Принцип действия асинхронного электродвигателя

Система трехфазного переменного тока, позволившая создать устройства для получения вращающегося магнитного потока, вызвала появление наиболее распространенного в данное время электродвигателя, называемого асинхронным. Это название обусловлено тем, что вращающаяся часть машины — ротор — всегда вращается со скоростью, не равной скорости магнитного потока, т.е. не синхронно с ним. Изготовляемый на мощности от долей ватта до тысяч киловатт при напряжениях 127, 220, 380, 500, 600, 3000, 6000, 10 000 В, такой электродвигатель прост по конструкции, надежен в эксплуатации и дешев по сравнению с другими электродвигателями. Он применяется во всех видах работ, где не требуется поддержания постоянной скорости вращения, а также в быту, в однофазном исполнении при малой мощности.

Рассмотрим устройство, показанное на рис. 1.

Рис. 1.Модель асинхронного двигателя

Оно состоит из постоянного магнита 1, медного диска 2, рукоятки 3 и подшипников 4. Если вращать магнит при помощи рукоятки, то медный диск начинает вращаться в ту же сторону, но с меньшей частотой вращения. Медный диск можно рассматривать как бесчисленное множество замкнутых витков; при вращении магнита 1 его магнитные силовые линии (м.сл.) пересекают витки диска, и в витках индуцируется электродвижущая сила (э.дс). В замкнутых витках диска появится ток, а вокруг проводников с током — магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем магнита и приводит диск во вращение. Обозначим:
n₁ — частота вращения магнита (синхронная частота), об/мин;
n₂ — частота вращения диска, об/мин;
n — разность частот вращения магнита и диска, об/мин.
Частота вращения диска меньше частоты вращения магнита, и, следовательно, диск вращается с несинхронной (асинхронной) частотой. Разница частот магнита и диска представляет собой частоту, с которой м.сл. пересекают витки диска. Отношение разницы частот к синхронной частоте называется скольжением. Скольжение может быть выражено в долях единицы и в процентах:

В двигателях вращающееся магнитное поле создается трехфазным током, протекающим по обмотке статора, а роль диска выполняет обмотка ротора. Активная сталь статора и ротора служит магнитопроводом, уменьшающим в сотни раз сопротивление магнитному потоку.
Под влиянием подведенного к статору напряжения сети U₁ в его обмотке протекает ток I₁. Этот ток создает вращающийся магнитный поток Ф, замыкающийся через статор и ротор. Поток создает в обеих обмотках э.д.с. E₁ и Е₂, как в первичной и вторичной обмотках трансформатора. Таким образом, асинхронный двигатель подобен трехфазному трансформатору, в котором э.д.с. создаются вращающимся магнитным потоком.
Пусть поток вращается в направлении движения стрелки часов. Под влиянием э.д.с. Е₂ в обмотке ротора пойдет ток I₂, направление которого показано на рис. 2. В предложении, что он совпадает по фазе с Е₂. Взаимодействие тока I₂ и потока Ф создает электромагнитные силы F, приводящие ротор во вращение, вслед за вращающимся потоком. Таким образом, асинхронный двигатель представляет собой трансформатор с вращающейся вторичной обмоткой и способный поэтому превращать электрическую мощность E₂I₂cosφ в механическую.
Ротор всегда отстает от вращающегося магнитного потока, так как только в этом случае может возникать э.д.с. Е₂, а следовательно, ток I₂ и силы F. Чтобы изменить направление вращения ротора, следует изменить направление вращения потока. Для этого меняют местами два любых провода, подводящие ток от сети к статору. В этом случае меняется порядок следования фаз ABC на АСВ или ВАС и поток вращается в обратную сторону.
Ротор двигателя вращается с асинхронной частотой n₂, поэтому и двигатель называется асинхронным. Частоту вращения магнитного потока называют синхронной частотой n₁. Частота вращения ротора:

где f — частота сети; S — скольжение; 2р — число пар полюсов статора.
Теоретически скольжение меняется от 1 до 0 или от 100 до 0%, так как при неподвижном роторе в первый момент пуска n₂=0, а если вообразить, что ротор вращается синхронно с потоком,n₂ = n₁.
Чем больше нагрузка на валу, тем меньше скорость ротора n₂ и, значит, больше S, так как больший тормозной момент должен уравновеситься вращающим моментом; последнее возможно только при увеличении Е₂ и I₂, а значит, и S. Скольжение при номинальной нагрузке S_н у асинхронных двигателей равно от 1 до 7%; меньшая цифра относится к мощным двигателям.

Читать еще: Ваз 2107 инжектор нет запуска двигателя

ГОСТ 10683-73 Машины электрические. Номинальные частоты вращения и допускаемые отклонения

Текст ГОСТ 10683-73 Машины электрические. Номинальные частоты вращения и допускаемые отклонения

МАШИНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ. НОМИНАЛЬНЫЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ

И ДОПУСКАЕМЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СТАНДАРТОВ СОВЕТА МИНИСТРОВ СССР

МАШИНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ. НОМИНАЛЬНЫЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ И ДОПУСКАЕМЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ

РАЗРАБОТАН Научно-исследовательским, проектно-конструкторским и технологическим институтом электромашиностроения (НИПТИЭМ)

Директор Петров В. М.

Руководитель темы Горецкий Э. В.

Исполнители: Еремин В. В., Гутов С, Н., Безрукова В. Д.

ПОДГОТОВЛЕН К УТВЕРЖДЕНИЮ Всесоюзным научно-исследовательским институтом по нормализации в машиностроении (ВНИИНМАШ)

Директор Верченко В. Р.

УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 30 июля 1973 г. № 1867

(с) Издательство стандартов, 1973

УДК 621.313(083J4] Группа Е60

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ СОЮЗА ССР

МАШИНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ. НОМИНАЛЬНЫЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ И ДОПУСКАЕМЫЕ ОТКЛОНЕНИЯ

Rated speeds of rotation and tolerances

Постановлением Государственного комитета стандартов Совета Министров СССР от 30 июля 1973 г. № 1867 срок действия установлен

с 01.07 1974 г. до 01.07 1979 г.

Несоблюдение стандарта преследуется по закону

Настоящий стандарт распространяется на электрические машины всех видов и устанавливает номинальные частоты вращения и допускаемые отклонения номинальной частоты вращения электрических машин независимо от областей их применения.

Стандарт нс распространяется на электрические машины наземного, водного и воздушного транспорта с приводом, работающим с переменными частотами вращения, двигатели гребных винтов, генераторы для взрывных работ, велогенераторы, сельсины, шаговые и импульсные двигатели, стартеры, стартер-генераторы, гидрогенераторы мощностью свыше 10000 кВт, двигатели, применяемые в приводах электрической централизации стрелок и сигналов железнодорожного транспорта, двигатели с дуговым статором, двигатели гироскопов, фототелеграфной и другой аппаратуры документальной связи, применяемые в системах автономной синхронизации, двигатели погружных насосов, тяговые двигатели, электробуры и двигатели со встроенным редуктором.

Стандарт соответствует рекомендациям СЭВ по стандартизации PC 780—66 и PC 655—66.

1. ГЕНЕРАТОРЫ И ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

1.1. Номинальные частоты вращения генераторов и двигателей постоянного тока должны соответствовать указанным в табл. 1.

Номинальная частота вращения, об/мин

Знак «X» означает допустимость изготовления, знак «—» — недопустимость изготовления.

1. В технически обоснованных случаях допускается номинальная частота вращения 375 об/мин для генераторов постоянного тока мощностью свыше 100 кВт.

2. Допускается номинальная частота вращения 24000 об/мин для двигателей постоянного тока» входящих в состав электромашинных преобразователей.

1.2. Номинальные частоты вращения генераторов постоянного тока, когда их приводными двигателями являются асинхронные двигатели, должны быть меньше указанных в табл. 1 на частоту вращения, определяемую величиной номинального скольжения приводного двигателя.

1.3. Номинальные частоты вращения двигателей постоянного тока, когда эти двигатели работают при напряжении питания, изменяющемся в диапазоне 22. 29, 95. 170 или 175. 320 В,

относятся к работе двигателей при соответствующем номинальном напряжении по ГОСТ 721—62.

1.4. Номинальные частоты вращения двигателей постоянного тока мощностью до ПО кВт, предназначенных для работы в электроприводе механизмов металлургических агрегатов, на кранах и других подъемно-транспортных механизмах, должны соответствовать ГОСТ 184—71.

1.5. Номинальные частоты вращения двигателей постоянного

тока мощностью ПО кВт и выше, предназначенных для привода шахтного подъема, прокатных станов и других механизмов, требующих широкого регулирования частоты вращения, должны быть следующие: 16; 20; 25; (28); 32; (36); 40; (45); 50; (56); 63; (71); 80; (90); 100; 125; 160; 200; 250; 315; 400; 500; 630; 800; 1000;

Примечание. Номинальные частоты вращения, заключенные в скобки, применять не рекомендуется.

1.6. Наименьшие частоты вращения двигателей постоянного тока с регулированием числа оборотов изменением поля главных полюсов и наибольшие частоты вращения двигателей с регулированием числа оборотов изменением напряжения на якоре при номинальном напряжении и номинальной нагрузке на валу должны соответствовать указанным в табл. 1 и п. 1.5.

1.7. Номинальные частоты вращения малогабаритных автотракторных двигателей постоянного тока мощностью до 0,075 кВт должны соответствовать ГОСТ 9443—67.

Читать еще: Что такое удельная тяга ракетного двигателя

1.6. Допускаемые отклонения номинальной частоты вращения двигателей постоянного тока (при номинальной нагрузке и рабочей температуре отдельных частей) должны соответствовать указанным в табл. 2.

Виды электрических машин

Отношение номинальной мощности, Вт, к номинальной частоте вращения, об/мин

Допускаемые отклонения номинальной частоты вращения, %

Sonolyzer

Скачать мобильное приложение KSB Sonolyzer ®

Быстро и бесплатно определите потенциал энергосбережения

Скачайте бесплатное мобильное приложение KSB Sonolyzer ® и определите эффективность работы насосного оборудования, установленного на вашем объекте . KSB Sonolyzer ® доступно для операционных систем iOS и Android.

Download now:

» rel=»showbox»> Google play
» rel=»showbox»> Apple Store

KSB ® Sonolyzer определит потенциал энергосбережения вашего насоса

С помощью мобильного приложения KSB Sonolyzer ® ваш смартфон или планшетный ПК «услышит», насколько эффективно работает насос на объекте эксплуатации.

KSB Sonolyzer ® поможет провести первичный аудит нерегулируемых насосов любого производителя. Для такого анализа не требуется никаких дополнительных приборов.
KSB Sonolyzer® вычислит потребляемую мощность и фактическую производительность насоса, на основании которых определяются профиль нагрузки (частичная или полная) и рабочая точка. Результаты анализа отображаются на экране мобильного телефона или планшета

Анализ работы насоса с помощью мобильного приложения KSB Sonolyzer!

Шаг 1

Скачайте мобильное приложение KSB Sonolyzer

Анализ работы насоса с помощью мобильного приложения KSB Sonolyzer!

Шаг 2

Выберите тип установленного насоса

Анализ работы насоса с помощью мобильного приложения KSB Sonolyzer!

Шаг 3

Введите данные о Вашем насосе (указаны на шильде).

Анализ работы насоса с помощью мобильного приложения KSB Sonolyzer!

Шаг 4

Поднесите свой смартфон микрофоном к двигателю насоса. Через 20 секунд приложение покажет результаты анализа работы насоса.

Анализ работы насоса с помощью мобильного приложения KSB Sonolyzer!

Шаг 5

Приложение определит диапазон нагрузки, в котором находится рабочая точка, и покажет, работает ли насос в зоне частичной или полной нагрузки.

Используйте весь потенциал энергосбережения своего насоса

Благодаря приложению KSB Sonolyzer® вы сможете напрямую связаться с локальным специалистом KSB по электронной почте или телефону, чтобы получить консультацию и расшифровку полученных результатов, а также заказать подробный аппаратный аудит системы с помощью комплекса SES (System Efficiency Service). Приложение сразу определяет ваше местонахождение и передает информацию техническим специалистам соответствующих подразделений.

Полученные с помощью приложения KSB Sonolyzer® результаты можно рассматривать как данные предварительного аудита для дальнейшего принятия решения о необходимости проведения подробного аппаратного анализа системы и ее оптимизации в рамках концепции энергоэффективности FluidFuture® .

Связаться с нами

Если у Вас возникли вопросы по оборудованию, его подбору или приобретению, наши технические специалисты всегда рады помочь Вам.

Часто задаваемые вопросы о приложении KSB Sonolyzer ®

1. Приложение выдает ошибку или не показывает результаты измерений, несмотря на многократные попытки. В чем проблема?

Проверьте, оснащен ли насос ЧП (частотным преобразователем) или нет?
Приложение KSB Sonolyzer® может анализировать только нерегулируемые насосы.
KSB Sonolyzer® обеспечивает наилучшие результаты, когда вы держите микрофон вашего мобильного устройства как можно ближе к вентилятору двигателя.
Для работы KSB Sonolyzer® требуется точная номинальная частота вращения двигателя (указана на заводской табличке двигателя), а не частота вращения насоса (на шильде насоса).
Возможно измерение проведено на слишком мощном двигателе. KSB Sonolyzer® совместим только с двигателями номинальной мощностью до 200 кВт.

Не состоявшийся анализ означает, что приложение KSB Sonolyzer® не может выдать адекватные результаты измерений. Во избежание передачи неверной информации в соответствующие подразделения компании, программа выдает ошибку вместо некорректных данных.

2. Некорректная работа приложения и неадекватные результаты измерений могут также возникать в случаях:

Чрезмерного износа насосного агрегата, например повреждения подшипника или повреждений, вызванных кавитацией
Приложение KSB Sonolyzer® совместимо только с двигателями воздушного охлаждения.
Чрезмерная вибрация может оказать негативное влияние на качество и точность измерений.
Длительность непрерывных измерений должна составлять не менее 20 секунд. Измерения будут прерваны, если в процессе их выполнения перемещать или менять положение смартфона..

2. Как именно работает KSB Sonolyzer®?

KSB Sonolyzer® начинает с анализа аудиосигнала, полученного от вентилятора двигателя, и определяет текущую частоту вращения асинхронного двигателя.
Этот параметр сравнивается с номинальными параметрами указанного двигателя и вычисляется потребляемая мощность. Затем KSB Sonolyzer® анализирует введенные характеристики насоса, чтобы определить диапазон нагрузки насосной установки.

Читать еще: В чем измеряется скольжение в асинхронном двигателе

3. Насколько надежными и точными являются результаты анализа с помощью приложения KSB Sonolyzer®?

Тысячи успешно проведенных измерений подтверждают прикладную полезность приложения KSB Sonolyzer® для осуществления первичного, предварительного анализа работы агрегата.

KSB Sonolyzer® определяет рабочую точку насоса с асинхронным двигателем и помогает определить наличие потенциала энергосбережения.
Для выполнения более точных и детальных измерений с полным исключением погрешностей и подробного анализа системы необходимо прибегнуть к помощи специалистов службы сервиса ООО «КСБ» и аппаратным методам (SES) аудита системы на месте эксплуатации. Свой запрос на аппаратный аудит системы вы можете отправить непосредственно в приложении.

4. Может ли сторонний шум повлиять на результаты измерений, выполняемых с помощью KSB Sonolyzer®?

KSB Sonolyzer® настроен на фильтрацию стороннего шума, обычно создаваемого, например, соседним оборудованием. Чтобы минимизировать его влияние, необходимо стараться держать мобильное устройство как можно ближе к вентилятору анализируемого двигателя насоса. Это обеспечит правильное соотношение сигнал / шум и соответственно более точное измерение.

5. Можно ли использовать приложение KSB Sonolyzer® для анализа работы насосов других производителей?

Главное преимущество приложения в том, что оно совместимо со многими моделями насосов, предлагаемыми другими производителями. Список этих производителей можно посмотреть в пункте меню Audio Analysis.

6. Моего насоса нет в списке анализируемых приложением. Могу ли я все еще использовать KSB Sonolyzer®?

Да, KSB Sonolyzer® подходит для анализа насосов с асинхронным двигателем многих производителей. Список совместимых агрегатов можно найти в соответствующем пункте меню Audio Analysis.

7. Сколько стоит приложение?

Бесплатно. KSB Sonolyzer® можно загрузить из Google Play Store или Apple App Store.

Асинхронные электрические машины.

Номинальная частота вращения ротора АД n_2ном= 960 об/мин.

число пар полюсов двигателя;

частоту ЭДС в обмотке вращающегося ротора

круговая частота напряжения сети ω = 314 рад/сек

Ответ: р = 3; S_ном = 0,04; f₂ = 2 Гц.

Основные формулы и соотношения:

ω=2πf

Частота вращения магнитного поля статора

где f — частота напряжения сети, р — число пар полюсов в машине. При промышленной частоте f=50 Гц, частота вращения магнитного поля статора определяется как n₁ = 3000/р.

При разных значениях Р, имеем разную частоту вращения магнитного поля статора построим таблицу при f=50 Гц

n₁

построим таблицу при f=60 Гц

n₁

Скольжение S — это относительная разность частот вращения или угловых скоростей магнитного поля статора и ротора

(1.3)

где n₂ — частота вращения ротора, и угловые скорости вращения магнитного поля статора и ротора соответственно

Частота ЭДС, индуцированной в обмотке статора вращающимся магнитным потоком, равна частоте напряжения в сети

Частота ЭДС и тока в обмотке ротора

Варианты заданий к задаче 1 (в соответствии с порядковым номером студента в журнале)

Номер по списку

n_2ном

Номер по списку

n_2ном

Задача №2

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором работает с номинальным скольжением S_ном= 0,04. Известны частота питающего напряжения f = 50 Гц, максимальное значение вращающегося магнитного потока Ф_m = 0,01 Вб, число витков обмоток статора w₁ = 100 и ротора w₂=1 и их обмоточные коэффициенты k₁ = 0,95 и k₂ = 1. Определить :

действующие значения ЭДС в фазах обмоток статора,

ЭДС вращающегося и неподвижного ротора.

Ответ: k_e =95; Е₁ = 211 В; Е₂_S = 0,089 В;Е₂ = 2,22 В

Действующие значения ЭДС, индуцированные в фазных обмотках статора и неподвижного и вращающегося ротора

где w₁ и w₂ — числа витков фазных обмоток статора и ротора, k₁ и k₂ — их обмоточные коэффициенты. Из уравнений 2.1 следует, что =S Коэффициент трансформации ЭДС с учетом (2.1):