Асинхронный двигатель и его устройство

 

Это наиболее распространенный тип современного электродвигателя. Обладает высокими техническими и экономическими показателями; применяется в промышленных и бытовых установках; прост по конструкции, дешев и для своего обслуживания не требует высококвалифицированного персонала. Изобретен трехфазный асинхронный двигатель в 1889 г. М.О. Доливо-Добровольским.

Состоит:

1. Статор - чугуннаястанина, в которой закреплен магнитопровод в виде полого цилиндра (рис. 9.2, а). Между станиной и сердечником оставляют зазор, через который проходит охлаждающий воздух. Для уменьшения потерь на вихревые токи магнитопровод набирают из тонких (0,5 мм) листов электротехнической стали (рис. 9.2, б), изолированных друг от друга лаком. В пазы, вырезанные по внутренней окружности статора, укладывают обмотку.

 

 

Рис. 9.2, а Статор без обмотки. Рис. 9.2, б Стальной лист статора.

 

2. Ротор - набирают из тонких листов электротехнической стали (рис. 9.3, а). В пазах

ротора размещают обмотку, которая может быть короткозамкнутой (рис. 9.3, б) или фазной. Короткозамкнутая обмотка типа «беличья клетка» состоит из толстых проводящих стержней (медь, алюминий), соединенных по торцам медными или алюминиевыми кольцами (рис. 9.3, в).

 

 

Рис. 9.3, а Рис. 9.3, б, в

а) стальной листротора, б) – ротор с короткозамкнутой обмоткой, в) – «беличье колесо»

 

 

Короткозамкнутая обмотка не изолируется от ротора. Иногда ее изготавливают заливкой расплавленного алюминия в пазы ротора (рис. 9.3, г).

 

Рис. 9.3 г) – короткозамкнутый ротор, залитый алюминием.

Устройство фазной обмотки ротора аналогично устройству обмотки статора, соединена обычно звездой, начала выведены и соединены с контактными кольцами (рис. 9.4).

 

Рис. 9.4 Асинхронный двигатель с фазным ротором в разобранном виде:

1 – статор, 2 – корпус, 3 – железо статора, 4 – клемный щиток, 5 – ротор, 6 – обмотка ротора, 7 – контактные кольца, 8 – щеточная траверса, 9 – щеткодержатели.

 

Три кольца укреплены на валу ротора, изолированы одно от другого и от вала изолирующей прокладкой. На кольце наложены контактные щетки, через которые обмотку ротора можно присоединить к реостату с целью улучшения условий пуска двигателя или регулирования частоты вращения (рис. 9.5).

 

Рис. 9.5 Схема соединения фазной обмотки ротора с регулировочными реостатами: 1. контактные кольца, 2. щетки, 3. реостаты.

Контактные кольца, изготовленные из латуни или меди, укрепляют на валу двигателя с помощью изолирующих прокладок.

Щеткодержатель с угольными или медно-графитовыми щетками крепят на подшипниковом щите.

Асинхронныйдвигатель – это двигатель, в котором частота вращения ротора n₂ меньше частоты вращения магнитного поля статора n₁ (n₂ < n₁).

 

Рабочие характеристики асинхронного двигателя

 

1) Скольжение S выражается отношением разности частот вращения магнитного поля n₁ и ротора n₂ к частоте вращения магнитного поля:

S = .

В номинальномрежиме S = 1 ¸ 6 %.

При холостомходе S» 0 (малые доли %-та) n₁ = n₂.

При неподвижномроторе (n₂ = 0) S = 1 или 100% – максимальное.

 

2) Номинальныйток (можно прочитать на щитке двигателя) или вычислить по формуле (для 3-х фазного двигателя).

I = , где Р – мощность механическая (на валу),

U – линейное напряжение,

h – КПД,

соs j – коэффициент мощности двигателя.

3) Частотатокавобмоткеротора:

f₂ = р .

При неподвижномроторе, т.е. при S =1, f₂ = f₁.

 

4) ЭДСвобмоткевращающегосяротора:

E_2S = Е₂ × S, где E₂ – ЭДС неподвижного ротора.

 

5) Индуктивноесопротивление в обмотке вращающегося ротора:

Х_2S = Х₂ × S, Х₂ – индуктивное сопротивление неподвижного ротора.

 

6) Токвобмоткевращающегосяротора

I_2S = , где R₂ – активное сопротивление обмотки ротора.

 

7) Электромагнитныймомент асинхронного двигателя:

М = , где

к – постоянная величина (коэффициент),

cos j _2S – фаза тока в обмотке вращающегося ротора,

Z_2S – полное сопротивление в обмотке вращающегося ротора.

 

8) Номинальныймомент: М _ном = 9,55 .

 

Пуск в ход

 

а) Пуск двигателей с короткозамкнутымротором.

 

Наиболее простой и быстрый способ пуска электродвигателя – прямое включение в сеть на полное напряжение простым рубильником (двигатели малой мощности) или магнитным пускателем. Высоковольтные двигатели включают масляным выключателем (рис. 9.6).

 

 

Рис. 9.6 Прямой пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

 

 

б) Пуск двигателей с фазнымротором осуществляется с помощью пусковых реостатов, которые включают последовательно с обмоткой ротора. Это значительно уменьшает пусковой ток и увеличивает пусковой момент, обеспечивает плавность пуска, но усложняет и удорожает электроустановку и ее эксплуатацию (рис. 9.7).

 

Рис. 9.7 Схема пуска асинхронного двигателя с фазным ротором.