Теоретические сведения об асинхронном двигателе

С короткозамкнутым ротором

 

Конструкция АД с короткозамкнутым ротором упрощенно показана на рис.в1

 

 

 

Рис. в1

1 – корпус (станина), 2 – сердечник статора, 3 – обмотка статора, 4 – сердечник ротора, 5 – обмотка ротора, 6 – воздушный зазор, 7 – вентиляционные каналы, 8 – вал ротора.

 

Все трехфазные асинхронные двигатели имеют конструктивно одинаковые статоры и различаются выполнением обмотки ротора. По конструкции обмотки ротора эти двигатели подразделяются на два типа: с короткозамкнутой обмоткой (короткозамкнутые) и с фазной. Трехфазный двигатель предназначен для включения в трехфазную сеть, поэтому он имеет обмотку статора, состоящую из трех фазных обмоток, при прохождении через которые токи, поступающие из трех фаз сети, возбуждают вращающееся магнитное поле. Для усиления магнитного поля и придания ему необходимой формы сердечники собирают, из тонких листов электротехнической стали, изолированных друг от друга слоем лака.

К корпусу двигателя, который отливают из чугуна или стали, прикрепляют все остальные части двигателя. Сердечник статора имеет вид полого цилиндра с продольными пазами по внутренней поверхности.

В пазы укладываются три фазные обмотки, сдвинутые относительно друг друга на угол 120град. Внутри корпуса сердечник статора укрепляется с помощью прокладки из немагнитного материала для того, чтобы не допускать образования в нем магнитного поля и, следовательно, вихревых токов.

Частота вращения магнитного поля статора в об/мин определяется соотношением

где - число пар полюсов статора; - частота питающего напряжения статора.

Тогда при питании двигателя от сети промышленной частоты = 50 Гц и =1 частота вращения поля статора равна = 3000 об/мин. Для получения меньших частот вращения статоры выполняют с многополюсными обмотками ( > 1).

Короткозамкнутый ротор АД состоит из стального вала, цилиндрического сердечника, насажанного на вал ротора, короткозамкнутой обмотки и лопастей, осуществляющих вентиляцию машины. Сердечник ротора имеет вдоль поверхности продольные пазы, в которые укладывается обмотка, представляющая собой неизолированные медные или алюминиевые стержни, замкнутые накоротко на торцах ротора двумя торцевыми кольцами. Если эту обмотку мысленно вынуть из стального цилиндрического сердечника ротора, то она будет выглядеть как беличья клетка.

В асинхронных двигателях средней и малой мощности короткозамкнутую обмотку ротора получают путем заливки расплавленного алюминиевого сплава в продольные пазы сердечника. Вместе с обмоткой отливают также торцевые короткозамыкающие кольца и лопасти для вентиляции машины.

 

Рис. в2

 

В обмотке статора асинхронного двигателя при прохождении переменного тока возбуждается вращающееся магнитное поле, которое, пересекая проводники обмотки ротора, наводит в них переменную ЭДС. Так как обмотка ротора замкнута, то наведенная ЭДС вызывает в роторе ток. В результате взаимодействия проводников с током ротора и вращающегося магнитного поля возникает сила, заставляющая ротор вращаться в направлении вращения поля. Таким образом, принцип работы асинхронного двигателя основан на использовании взаимодействия вращающегося магнитного поля, создаваемого переменным током в обмотке статора и проводниками с током обмотки ротора. Так как вращение магнитного поля статора происходит асинхронно с вращением ротора двигателя, т. е. частота вращения ротора и поля отличается, двигатель называется асинхронным.

 

Цель работы – овладение практическими навыками экспериментального определения рабочих характеристик асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и оценки потребительских свойств этого двигателя.

 

Программа работы

 

1. Изучить устройство и элементы конструкции двигателя.

2. Определить экспериментальным путем следующие характеристики двигателя: холостого хода, короткого замыкания, рабочие, механические.

3. Выполнить опыт «идеального» холостого хода.

4. Определить рабочую характеристику двигателя расчетным путем по электрической схеме замещения.