Тема 5 Трехфазные асинхронные двигатели

 

Асинхронный трехфазный двигатель состоит из двух основных частей: статора и ротора.

Статор — неподвижная часть двигателя состоит из сердечника и трехфазной обмотки.

Ротор — вращающаяся часть двигателя, состоит из сердечника и обмотки. Обмотка может быть короткозамкнутая и фазная. Короткозамкнутая обмотка выполнена в виде медных или литых алюминиевых стерж­ней, замкнутых по торцам между собой кольцами.

Фазная обмотка состоит из трех фаз, соединенных звездой.

 

 

Рисунок 8.1 – Устройство трехфазного асинхронного двигателя:

а – статор; б – короткозамкнутая обмотка ротора; в – ротор; 

1 – клеммный щиток; 2 – станина;3 – обмотка; 4 – сердечник; 5 – лапа.  

 

Принцип действия АД. Обмотка статора подключается к сети трехфаз­ного переменного тока, ток в обмотке статора создает вращающее­ся магнитное поле. Частота вращения магнитного поля определяется по формуле n₁=60 f/ p,

где п₁ — частота вращения, об/ мин; f — частота переменного тока, Гц; р — число пар полюсов.

 Это поле пересекает одновременно обмотки статора и ротора. В обмотке ротора индуктируется ЭДС, под действием кото­рой в обмотке ротора протекают токи, которые взаимодействуют с вра­щающимся магнитным полем статора и создают вращающий мо­мент, в результате чего ротор начинает вращаться в сторону вращения поля статора с частотой вращения п₂.

Так как частота вращения ротора меньше чем частота вращения магнитного поля, двигатель называется асинхронным. Разница между частотой вращения магнитного поля статора п₁ и часто­той вращения ротора n₂ характеризуется величиной s, называемой скольжением: s=(n₁- n₂)/ n₁.

При работе двигателя без нагрузки (холостой ход) скольжение очень мало. С увеличением нагрузки на валу двигателя частота вращения ротора уменьшается, а скольжение увеличивается. Скольжение асинхронного двигателя в зависимости от нагрузки меняется незначительно (1-6%).

Пуск АД. Во время пуска двигателя, когда ротор еще неподвижен (s = 1), пусковой ток в обмотке статора превышает номинальный в 4—7 раз. Пуск асинхронного двигателя малой мощности с короткозамкнутым ротором часто производят прямым включением в сеть. При этом необходимо обеспечить величину начального пускового момента электродвигателя выше начального момента сопротивления приводного механизма.

Регулирование частоты вращения. Частота вращения ротора двигателей с короткозамкнутым ро­тором, рассчитанная по формуле n₂= 60 f(1- s)/ p, регулируется либо пере­ключением числа пар полюсов, либо изменением величины под­водимого напряжения, либо изменением частоты питающей сети.

Реверсирование АД. Для изменения направления вращения асинхронных двигателей (реверсирования) необходимо изменить чередование фаз питающего напряжения (поменять местами любые две фазы). 

Трехфазный асинхронный двигатель характеризуется такими номинальными величинами: мощностью на валу P_2ном, линейным напряжением U_ном, линейным током I_ном, частотой вращения ротора n_ном, коэффициентом мощности cosφ_ном и КПД η_ном.

Коэффициент мощности вычисляют по формуле

cosφ₁=P₁/(√3 U₁I₁),

а КПД – по формуле η=P₂/P₁,

где P₁ – активная (электрическая) мощность, потребляемая двигателем из сети; U₁ и I₁ – линейные напряжение и ток обмотки статора, Р₂ – механическая мощность на валу ротора.

Механическая характеристика двигателя – это зависимость частоты его вращения от момента нагрузки на валу двигателя. Механическая характеристика АД является жесткой, так как при изменении нагрузки на валу частота вращения двигателя изменяется незначительно.

Рисунок 8.3 – Механическая характеристика асинхронного двигателя