Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что является вращающейся частью в асинхронном двигателе

Что движет техникой?

В процессе своей работы менеджеры салонов «Технолюкс» постоянно что-то рассказывают, показывают и объясняют. Каждый наш клиент, выходя из магазина, обладает большим багажом знаний по сравнению с тем, когда он в него заходил. Задача наших консультантов — не банально нагрузить покупателя новой информацией, подобно преподавателю в институте, а структурировать ту информацию, которая у него уже есть, и очистить ее от лишней, ненужной, а, порой, и просто ошибочной чепухи, которой напичкали его некоторые «недоблогеры» на YouTube или нерадивые продавцы в известных гипермаркетах. И одной из частых проблем, с которыми приходится сталкиваться, является неверная терминология в вопросах двигателей. Практика показывает, что у подавляющего большинства покупателей в голове натуральная каша из различных умных слов, которые так любят маркетологи, но при этом зачастую эти слова даже не находятся в одном смысловом поле.

Сегодня мы решили немного раскрыть эту тему. Сразу предупреждаем, что если вы, уважаемый читатель, — электротехник или в университете сдали экзамен по электромеханике на «отлично», то много из этой статьи вам покажется неточным или ненаучным. Но наша цель — не подготовить читателя к зачету, а постараться простыми словами рассказать про различные виды двигателей, чтобы он имел представление о том, что в них бывает разного, и как это разное может быть ему полезно.

В первую очередь определим, что же такое электродвигатель? Это устройство, предназначенное для преобразования электрической энергии в механическую. По виду создаваемого механического движения электродвигатели бывают вращающиеся, линейные и др. Под электродвигателем чаще всего подразумевается вращающий электродвигатель, так как он получил наибольшее применение. И в этой заметке под термином «двигатель» мы будем понимать именно его.

Теперь опишем две основные части любого двигателя. Это ротор и статор. Частей, конечно же, больше, но основными и неизменными являются лишь эти две. Та часть, которая вращается, называется ротором (от лат. rota — «колесо», roto — «вращаюсь»). А та часть, которая не вращается, то есть стоит на месте, называется статором (от лат. sto — стою). У большей части электродвигателей ротор располагается внутри статора. Двигатели, у которых ротор находится снаружи называются электродвигателями обращенного типа.

Статоры электродвигателей переменного тока (сначала поговорим о них) имеют схожий принцип устройства. В специальные пазы (осевые прорези) уложены токонесущие проводники из меди или алюминия, называемые обмоткой. Функцией статора является создание вращающегося магнитного поля. Вращающееся магнитное поле необходимо для того, чтобы увлекать за своим вращением ротор. При этом ротор может быть либо постоянным магнитом, либо электромагнитом с собственной обмоткой возбуждения, либо набором проводников, не подключенных к внешней электроцепи (также из-за схожести называемой «беличьей клеткой»).

Если ротор является магнитом, либо имеет обмотку, которая превращает его в электромагнит, то он создает постоянное магнитное поле. Поскольку другое магнитное поле, создаваемое статором, вращается, магнитное поле ротора следует за ним: северный полюс поля ротора притягивается к южному полюсу поля статора. Скорость вращения ротора будет равна скорости вращения магнитного поля статора. Равна — значит, синхронна. Поэтому такие двигатели называются синхронными. Если же скорость вращения ротора отличается от скорости вращения магнитного поля статора, то она, можно сказать, с ним не синхронна, или же асинхронна. Такие двигатели, как нетрудно догадаться, называют асинхронными.

В каком случае скорость ротора не будет равна скорости вращения поля статора? В том случае, когда ротор не имеет собственного магнитного поля. Такой ротор состоит из набора токопроводящих пластин, не соединенных ни между собой, ни с внешней цепью. Вращающееся магнитное поле статора создает ЭДС (электродвижущую силу), которая при пересечении проводников ротора наводит в них электрический ток. «Наведение» по латыни звучит как «inductio», поэтому такие асинхронные двигатели еще называют индукционными. В результате этого наведения возникает крутящий момент и ротор начинает вращаться. Его скорость вращения всегда будет ниже скорости вращения магнитного поля статора, иначе силовые линии этого поля не будут пересекать проводники ротора и не будут создавать там ток, что не позволит ему вращаться.

Таким образом мы пришли к первому разделению типов двигателей по скорости вращения их ротора: синхронные и асинхронные. У каждого из этих типов, конечно же, есть преимущества. Синхронные модели имеют большую надежность и более высокий КПД, просты в обслуживании, и частота их вращения не зависит от прилагаемой нагрузки (до определенного предела). К минусам синхронных моторов можно отнести сложность запуска двигателя — низкий пусковой момент не позволяет быстро выйти на рабочие обороты и зачастую требует наличия дополнительного устройства, «раскручивающего» двигатель. А особенностью синхронных электродвигателей является постоянная частота вращения — ее весьма трудно менять. Поэтому в тех приборах, где частоту нужно регулировать (в случае с бытовой техникой это, например, стиральные машины и вытяжки) используются асинхронные двигатели. Они также имеют свои плюсы: низкое потребление энергии, простота конструкции, эксплуатация в бытовых приборах с использованием однофазного подключения. Главный же их минус заключается в больших тепловых потерях и сложности регулировки.

Для того, чтобы в статоре двигателя магнитное поле вращалось, двигатель должен быть подключен к переменному току. По счастью в нашей сети ток именно такой. Но работа синхронного электродвигателя основана на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и постоянного магнитного поля ротора, поэтому ротору необходим источник постоянного тока, который подводится к нему через специальные контактные кольца на валу посредством специальных щеток, сделанных, как правило, из графита. Но ведь в сети переменный ток, так как же быть?

Для решения этого вопроса конструкция двигателя должна предполагать наличие генератора постоянного тока. Устройство, преобразующее переменный ток в постоянный, называется выпрямителем. Собственно, такой выпрямитель есть в каждом известном нам устройстве, потому что все они работают от постоянного тока. Да-да! Преимуществом переменного тока является то, что его возможно передавать на большие расстояния с гораздо меньшими потерями «по пути», в отличие от постоянного. Однако, что касается КДП, то постоянный ток значительно лучше. Поэтому подавляющее большинство электроприборов имеют в своей конструкции выпрямители.

Вернемся к асинхронному двигателю. Его основной особенностью является возможность плавной регулировки скорости вращения ротора. Скорость вращения ротора напрямую связана со скоростью вращения магнитного поля статора. Изменить скорость этого поля возможно посредством увеличения частоты тока и его напряжения. Устройство, которое способно выдавать выходное переменное напряжение заданной частоты называется тиристорным преобразователем частоты. Однако нам оно больше известно под словом «инвертор», что, согласитесь, звучит гораздо красивее, нежели буквосочетание «ТПЧ». Поэтому от производителей и продавцов нередко можно услышать словосочетание «инверторный двигатель», что, по сути, является красивым названием для любого асинхронного двигателя переменного тока с регулируемой частотой вращения ротора.

На рисунке изображена условная схема работы тиристора. В выпрямителе (В) входное переменное напряжение выпрямляется и поступает в фильтр (Ф), где оно сглаживается, фильтруется, после чего опять преобразуется инвертором (И) в переменное, которое может регулироваться по таким параметрам, как амплитуда и частота. Именно то, что тиристорные преобразователи частоты имеют высокий КПД (до 98%), способны успешно справляться с большими напряжениями и токами, а также выдерживать при этом импульсные воздействия и довольно продолжительную нагрузку, является их основным достоинством.

Кроме всего выше перечисленного на просторах сети или в магазинах можно услышать словосочетание «коллекторный двигатель» или «щеточный двигатель». Чаще всего такие фразы звучат в негативно-презрительной тональности. Что же это за двигатель, и чем он хуже двигателя бесколлекторного?

Коллекторный электродвигатель — это двигатель, у которого хотя бы одна из обмоток, участвующих в основном процессе преобразования энергии, соединена с коллектором. Коллектор — часть двигателя, контактирующая со щетками. С помощью щеток и коллектора электрический ток распределяется по катушкам обмотки якоря. Якорь — часть коллекторной машины постоянного тока или синхронной машины, в которой индуктируется электродвижущая сила и протекает ток нагрузки. В качестве якоря может выступать как ротор так и статор. В свою очередь щетки — это часть электрической цепи, по которой от источника питания электрический ток передается к якорю. Щетки изготавливаются из графита или других материалов. Двигатель постоянного тока содержит одну пару щеток или более. Одна из двух щеток соединяется с положительным, а другая — с отрицательным выводом источника питания. Собственно, наличие коллекторного узла и отличает двигатель постоянного тока от двигателя переменного тока. И этот же момент является причиной меньшей надежности коллекторных двигателей — щетки могут быстро износиться. Помимо этого, они издают дополнительный шум, а КПД щеточного двигателя всегда ниже, чем КДП двигателя асинхронного. И, хотя производство коллекторного двигателя дешевле, он обладает лучшим откликом на изменение напряжения (а, значит, вполне подходит для плавной регулировки скорости вращения) и на низких оборотах имеет высокий вращающий момент, асинхронные двигатели постепенно вытесняют коллекторные с рынка бытовых приборов ввиду большей надежности, меньших затрат энергии (за счет более высокого КПД: 80-90% против 55-65% у коллекторных двигателей) и меньшего шума.

Читать еще:  Что такое крутящий момент автомобильного двигателя

Коллекторные двигатели всегда являются двигателями постоянного тока. Но не все двигатели постоянного тока являются коллекторными. Существуют так называемые моторы BLDC, что в расшифровке значит Brushless DC electric motor — бесщеточный двигатель постоянного тока. Еще их называют вентильными двигателями. Щетки в таком моторе отсутствуют. Двигатель состоит из постоянного магнита-ротора, вращающегося в магнитном поле катушек статора, по которым проходит ток, коммутируемый ключами (вентилями), управляемыми микроконтроллером. Микроконтроллер переключает катушки таким образом, чтобы взаимодействие их поля с полем ротора создавало крутящий момент при любом его положении. Такие двигатели более дорогостоящие, но позволяют крайне точно контролировать не только скорость вращения, но и текущее положение ротора.

Резюмируя все вышесказанное, отметим, что двигатели могут различаться по источнику питания (переменного и постоянного тока), скорости вращения ротора (синхронные и асинхронные), наличию коллекторного узла (коллекторные и бесколлекторные), наличию щеток (не каждый бесколлекторный двигатель бесщеточный, но каждый бесщеточный двигатель — бесколлекторный). Разумеется, классификаций существует гораздо больше, но цель статьи была в том, чтобы описать основные термины, употребляемые в сфере бытовой техники.

Да, кстати, существует еще двигатель с прямым приводом. Многие продавцы часто путаются, называя его инверторным, или же считая инверторным двигателем только двигатель с прямым приводом. Так вот, объясняем. Тип привода никак не вытекает из типа двигателя. Привод — это то, каким способом двигатель передает вращение ротора другим частям прибора. Если вращение передается через натянутый ремень, то привод будет ременным (у подавляющего большинства производителей). А если вращающийся элемент непосредственно насажен на ось ротора, то привод называется прямым. Целью этой статьи не является расследование того, какой из приводов лучше, поэтому за сим и остановимся.

И, как всегда, мы будем рады видеть вас в наших салонах, где менеджеры смогут рассказать про нюансы в бытовой технике еще более подробно!

Тест. Трехфазные асинхронные двигатели

Список вопросов теста

Вопрос 1

Для преобразования какой энергии предназначены асинхронные двигатели?

Варианты ответов
  • Механической энергии во внутреннюю
  • Электрической энергии в тепловую
  • Механической энергии в электрическую
  • Электрической энергии в механическую
Вопрос 2

Асинхронной машине принадлежат узлы…

Варианты ответов
  • статор с трехфазной обмоткой, ротор с короткозамкнутой обмоткой, ротор с трехфазной обмоткой и тремя контактными кольцами
  • статор с трехфазной обмоткой, явнополюсный ротор с двумя контактными кольцами
  • статор с трехфазной обмоткой, якорь с коллектором
  • статор с трехфазной обмоткой, неявнополюсный ротор с двумя контактными кольцами
Вопрос 3

Что является вращающейся частью в асинхронном двигателе?

Варианты ответов
  • Статор
  • Ротор
  • Якорь
  • Станина
Вопрос 4

Укажите основные узлы асинхронного двигателя с короткозам­кнутым ротором.

Варианты ответов
  • статор и ротор
  • коллектор и статор
  • ротор и щетки
  • щетки и кольца
Вопрос 5

С какой целью асинхронный двигатель с фазным ротором снабжают контактными кольцами и щетками?

Варианты ответов
  • Для соединения ротора с регулировочным реостатом
  • Для соединения статора с регулировочным реостатом
  • Для подключения двигателя к электрической сети
  • Для соединения ротора со статором
Вопрос 6

Что лежит в основе работы асинхронных электрических ма­шин?

Варианты ответов
  • пульсирующее магнитное поле
  • вращающееся магнитное поле
  • постоянное магнитное поле
  • переменное магнитное поле
Вопрос 7

С какой целью статор асинхронного двигателя изготовляют из тонких электрически изолированных ферромагнитных пластин?

Варианты ответов
  • для уменьшения механических потерь
  • для уменьшения потерь на вихревые токи и гистерезис
  • для увеличения сопротивления
  • для уменьшения электрических потерь
Вопрос 8

Как могут быть включены обмотки статора трехфазного асинхронного двигателя?

Варианты ответов
  • последовательно
  • параллельно
  • смешанно
  • звездой или треугольником.
Вопрос 9

Как изменить направление вращения магнитного поля статора асинхронного трехфазного двигателя?

Асинхронные электродвигатели

Асинхронные электродвигатели имеют относительно высокий КПД: при мощностях более 1кВт кпд=0,7:0,95 и только в микродвигателях он снижается до 0,2-0,65.

Наряду с большими достоинствами асинхронные двигатели имеют и некоторые недостатки: потребление из сети реактивного тока, необходимого для создания магнитного потока, в результате чего асинхронные двигатели работают с соs =1. Кроме того, по возможностям регулировать частоту вращения они уступают двигателям постоянного тока.

Асинхронные двигатели бывают трехфазными и однофазными. Появление трехфазных асинхронных двигателей связано с именем М.О.Доливо-Добровольского. Эти двигатели были изобретены им в 1889 г.

Асинхронный электродвигатель отличается простотой конструкции и несложностью обслуживания. Как и любая машина переменного тока, асинхронный двигатель состоит из двух основных частей — ротора и статора.

Статором называется неподвижная часть машины, ротором – ее вращающаяся часть. Асинхронная машина обладает свойством обратимости, то есть может быть использована как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. Из-за ряда существенных недостатков асинхронные генераторы практически не применяются, тогда, как асинхронные двигатели получили очень широкое распространение.

В асинхронном двигателе рабочий процесс может протекать только при асинхронной частоте, то есть при частоте вращения ротора, не равной частоте вращения магнитного поля.

Номинальная частота вращения асинхронного двигателя зависит от частоты вращения магнитного поля статора и не может быть выбрана произвольно. При стандартной частоте промышленного тока f1=50Гц возможные синхронные частоты вращения (частоты вращения магнитного поля) n1=60f1/p=3000/p.

Асинхронная машина кроме двигательного режима может работать в генераторном режиме и режиме электромагнитного тормоза. Генераторный режим возникает в том случае, когда ротор с помощью постоянного двигателя вращается в направлении вращения магнитного поля с частотой вращения, большей частоты вращения магнитного поля.

Если ротор под действием посторонних сил начнет вращаться в сторону, противоположную направлению вращения магнитного поля, то возникает режим электромагнитного тормоза.

Асинхронные электродвигатели состоят из двух частей : неподвижной – статора и вращающейся – ротора.

Сердечник статора, представляющий собой полый цилиндр, набирают из отдельных листов электротехнической стали толщиной 0,5-0,35мм. Для сердечников асинхронных двигателей применяются холоднокатаные изотронные электротехнические стали марок 2013,02312,02411 и другие.

Листы или пластины штампуют с впадинами (пазами), изолируют лаком или окалиной для уменьшения потерь на вихревые потоки, собирают в отдельные пакеты и крепят в станине двигателя. К станине прикрепляют также боковые щиты с помещенными на них подшипниками, на которые опирается вал ротора. Станину устанавливают на фундамент.

В продольные пазы статора укладывают проводники его обмотки, которые соединяют между собой так, что образуется трех фазная система. На щитке машины имеется шесть зажимов, к которым присоединяются начала и концы обмоток каждой фазы. Для подключения обмоток статора к трехфазной сети они могут быть соединены звездой или треугольником, что дает возможность включать двигатель в сеть с двумя разными линейными напряжениями.

Читать еще:  Аутлендер 2008 года 3х литровый двигатель расход

Например, двигатель может работать от сети с напряжением 220 и 127в. На щитах машины указаны оба напряжения сети, на которые рассчитан двигатель, то есть 220/127в или 380/220в. Для более низких напряжений, указанных на щитке, обмотка статора соединяется треугольником, для более высоких – звездой.

Роторы асинхронных электродвигателей выполняют двух видов: с короткозамкнутой и фазной обмотками. Первый вид двигателей называют асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором, а второй – асинхронными двигателями с фазным ротором или асинхронными двигателями с контактными кольцами.

Наибольшее распространение имеют двигатели с короткозамкнутым ротором. Сердечник ротора также набирают из стальных пластин толщиной 0,5мм, изолированных лаком или окалиной для уменьшения потерь на вихревые токи. Пластины штампуют с впадинами и собирают в пакеты, которые крепят на валу машины. Из пакетов образуются цилиндры с продольными пазами, в которых укладывают проводники обмотки ротора. В зависимости от типа обмотки асинхронные машины могут быть с фазным и короткозамкнутым ротором.

Короткозамкнутая обмотка ротора выполняется по типу беличьего колеса. В пазах ротора укладывают массивные стержни, соединенные на торцевых сторонах медными кольцами. Часто короткозамкнутую обмотку ротора изготовляют из алюминия. Такая обмотка всегда замкнута накоротко и включение сопротивления в нее не возможно. Фазная обмотка ротора выполнена подобно статорной, то есть проводники соответствующим образом соединены между собой, образуя трехфазную систему.

Двигатели с короткозамкнутым ротором проще и надежнее в эксплуатации, значительно дешевле, чем двигатели с фазным ротором. Однако двигатели с фазным ротором обладают лучшими пусковыми и регулировочными свойствами. В настоящее время асинхронные двигатели выполняют преимущественно с короткозамкнутым ротором и лишь при больших мощностях и специальных случаях используют фазную обмотку ротора. Асинхронные двигатели производят мощностью от нескольких десятков ватт до 15000кВт при напряжениях обмотки статора до 6кВ.

В ЦНИИ СЭТ в лаборатории вентильных машин были созданы экспериментальные образцы асинхронизированных вентильных двигателей мощностью 10 и 132 кВт. Теоретические и экспериментальные исследования показали, что данные вентильные двигатели могут являться аналогами коллекторных двигателей постоянного тока, но не имеют ограничений в режиме упора, обеспечивают ускоренный реверс и электрическое рекуперативное торможение до полной остановки электропривода, а при ортогональном управлении развивают максимальную перегрузочную способность и энергетику.

В итоге проведенных исследований получены следующие варианта асинхронизированных вентильных машин: контактные и бесконтактные вентильные двигатели постоянного тока; контактный и бесконтактный асинхронизированные синхронные двигатели; контактный и бесконтактный асинхронизированные вентильный двигатели с поддержанием неизменного результирующего магнитного потока; частотно — регулируемый асинхронный двигатель двойного питания; контактный и бесконтактный асинхронизированные вентильные двигатели с ортогональным управлением.

Наиболее перспективным вариантом асинхронизированного вентильного двигателя является последний вариант, требующий сложной технической реализации. В связи с отсутствием финансирования экспериментальные исследования практически затруднены

Асинхронные двигатели

  • Опросный лист
  • Описание
  • Типы роторов
  • Принцип работы
  • Опросный лист
  • Описание
  • Типы роторов
  • Принцип работы

Опросный лист

Для того чтобы получить технико-коммерческое предложение с указанием цены, наличия и срока поставки заполните опросный лист (все поля которые Вам известны) и наш специалист подберёт асинхронные двигатели и вышлет ТКП. Не забудьте отправить вашу заявку указав e-mail и телефон.

Описание

Асинхронные электромашины – устройства, в которых частота вращения ротора и магнитного поля статора не совпадают.

В большинстве случаев, эти механизмы представляют собой двигатели. Первую пригодную к практическому использованию модель асинхронного электрического двигателя продемонстрировал и запатентовал русский инженер Доливо-Добровольский ещё в XIX веке (1889 г.) Эта конструкция привела также к идее использования трёхфазного тока, являющегося основным промышленным видом и по настоящее время.

Благодаря своим исключительным преимуществам:

  • высокой надёжности;
  • возможности прямого подключения к потребительской сети переменного тока;
  • простоте эксплуатации и обслуживания

асинхронный двигатель в конструктивном отношении практически не изменился и стал наиболее распространённым типом электродвигателей. Они используются в качестве приводов практически повсеместно. Маломощные асинхронные (до 500 В) двигатели могут питаться от потребительской сети с одной фазой.

Устройство электромашин асинхронной системы

Двигатель асинхронного принципа работы составлен из двух главных компонент: статора с ротором. Статор – элемент неподвижный, ротор – приводной, вращающийся. Сердечники их состоят из пакетов стальных пластин. Таковая структура не даёт возникнуть в магнитопроводах асинхронных двигателей вихревым токам. Статорный сердечник запрессован в отлитую целиком станину. В его пазах с внутренней стороны находится обмотка из алюминиевой либо медной проволоки с изоляцией. Три части обмотки называются фазами. Обозначения выводов:

  • на двигателях асинхронных, сконструированных до 1987 г. (ГОСТ183-74), буквами С с индексами: 1-3 – начала, 4-6 – концов фаз; нейтраль – буквой О;
  • сейчас – международные: буквами U – первая фаза, V – вторая; W – третья, N – нейтраль. Начало фазы обозначается цифрой 1, а конец – 2.

Статорные обмотки соединяются «звездой» либо «треугольником». Схема соединений обозначается на клеммной колодке, расположенной на станине двигателя вместе с напряжением питания. К примеру, 660/380, Y/∆ означает, что двигатель асинхронный «звездой» следует подключать к электросети с напряжением 660 В, а «треугольником» – к сети на 380 В. Обмотки статорные являются источниками вращающемуся магнитному полю.

Типы роторов

Типы роторов

Роторная обмотка двигателя асинхронного заложена в пазы на внешней поверхности сердечника. Она бывает короткозамкнутой или фазной.

  • Ротор короткозамкнутый. Обмотка составлена стержнями, замкнутыми между собой накоротко с обоих концов торцевыми кольцами. Тип обмотки называется «беличьей клеткой» из-за сходства по форме с беличьим колесом. У асинхронных двигателей с таким ротором нет наиболее слабого звена электромоторов – подвижных контактов, что существенным образом повышает надёжность и долговечность конструкции.
  • Ротор фазный. Основным недостатком описанного выше асинхронного двигателя является ограниченность пускового момента по величине, обусловленная как раз короткозамкнутостью ротора. Для решения этой проблемы Доливо-Добровольским была разработана конструкция двигателя с асинхронной реализацией и с фазной обмоткой роторной. Количество полюсных пар должно совпадать с таковым у обмотки статорной. Витки соединены по схеме «звезда». На роторном валу установлены изолированные между собой кольца контактные, к которым выведены концы фазных витков. С внешней электролинией кольца двигателя асинхронного соединяются посредством металлографитовых щёток.
Преимущества и недостатки

Асинхронные электродвигатели с КЗ-ротором обладают следующими достоинствами:

  • относительной стабильностью скорости при изменении нагрузки;
  • устойчивостью к кратким механическим перегрузкам;
  • конструктивной простотой;
  • лёгкостью запуска и автоматизации этого процесса;
  • повышенными cos φ и КПД, сравнительно с двигателями асинхронной же конструкции, но с фазным ротором.

К недостаткам же такого асинхронного двигателя относятся:

  • проблемы в организации регулировки скорости вращения;
  • большая величина тока пускового (в 5-10 раз выше номинальной), что приводит к перегрузке питающего асинхронные двигатели источника и скачкам в сети напряжения;
  • низкий cos φ в случае недогрузки и, соответственно, падение полезной мощности.

Исходя из этого, применение асинхронного двигателя с ротором короткозамкнутым предпочтительно там, где в регулировке частоты вращения необходимости нет.

Асинхронные двигатели с ротором фазным имеют такие преимущества:

  • высокий стартовый, вращающий ротор, момент;
  • сохранение числа оборотов при перегрузках;
  • пониженный пусковой ток;
  • возможность плавного пуска в режиме автоматическом;
  • регулируемость в некоторых пределах скорости вращения.

Такие двигатели асинхронные будут оптимальны на тех участках, где скачки тока нежелательны, и в механизмах, требующих переменной скорости вращения привода.

Принцип работы

Принцип работы

Основными принципами, лежащими в основе действия асинхронных электромашин, являются:

  • создание статорными обмотками кругового магнитного поля, вращающегося в охватываемом ими объёме;
  • порождение в обмотке ротора ЭДС индукции;
  • появление наведённого тока в ней;
  • возникновение электромагнитной силы, направленной перпендикулярно радиусу ротора (момента вращающего).

Поле магнитное вращается в сторону, определяемой порядком фазового чередования на статорных обмотках асинхронного двигателя. Частоту вращения поля определяют частота тока в питающей электросети и количество пар полюсов. Она не зависит от режима работы асинхронного двигателя и величины его нагрузки.

Читать еще:  Волга с двигателем крайслер заводится и глохнет

Важным свойством электродвигателя является возможность переключения его в режим генератора переключением фаз. В этом случае асинхронные двигатели с массивным ротором, тормозясь, возвращают электроэнергию в сеть питания.

Пуск асинхронных двигателей

Для старта таких электромоторов существует несколько способов:

  • Прямое включение в сеть. Применимость этого простейшего метода ограничивается допустимостью скачков тока на линии. Мощность двигателя не должна быть более четверти мощности питающего линию трансформатора.
  • При сниженном напряжении. Суть метода заключается в начальном разгоне ротора двигателя асинхронного типа напряжением, уменьшенным дросселями либо понижающими трансформаторами. При запуске этим способом электродвигатель должен находиться на холостом ходу, без нагрузки.
  • Реостатный пуск. Через реостаты запускаются двигатели асинхронные нагруженные с ротором фазного исполнения. Эти элементы ограничивают величину пускового тока, пусковой же момент при этом увеличивается.
  • С помощью частотного преобразователя. Плавный режим пуска асинхронного двигателя обеспечивается изменением угловой скорости магнитного поля статора при помощи изменения частоты подаваемого напряжения. Способ эффективен для двигателей с непостоянным режимом работы, например, приводов вспомогательных насосов в линиях неравномерного потребления воды.
  • При помощи устройств плавного пуска. Эти схемы плавно меняют величину напряжения, подводимого к асинхронному двигателю, выводя его в рабочий режим без механических рывков и токовых перегрузок в сети.

Существуют также асинхронные двигатели с КЗ-ротором с пусковыми свойствами улучшенными, плавно выходящие на номинальные обороты благодаря конструктивным особенностям роторной обмотки. Она может быть двойной «беличьей клеткой» или располагаться в глубоком пазу. В обоих случаях пусковыми являются участки обмотки с более глубоким залеганием в теле ротора асинхронного двигателя.

Что является вращающейся частью в асинхронном двигателе

Принципы действия ЭМ основаны на электрических и магнитных явлениях. ЭМ преобразуют механическую энергию в электрическую (генераторы) и наоборот (двигатели). Природа этого процесса объясняется законом электромагнитной индукции. Электродвигатель срабатывает с помощью магнитной силы, действующей между стационарными электромагнитами, называемыми статор, и вращающегося электромагнита, называющегося ротором. Типы электродвигателей отличаются в зависимости от того, как электрический ток подается на перемещающийся ротора. В двигатель постоянного тока и двигателя фазного переменного тока, подается на ротору непосредственно через раздвижные электрические контакты, которые называются коммутаторы и контактные кольца. В асинхронный двигатель, напротив же, индуцируется ток в роторе без контактов магнитного поля статора, посредством электромагнитной индукции.

Асинхронный двигатель иногда называют вращающимся трансформатором, потому как статор (неподвижная часть) является первичной стороной трансформатора, а ротор (вращающаяся часть) является вторичной. В отличие от обычных трансформаторов, которые изменяют свое текущее состояние с помощью изменяющегося во времени потока, асинхронные двигатели используют вращающиеся магнитные поля для преобразования напряжения. Ток в первичной обмотке создает электромагнитное поле, которое взаимодействует с электромагнитным полем на вторичной стороне для получения результирующего крутящегося момента, тем самым превращая электрическую энергию в механическую. Асинхронные электродвигатели широко используются, особенно многофазные асинхронные двигатели, которые часто используются в промышленных приводах.

Асинхронные электродвигатели в настоящее время являются предпочтительным выбором из промышленных двигателей благодаря их надежной конструкции, отсутствию щетки (которые требуются в большинстве двигателей постоянного тока) и, благодаря современной силовой электронике — способность управлять скоростью двигателя.

Теперь вкратце рассмотрим историю возникновения асинхронного двигателя.

Индукционный мотор был впервые реализован Галилео Феррарисом в 1885 г. в Италии. В 1888 г. Феррарис опубликовал свои исследования в статье в Королевскую Академию Наук в Турине (позже, в том же году, Тесла получил U.S. Patent 381,968, в котором он опубликовал теоретические основы для понимания каким путём действует мотор). Индукционный мотор с короткозамкнутым ротором был предложен Доливо-Добровольским примерно годом позже.

Рассмотрим принцип действия асинхронного двигателя.

На обмотку статора подается напряжение, под действием которого по этим обмоткам протекает ток и создает вращающееся магнитное поле. Магнитное поле воздействует на стержни ротора и по закону магнитной индукции наводит в них ЭДС. В стержнях ротора под действием наводимой ЭДС возникает ток. Токи в стержнях ротора создают собственное магнитное поле стержней, которые вступают во взаимодействие с вращающимся магнитным полем статора. В результате на каждый стержень действует сила, которая складываясь по окружности создает вращающийся электромагнитный момент ротора.

В противоположность этому, асинхронный двигатель не имеет постоянных магнитов на роторе, вместо этого индуцируется ток в роторе. Для достижения этой цели, обмотки статора расположены вокруг ротора так, что под напряжением они создают вращающееся магнитное поле. Это изменение магнитного поля показывает как индуцируется ток в проводниках ротора. Эти токи взаимодействуют с вращающимся магнитным полем, создаваемым статором, а также силу вращательного движения на роторе.

Следует отметить, что скорость ротора должна быть меньше, чем скорость вращающегося магнитного поля в статоре , либо магнитное поле не будет двигаться относительно ротора проводников и токи не будут наводиться. Если по какой-то причине это произойдет, ротор обычно немного замедляется, пока ток реиндуцируется, а затем ротор продолжает работать, как раньше. Это различие между скоростью ротора и скоростью вращающегося магнитного поля в статоре называется скольжением.

Из принципа действия АД следует обмотка ротора не имеет электрической связи с обмоткой статора. Между ними существует только магнитная связь и энергия из обмотки статора передается в обмотку ротора магнитным полем. В этом отношении АМ подобна трансформатору. В процессе работы АД токи в обмотках статора и ротора создают две МДС. Совместными действиями эти МДС наводят в магнитной системе двигателя результирующий магнитный поток.

Асинхронные электродвигатели наиболее часто используются для работы с однофазными или трехфазными мощностями, но не следует забывать о существовании трехфазных двигателей. В теории, двухфазные и более двигатели возможны; многие однофазные двигатели с двумя обмотками, требующими конденсатор также могут быть рассмотрены как двухфазные. Однофазные двигатели получили более широкое распространение в жилых зданиях, но не могут произвести вращающегося поля в двигателе (т.к. поле колеблется туда и обратно), поэтому двигатели однофазной индукции должны включать в себя определённые пусковые механизмы для получения вращающегося поля.

По конструкции ротора асинхронные машины подразделяют на два основных типа: с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором. Оба типа имеют одинаковую конструкцию статора и отличаются лишь исполнением обмотки ротора. Магнитопровод ротора выполняется аналогично магнитопроводу статора — из электротехнической стали и шихтованным.

Синхронная скорость вращения ротора определяется числом пар полюсов (числом витков в статоре) и частотой питающего напряжения.

Однако, для нагруженного ротора, для любой заданной частоты синхронные двигатели должны быть запущены в «рабочей зоне» для данного асинхронного двигателя. Этот вал в диапазоне скоростей вращения выше максимального крутящего момента. В этой зоне происходит незначительное увеличению скорости скольжения, что увеличивает крутящий момент, и уменьшения скольжения — уменьшает крутящий момент. Поэтому в этой зоне двигатель, как правило, работает на постоянной скорости.

Если ротор разогнать с помощью внешнего момента (например, каким-либо двигателем) до частоты, большей частоты вращения магнитного поля, то изменится направление ЭДС в обмотке ротора и активной составляющей тока ротора, то есть асинхронная машина перейдёт в генераторный режим

Для работы АД в генераторном режиме требуется источник реактивной мощности, создающий поток возбуждения. При отсутствии первоначального магнитного поля в обмотке статора поток возбуждения создают с помощью постоянных магнитов, либо при активной нагрузке за счёт остаточной индукции машины и конденсаторов, параллельно подключенных к фазам обмотки статора.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector