Устройство асинхронных электродвигателей

Асинхронный электрический двигатель имеет две основные части: статор и ротор.

Статором называется неподвижная часть машины. С внутренней стороны статора сделаны пазы, куда укладывается трехфазная обмотка, питаемая трехфазным током.

Вращающаяся часть машины называется ротором, в пазах его также уложена обмотка. Статор и ротор собираются из отдельных штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,35 - 0,5 мм. Отдельные листы изолируются один от другого слоя лака. Воздушный зазор между статором и ротором делается возможно малым (0,3-0,35 мм в машинах малой мощности и 1-1,5 мм в машинах большой мощности).

В зависимости от конструкции ротора асинхронные двигатели бывают с короткозамкнутым и с фазным роторами. Наибольшее распространение получили двигатели с короткозамкнутым ротором, они просты по устройству и удобны в эксплуатации. Трехфазная обмотка статора помещается в пазы и состоит из ряда катушек, соединенных между собой. Каждая катушка сделана из одного или нескольких витков, изолированных между собой и от стенок паза.

Обмотка статора, состоящая из трех катушек, создает магнитное поле с двумя полюсами. За один период трехфазного тока магнитное поле сделает один оборот. При частоте 50 Гц это будет соответствовать 50 об/сек, или 3000 об/мин. Скорость вращения магнитного поля четырехполюсного статора вдвое меньше скорости вращения поля двухполюсного статора, т.е. 1500 об/мин (при 50 Гц). Магнитное поле шестиполюсного статора имеет втрое меньшую скорость, чем двухполюсного, т.е. 1000 об/мин (при 50 Гц). Развернутая схема трехфазной однослойной обмотки показана на рис. 4.1.1. Шесть концов обмотки статора выводятся на щиток зажимов двигателя.

Рис. 4.1.1. Развернутая схема трехфазной однослойной обмотки

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором (см. Рис.4.1.2) является самым распространенным из электрических двигателей, применяемых в промышленности. Устройство асинхронного двигателя следующее: на неподвижной части двигателя - 1 (см. рис. 4.1.3) размещается трехфазная обмотка 2, питаемая трехфазным током. Начала трех фаз этой обмотки выводятся на общий щиток, укрепленный снаружи на корпусе двигателя.

Собранный сердечник статора укрепляют в чугунном корпусе - 3 двигателя. Вращающаяся часть двигателя - ротор 4 собирают также из отдельных листов стали. В пазы ротора закладывают медные стержни, которые с двух сторон припаивают к медным концам 5. Таким образом, все стержни оказываются замкнутыми с двух сторон накоротко (см. рис. 4.1.4,а). Если представить себе отдельно обмотку такого ротора, то оно по внешнему виду будет напоминать «беличье колесо» (см. рис. 4.1.4,б). В настоящее время у всех двигателей мощностью до 100 кВт и «беличье колесо» делается из алюминия путем заливки его под давлением в пазы ротора (см. рис. 4.1.4,в). Вал 6 (см. рис. 4.1.3) вращается в подшипниках, закрепленных в подшипниковых щитах 7 и 8. Щиты при помощи болтов крепятся к корпусу двигателя. На один конец вала ротора насаживается шкив для передачи вращения рабочим машинам или станкам.

 

 

Рис. 4.1.2. Общий вид (а) и разрез (б) асинхронного двигателя

с короткозамкнутым ротором

 

 

Рис. 4.1.3. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

в разобранном виде

 

 

 

Рис. 4.1.4. Короткозамкнутый ротор

 

Рис. 4.1.5. Разрез асинхронного двигателя с фазным ротором

 

Рис. 4.1.6. Асинхронный двигатель с фазным ротором

в разобранном виде

Рис. 4.1.7. Прямой пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

 

На рис. 4.1.5 представлен разрез асинхронного двигателя с фазным ротором, а на рис. 4.1.6 этот двигатель показан в разобранном виде. Устройство статора такого двигателя и его обмотки не отличаются от устройства статора двигателя с короткозамкнутым ротором. Различие между этими двигателями заключается в устройстве ротора. Фазный ротор имеет три фазные обмотки, соединенные между собой звездой (реже треугольником). Концы фазных обмоток ротора присоединяют к трем медным кольцам, укрепленным на валу ротора и изолированным как между собой, так и от стального сердечника ротора, вследствие чего этот двигатель получил также название - двигателя с контактнымикольцами. Три кольца жестко насажены на вал ротора (через изоляционные прокладки). На кольца накладываются щетки, которые размещены в щеткодержателях, укрепленных на одной из подшипниковых крышек. Щетки, скользящие по поверхности колец ротора, все время имеют с ними хороший электрический контакт и соединены, таким образом, с обмотками ротора. Щетки соединены с трехфазным реостатом.

Пуск асинхронных электродвигателей

Пуск асинхронных двигателей можно производить при полном напряжении (прямой пуск) и при пониженном напряжении.

Прямой пуск осуществляется при помощи рубильников, переключателей, магнитных пускателей и других пусковых агрегатов. При прямом пуске к двигателю подается полное напряжение сети. Недостатком этого способа пуска является большие пусковые токи, которые в 2-7 раз больше номинальных токов двигателей.

Наиболее простым является прямой пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Пуск и остановка таких двигателей производится включением или отключением рубильника (магнитного пускателя) и т.п. На рис. 4.1.7 показана схема прямого пуска асинхронного короткозамкнутого двигателя. Для уменьшения пусковых токов асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором уменьшают напряжение, подводимое к обмоткам статора двигателя с помощью переключателя со «звезды» на «треугольник». При пуске обмотка статора с помощью рубильника соединяется «звездой» и, как только двигатель разовьет максимальную возможную скорость вращения, переключатель откидывается, и обмотка статора оказывается включенной треугольником. При этом способе пуска двигателя пусковой ток уменьшается в три раза.