Призначення і будова асинхронних машин

Асинхронна машина – машина змінного струму, у якої швидкість ротора при постійній частоті змінного струму приєднаної до неї мережі змінюється в залежності від навантаження на валу.

Асинхронні машини застосовують головним чином для перетворення електричної енергії в механічну, тобто як двигуни, хоча вони можуть працювати в режимах електромагнітних гальм, генераторів, перетворювачів частоти, трансформаторів і інших пристроїв.

Номінальна потужність асинхронних машин охоплює широкий діапазон від часток вата до десятків кіловатів.

У промислових установках часто використовуються трифазні асинхронні двигуни, що випускають у вигляді уніфікованих серій. До них відноситься єдина серія 4А з діапазоном номінальної потужності від 0,06 до 400 кВт, машини якої відрізняються великою надійністю, гарними експлуатаційними якостями і відповідають рівню світових стандартів.

Одно і двох фазні асинхронні двигуни малої потужності використовують в установках автоматичного управління різних систем, пристроях автоматики і телемеханіки, приладобудування, кінотехніки і звукозапису, для привода електрифікованих інструментів, медичних і побутових приладів. Ці машини виготовляються номінальною потужністю до 500 Вт.

Асинхронна машина складається з нерухомого статора і обертового всередині нього ротора, розділених рівномірним повітряним зазором, радіальний розмір якого залежить від номінальної потужності машини, її швидкохідності і змінюється від часток міліметра до декількох міліметрів.

Статор, у свою чергу, складається зі станини, підшипникових щитів, магніто проводу і розміщеної в його пазах обмотки. Станина і підшипникові щити утворюють корпус машини, який виконують чавунним, сталевим, а при невеликій потужності – з алюмінієвого сплаву.

Магнітопровід статора є порожній феромагнітний циліндр із подовжніми внутрішніми пазами, розташованими симетрично уздовж внутрішньої окружності. Для зменшення втрати енергії на перемагнічування і вихрові струми його збирають з тонких листів електротехнічної сталі, що ізолюють друг від друга тонким шаром лаку чи окалини. Ці листи стягнуті шпильками, а в пази покладена трифазна обмотка статора. Магнітопровід з обмоткою просочують рідкими ізолюючими речовинами і після сушіння упресовують в станину.

У пазах статора трифазної асинхронної машини розташовують 3р однакових багато виткових котушок, виконаних ізольованим мідним чи алюмінієвим проводом круглого чи прямокутного перетину, які ізольовані від магніто проводу статора електрокар тоном, слюдою, азбестом, чи скловолокном та іншим ізоляційним матеріалом.

Кожна група з р послідовно чи паралельно з'єднаних котушок належить одній фазі обмотки статора, а магнітні осі двох сусідніх фаз зміщені відносно один одного на 120ел.град або на  , де р – число пар полюсів машини.

Сукупність трьох фаз, розміщених у пазах магніто провода статора, утворить його трьохфазну обмотку із шістьма виводами назовні, з яких три, що відповідають початкам фаз, приєднані до затисків С1, С2, С3, а останні, відповідні кінцям фаз, з'єднані з затисками, позначеними З4, З5, З6 Ці затиски розташовані в коробці виводів, яка укріплена на корпусі машини. Наявність шести доступних затисків дозволяє з'єднувати окремі фази обмотки між собою металевими пластинами чи трикутником зіркою, що дає можливість використовувати ту саму машину при двох різних лінійних напругах, відношення яких дорівнює . У зв'язку з цим, трифазні асинхронні двигуни малої і середньої потужності виготовляють на такі дві номінальні напруги: 127/220, 200/380, 380/600В, де напруга, зазначена перед косою рисою, відповідає з'єднанню фаз обмотки статора трикутником, а за нею – зіркою. Потужні асинхронні двигуни виготовляють на номінальну напругу 6000 та 10000В, а фази обмотки статора звичайно з'єднують зіркою.

Якщо маркірування затисків фаз статора відсутнє, то розмітку їх виконують за допомогою вольтметра, який приєднують між одним із проводів мережі перемінної напруги, наприклад, проводом А, і яким-небудь затиском, а інший провід мережі В по черзі приєднують до інших затисків до відхилення стрілки вольтметра, що вказує на приналежність приєднаних затисків до одної і тієї ж фази обмотки статора. Так знаходять три пари затисків, що відносяться до окремих фаз обмотки статора. Потім затиски однієї з фаз обмотки статора позначають С1 та С4, з'єднують її послідовно з іншою фазою через регулюючий реостат R_p і приєднують до мережі перемінної напруги. До затисків вільної фази приєднують електромагнітний вольтметр. Якщо стрілка вольтметра дає відхилення, то затиск С4 з'єднаний із затиском С2, а якщо такого відхилення немає, це значить, що затиск С4 з'єднаний із затиском С3 та С6.

Ротор асинхронної машини – це циліндр із тонких дисків електротехнічної сталі, ізольованих друг від друга, який надійно укріплений на валу машини.

У пазах короткозамкненого ротора, розташованих симетрично по окружності біля його поверхні, знаходяться стрижні короткозамкненої обмотки, які у машинах номінальною потужністю до 100кВтвиконана заливанням у пази рідкого алюмінію з одночасним виливком торцевих кілець, що замикають стрижні, і лопат вентилятора. В двигунах номінальною потужністю понад 100кВт у пазах магнітопроводу ротора розміщені неізольовані мідні стрижні, кінці яких на обох торцях замкнуті привареними мідними кільцями.

У фазного ротора в пазах магнітопроводу покладена трифазна обмотка із з'єднанням її фаз зіркою, яка за будовою аналогічна обмотці статора. Початки фаз обмотки ротора Р1, Р2, Р3 приєднують до трьох доступних контактних кілець, які знаходяться на втулці з ізолятора, укріпленої на валу машини. До кілець притиснуті вугільні чи мідно-графітові щітки, від яких прокладені ізольовані проводи до затисків з маркіруванням Р1, Р2, Р3. Це дозволяє при необхідності, зокрема, при пуску двигунів чи регулюванні швидкості ротора, вводити в ланцюг обмотки ротора відповідні регулюючі апарати. Вал ротора виготовлений зі сталі і обертається в кулькових чи роликових підшипниках, надійно укріплених у підшипникових щитах.