недостатки

К недостаткам асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором можно отнести следующие.

  • Двигатель
  • Большой пусковой ток
  • Очень чувствителен к колебаниям напряжения питания
  • Низкий коэффициент мощности при малых нагрузках.
  • Очень сложно контролировать скорость
  • Очень низкий пусковой крутящий момент из-за низкого сопротивления ротора.

Приложения

Применение асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором включает следующее.

  • Подходит для промышленных приводов малой мощности, где не требуется регулирование скорости, например, для печатного оборудования, мукомольных заводов и других валовых приводов малой мощности.
  • Центробежные насосы, вентиляторы, нагнетатели и т. Д.
  • Для привода воздушных компрессоров, конвейеров, поршневых насосов, дробилок, смесителей, больших холодильных машин и т. Д.
  • Пробивные прессы, ножницы, бульдозеры, малые подъемники и т. Д.

Часто задаваемые вопросы

1) Почему он называется асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором?

Поскольку он имеет ротор, имеющий форму беличьей клетки, он называется асинхронным двигателем с беличьей клеткой.

2) В чем разница между двигателем с короткозамкнутым ротором и асинхронным двигателем?

Разница между асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором и асинхронным двигателем заключается в типе ротора, который используется в конструкции.

3) Для чего нужен асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором?

Используется для увеличения пускового момента двигателя и уменьшения времени разгона.

4) Является ли двигатель с короткозамкнутым ротором переменным или постоянным током?

Это асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором переменного тока

5) Почему в двигателях используется пластина?

Для уменьшения вихревых токов в двигателях используется пластина.

Таким образом, это все об асинхронном двигателе с короткозамкнутым ротором — определение, работа, принцип работы, конструкция, различия между асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором и с контактным кольцом, классификация, преимущества, недостатки и области применения. Вот вам вопрос: «Как работают асинхронные двигатели с контактным кольцом?»

Что такое двигатель с короткозамкнутым ротором и как он работает?

Электродвигатели — это машины, преобразующие электрическую энергию в механическую, и в настоящее время они доминируют в современной промышленности.Они просты в использовании, имеют простой дизайн и бывают разных форм, что позволяет им добиться успеха практически в любой ситуации. Электродвигатели могут питаться от постоянного (DC) или переменного (AC) тока, и в этой статье будет рассмотрен конкретный двигатель переменного тока, известный как двигатель с короткозамкнутым ротором. Эти двигатели представляют собой особый тип асинхронных двигателей, которые используют эффект электромагнитной индукции для преобразования электрического тока в энергию вращения (дополнительную информацию можно найти в нашей статье об асинхронных двигателях). В этой статье объясняются принципы работы двигателей с короткозамкнутым ротором, как они работают и для каких применений они используются. Таким образом, дизайнеры могут сделать осознанный выбор при выборе правильного двигателя.

Что такое двигатели с беличьей клеткой?

Двигатели с короткозамкнутым ротором — это подкласс асинхронных двигателей, которые используют электромагнетизм для создания движения. Это так называемые двигатели с «короткозамкнутым ротором», потому что форма их ротора — внутреннего компонента, соединенного с выходным валом — напоминает клетку.Две круглые торцевые крышки соединены стержнями ротора, на которые действует электромагнитное поле (ЭМП), создаваемое статором, или внешним корпусом, состоящим из многослойных металлических листов и намотки проволоки. Статор и ротор являются двумя основными частями любого асинхронного двигателя, а беличья клетка — это просто один из способов использования эффекта электромагнитной индукции. Переменный ток, проходящий через статор, создает ЭДС, которая колеблется с частотой переменного тока, которая «вращается» вокруг ротора, вызывая противоположные магнитные поля в стержнях ротора, вызывая движение.

Как работают двигатели с беличьей клеткой?

По сути, двигатели с короткозамкнутым ротором работают не иначе, чем большинство других асинхронных двигателей, и отличаются только конкретным взаимодействием между ротором и статором. Наша статья об асинхронных двигателях содержит обсуждение основных законов, лежащих в основе всех асинхронных двигателей, и дает понимание того, как движение создается за счет магнетизма.

Двигатели

с короткозамкнутым ротором максимизируют электромагнитную индукцию за счет использования стержней ротора для взаимодействия с ЭДС статора.Статор обычно содержит обмотки из проволоки, по которым протекает переменный ток; этот ток изменяется синхронно с синусоидальной кривой (или «чередуется»), которая изменяет направление тока в обмотках провода. Когда ток колеблется, генерируемая ЭДС будет следовать его примеру и в некоторых случаях заставит его «вращаться» с частотой, подобной частоте переменного тока. Эта вращающаяся ЭДС создает противоположное напряжение и ЭДС в стержнях ротора, тем самым толкая ротор, создавая вращательное движение.

Этот ротор не вращается с точной частотой переменного тока, поэтому двигатели с короткозамкнутым ротором (как и другие асинхронные двигатели) считаются асинхронными. Всегда есть некоторая потеря или «проскальзывание» между частотой переменного тока и частотой вращения вала, и это является следствием в первую очередь того, почему ротор вращается. Если бы ротор вращался с той же частотой, то величина силы, действующей на стержни ротора, была бы равна нулю, таким образом, не создавая движения. Ротор всегда должен работать медленнее, чтобы почувствовать эффект электромагнитной индукции, как если бы ротор постоянно играл в магнитную игру «догонялки».Чтобы узнать больше, посетите нашу статью о типах двигателей переменного тока.

Характеристики двигателя с короткозамкнутым ротором

Наша статья об асинхронных двигателях объясняет спецификации для всех типов асинхронных двигателей и является хорошим местом, чтобы увидеть все различные характеристики асинхронных двигателей. В этой статье основное внимание будет уделено тому, что необходимо указать для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, а именно фазе, скорости, крутящему моменту и току. Поскольку эти двигатели пользуются огромной популярностью, NEMA и IEC разработали стандартизованные классы двигателей с короткозамкнутым ротором на основе их характеристик скорости и момента.Это позволяет производить взаимозаменяемые двигатели между производителями и упрощает замену двигателей. Эти принципы, а также различные классы стандартных двигателей с короткозамкнутым ротором будут кратко объяснены ниже.

Тип фазы

Асинхронные двигатели

могут приводиться в движение однофазным (одна частота переменного тока) или многофазным (несколько частот переменного тока) в зависимости от входного источника питания. Некоторые из наиболее распространенных типов двигателей с короткозамкнутым ротором используют три фазы, что означает, что входной ток представляет собой три идентичных частоты переменного тока, разделенных на 120 градусов по фазе. Трехфазные двигатели являются самозапускающимися, что означает, что единственным необходимым входом является пусковое напряжение, что делает эти двигатели по существу автоматическими. Однофазные двигатели также распространены, но они не самозапускаются и требуют некоторого начального толчка. Это связано с тем, что одной частоты переменного тока недостаточно для создания действительно «вращающейся» ЭДС, и необходимо выполнить некоторую компенсацию для имитации вращающегося поля. Это можно сделать с помощью пускателей, которые могут быть конденсаторами, разделенными фазами или другими компонентами. Подробнее о пускателях можно прочитать в нашей статье о типах пускателей двигателей.

Крутящий момент двигателя и кривая крутящего момента-скорости

Хотя двигатели с короткозамкнутым ротором работают с базовыми скоростями и крутящими моментами, им необходимо достичь этого установившегося состояния посредством некоторого переходного пуска. Этот запуск, обычно визуализируемый посредством кривой крутящего момента — скорости, жизненно важен, поскольку он определяет, с какими рабочими условиями может работать двигатель. На рисунке 1 ниже показаны важные участки кривой крутящий момент-скорость для любого асинхронного двигателя.

Рис. 1: Кривая крутящий момент-скорость для асинхронных двигателей с обозначенными важными участками.

Пусковой крутящий момент — это крутящий момент при запуске двигателя. Вытягивающий или разрушающий крутящий момент — это максимальный крутящий момент, достигаемый перед максимальной скоростью. Номинальный крутящий момент — это выходной крутящий момент в установившемся режиме, который обычно указан на паспортной табличке двигателя. Разница между синхронной скоростью и скоростью, достигаемой при номинальном крутящем моменте, определяет скольжение двигателя.

Классы NEMA для многофазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором

Рис. 2: Кривые крутящий момент-скорость для двигателей стандартных классов NEMA.
Таблица 1: Обобщенные характеристики стандартных двигателей NEMA с короткозамкнутым ротором.

Стандарт NEMA

S.C.I.M.

Пусковой крутящий момент

Пусковой ток

Клинья

Класс A

Обычный

Обычный

Обычный

Класс B

Обычный

Низкий

Обычный

Класс C

Высокая

Низкий

Обычный

Класс D

Высокая

Низкий

Высокая

На рис. 2 показаны кривые для двигателей с короткозамкнутым ротором различных классов NEMA.Существует четыре основных класса (A, B, C и D), хотя их больше в зависимости от специфики. Эти четыре класса приведены в таблице 1 с точки зрения их пускового момента, тока и величины скольжения. Существуют и другие нестандартные двигатели с короткозамкнутым ротором, но они обычно изготавливаются в соответствии со спецификациями покупателя.

Двигатели

класса A являются наиболее популярным типом двигателей с короткозамкнутым ротором. У них нормальный пусковой момент и ток, а также скольжение менее 5% от синхронной скорости. Распространенными приложениями являются вентиляторы, компрессоры, конвейеры и другие устройства с низкой инерционной нагрузкой, которые позволяют быстро разгонять двигатель.

Двигатели

класса B можно запускать при полной нагрузке, что делает их полезными для высокоинерционных применений (большие вентиляторы, центробежные насосы и т. Д.). Они имеют нормальный пусковой момент, более низкий пусковой ток, чем двигатели класса A, и имеют скольжение менее 5% при полной нагрузке. Эти двигатели иногда взаимозаменяемы с двигателями класса А, особенно когда требуется пониженное пусковое напряжение.

Двигатели

класса C имеют высокий пусковой момент и низкий пусковой ток благодаря конструкции ротора с двойной обоймой. Из-за этого улучшения они более дорогие, чем двигатели классов A и B, но также обладают способностью выдерживать высокие пусковые моменты, например, в нагруженных насосах, компрессорах, дробилках и т. Д.Их скольжение также обычно составляет менее 5%.

Двигатели

класса D обладают наивысшими пусковыми моментами, низким пусковым током и большим скольжением при полной нагрузке (от 5% до 20% в зависимости от применения). Их крутящий момент отрыва происходит на гораздо более низкой скорости, чем у двигателей других классов, что можно увидеть, сравнив положение пиков каждой кривой на Рисунке 2. Высокое сопротивление ротора, которое делает двигатели класса D такими сильными, также отвечает за их более низкий пиковый крутящий момент. скорости, иногда вызывая пиковый крутящий момент при нулевой скорости (100% скольжение).Двигатели класса D обычно применяются в бульдозерах, литейных машинах, пробивных прессах и т. Д.

Заявки и критерии отбора

Асинхронные двигатели

с короткозамкнутым ротором являются популярным выбором в промышленности, отчасти из-за их низкой стоимости, простоты обслуживания, высокой эффективности, хорошего регулирования температуры и безопасности. Их самым большим недостатком является отсутствие контроля скорости, поэтому для решения этих задач были разработаны другие двигатели (двигатели с фазным ротором). Стандартные рамы NEMA позволяют легко выбрать правильный двигатель, требуя только рабочих характеристик проекта.

Так, например, если кузнечный бизнес создает новый силовой молот, который должен обеспечивать быстрые и сильные удары, им следует изучить двигатели класса D, поскольку они обеспечивают чрезвычайно высокий пусковой момент. Точно так же, если двигатель необходим для простого вентилятора HVAC, двигатели классов A и B будут работать отлично. Определите необходимые крутящие моменты, скорости и напряжения для работы, и на рынке обязательно найдется подходящая беличья клетка.

Сводка

В этой статье представлено понимание того, что такое асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором и как они работают.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://www.controleng.com/articles/what-to-consider-when-choosing-an-ac-induction-motor/
  5. http: // ocw.uniovi.es
  6. http://people.ece.umn.edu/users/riaz/animations/sqmovies.html

Прочие изделия из двигателей

Больше от Machinery, Tools & Supplies

Принцип работы 3-х фазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

3-х фазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором — один из самых популярных типов электродвигателей переменного тока, которые обеспечивают электромеханическое преобразование энергии через статор и ротор с короткозамкнутым ротором за счет электромагнитной индукции.

Вот почему его называют асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором.
Обычно мы используем двигатели в промышленных приводах, потому что они прочные, надежные и экономичные.
Кстати, асинхронный двигатель еще называют асинхронным, потому что он работает со скоростью ниже, чем его синхронная скорость.
В этой статье я сосредоточусь на принципе работы асинхронного двигателя.
Однако еще до того, как я это сделаю, важно знать различные части асинхронного двигателя.

История

Никола Тесла (10 июля 1856 — 7 января 1943), сербско-американский изобретатель, инженер-механик, инженер-электрик.

Он считается одним из важных сторонников коммерциализации электроэнергии из-за дизайна современных систем переменного тока.

На основе теории электромагнитного поля, открытой Майклом Фарадеем, Тесла изобрел асинхронный двигатель в 1887 году, и его теория электромагнетизма стала краеугольным камнем современной беспроводной связи и радио.

Как работает трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором?

На самом деле, когда мы подаем питание переменного тока обмотки статора, ток, протекающий в катушке, будет создавать магнитный поток в катушке.

Теперь установите обмотки ротора на короткое замыкание.

Поток от статора будет разрезать катушки в роторе, а закон электромагнитной индукции Фарадея заставит ток течь в катушке ротора из-за короткого замыкания катушки ротора.

Поток тока статора и ротора создает два потока, один — поток статора, а другой — поток ротора, и поток ротора будет отставать от потока статора.

Таким образом, ротор будет ощущать крутящий момент, который вращает ротор в направлении вращающегося магнитного потока.

Следовательно, скорость ротора будет зависеть от мощности переменного тока, и скорость можно контролировать, изменяя входную мощность.

Собственное скольжение — неравная частота вращения поля статора и ротора

Трехфазный источник питания обеспечивает вращающееся магнитное поле в асинхронном двигателе

Части трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Ротор состоит из сердечника ротора, обмотки ротора и вращающегося вала.

Сердечник ротора также является частью основной магнитной цепи, как правило, толщиной 0.Пакет из кремнистой стали толщиной 5 мм, сердечник закреплен на валу или кронштейне ротора.

Весь ротор цилиндрический. Обмотки ротора делятся на клеточные и обмоточные.
В нормальных условиях скорость ротора асинхронного двигателя всегда немного ниже или немного выше скорости вращающегося магнитного поля (синхронная скорость), поэтому асинхронный двигатель также известен как «асинхронный двигатель».
Когда нагрузка асинхронного двигателя изменяется, скорость ротора и скорость скольжения изменяются, так что проводник ротора в электродвижущей силе, токе и электромагнитном моменте, соответственно, изменяется в соответствии с потребностями нагрузки.

В соответствии с положительным и отрицательным и размером скольжения, асинхронный двигатель с двигателем, генератором и электромагнитным тормозом в трех рабочих условиях.

Что такое ротор с короткозамкнутым ротором?
Ротор с короткозамкнутым ротором — это вращающаяся часть обычного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Он состоит из цилиндра из стальных пластин с алюминиевыми или медными проводниками, встроенными в его поверхность.

При работе невращающаяся обмотка «статора» подключена к источнику питания переменного тока; переменный ток в статоре создает вращающееся магнитное поле.

Обмотка ротора имеет ток, индуцируемый полем статора, и создает собственное магнитное поле.

Взаимодействие двух источников магнитного поля создает крутящий момент на роторе.

Покомпонентное изображение частей трехфазного асинхронного двигателя переменного тока

Характеристики трехфазного асинхронного двигателя

1, пусковой крутящий момент небольшой, но его структура проста, высокая надежность, высокая эффективность.
2, может работать в непрерывном режиме.
3, номинальная частота вращения двигателя изменяется в зависимости от величины нагрузки.
4, используется в случае отсутствия необходимости в остановке скорости.
5, есть двухфазный асинхронный двигатель и трехфазный асинхронный двигатель.
6, трехфазный асинхронный двигатель мощностью U (200 В, 50/60 Гц), T (220 В, 50/60 Гц), S (380-440 В, 50/60 Гц) и т. Д.
7. Ротор асинхронного двигателя не находится под напряжением

Трехфазный асинхронный двигатель переменного тока, фото Hordu Motor

Преимущества трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Некоторые из основных преимуществ, почему вы должны пойти на это мотор в комплекте:
1) маленький и легкий;
2) эффективность работы с высокой скоростью и низким крутящим моментом;
3) высокий крутящий момент на малых оборотах и ​​широкий диапазон регулирования скорости;
4) высокая надежность
5) низкие затраты на обслуживание;

Заключение

Короче говоря, принцип работы любых асинхронных двигателей основан на магнитном потоке статора и короткозамкнутого ротора.
Как видите, трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором может легко и просто обеспечить электромеханическое преобразование энергии.

В Hordu — 19-летнем производителе асинхронных двигателей, у нас есть ряд трехфазных асинхронных двигателей, которые различаются по конструкции, технологиям и производственной мощности.

Для получения дополнительной информации об асинхронных двигателях Hordu свяжитесь с нашей командой.

Дополнительная литература

Асинхронный двигатель — Источник: hordu motor
Асинхронный двигатель — Источник: Википедия
Ротор с короткозамкнутым ротором — Источник: Википедия
Асинхронный двигатель | Принцип работы | Типы асинхронных двигателей — Источник: electric4u.com
Асинхронные двигатели — Крис Вудфорд
ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ СИНХРОННЫХ МАШИН — Джефф Клемпнер и Исидор Керсенбаум

Принцип работы, конструкция и применение — pnpntransistor

здесь вы знаете все основные принципы асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Здесь вы узнаете принцип работы асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, конструкцию, применение и преимущества асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором .

Введение

Существует два основных типа асинхронных двигателей.Их,

  1. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
  2. асинхронный электродвигатель с контактным кольцом

Ранее мы видели полную информацию об асинхронном двигателе с контактным кольцом. Здесь мы знаем основные детали, связанные с двигателем с короткозамкнутым ротором.

Что такое асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором?

Проще говоря, асинхронный двигатель, в котором используется ротор с короткозамкнутым ротором, называется асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором. Причина названия «беличья клетка» связана с типом ротора, который используется в этих двигателях.В двигателях этого типа ротор имеет самую простую и прочную конструкцию.

Эти двигатели имеют гораздо более высокий КПД, чем асинхронные двигатели с контактным кольцом. Большинство отраслей промышленности предпочитают этот тип двигателей из-за меньших затрат на техническое обслуживание, более высокой эффективности и их легкой конструкции. Давайте посмотрим на конструкцию асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Конструкция асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Любой асинхронный двигатель состоит из двух основных частей: статора и ротора. Конструкция статора асинхронного двигателя почти такая же, как и у других двигателей.Но конструкция ротора зависит от типа двигателя. Асинхронный двигатель с контактным кольцом состоит из ротора с фазной обмоткой, а асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором состоит из ротора с короткозамкнутым ротором.

Статор

Статор — это видимый внешний компонент двигателя. Статор есть во всем двигателе, только обмотка статора зависит от типа двигателя.

источник

В асинхронном двигателе с короткозамкнутым ротором на пазах статора имеется трехфазная обмотка.Обмотки расположены таким образом, что электрически и механически они разнесены на 120 90 559 o 90 560 градусов относительно пространства. Эти обмотки соединены звездой или треугольником. Обмотка статора смонтирована таким образом, чтобы обеспечить низкое сопротивление для потока, генерируемого током переменного тока. Изоляция между обмотками обычно покрывается лаком или оксидом.

Теперь перейдем к конструкции ротора с короткозамкнутым ротором.

Беличья клетка Ротор

Почти 90% асинхронных двигателей оснащены ротором с короткозамкнутым ротором из-за его очень простой, прочной и почти удобной конструкции.

источник

В этом типе двигателя ротор представляет собой цилиндрический сердечник, который имеет многослойную конструкцию, чтобы избежать потерь мощности. Ротор с короткозамкнутым ротором состоит из алюминиевых или медных стержней, которые размещены параллельно друг другу, и все стержни (проводники) закорочены концевыми кольцами. Проводники ротора и концевые кольца образуют замкнутую цепь. Здесь сердечник ротора ламинирован, чтобы избежать потерь мощности из-за вихревых токов и гистерезиса.

Для двигателей мощностью до 100 кВт ротор с короткозамкнутым ротором изготовлен из литого алюминия.В этом типе ротора токопроводящие шины и концевые кольца постоянно закорочены, поэтому мы не можем подключить какое-либо внешнее сопротивление в цепи ротора для запуска. Ранее мы видели, что можем добавить внешнее сопротивление в ротор асинхронного двигателя с контактным кольцом.

Другие части двигателя: Вентилятор прикреплен к задней стороне ротора для обеспечения теплообмена, и, следовательно, он поддерживает температуру двигателя на низком уровне. Подшипники служат в качестве основы для движения ротора, а подшипники обеспечивают плавное вращение двигателя.

В другом варианте пускатель также снабжен двигателем для ограничения пускового тока. Для эффективного пуска асинхронного двигателя используются разные методы. Проверьте это — методы пуска асинхронного двигателя

.

теперь давайте посмотрим, как работает асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором? Давайте посмотрим на принцип работы асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором ниже.

Принцип работы асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

В двигателях постоянного тока необходимо подавать питание на статор и ротор для возбуждения.Но здесь, в асинхронном двигателе, для работы нам нужно только подать питание на обмотку статора. Собственно, что происходит, посмотрим.

На самом деле, когда мы подаем питание на обмотку статора, тогда в катушке начинает течь ток, что создает магнитный поток в катушке. Теперь здесь обмотки ротора замкнуты накоротко. Наведенный поток от обмотки статора будет разрезать катушки в роторе, и, как и закон электромагнитной индукции Фарадея, заставит ток течь в катушке ротора из-за короткого замыкания катушки ротора.

Когда ток течет через цепь ротора, он генерирует поток ротора. Итак, здесь есть два потока, один — это поток статора, а другой — поток ротора, и поток ротора будет отставать от потока статора. Таким образом, ротор будет ощущать крутящий момент, который вращает ротор в направлении вращающегося магнитного потока.

Пусковой момент асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором очень низкий. Скорость ротора будет зависеть от мощности переменного тока, и скорость можно контролировать, изменяя входную мощность источника питания.

Некоторые функции

здесь мы знаем некоторые ключевые характеристики, связанные со скоростью, пусковым током, направлением вращения, скольжением и коэффициентом мощности асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Скорость: Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором обычно работает с постоянной скоростью. Или, можно сказать, в синхронной скорости.

Пусковой ток: Эти двигатели требуют высокого пускового тока и обеспечивают низкий пусковой момент.

Направление вращения: Направление вращения этих двигателей можно поменять местами, если поменять местами две линии питания из трех.

Скольжение: Скольжение — это мера разницы между скоростью вращающегося магнитного поля и скоростью ротора. Частота тока ротора = скольжение × частота питания

Коэффициент мощности: Коэффициент мощности — это отношение фактической мощности к полной мощности. Выражается в процентах. Коэффициент мощности низкий, когда двигатель работает без нагрузки, и высокий, когда двигатель работает с полной нагрузкой.

Преимущества асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Беличья клетка I.M имеет некоторые из основных преимуществ, поэтому почти 90% асинхронных двигателей оснащены ротором с короткозамкнутым ротором. Итак, преимущества беличьей клетки приведены ниже:

Беличья клетка I.M.

  • дешевые
  • Прочный
  • Требуется меньше обслуживания

В этом двигателе ротор состоит из алюминиевых или медных стержней, поэтому для изготовления ротора требуется меньше материала. Это также снижает потери меди.

  • Высокая эффективность
  • Маленький и легкий
  • Из-за отсутствия щеток вероятность искры снижена.
  • Эти двигатели оснащены вентиляторами, поэтому выделяется меньше тепла.
  • Двигатели с короткозамкнутым ротором работают почти с постоянной скоростью, имеют высокую перегрузочную способность и более высокий коэффициент мощности.

Недостатки асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Основным недостатком асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором является плохое управление скоростью и низкий пусковой момент. Однако с помощью частотно-регулируемых приводов эти недостатки можно преодолеть.

⇒⇒ Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором имеют низкий пусковой момент и высокие пусковые токи.Пусковой крутящий момент будет примерно в 1,5–2 раза больше крутящего момента при полной нагрузке, а пусковой ток в 5–9 раз превышает ток полной нагрузки. В асинхронных двигателях с контактным кольцом более высокий пусковой крутящий момент может быть достигнут путем создания внешнего сопротивления в цепях ротора во время периода пуска асинхронного двигателя с контактным кольцом. Такое расположение в асинхронных двигателях с контактным кольцом также снижает высокие пусковые токи во время пуска асинхронного двигателя.

⇒⇒ I.M. с короткозамкнутым ротором более чувствительны к колебаниям напряжения питания.Когда напряжение питания снижается, асинхронный двигатель потребляет больше тока. Во время скачков напряжения увеличение напряжения насыщает магнитные компоненты асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

⇒⇒ Регулировать скорость в этих двигателях непросто. Мы не можем подключить какое-либо внешнее сопротивление в цепи ротора, потому что проводники ротора постоянно закорочены концевыми кольцами.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором Применения

Беличья клетка I.M.

более широко используются, чем контактные кольца I.M в промышленности и дома благодаря стоимости обслуживания и более высокой эффективности. Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором довольно распространены в промышленности. Вы найдете их почти в каждой машине, почти везде на конвейере.

Беличья клетка I.M обычно используется там, где требуется постоянная скорость и не используются приводы с регулировкой скорости.

Эти двигатели используются в

  • Вентиляторы и нагнетатели
  • Промышленные приводы
  • Станки и токарное оборудование
  • Насосы

Отличие беличьей клетки I.М и синхронный двигатель

Есть некоторые различия между короткозамкнутым ротором и синхронным двигателем.

Скорость работы:

Для данной частоты асинхронный двигатель всегда работает со скоростью меньше синхронной скорости (Нс).

Для заданной частоты синхронный двигатель всегда работает с постоянной скоростью, называемой синхронной скоростью, независимо от величины нагрузки, которую он может испытывать.

Влияние нагрузки на скорость вращения ротора

Скорость асинхронного двигателя всегда зависит от нагрузки, скорость будет уменьшаться с увеличением нагрузки.

Скорость синхронного двигателя не зависит от нагрузки, поэтому она остается постоянной при любой нагрузке.

Конструкция ротора

В короткозамкнутой клетке I.M используется ротор с короткозамкнутым ротором.

В синхронном двигателе в качестве ротора используется явный, невыразительный или постоянный магнит.

Внешнее питание

Синхронным двигателям требуется дополнительный источник постоянного тока для питания обмотки ротора. Асинхронные двигатели не требуют дополнительного источника питания.

Стоимость

Асинхронные двигатели дешевле синхронных. Синхронные двигатели слишком дороги в производстве, чем асинхронные двигатели аналогичного номинала.

Пуск мотора

Все асинхронные двигатели являются самозапускающимися. Нам нужно только подать питание на обмотку статора.

В синхронном двигателе нам необходимо подать внешнее питание для вращения ротора, близкого к синхронной скорости.

Пусковой момент

Асинхронные двигатели имеют собственный пусковой момент.Синхронный двигатель не имеет пускового момента, нам нужно предоставить какое-то вспомогательное средство для создания требуемого пускового момента.

Регулировка скорости

Регулирование скорости возможно в случае асинхронного двигателя.

Мы не можем контролировать скорость синхронного двигателя.

Коэффициент мощности

Асинхронные двигатели всегда работают с отстающим коэффициентом мощности. Изменение коэффициента мощности невозможно.

Коэффициент мощности возбуждения постоянного тока может быть изменен с запаздывающего на опережающий в случае синхронного двигателя.

Вопросы и ответы

Что такое асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором?

Проще говоря, асинхронный двигатель, в котором используется ротор с короткозамкнутым ротором, называется асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором. Причина названия «беличья клетка» связана с типом ротора, который используется в этих двигателях. В двигателях этого типа ротор имеет самую простую и прочную конструкцию.

Каковы характеристики асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором?

с короткозамкнутым ротором IM имеет высокий пусковой ток и плохой пусковой момент (пусковой ток может быть в 5-9 раз больше тока полной нагрузки; пусковой момент может быть равен 1.В 5-2 раза больше крутящего момента при полной нагрузке)

сколько контактных колец в асинхронном двигателе с короткозамкнутым ротором?

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором не имеет контактных колец .

Короткое замыкание стержней ротора через короткозамкнутую катушку или короткое замыкание обмотки ротора.

почему ротор асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором перекошен?

Беличья клетка IM перекошена, чтобы избежать зубцового эффекта в двигателе. Если ротор и проводники статора параллельны друг другу, существует большая вероятность магнитной блокировки между ротором и статором.Следовательно, пазы ротора имеют перекос на .

как работает асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором?

Ответ на этот вопрос уже был дан в предыдущем разделе, посвященном принципу работы двигателя. пожалуйста, обратитесь к этому.

что такое асинхронный двигатель с двойной беличьей клеткой?

Асинхронный двигатель с двойным короткозамкнутым ротором состоит из ротора, который имеет две независимые обоймы одна над другой в одном слоте.

Заключение

Надеюсь, вы знаете все, что связано с асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором.

Мы видели конструкцию асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Основное различие между контактным кольцом и асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором заключается в конструкции ротора. Двигатели по конструкции состоят из двух основных частей: статора и ротора. В этих двигателях используется ротор с короткозамкнутым ротором. Этот ротор состоит из параллельных алюминиевых или медных стержней. Токопроводящие шины ротора закорочены двумя концевыми кольцами.

Мы видели принцип работы асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, который одинаков для всех асинхронных двигателей.Когда мы подаем напряжение переменного тока на обмотку статора, поток, генерируемый в обмотке статора. Из-за этого магнитного потока индуцируется ток ротора, а также создается магнитный поток ротора. Поток ротора отстает от потока статора, поэтому создается крутящий момент, и ротор ощущает силу в направлении движения.

Мы увидели некоторые преимущества и недостатки асинхронного двигателя Squirrel. Эти двигатели имеют простую и прочную конструкцию. Эти двигатели имеют более высокий КПД и низкую стоимость из-за того, что в 90% асинхронных двигателях используется именно этот тип двигателя.

Мы видели применение асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Эти двигатели используются там, где требуется постоянная скорость и не требуется регулирование скорости.

Продолжить чтение

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

| Принцип работы асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Что такое асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором?

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором аналогичен трехфазному асинхронному двигателю. Какая функция выходит за рамки принципа электромагнетизма? Ротор внутри двигателя известен как ротор с короткозамкнутым ротором? Он известен как асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, так как вся его форма похожа на беличью клетку.

Таким образом, ротор представляет собой тип стального цилиндрического носика. В котором любой электрический ток может проходить по его поверхности, например, используется медь или алюминий. Когда переменный ток пропускается через обмотку статора, в ней создается магнитное поле. Благодаря этому в процессе намотки ротора генерируется ток. Которая создает свое магнитное поле. Магнитное поле статора и ротора создает крутящий момент.

Самым большим преимуществом асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором является то, что вы можете легко изменять его скорость и крутящий момент.Это можно сделать, заранее отрегулировав форму стержней в роторе.

Также читайте: Лучший метод изменения полюса для управления скоростью асинхронного двигателя

Принцип асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором:

При питании обмотки статора устанавливается вращающееся магнитное поле. Это движение вращающегося магнитного поля называется синхронной скоростью. Это вращающееся магнитное поле возбуждает напряжение в стержне ротора, так что ток короткого замыкания проходит через стержень ротора.Я постараюсь, чтобы ротор следовал за вращающимся магнитным полем.


В этот момент ротор вращает магнитное поле, притягивая ток ротора к нулю. Это связано с отсутствием относительного движения между вращающимся магнитным полем и ротором. В этот момент ротор испытывает нулевую касательную силу.

После того, как скорость ротора уменьшается, движение между ротором и вращающимся магнитным полем восстанавливается, из чего восстанавливается касательная сила для вращения ротора.Таким образом, ротор снова начинает вращать магнитное поле в следующем положении, и, таким образом, ротор поддерживает постоянную скорость, которая немного меньше скорости вращающегося магнитного поля или синхронного движения.

Скольжение — это мера разницы между скоростью вращающегося магнитного поля и скоростью ротора.

  Частота тока ротора = скольжение × частота питания.  

Также читайте: Что такое электродвигатель? | Различные типы электродвигателей

Конструкция асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором:

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором состоит из следующих частей:

  • Статор.
  • Ротор.
  • Вентилятор.
  • Подшипники.

№1. Статор:

Таким образом, использовался ламинированный сердечник и металлический корпус, включая трехфазную обмотку. Внутри обмотка расположена так, что угол между тремя фазами составляет 120 °.


№ 2. Ротор:

Ротор — это часть двигателя, которая будет находиться в обращении для обеспечения механической выходной мощности для заданного количества электроэнергии.Сколько номиналов у двигателя и его мощность указана на паспортной табличке? Вал, коротковращающийся медный / алюминиевый стержень В комплекте.


Сердечник ротора ламинирован, что снижает потери на вихревые токи и гистерезисные потери. Проводники пропускаются, чтобы предотвратить коагуляцию при запуске и обеспечить лучшее передаточное отношение между статором и ротором.

№ 3. Вентилятор:

Вентилятор установлен на задней части двигателя.Так что температуру двигателя легко контролировать.

№4. Подшипник:

Аккумуляторы являются основой скорости ротора, а подшипники обеспечивают плавное вращение двигателя.

Полезность асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором:

В целом этот двигатель используется в промышленных установках чрезмерно. Он также разработан и подходит там, где скорость двигателя должна постоянно поддерживаться и должен быть самозапускаемым, или есть потребность в минимальном техническом обслуживании.

Общее использование индукционного двигателя с короткозамкнутым ротором

  • Центробежный насос.
  • Промышленные приводы (например, для привода конвейерных лент).
  • Большой удар и любители.
  • Станки.
  • Токарные станки и другой токарный инструмент.

Также читайте: Двухклеточный ротор асинхронного двигателя

Преимущества асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором:

Преимущества асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором следующие:

  • Это работает по низкой цене.
  • В знаниях особой необходимости нет.
  • Способен поддерживать постоянную скорость.
  • Обеспечивает высокую функциональность.
  • Маленький и легкий.
  • Взрывозащищенный.
  • Эффективность.
Недостатки асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором:

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором настолько популярен, насколько обладает своими достоинствами и недостатками. Несмотря на то, что они плохо регулируют скорость и энергоэффективны при работе с полным током нагрузки, они потребляют много энергии при запуске.

Они более чувствительны к колебаниям напряжения питания. Когда напряжение питания уменьшается, асинхронный двигатель потребляет больше тока. Во время скачка напряжения увеличение напряжения удовлетворяет магнитные компоненты асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Также читайте: Что такое статор | Строительство статора | Принцип работы статора | Применения статора

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором Классификация:

Nema (Национальная ассоциация производителей электрооборудования) в США и IEC в Европе классифицировали конструкцию асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором на несколько классов в зависимости от их скоростно-крутящих характеристик, таких как класс A, класс B, класс C, класс D, Класс E и класс F.

Класс A Конструкция:
  • Нормальный пусковой момент.
  • Нормальный начальный поток.
  • Низкое скольжение.
  • В этом классе крутящий момент отрыва всегда составляет от 200 до 300 процентов крутящего момента полной нагрузки, и это происходит при малом скольжении.
  • Для этого класса пусковой крутящий момент равен номинальному крутящему моменту для больших двигателей и примерно 200 процентов или более номинального крутящего момента для небольших двигателей.
Конструкция класса B:
  • Нормальный пусковой момент,
  • Нижний пусковой ток,
  • Низкое скольжение.
  • Асинхронный двигатель этого класса обеспечивает такой же начальный крутящий момент, что и асинхронный двигатель класса А.
Класс C Конструкция:
  • Высокий пусковой момент.
  • Низкий пусковой ток.
  • Низкое скольжение при полной нагрузке (менее 5%).
  • До 250% крутящего момента при полной нагрузке, начальный крутящий момент соответствует этому классу конструкции.

Понравился пост? Не могли бы вы поделиться им со своими друзьями?

Рекомендуемое чтение —

Теория асинхронных двигателей с ротором и короткозамкнутым ротором

Асинхронные машины более известны как асинхронные двигатели, потому что их принцип работы основан на индукции.Вспоминая закон Фарадея, если провод перемещается в магнитном поле, то между двумя его концами возникает разница напряжений. Мы также можем сказать, что в проводе индуцируется напряжение или электродвижущая сила.

Помните также, что имеет значение относительное движение между проводом и магнитным полем; иными словами, провод может быть неподвижным, пока магнитное поле движется.

Асинхронный двигатель: Другое название асинхронного двигателя.

Этот принцип, вместе с вращающимся магнитным полем , составляет основу работы асинхронных двигателей и генераторов .Следовательно, можно сказать, что разница между синхронными и асинхронными машинами заключается в их роторах .

Другими словами, все зависит от того, как создается магнитное поле в роторе. В этом смысле конструкция статора синхронной машины и асинхронной машины одинакова, и только роторы отличаются друг от друга.

То есть , в принципе, можно поменять местами статоры двух одинаковых (по размеру и мощности) синхронного и асинхронного двигателя

Существует двух типов асинхронных двигателей.Разница снова связана с конструкцией ротора, и названия этих двух типов основаны на конструкции ротора. Один тип называется двигателем с короткозамкнутым ротором , а другой называется асинхронным двигателем с фазным ротором (WRIM) .

Ротор двигателя с короткозамкнутым ротором не имеет обмотки, и нет необходимости в электрическом подключении ротора к электричеству.

Ротор последнего, однако, как следует из названия, имеет обмотки. Обмотки должны быть подключены к цепям вне ротора, но не к трем линиям напряжения.Расположение обмоток на вращающемся роторе, которые должны быть подключены к внешней цепи, которая является неподвижной, осуществляется через контактные кольца.

Контактные кольца представляют собой металлические круглые кольца, установленные и вращающиеся вместе с валом ротора и соединенные с обмотками ротора, но изолированные от корпуса ротора.

Щетки подпружинены для обеспечения хорошего контакта с поверхностью колец. Они не вращаются и подключены к внешней цепи.

Помните, что в машинах постоянного тока у нас были щетки и коммутаторы.Разница между контактными кольцами и коммутаторами состоит в том, что первые изготовлены из одного куска металла, а вторые — из множества отдельных металлических кусков вокруг кольца.

В обоих случаях они изолированы от валов. Также для машин постоянного тока есть только один коммутатор, а для машин переменного тока есть два (для однофазных) или три (для трехфазных) кольца.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором: Тип асинхронного двигателя переменного тока, в котором обмотка ротора имеет небольшое сопротивление и, следовательно, пропускает очень высокий ток.Чтобы выдерживать высокие токи, конструкция ротора модифицирована и больше напоминает клетку, чем обмотку.

Асинхронный двигатель с фазным ротором (WRIM): Тип асинхронного двигателя переменного тока, в котором ротор имеет проволочную обмотку. Доступ к обмоткам осуществляется через контактные кольца. Другой тип — это двигатель с короткозамкнутым ротором, который не имеет проволочной обмотки и контактных колец.

Трехфазный асинхронный двигатель с обмоткой ротора

Рассмотрим Рисунок 1 , на котором однопетлевой провод (для простоты) помещен во вращающееся магнитное поле.

Обратите внимание, что однопроводная петля подключена к резистору, и вместе они образуют замкнутую петлю. Также обратите внимание, что резистор находится вне проволочной петли, и его соединение с проволочной петлей осуществляется через контактные кольца, которые установлены на валу, удерживающем петлю.

Рисунок 1 Одна петля обмотки ротора подключена к внешней цепи через контактные кольца.

Концы петель прикреплены к контактным кольцам, а две щетки обеспечивают соединение между контактными кольцами и внешней цепью.

Вращение магнитного поля статора эквивалентно перемещению провода в стационарном поле. Следующие строки описывают, что происходит в результате:

  • Поскольку магнитное поле движется, оно индуцирует напряжение в проводе.
  • Поскольку концы проводов подключены к резистору и образуют замкнутую цепь, в контуре (включая резистор) возникает ток, пропорциональный индуцированному напряжению.
  • Из-за тока в контуре создается сила, которая толкает каждую сторону провода контура в противоположных направлениях, создавая крутящий момент.Этот крутящий момент заставляет проволочную петлю и ее вал вращаться.
  • Вот что происходит в асинхронном двигателе переменного тока с фазным ротором. Нет подключения к электричеству для обмотки ротора (контурный провод), но обмотки ротора образуют замкнутую цепь через внешний резистор.
  • Мы видим, что крутящий момент развивается, если в обмотках ротора есть ток. Если нет тока, крутящий момент уменьшается. Другими словами, пока в обмотке ротора есть ток, движение существует.Этот ток существует, когда есть относительное движение между магнитным полем и обмоткой ротора. Если ротор движется с той же скоростью, что и магнитное поле, то относительного движения нет. По этой причине для поддержания тока в двигателе ротор всегда работает медленнее, чем магнитное поле.
  • Для простоты и ясности в Рисунок 1 и в приведенном выше описании был только один цикл. Другие петли под другим углом могут быть соединены параллельно показанной петле с использованием тех же контактных колец.
  • Одна петля или несколько петель, параллельных друг другу (два соединения), соответствуют однофазной машине. Но обсуждение в равной степени справедливо для трехфазных машин, имеющих три отдельных контура (или три набора параллельных контуров). Обмотка в роторе однофазной машины имеет два вывода, которые должны быть подключены к внешней стороне ротора через два набора контактных колец и щеток. Обмотки трехфазного ротора имеют три вывода и требуют трех контактных колец.
  • Ток, протекающий в обмотке ротора, не может быть постоянным; таким образом, он имеет переменную природу на определенной частоте.
  • Внешний резистор может использоваться для различных целей (например, для управления током в обмотке ротора при необходимости). Он также может изменять рабочие характеристики машины.

Обычно намотка роторов — дорогостоящая работа, а комплекты контактных колец и щеток увеличивают стоимость и требуют ремонта. По этим причинам асинхронные двигатели с фазным ротором относительно дороги. Их аналоги с короткозамкнутым ротором намного дешевле и экономичнее.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Ссылаясь на Рисунок 1 , предположим, что внешний резистор заменен на кусок провода без сопротивления.Это сразу вызывает значительное увеличение тока в обмотках ротора.

Для компенсации повышенного тока необходимо соответственно увеличить толщину проводов в обмотках ротора. Помимо увеличения толщины проволоки, мы заметили, что в таком случае нет необходимости в наборе контактных колец, потому что внешние резисторы больше не существуют, и, таким образом, проволочные петли могут быть замкнуты внутри ротора, а не чем вне ротора. Эта последняя реальность легла в основу двигателей с короткозамкнутым ротором , в которых исключена дополнительная стоимость контактных колец и щеток.

Обмотки двигателя с короткозамкнутым ротором представляют собой несколько толстых шин из меди, латуни или алюминия (для передачи очень высоких токов), которые закорочены вместе (образуют параллельные компоненты) на обоих концах.

Поскольку металлические стержни на концах соединены с двумя круглыми кольцами, соединяя их вместе, они образуют форму клетки, как показано на Рисунок 2 . Название «беличья клетка», таким образом, происходит от формы токопроводящих стержней.

Это простейшая форма клетки, в которой стержни имеют круглое поперечное сечение; они параллельны друг другу и параллельны валу ротора.

Рисунок 2 Структура клетки асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Стержни могут быть наклонными (как витая клетка) или иметь другое поперечное сечение, а не круглое. Это вариации моделей двигателей с короткозамкнутым ротором по разным причинам или целям.

Алюминиевый или медный сепаратор заделан черным металлом для увеличения проницаемости обмотки ротора. Металлическая среда ламинирована (как металлы в трансформаторе) для предотвращения или уменьшения вихревых токов, тем самым уменьшая тепло и потери.Следовательно, клетка не полая.

Полый ротор будет иметь гораздо менее эффективную работу. Изображение крошечного двигателя с короткозамкнутым ротором, иллюстрирующее ротор с короткозамкнутым ротором, показано на Рис. 3a . (Этот двигатель является однофазным, поскольку он такой маленький.) Трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором мощностью 1,5 л.с. показан на рис. 3b .

Большинство двигателей, используемых в промышленности, являются асинхронными. Из них большинство относятся к типу беличьих клеток.Это происходит по очевидной экономической причине; как упоминалось ранее, помимо первоначальной более высокой стоимости, асинхронные двигатели с фазным ротором нуждаются в обслуживании щеток и контактных колец, тогда как двигатель с короткозамкнутым ротором относительно не требует обслуживания. Следовательно, , если это не является необходимым по какой-либо технической причине, после того, как двигатель с короткозамкнутым ротором достигнет приемлемой производительности, он будет кандидатом на работу.

Рисунок 3 Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором : (a) очень маленький однофазный двигатель и (b) 1.Трехфазный мотор мощностью 5 л.с.

В качестве генератора можно сказать, что почти единственное применение индукционных генераторов — это ветряные турбины. Внутренние характеристики этой машины хорошо сочетаются с природой ветра, имеет переменную скорость и не находится под нашим контролем.

Раньше почти все ветряные генераторы были короткозамкнутыми, но постепенно используется все больше и больше индукционных генераторов с обмоткой ротора из-за их преимуществ в получении большей энергии от ветра, несмотря на их дополнительную стоимость.Их преимущества перевешивают более высокую стоимость.

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором



ЦЕЛИ

• описание конструкции трехфазного двигателя с короткозамкнутым ротором, перечисление основные компоненты этого типа мотора.

• определите следующие элементы и объясните их важность для работы. трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором: поле вращающегося статора, синхронная скорость, индуцированные напряжения ротора, регулирование скорости, проскальзывание в процентах, крутящий момент, пусковой ток, коэффициент мощности без нагрузки, коэффициент мощности при полной нагрузке, обратное вращение и контроль скорости.

• рассчитать скорость двигателя и процент скольжения.

• реверс двигателя с короткозамкнутым ротором.

• опишите, почему двигатель потребляет больше тока при нагрузке.

• нарисуйте схемы, показывающие соединения с двойным напряжением для 230/460 вольт моторный режим.

• объясните информацию на паспортной табличке двигателя.

РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором относительно мал в физический размер для данного рейтинга мощности по сравнению с другими типами моторов.Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором имеет очень хорошую регулировку скорости. при различных условиях нагрузки. Благодаря прочной конструкции и надежности работы, трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором широко используется для многих промышленных приложений (рис. 1).

КОНСТРУКТИВНЫЕ ДЕТАЛИ

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором обычно состоит из статор, ротор и два торцевых щита, в которых размещены подшипники, поддерживающие вал ротора.

Для этого типа двигателя требуется минимум обслуживания, поскольку

• обмотки ротора закорочены, образуя короткозамкнутую клетку.

• нет коммутатора или контактных колец для обслуживания (по сравнению с DC мотор).

• нет щеток для замены.

Корпус двигателя обычно изготавливается из литой стали. Сердечник статора запрессован прямо в кадр. Два торцевых щита, в которых размещены подшипники, прикручены болтами. к стальной литой раме.Подшипники, поддерживающие вал ротора, подшипники скольжения или шарикоподшипники. Ill 2 — это вид в разрезе собранного мотора. На рисунке 3 показаны основные части трехфазного, асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.


ил. 1 Трехфазные двигатели, используемые для насосов


ил. 2 Внешний вид конструкции и особенности типового трехфазного взрывозащищенный двигатель: ПОЛЕВЫЕ ОБМОТКИ СТАТОРА; СМАЗОЧНАЯ ПРОБКА; ПОДЪЕМНЫЙ ГЛАЗ


ил.3 Основные компоненты асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором: —РОТОР С ОХЛАЖДАЮЩИЕ ПЛАСТИНЫ; КОРОБКА ПРОВОДОВ


ил. 4 Частично намотанный статор трехфазного двигателя

Статор

Типичный статор содержит трехфазную обмотку, установленную в пазах ламинированный стальной сердечник (илл. 4). Сама обмотка состоит из формованных катушки с проводом соединены так, что есть три однофазные обмотки, разнесенные 120 электрических градусов друг от друга.Три отдельные однофазные обмотки затем соединяются, обычно внутри, по схеме звезды или треугольника. Три или девять выводов от трехфазных обмоток статора выведены на клемму коробка, установленная на раме двигателя, для подключения одно- или двух напряжений.

Ротор

Вращающаяся часть двигателя состоит из стальных перфораций или пластин. расположены в цилиндрическом сердечнике (от 5 до 7). Медь или алюминий штанги устанавливаются у поверхности ротора.Прутки припаяны или приварен к двум медным концевым кольцам. В некоторых небольших асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором стержни и концевые кольца отлиты из алюминия как одно целое.

ил 5 показывает такой ротор. Обратите внимание, что ребра залиты в ротор. для циркуляции воздуха и охлаждения двигателя во время его работы. Отметим также, что штанги ротора между кольцами перекошены под углом к ​​граням кольца. Благодаря такой конструкции работающий двигатель будет работать тише и плавнее.На левом конце вала видна шпоночная канавка. С помощью этого шпоночного паза можно зафиксировать шкив или муфту вала нагрузки.


ил. 5 ротор с короткозамкнутым ротором асинхронного двигателя; больной. 6 Вид в разрезе обоймы ротора; больной. 7 Беличья клетка для асинхронного двигателя


ил. 8: Торцевой щиток подшипника скольжения для открытого многофазного двигателя: SLINGER КОЛЬЦО, МАСЛЯНЫЙ СБОРНИК; больной. 9: Торцевой щиток подшипника скольжения для многофазного Индукционный двигатель.

Подшипники вала

Типовые подшипники скольжения показаны на 8 и 9.Внутри стенки подшипников скольжения изготовлены из металла баббита, что обеспечивает гладкая, полированная и длинная изнашиваемая поверхность вала ротора. Большой маслоотражательное кольцо увеличенного размера свободно облегает вал ротора и выдвигается вниз в масляный резервуар. Это кольцо собирает и стягивает масло по вращающемуся вал и опорные поверхности. Два масляных кольца показаны на рисунке 10. Это смазывающая масляная пленка сводит к минимуму потери на трение. Смотровая чашка для масла на сторона каждого торцевого щита позволяет обслуживающему персоналу проверять уровень масла в подшипнике скольжения.

илл. С 14-11 по 14-14 иллюстрируют шарикоподшипниковые узлы. В некоторых двигателях вместо подшипников скольжения используются шариковые подшипники. Смазка, а не масло используется для смазки шариковых подшипников. Этот тип подшипника обычно составляет две трети полный смазки во время сборки мотора. Специальная фурнитура есть на концевых раструбах, чтобы можно было использовать шприц для смазки для нанесения дополнительных смазывать шарикоподшипниковые узлы через определенные промежутки времени.

При смазке роликовых подшипников снимите нижнюю пробку, чтобы старая смазка вытесняется.Технические характеристики двигателя должны Проконсультируйтесь по поводу рекомендованного сорта смазочного материала, процедуры смазки и нагрузок на подшипники.


ил. 10 Частично собранный подшипник скольжения для полностью закрытого, 1250-сильный мотор


ил. 11 Торцевой щиток шарикоподшипника для открытого многофазного двигателя


ил. 12 Врезка однорядного шарикоподшипника:


ил. 13 Одиночный шарикоподшипник закрытого типа.


ил. 14 Подшипник шариковый двухрядный.

ПРИНЦИП РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ БЛОЧКОМ

Как указано в предыдущем абзаце конструкции статора, пазы сердечника статора содержат три отдельные однофазные обмотки. Когда три токи, разнесенные на 120 электрических градусов, проходят через эти обмотки, вращающийся результаты магнитного поля. Это поле движется по внутренней части статора. основной. Скорость вращающегося магнитного поля зависит от количества полюса статора и частота источника питания.Эта скорость называется синхронная скорость и определяется по формуле:

Синхронная скорость об / мин = 120 x частота в герцах / количество полюсов

S = 120xf / p

S = синхронная скорость

f = Герцы (частота)

p = Количество полюсов на фазу

Пример 1 . Если трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором имеет шесть полюсов на обмотке статора и подключен к трехфазному, 60 Гц источника, то синхронная скорость вращающегося поля составляет 1200 об / мин-оборотов В минуту.

S = 120xf / p = 120×60 / 6 = 1200 об / мин

Поскольку это магнитное поле вращается с синхронной скоростью, оно разрезает медь. стержни ротора и индуцирует напряжения в стержнях беличьей клетки обмотка. Эти наведенные напряжения создают токи в стержнях ротора, которые в свою очередь создают поле в сердечнике ротора. Это поле ротора реагирует с поле статора вызывает скручивающий эффект или крутящий момент, который вращает ротор. Ротор всегда вращается со скоростью немного меньшей, чем синхронная скорость. поля статора.Это означает, что поле статора всегда будет сокращать штанги ротора. Если ротор вращается с той же скоростью, что и поле статора, поле статора не режет стержни ротора и не будет индуцированного напряжения или крутящий момент.

Регулировка скорости и процентное скольжение

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором имеет очень хорошие характеристики регулирования скорости. (отношение разницы в скорости от холостого хода к полной нагрузке). Скорость работы измеряется в процентах скольжения.Синхронная скорость вращения поле статора используется как точка отсчета. Напомним, что синхронный скорость зависит от количества полюсов статора и рабочей частоты. Поскольку эти две величины остаются постоянными, синхронная скорость также остается постоянным. Если скорость ротора при полной нагрузке вычитается из синхронная скорость поля статора, разница в количестве оборотов в минуту, когда ротор проскальзывает за вращающимся полем статора.

Проскальзывание в процентах = [(синхронная скорость — скорость ротора) / синхронная скорость] х 100

Пример 2 . Если трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором используемый в Примере 1, имеет синхронную скорость 1200 об / мин и полную нагрузку. скорость 1140 об / мин, найти процент скольжения.

Синхронная скорость (Пример 1) = 1200 об / мин

Частота вращения ротора при полной нагрузке = 1140 об / мин

Процент скольжения = [(синхронная скорость — скорость ротора) / синхронная скорость] х 100

Процентное скольжение = [(1200–1140) / 1200] x 100

Процентное скольжение = 60/1200 x 100 = 0.05 х 100

Процентное скольжение = 5%

Для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, поскольку значение скольжения в процентах уменьшается в сторону 0% улучшаются скоростные характеристики двигателя. Среднее Диапазон процентного скольжения для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором составляет от 2% до 6 процентов.


ил. 15: Кривая скорости и кривая проскальзывания в процентах.

ill 15 показывает кривую скорости и процент скольжения для беличьей клетки. асинхронный двигатель, работающий от холостого хода до полной нагрузки.Скорость ротора на холостом ходу проскальзывает за синхронной скоростью вращающегося поля статора ровно столько, чтобы создать крутящий момент, необходимый для преодоления трения и ветра потери на холостом ходу. Поскольку на вал двигателя действует механическая нагрузка, ротор имеет тенденцию замедляться. Это означает, что поле статора (вращающееся при фиксированной скорости) режет стержни ротора большее количество раз за данную период. Индуцированные напряжения в стержнях ротора увеличиваются, что приводит к увеличению ток в стержнях ротора и более сильное поле ротора.Есть большая магнитная реакция между полями статора и ротора, которая вызывает более сильную скручивающий эффект или крутящий момент. Это также увеличивает ток статора, снимаемый с линия. Двигатель способен выдерживать повышенную механическую нагрузку с очень небольшое снижение скорости вращения ротора.

Показаны типичные кривые момента скольжения для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. на рисунке 16. Выходной крутящий момент двигателя в фунт-футах (фунт-фут) увеличивается. как прямая линия с увеличением значения процентного скольжения как механическая нагрузка увеличена до точки полной нагрузки.За пределами полной нагрузки, кривая крутящего момента изгибается и, наконец, достигает максимальной точки, называемой поломкой крутящий момент. Если двигатель нагружен сверх этой точки, будет соответствующий уменьшайте крутящий момент до тех пор, пока не будет достигнута точка остановки двигателя. Тем не мение, все асинхронные двигатели имеют некоторое скольжение для нормальной работы. Пусковой момент не показан, но составляет примерно 300% рабочего крутящего момента.

Пусковой ток

Когда трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором подключен через полное линейное напряжение, пусковой импульс тока мгновенно достигает от 400% до 600% или более номинального тока полной нагрузки.В момент запуска двигателя ротор остановлен. В этот момент поэтому поле статора режет стержни ротора с большей скоростью, чем когда ротор вращается. Это означает, что будет относительно высокая индуцированная напряжение в роторе, которое вызовет сильный ток ротора. Результирующий входной ток обмоток статора будет большим в момент пуска. Из-за этого высокого пускового тока пусковая защита имеет высокий как 300 процентов от номинального тока полной нагрузки для предохранителей без задержки настройки Предусмотрено для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.

Большинство асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором запускаются при полном напряжении. Если там есть вопросы по запуску крупногабаритных двигателей на полную напряжения, следует проконсультироваться с электроэнергетической компанией. В случае что фидеры и защитные устройства электросети не могут для работы с большими пусковыми токами, пусковыми цепями пониженного напряжения должен использоваться с двигателем.


ил. 16 Кривые момента скольжения для работающего двигателя с короткозамкнутым ротором: ПОЛНАЯ НАГРУЗКА МОМЕНТ, ПРОСМОТР, МОМЕНТ ПРИ НОМИНАЛЬНОМ НАПРЯЖЕНИИ, МОМЕНТ ПРОБИРАТЕЛЬНОГО МОМЕНТА

Коэффициент мощности

Низкий коэффициент мощности асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором на холостом ходу и при низкой нагрузке.На холостом ходу коэффициент мощности может составлять всего Отставание на 15 процентов. Однако, когда к двигателю приложена нагрузка, мощность фактор увеличивается. При номинальной нагрузке коэффициент мощности может достигать Отставание от 85 до 90 процентов.

Коэффициент мощности на холостом ходу низкий, потому что намагничивающая составляющая входной ток составляет большую часть от общего входного тока двигателя. Когда нагрузка на двигатель увеличивается, синфазный ток подается к двигателю увеличивается, но намагничивающая составляющая тока остается практически то же самое.Это означает, что результирующий линейный ток больше почти в фазе с напряжением, и коэффициент мощности улучшается, когда двигатель загружен, по сравнению с ненагруженным двигателем, у которого есть намагничивание ток как основной компонент входного тока.

ил 17 показывает увеличение коэффициента мощности из состояния холостого хода. до полной загрузки. На диаграмме холостого хода синфазный ток (Iw) невелик. по сравнению с током намагничивания (Im), таким образом, коэффициент мощности равен плохо на холостом ходу.На диаграмме полной нагрузки синфазный ток увеличился при этом ток намагничивания остается прежним. В результате угол задержки линейного тока уменьшается, а коэффициент мощности увеличивается.


ил. 17 Коэффициент мощности на холостом ходу и при полной нагрузке. БОЛЬШОЙ УГОЛ ОТСТАВКИ — НИЗКИЙ КОЭФФИЦИЕНТ МОЩНОСТИ, БЕЗ НАГРУЗКИ, ПОЛНАЯ НАГРУЗКА

Реверс вращения

Направление вращения трехфазного асинхронного двигателя можно реверсировать охотно.Двигатель будет вращаться в противоположном направлении, если любые два из три линейных провода перевернуты (рис. 18). Отведения поменяны местами у мотора.


ил. 18: Обратное вращение асинхронного двигателя: ВРАЩЕНИЕ ДО / ПОСЛЕ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ИЗМЕНЕНЫ

Контроль скорости

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором почти не изменяет скорость без внешний контроль. Напомним, что скорость двигателя зависит от частоты трехфазного источника и числа полюсов обмотки статора.

Частота питающей сети обычно 60 герц, поддерживается по этой стоимости местной энергокомпанией. Поскольку количество полюсов в двигателе также есть фиксированное значение, синхронная скорость двигателя остается постоянным. В результате невозможно получить диапазон скорость без изменения применяемой частоты. Его можно контролировать с помощью система электронного привода переменного тока с регулируемой частотой или путем изменения количества опор с помощью внешних контроллеров.

ИНДУКЦИОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ С ДВОЙНЫМ НАПРЯЖЕНИЕМ

Многие трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором предназначены для работы при двух разных номинальных напряжениях. Например, типичный номинал двойного напряжения для трехфазного двигателя 230/460 вольт.

илл. 19 показана типичная обмотка статора, соединенная звездой, которая может быть используется для трехфазного напряжения 230 В или трехфазного 460 Вольт. Каждый из трех однофазных обмоток состоят из двух обмоток катушки.Там это девять выводов, выведенных наружу из обмотки статора этого типа. Эти выводы, обозначенные как выводы с 1 по 9, заканчиваются в клеммной коробке мотор. Чтобы отметить выводы, начните с верхнего левого вывода T1 и продолжайте движение по часовой стрелке по спирали к центру, отмечая каждый вывод, как показано на рисунке.


ил. 19: Метод определения маркировки клемм.


ил. 20: соединение звездой на 460 Вольт. Катушки соединены последовательно.

ил 20 показывает соединения, необходимые для работы двигателя от 460-вольтовый, трехфазный источник. Две катушки каждой однофазной обмотки соединены последовательно, илл. 14-21 показаны соединения, позволяющие работать от трехфазного источника на 230 В.


ил. 21: соединение звездой 230 В. Катушки подключены параллельно.

Двигатели с соединением звездой

Если идентификация отведения 9-проводная (с двойным напряжением), 3-фазная, с соединением звездой двигатель был разрушен, электрик должен повторно идентифицировать их перед подключение мотора к линии.Можно использовать следующий метод. Первый, Определите внутреннюю подключенную точку звезды, проверив целостность цепи между тремя выводами, как на рисунке 22 A.

Затем идентифицируйте три других набора катушек по непрерывности между двумя ведет за один раз (илл. 22 B). Назначьте T7, T8 и T9 любому из трех выводы постоянных катушек, соединенных звездой (а). Применить более низкий рейтинг линейное напряжение для двигателя на T7, T8 и T9 и работайте, чтобы проверить направление вращения.Отключите сетевое напряжение и подключите один из неопределенных катушки на T Подключите питание, оставив линии на T7, T8 и T9. Если Катушка правильно подключена и является правильной катушкой, напряжение должно быть примерно в 1,5 раза выше линейного напряжения между свободным концом и другим две строчки. Будьте осторожны с сетевым напряжением.

Если выбрана правильная катушка, но она поменяна местами, напряжение между свободный конец и два других вывода будут составлять около 58% от линейного напряжения.Если выбрана неправильная катушка, разница напряжений между свободными конец и два других вывода линии будут неровными (см. рис. 22 C).

Когда показания равны и примерно в 1,5 раза превышают линейное напряжение, Пометьте провод, подключенный к T7, как T4, а другой конец катушки как T1.

Выполните те же испытания с другой катушкой, подключенной к T Отметьте эти провода. T и T Выполните тот же тест с последней катушкой, подключенной к 19, чтобы определить 13 и 16 отведения.

Подключите L1 к T1, L2 к T2, L3 к T3 и T4 к T7, T5 к T8, T6 к T9 и включите двигатель. Двигатель должен работать в том же направлении, что и раньше и работать спокойно.


ил. 22: Двигатель, подключенный звездой или звездой; A) Внутренняя маркировка выводов со звездочкой; B) Маркировка выводов группы катушек C) Проверка правильности маркировки выводов катушек на Двигатель с двойным напряжением, соединенный звездой

Двигатели, соединенные треугольником

Другой вариант подключения трехфазных двигателей — соединение треугольником. мотор.Он назван так потому, что получившийся схематический узор выглядит как греческая буква Дельта (символ дельты).

Метод идентификации и подключения этих выводов необходим, потому что он отличается от двигателя, подключенного звездой или звездой.

Правильное подключение выводов Delta подключен, трехфазный, Двигатель с двойным напряжением представляет проблему, если маркировка выводов повреждена.


ил. 23: Девять выводов треугольника, трехфазного, двойного напряжения. двигатель

Сначала электрик должен определить, подключен ли двигатель треугольником. или звезда подключена.Оба двигателя имеют девять выводов, если они двухвольтные. моторы. Однако двигатель, подключенный по схеме треугольника, имеет три комплекта по три провода. которые имеют непрерывность, а двигатель, подключенный звездой, имеет только один комплект из трех.

Для продолжения необходим чувствительный омметр, чтобы найти середину каждого группа из трех отведений. Значения сопротивления низкие при использовании постоянного тока омметр, поэтому будьте осторожны при определении центра каждой группы катушек. Обозначьте центр каждой группы T1, T2 и T3 соответственно.Использование маскировки ленты, временно обозначьте другие отведения группы T1 как T4 и T9. См. больной 23 А.

Временно отметьте концы группы T2 как T5 и T7 и отметьте концы группы Т3 как Т6 и Т8.

Подключите двигатель с более низким номинальным напряжением, используя линии 1, 2 и 3, к T1, Т4 и Т9. Остальные катушки будут иметь наведенное напряжение, поэтому будьте осторожны, прикоснуться к другим свободным проводам друг к другу или к вам!

Отключите питание и подсоедините провод с маркировкой T4 к T7.Подключите мощность, как и раньше, и считайте напряжение между T1 и T2. Если маркировка правильные, напряжение должно быть примерно в два раза выше приложенного линейного напряжения. Если он показывает примерно в 1,5 раза больше напряжения в сети, снова подключите T4 к проводу. отмечен T5. Если напряжение T1 — T2 затем упадет до 220, повторно подключите T9 к T7. тем самым меняя обе катушки. Когда напряжение от T1 до T2 равно удвоенному значению приложенного линейного напряжения, пометьте соединенные вместе провода как T4 от Группа T1 подключена к T7 группы T2.

Теперь используйте третью группу катушек. Оставьте нижнюю линию напряжения подключенной к первая группа по-прежнему. Проверьте и подключите провода так, чтобы при включении T9 подключенный к проводу третьей группы, напряжение T1-to-T2 в два раза больше приложенное линейное напряжение. Пометьте провод, подключенный к T9, как T6, а другой конец группы катушек как T8.

Чтобы дважды проверить, отсоедините провод линии от T9 и снова подключите к T7. отсоедините сетевой провод от T1 и снова подсоедините его к T2, отсоедините провод от T9 и снова подключите его к T5 Двигатель должен работать в том же направление как раньше.Если этого не произошло, еще раз проверьте маркировку проводов.

Для дальнейшей проверки переместите провода от T7 к T8, от T2 к T6 и от T5 к T3. Запустить мотор. Поворот должен быть таким же, как и в предыдущем. шаги. Будьте осторожны! На другие обмотки наведено напряжение. (см. илл 24).


ил. 24 Иллюстрация испытаний напряжением, используемых для определения правильного вывода маркировка двигателя Delta

ТАБЛИЧКА ДВИГАТЕЛЯ

Таблички с паспортными данными двигателя

содержат информацию, важную для правильного выбора и установки двигателя.Наиболее полезные данные, указанные на паспортной табличке, относятся к к электрическим характеристикам двигателя. Зная эту информацию и используя Национальный электротехнический кодекс, электрик может определить размеры кабелепровода, провода и пусковой и работающей защиты. (NEC дает минимальные требования.)

Данные о конструкции и производительности, указанные на паспортной табличке, полезны для технического обслуживания. персонал. Информация жизненно важна для быстрой и правильной замены. двигателя, если необходимо.Для лучшего понимания мотора типичный Информация на паспортных табличках двигателя описывается следующим образом (рис. 25).

• Название производителя

• Тип определяет тип корпуса. Это производитель система кодовой идентификации.

• Серийный номер — это конкретный идентификатор двигателя. Это человек номер, присвоенный двигателю, аналогично номеру социального страхования для человек. Он хранится у производителя.

• Номер модели является дополнительной идентификацией производителя, обычно используется для заказа.

• Типоразмер определяет размеры двигателя.

• Коэффициент обслуживания (или SF) — коэффициент обслуживания 1,0 означает, что нельзя ожидать, что двигатель будет обеспечивать мощность, превышающую номинальную. Мотор будет безопасно работать, если номинальная мощность в лошадиных силах умножена на коэффициент обслуживания, максимум. Общие сервисные коэффициенты от 1,0 до 1.15. Рекомендуется, чтобы двигатель не может работать непрерывно в диапазоне эксплуатационных коэффициентов. Это может сократить срок службы изоляционной системы.

Ампер означает ток, потребляемый из линии, когда двигатель работает. при номинальном напряжении и частоте при полной номинальной мощности, указанной на паспортной табличке.

• Вольт должно быть значением, измеренным на клеммах двигателя, и должно быть значением, на которое рассчитан двигатель.

• Класс изоляции относится к изоляционному материалу, используемому в обмотке. статор двигателя.Например, в системе класса B максимальная рабочая температура 130 ° С; для класса F это 155 ° C; а для класса H это 180 ° С.

• об / мин (или об / мин) означает скорость в оборотах в минуту, когда все остальные соблюдены условия паспортной таблички.

• Герцы — это частота энергосистемы, для которой предназначен двигатель. Производительность будет изменена, если он будет работать на других частотах.

• Режим работы — это рабочий цикл, при котором двигатель может безопасно работать.«Непрерывный» означает, что двигатель может работать с полной нагрузкой 24 часа в сутки. Если «средний» отображается временной интервал. Это означает, что двигатель может работать при полной загрузке за указанный период. Затем следует остановить двигатель и дать ему остыть перед повторным запуском.

• Температура окружающей среды указывает максимальную температуру окружающего воздуха. при которой двигатель может работать для обеспечения номинальной мощности.

• Ввод фазы указывает количество фаз напряжения, при которых двигатель предназначен для работы.

кВА — это буквенный код, обозначающий заблокированный ротор, кВА на Лошадиные силы. Это используется для определения пускового оборудования и защиты. для мотора. Таблицу кодовых букв можно найти в Национальном электротехническом ведомстве. Код.

• КПД выражается в процентах. Это значение находится в стандартном двигатели, а также двигатели с «премиальной эффективностью».

• Шум — некоторые двигатели рассчитаны на низкий уровень шума. Уровень шума Значение, указанное на паспортной табличке, измеряется в единицах звука «дБА».

• Примечания производителя — список конкретных характеристик двигателей, таких как «Термозащищенные» и / или «подшипники со шкалой».

ВЫСОТА

Гарантии производителя для стандартных двигателей обычно основаны на при работе на любой высоте до 3300 футов. Двигатели пригодные для эксплуатации на высоте более 3300 футов над уровнем моря имеют особую конструкцию и / или другой класс изоляции. Например, стандартные двигатели с коэффициентом обслуживания 1.15 может эксплуатироваться на высоте до 9900 футов, используя коэффициент обслуживания. На высоте 9900 футов коэффициент обслуживания будет 1,00. Возможно, потребуется снизить мощность двигателя. или используйте рамку большего размера.

РЕЗЮМЕ

Трехфазные асинхронные двигатели используют в роторе короткозамкнутую обмотку. К ротору нет электрических соединений, но индуцируется ток. в обмотки ротора за счет электромагнитной индукции.Беличья клетка обмотка создает магнитное поле, которое подталкивается и притягивается статором магнитное поле.

Ротор поддерживается стальным валом, который должен вращаться. Вал допускается вращение с применением различных типов подшипников и различных смазок. Синхронная скорость, регулировка скорости и проскальзывание в процентах все расчеты используются для определения скорости ротора. Мотор электрические характеристики, такие как коэффициент мощности и пусковой ток связанные с электрической схемой двигателя.

Если маркировка выводов двигателя разрушена, выводы можно пометить заново. в соответствии с процедурами, описанными в этом блоке. Данные паспортной таблички двигателя важная информация, которую следует использовать при заказе двигателей на замену. Некоторые информация на паспортной табличке важна для правильной замены рабочего характеристики и другие данные используются для расчета параметров электропитания и защиты двигателя.

ВИКТОРИНА

A. Ответьте на следующие утверждения и вопросы.

1. Перечислите основные части асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. ___________

2. Назовите два преимущества использования асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. _______

3. Назовите два недостатка асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. ________

4. Перечислите два фактора, которые определяют синхронную скорость индукции. мотор.

5. Объясните, как изменить направление вращения трехфазного, асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

6. Четырехполюсный трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, 60 Гц, скорость полной нагрузки 1725 об / мин. Определите синхронную скорость этого мотор.

7. Какой процент скольжения двигателя указан в вопросе 6? ______________

8. Почему термин «беличья клетка» применяется к этому типу трехфазной индукции? мотор?

B. Выберите правильный ответ для каждого из следующих заявления.

9.Кто или что определяет, можно ли запускать большие асинхронные двигатели при полное напряжение на линии?

а. максимальный размер двигателя

г. номинальное напряжение

г. Энергетическая компания

г. отдел строительства и безопасности

10. Коэффициент мощности трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, работающего разгружено __

а. так же, как и при полной нагрузке.

г. очень бедный.

г. очень хороший.

г. в среднем.

11. Коэффициент мощности трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, работающего с полной нагрузкой _____

а. улучшается без нагрузки.

г. уменьшается от холостого хода.

г. остается таким же, как и без нагрузки.

г. становится 100 процентов.

12. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором популярен благодаря своим характеристикам. из:

а. высокий процент скольжения.

г.низкий процент скольжения.

г. простая, прочная конструкция.

г. хорошая регулировка скорости.

13. Скорость асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором зависит от:

а. приложенное напряжение.

г. частота и количество полюсов.

г. Напряженность поля.

г. сила тока.

14. Скорость рассчитывается по формуле:

а. p = (120xf) / об / мм

г. Обороты = 120xp / f

г.Обороты = (p x f) / 120

г. Об / мин = 120xf) / p

C. Нарисуйте следующие схемы подключения.

15. Покажите схему подключения девяти оконечных выводов соединенного звездой. трехфазный двигатель на 230/460 вольт для работы при 460 вольт, три фаза.

16.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.