Устройство асинхронных двигателей

Асинхронный 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 стали изолируются один от другого слоем 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.

На рис. 247, а показана обмотка статора асинхронного двигателя. У этой обмотки каждая катушка состоит из двух проводников. Обмотка, 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.

Рис. 247. Различные виды обмотки статора асинхронных двигателей

На рис. 247, б показана обмотка, у которой каждая сторона катушки состоит из двух проводников.

Скорость вращения магнитного поля четырехполюсного статора вдвое меньше скорости вращения поля двухполюсного статора, т. е. 1500 об /мин (при 50 гц). Обмотка четырехполюсного статора с одним проводником на полюс и фазу показана на рис. 247, в, а с двумя проводниками на полюс и фазу - на рис. 247, г. Магнитное поле шестиполюсного статора имеет втрое меньшую скорость, чем двухполюсного, т. е. 1000 об/мин (при 50 гц). Обмотка шестиполюсного статора с одним проводником на полюс и фазу представлена на рис. 247, д. Число всех пазов на статоре равно утроенному произведению числа полюсов статора на число пазов, приходящееся на полюс и фазу.

Развернутая схема трехфазной однослойной обмотки показана на рис. 248. Шесть концов обмотки статора выводятся на щиток зажимов двигателя.

Рис. 248. Развернутая схема трехфазной однослойной обмотки

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором (рис. 249) является самым распространенным из электрических двигателей, применяемых в промышленности. Устройство асинхронного двигателя следующее. На неподвижной части двигателя - статоре 1 (рис. 250) размещается трехфазная обмотка 2, питаемая трехфазным током. Начала трех фаз этой обмотки выводятся на общий щиток, укрепленный снаружи на корпусе двигателя.

Рис. 249. Общий вид (а) и разрез (б) асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором: 1 - сердечник статора, 2 - ротор, 3 - подшипниковый щит, 4 - корпус статора, 6 - обмотка статора

Рис. 250. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором в разобранном виде

Собранный сердечник статора укрепляют в чугунном корпусе 3 двигателя. Вращающуюся часть двигателя - ротор 4 - собирают также из отдельных листов стали. В пазы ротора закладывают медные стержни, которые с двух сторон припаивают к медным кольцам 5.

Таким образом, все стержни оказываются замкнутыми С двух сторон накоротко (рис. 251, а). Если представить себе отдельно обмотку такого ротора, то она по внешнему виду будет напоминать "беличье колесо" (рис. 251, б). В настоящее время у всех двигателей мощностью до 100 квт "беличье колесо" делается из алюминия путем заливки его под давлением в пазы ротора (рис. 251, в). Вал 6 (см. рис. 250) вращается в подшипниках, закрепленных в подшипниковых щитах 7 и 5. Щиты при помощи болтов крепятся к корпусу двигателя. На один конец вала ротора насаживается шкив для передачи вращения рабочим машинам или станкам.

Рис. 251. Короткозамкнутый ротор: а - ротор с короткозамкнутой обмоткой, б - 'беличье колесо', в - короткозамкнутый ротор, залитый алюминием; 1 - сердечник ротора, 2 - замыкающие кольца, 3 - медные стержни, 4 - вентиляционные лопатки

На рис. 252 представлен разрез асинхронного двигателя с фазным ротором, а на рис. 253 этот двигатель показан в разобранном виде. Устройство статора такого двигателя и его обмотка не отличаются от устройства статора двигателя с короткозамкнутым ротором. Различие между этими двигателями заключается в устройстве ротора.

Рис. 252. Разрез асинхронного двигателя с фазным ротором: 1 - вал двигателя, 2 - ротор, 3 - обмотка ротора, 4 - статор, 5 - обмотка статора, 6 - корпус, 7 - подшипниковые крышки, 8 - вентилятор, 9 - контактные кольца

Рис. 253. Асинхронный двигатель с фазным ротором в разобранном виде: 1 - статор, 2 - корпус, 3 - железо статора, 4 - клеммный щиток, 5 - ротор, 6 - обмотка ротора, 7 - контактные кольца, 8 - щеточная траверса, 9 - щеткодержатели

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 контактными кольцами. 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. На рис. 254 дана электрическая схема асинхронного двигателя с фазным ротором.

Рис. 254. Электрическая схема асинхронного двигателя с фазным ротором: 1 - статор, 2 - ротор, 3 - контактные кольца, 4 - щетки, 5 - пусковой реостат