Vikupautomsk.ru

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

Электрическая схема транспортера на трехфазном двигателе

Электрическая схема транспортера на трехфазном двигателе

Трехфазный асинхронный электродвигатель — основа промышленности, это станки и подъемные механизмы, транспортеры, насосы, вентиляторы и многое другое. Потому и таких двигателей выпускается огромное количество, благодаря своей серийности и простому устройству, они довольно дешевы и доступны. Но для применения в хозяйстве, не имеющем трехфазной сети, применение таких электродвигателей затруднено, так как в однофазную сеть без дополнительных мер их включать нельзя.

Обычно в качестве такой «дополнительной меры» применяется конденсатор — обычный неполярный, бумажный или керамический. Емкость конденсатора зависит от мощности электродвигателя и от схемы соединения обмоток двигателя (для треугольника требуется емкость больше, чем для звезды).

Cхемы подключения

На размещенном ниже рисунке показаны 4 рекомендуемых схемы подключения. Схема а предназначена для двигателей напряжением 127/220, которых наша промышленность давно не производит ввиду того, что сетей с линейным напряжением 220 Вольт у нас практически нет. Для подключения двигателей, рассчитанных на напряжение 220/380 в сеть 220 Вольт предназначены схемы б-г. Схемы в и г являются альтернативой схемы б, они более предпочтительны, их следует применять всегда, когда есть такая возможность. Двигатели напряжением 380/660 в сеть 220В включать таким образом нельзя, он будет очень плохо работать, сильно греться и, в общем, ничего хорошего не получится.

Принципиальные электрические схемы конденсаторного двигателя с тремя статорными обмотками:
1 — рабочий конденсатор; 2— отключаемый пусковой конденсатор

Определение рабочей и пусковой ёмкости

Номинальными напряжением и током конденсаторного двигателя условимся называть фазные значения этих величин, указанные в паспорте машины. Например, на щитке трехфазного асинхронного двигателя обозначено: 1кВт, 127/220 В, 7,3/4,2 А, 1410 об/мин, КПД = 78,5%, cosφ = 0,79. В зависимости от напряжения сети обмотки статора при трехфазном включении соединяются в треугольник (при напряжении 127 В) либо в звезду (при напряжении 220 В). Соответственно, потребляемый двигателем ток при полезной мощности 1 кВт составляет 7,3 А (соединение треугольником), или 4,2 А (соединение звездой). Однако, независимо от схемы соединения, фазными значениями напряжения и тока в приведенном примере остаются 127 В и 4,2 А. Их мы и будем считать номинальными при использовании двигателя в качестве однофазного.

Ёмкость и реактивное сопротивление конденсатора находятся в обратной зависимости. Чем меньше ёмкость, тем больше сопротивление. Изменение ёмкости сопровождается изменением тока. Из этого следует, что ток конденсаторной фазы (см. рис. в и г) может оказаться меньше или больше номинального. В первом случае мощность двигателя недоиспользуется, во втором — возникает опасность недопустимого перегрева обмоток и повышения напряжений на отдельных участках схемы (на конденсаторной фазе, на конденсаторе). Особенно неблагоприятным оказывается явление резонанса напряжений, при котором ток конденсаторной фазы во много раз превышает номинальное значение, а возникающие перенапряжения представляют опасность для персонала и, кроме того, могут вызвать пробой изоляции обмотки или конденсатора.

Поэтому в практике эксплуатации конденсаторного двигателя правильный выбор рабочей ёмкости имеет весьма большое значение.
Рабочая (постоянно включенная) ёмкость выбрана правильно, если фазные токи и напряжения при нагрузке становятся практически номинальными. Развиваемая полезная мощность при этом принимается за номинальную мощность конденсаторного двигателя. Удовлетворяющую отмеченным условиям рабочую ёмкость будем обозначать через Ср.ном. Определение рабочей ёмкости для любой произвольной нагрузки рассматривается ниже.
Следует отметить, что полная симметрия напряжений и токов конденсаторного двигателя не достигается, особенно для схем на рис. а и б. Тем не менее любой схеме включения соответствует одна вполне определенная ёмкость, при которой токи в обмотках нагруженного двигателя несущественно отличаются от номинальных.

Рабочая ёмкость пропорциональна мощности двигателя (номинальному току) и обратно пропорциональна напряжению. Применительно к рассмотренным схемам включения конденсаторного двигателя для частоты 50 Гц рабочая ёмкость (в микрофарадах) приближённо может быть определена по следующим соотношениям:

  • для схемы а: Ср.ном = 2800·Iном/U
  • для схемы б: Ср.ном = 4800·Iном/U
  • для схемы в: Ср.ном = 1600·Iном/U
  • для схемы г: Ср.ном = 2740·Iном/U

где Iном — номинальный ток, A; U — напряжение сети, В.

Таким образом, исходными данными, по которым определяется Ср.ном, являются номинальный ток двигателя и напряжение сети.

Пример. Определить рабочую ёмкость для двигателя 0,25 кВт, 127/220 В; 2,1/1,15 А, если двигатель включен по схеме, приведенной на рис. 9, а, а напряжение сети 220 В. Как видно, номинальный ток конденсаторного двигателя равен 1,15 А. Находим:

Ср.ном = 2800·Iном/U=2800·1.15/220=14.6 мкФ

Принимаем Ср.ном = 15 мкФ.

При определении пусковой ёмкости исходят прежде всего из требований создания необходимого пускового вращающего момента. Если по условиям работы электропривода пуск двигателя происходит без нагрузки, то пусковая ёмкость обычно принимается равной рабочей. В этом случае схема включения упрощается.
Пуск под нагрузкой совершается при наличии в цепи двигателя и рабочей и отключаемой ёмкостей. Увеличение отключаемой ёмкости приводит к возрастанию пускового момента, и при некотором определенном ее значении момент достигает своей наибольшей величины. Дальнейшее увеличение ёмкости приводит к обратному результату: пусковой момент начинает уменьшаться.
Наибольший пусковой момент зависит не только от ёмкости, но и от схемы включения двигателя. При соединении обмоток звездой (рис. 1, а) или треугольником (рис. 1, б) пусковой момент не превосходит номинального при трехфазном включении. Для других схем (в и г) наибольший пусковой момент может в несколько раз превышать значение номинального момента, но его реализация сопряжена с появлением значительных перенапряжений в цепи конденсаторной фазы.
Однако на практике обычно не возникает необходимость в создании такого большого момента при пуске.
Исходя из условия получения пускового момента, близкого к номинальному (при трехфазном включении), необходимо иметь пусковую ёмкость, примерное значение которой равно:

Трехфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором обычно подключают к однофазной сети по схеме, показанной на рис. 1.
Расчет показывает, а практика подтверждает, что даже при оптимальном выборе емкости фазосдвигающего конденсатора С1 вращающий момент на валу включенного подобным образом двигателя не превышает 35 % номинального.
Это объясняется тем, что ток, протекающий по обмотке III двигателя, сдвинут по фазе относительно токов в обмотках I и II таким образом, что в суммарном магнитном поле статора, кроме компоненты, вращающей ротор в нужном направлении, образуется еще одна, вращающаяся в другую сторону. Она тормозит ротор, уменьшая момент на валу и бесполезно расходуя свою энергию на нагревание проводов и магнитопровода двигателя.

Увеличить вращающий момент до 58 % номинального можно, если применить следующую схему включения (рис.2). Обратите внимание на расположение начал и концов обмоток.
Эффект достигается не только за счет смены направления вращения «вредной» компоненты магнитного поля. Происходит взаимная компенсация создаваемых обмотками II и III составляющих полей, совпадающих по направлению с полем обмотки I и потому не участвующих во вращении ротора.
Те, кто пробовал данный способ включения, утверждают, что применение двух фазосдвигающих конденсаторов облегчает и пуск двигателя. Емкости конденсаторов С1 и С2 должны быть одинаковы.
Их рассчитывают по известной формуле С = 2800 • Iф /U, где:
• Iф — номинальный фазный ток электродвигателя, A;
• U = 220 В.

Читать еще:  Что такое компрессия в двигателе камаз

Пригодны конденсаторы МБГО, МБГП, МБГТ, К42-4 на постоянное рабочее напряжение не менее 600В или МБГЧ, К42-19 на переменное напряжение не менее 250 В.
Правильность выбора конденсаторов можно проверить, измерив напряжения на каждой из трех обмоток двигателя под нагрузкой. Они должны быть приблизительно равны.
Равенство напряжений на обмотках II и III электродвигателя дает возможность соединить их встречно-параллельно, как показано на рис.2 штриховой линией. Конденсаторы С1 и С2 в этом случае можно заменить одним удвоенной емкости. При разнице напряжений в 1В и более лучше так не делать.

Трёхфазный двигатель

Трёхфазный двигатель — электродвигатель, конструктивно предназначенный для питания от трехфазной сети переменного тока.

Представляет собой машину переменного тока, состоящую из статора с тремя обмотками, магнитные поля которых сдвинуты в пространстве на 120° и при подаче трехфазного напряжения образуют вращающееся магнитное поле в магнитной цепи машины, и из ротора — различной конструкции — вращающегося строго со скоростью поля статора (синхронный двигатель) или несколько медленнее его (асинхронный двигатель).

Наибольшее распространение в технике и промышленности получил асинхронный трёхфазный электродвигатель с короткозамкнутой обмоткой ротора, также называемой «беличье колесо». Под выражением «трехфазный двигатель» обычно подразумевается именно этот тип двигателя, и именно он описывается далее в статье.

Принцип работы двух и многофазных двигателей был разработан Николой Теслой и запатентован. Доливо-Добровольский усовершенствовал конструкцию электродвигателя и предложил использовать три фазы вместо двух, используемых Н. Теслой. Усовершенствование основано на том, что сумма двух синусоид равной частоты различающихся по фазе дают в сумме синусоиду, это дает возможность использовать три провода (в четвёртом «нулевом» проводе ток близок к нулю) при трехфазной системе против четырёх необходимых проводов при двухфазной системе токов. Некоторое время усовершенствование Доливо-Добровольского было ограничено патентом Теслы на мультифазные двигатели, который к тому времени успел его продать Д. Вестингаузу.

Содержание

  • 1 Режимы работы
  • 2 Режимы работы (подробно)
  • 3 Способы соединения обмоток
  • 4 Работа в однофазной сети
  • 5 Работа в случае пропадания одной фазы
  • 6 Электрозащита
  • 7 См. также
  • 8 Примечания
  • 9 Ссылки

Режимы работы [ править | править код ]

Асинхронный двигатель, согласно принципу обратимости электрических машин, может работать как в двигательном, так и в генераторном режимах. Для работы асинхронного двигателя в любом режиме требуется источник реактивной мощности.

В двигательном режиме при подключении двигателя к трехфазной сети переменного тока в обмотке статора образуется вращающееся магнитное поле, под действием которого в короткозамкнутой обмотке ротора наводятся токи, образующие электромагнитный момент вращения, стремящийся провернуть ротор вокруг его оси. Ротор преодолевает момент нагрузки на валу и начинает вращаться, достигая подсинхронной скорости (она же и будет номинальной с учётом момента нагрузки на валу двигателя).

В генераторном режиме при наличии источника реактивной мощности, создающего поток возбуждения, асинхронная машина способна генерировать активную мощность. Источником реактивной мощности может служить конденсатор.

Режимы работы (подробно) [ править | править код ]

Пуск — вектор результирующего магнитного поля статора равномерно вращается с частотой питающей сети, делённой на количество отдельных обмоток каждой фазы (в простейшем случае — по одной). Таким образом, через любое сечение ротора проходит магнитный поток, изменяющийся во времени по синусу. Изменение магнитного потока в роторе порождает в его обмотках ЭДС. Так как обмотки замкнуты накоротко и сделаны из проводника большого сечения («беличье колесо»), ток в обмотках ротора достигает значительных величин и, в свою очередь, создаёт магнитное поле. Так как ЭДС в обмотках пропорциональна скорости изменения магнитного потока (то есть — производной по времени от синусной зависимости — косинусу), наведённая ЭДС беличьего колеса и соответственно результирующее магнитное поле (вектор) ротора на 90 градусов «опережает» вектора статора (если смотреть на направления векторов и направление их вращения). Взаимодействие магнитных полей создаёт вращающий момент ротора.

Электроэнергия, подводимая к электродвигателю в режиме пуска и полного торможения, тратится на перемагничивание ротора и статора, а также на активное сопротивление току в обмотке ротора. (Эквивалентно работе понижающего трансформатора с коротким замыканием вторичной обмотки).

Холостой ход — после начала движения, с увеличением оборотов ротора, его скорость относительно вектора магнитного поля статора будет уменьшаться. Соответственно будет уменьшаться и скорость изменения магнитного потока через (любое) сечение ротора, соответственно уменьшится наведённая ЭДС и результирующий магнитный момент ротора. В отсутствие сил сопротивления (идеальный холостой ход) угловая скорость ротора будет равна угловой скорости магнитного поля статора, соответственно разница скоростей, наведённая ЭДС и результирующее магнитное поле ротора будут равны нулю.

Электроэнергия, подводимая к электродвигателю в режиме холостого хода, не потребляется (индуктивная нагрузка). Эквивалентно работе понижающего трансформатора на холостом ходу (или короткозамкнутыми вторичными обмотками, расположенными вдоль сердечника)

Двигательный режим — среднее между полным торможением и холостым ходом. Полезная нагрузка и механические потери не позволяют ротору достичь скорости магнитного поля статора, возникающее их относительное скольжение наводит некоторую ЭДС и соответствующее магнитное поле ротора, которое своим взаимодействием с полем статора компенсирует тормозной момент на валу.

Механическая характеристика асинхронного двигателя является «жёсткой», то есть при незначительном уменьшении оборотов крутящий момент двигателя возрастает очень сильно — «стремится поддерживать номинальные обороты». Это хорошее свойство для приводов, требующих поддержания заданной скорости независимо от нагрузки (транспортёры, погрузчики, подъёмники, вентиляторы).

Электроэнергия, подводимая к электродвигателю в двигательном режиме, потребляется (частью, обозначаемой «косинус фи») на совершение полезной работы и нагрев двигателя, остальная часть возвращается в сеть как индуктивная нагрузка. «Косинус фи» зависит от нагрузки на двигатель, на холостом ходу он близок к нулю. В характеристике двигателя указывается «косинус фи» для номинальной нагрузки. Отличие этой величины от единицы определяется, в основном, магнитным сопротивлением воздушного зазора между статором и ротором, что эквивалентно индуктивности рассеяния в трансформаторе, поэтому зазор стараются уменьшить; с другой стороны, данный зазор ограничивает токи обмоток при выходе частоты вращения ротора за рабочие пределы, например во время пуска двигателя.

Читать еще:  Что такое конденсат в двигателе автомобиля

Генераторный режим возникает при принудительном увеличении оборотов выше «идеального холостого хода». При наличии источника реактивной мощности, создающего поток возбуждения, магнитное поле ротора наводит ЭДС в обмотках статора и двигатель превращается в источник активной мощности (электрической).

Способы соединения обмоток [ править | править код ]

  • Звезда — концы всех обмоток соединяются вместе и соединяются с «нулем» подводимого напряжения. Начала обмоток подключаются к «фазам» трёхфазной сети. На схеме изображения обмоток напоминают звезду (катушки по радиусу направлены из центра).
  • Треугольник — начало одной обмотки соединяется с концом следующей — по кругу. Места соединения обмоток подключаются к «фазам» трёхфазного напряжения. «Нулевого» выхода такая схема не имеет. На схеме обмотки соединены в треугольник.

Схемы не имеют особых преимуществ друг перед другом, однако «звезда» требует большего линейного напряжения, чем «треугольник» (для работы в номинальном режиме), а при включении «треугольником» в режиме генератора возникает кольцевой паразитный ток. Один и тот же двигатель легко используется с обоими подключениями, поэтому в характеристике трёхфазного двигателя указывают два номинальных напряжения через дробь (как правило, это 220/380 или 127/220 вольт).

Двигатели, постоянно работающие по схеме «треугольник», во время пуска для снижения пускового тока можно соединять по схеме «звезда» посредством специальных пусковых реле.

Начала и концы обмоток трехфазных двигателей выведены на колодку 2×3 клеммы, так что:

  • для соединения в «звезду» требуется замкнуть один ряд из трёх клемм — это будет центр «звезды», три свободные клеммы подключаются к фазам.
  • для соединения в «треугольник» соединяют попарно три ряда по две клеммы и подключают их к фазам.

Для реверсирования любого трехфазного двигателя переключают любые две фазы из трех, питающих двигатель.

Работа в однофазной сети [ править | править код ]

Может работать в однофазной сети с потерей мощности (не нагруженный на номинальную мощность). Его мощность при таком способе включения составляет 50% от номинальной мощности. При этом для запуска необходим механический сдвиг ротора, либо фазосдвигающая цепь, которая обычно строится из ёмкости, индуктивности или трансформатора [1] .

При однофазном запуске на одну из обмоток подаётся напряжение (ток) через ёмкость или индуктивность, которая сдвигает фазу тока (без учёта потерь):

  • вперёд на 90° — при включении в цепь ёмкости,
  • назад на 90° — при включении в цепь индуктивности,

После запуска напряжение с фазосдвигающей обмотки снимать нельзя. Снятие с фазосдвигающей обмотки напряжения эквивалентно работе трёхфазного двигателя с обрывом одной из фаз, и при даже незначительном возрастании тормозного момента на валу двигатель остановится и сгорит.

В некоторых случаях, при питании от однофазной сети, запуск осуществляется вручную проворотом ротора. После проворота ротора двигатель работает самостоятельно.

Трёхфазный двигатель приспособлен к трёхфазной сети, а к однофазной сети лучше подходит двухфазный двигатель со сдвигом фазы во второй обмотке либо через конденсатор (конденсаторные двигатели), либо через индуктивность.

Работа в случае пропадания одной фазы [ править | править код ]

Самостоятельный пуск возможен только в случае соединения обмоток «звездой» с подключением нулевого провода (что не является обязательным для работы вообще). Если нагрузка не позволит двигателю запуститься и развить номинальные обороты, то из-за увеличения тока в обмотках и уменьшения охлаждения (при самовентиляции) он выйдет из строя через несколько минут (перегрев, пробой изоляции и короткое замыкание).

Продолжение работы будет при любом типе соединения обмоток, но так как при этом перестаёт поступать примерно половина энергии, то продолжительная работа возможна только при нагрузке двигателя значительно менее, чем на 50 %. При большей (номинальной) нагрузке увеличенный ток в работающих обмотках неминуемо вызовет их перегрев с дальнейшим пробоем изоляции и коротким замыканием. Обрыв фазы — одна из самых частых причин преждевременного выхода трехфазных машин из строя.

Электрозащита [ править | править код ]

Для защиты двигателей от пропадания и перекоса (разницы напряжений) фаз питающего напряжения применяют реле контроля фаз, которые в этих случаях полностью отключают питание (с автоматическим или ручным дальнейшим включением) [2] . Возможна установка одного реле на группу двигателей.

Более грубой и универсальной защитой, обязательной по правилам эксплуатации и обычно достаточной при правильно подобранных параметрах, является установка трёхфазных автоматических выключателей (по одному на двигатель), которые отключают питание в случае длительного (до нескольких минут) превышения номинального тока по любой из фаз, что является следствием перегрузки двигателя, перекоса или обрыва фаз [2] .

Подключение трехфазного двигателя в 1ф сеть через преобразователь частоты

В одной из предыдущих статей мы писали как подключить асинхронный электродвигатель к однофазной или трехфазной сети.

В данной статье мы рассмотрим как подключить трехфазный электродвигатель к однофазной сети через преобразователь частоты, а также преимущества использования частотного преобразователя.

Преимущества частотного преобразователя

Преобразователь частоты – это устройство, которое позволяет преобразовывать переменное напряжение частотой 50 Гц в напряжение с частотой от 0 Гц до 1 кГц, к тому же импульсное. Благодаря этому появляется возможность осуществить плавный пуск двигателя и регулировать частоту оборотов.

Также преобразователь защищает двигатель от перегрузок, которые могут возникать в сети. Но основное преимущество частотника – экономия электроэнергии. А она составляет в среднем 50%. И конечно же стоит упомянуть, что при регулировке пускового тока обычным, не удастся избежать достаточно больших потерь мощности.

Исходя из этого, можно сделать вывод, что особо актуально использование преобразователя для двигателей с большой мощностью, потому что при подключении «звездой», пусковой ток может повредить изоляцию проводов.

Подключение частотного преобразователя

Рисунок 1. Подключение по схеме «треугольник»

Однофазные частотники работают от однофазной сети 220В соответственно, а на выходе выдают уже трехфазное напряжение 220В заданной частоты. Другими словами, благодаря однофазному частотному преобразователю, обеспечивается трехфазное питание от обычной, бытовой электросети, что актуально на небольших производствах, либо в условиях отсутствия трехфазной сети.

Подключать частотный преобразователь к асинхронному двигателю нужно по схеме «треугольник» – обмотки статора соединяются последовательно, при этом начало последующей с концом предыдущей и так далее (рис.1):

Подключение происходит в два этапа:

Этап 1. Соединить клемы в клемной коробке по схеме «треугольник»

Этап 2. Согласно названиям клем, присоединить провода к частотнику (U к U1, V к V1, W к W1)

Не стоит забывать, что возможность подключить трехфазную сеть 220В бывает не у всех двигателей. И тут мы задаемся вопросом: «А как узнать, могу ли я подключить свой трехфазник в розетку?». Эту информацию можно посмотреть на шильдике своего двигателя. В поле «Напряжение» должны быть указаны данные «220/380В».

Читать еще:  Двигатель aef на какой машине ставят

Важно! Встречаются двигатели, когда в соответствующем поле стоит одна цифра — 380В. В таком случае двигатель можно подключить к однофазному частотнику, но это будет нерационально, так как теряется большая часть мощности электродвигателя.

Рисунок 2. Шильдик электродвигателя

Из рисунка 2 видно, что если использовать схему подключения “треугольник”, то на двигатель нужно подать 220В. А при схеме «звезда» 380В. Ток, соответственно получится 5,0А и 2,9А. Этот параметр достаточно важен, потому что исходя, в том числе, и из этих данных, будет происходить подбор частотного преобразователя.

В итоге, подключая трехфазный двигатель в однофазную (бытовую) сеть через частотник, независимо от схемы подключения, мы получаем сразу несколько преимуществ. Это и мощность, которая не теряется, в отличии от прямого подключения через конденсатор, и экономия, и возможность управления частотой оборотов двигателя.

Если же у вас еще остались вопросы, либо вы сомневаетесь в целесообразности использования частотника — наши менеджеры и техотдел с радостью вам помогут!

Асинхронные электродвигатели

Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором составляют значительную часть семейства электрических двигателей переменного тока – преобразователей электромагнитной энергии от одно- или трехфазной сети в механическую энергию вращения вала двигателя.

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором содержит две основные части: неподвижную и вращающуюся. Неподвижная часть – статор – состоит из сердечника той или иной конфигурации, одной или нескольких обмоток, уложенных в пазы сердечника и конструктивных деталей: станины, крепежных деталей и т.п. Подвижная часть – ротор – состоит из сердечника, короткозамкнутой обмотки, уложенной в его пазы, и конструктивных деталей, с помощью которых обеспечивается возможность вращения подвижной части относительно неподвижной: вала, опорных подшипников, крепежных деталей и т.п. Конструкция таких двигателей наиболее проста из всех видов электрических машин.

Модельный ряд асинхронных электродвигателей

Сводная таблица основных характеристик серий однофазных и трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором INNOVARI, INNORED:

Серия двигателейНоминальные скоростиДиапазон мощностей нагрузкиДиапазон моментов нагрузкиПримечание
Однофазные асинхронные INNOVARI1500…1800 об/мин0,06…7,5 кВт0,36…49,9 Нм
Трехфазные асинхронные INNOVARI1000…3000 об/мин0,09…9,2 кВт0,36…22,4 Нм
Трехфазные асинхронные INNOVARI с тормозом1400 об/мин0,18…7,5 кВт0,58…15,5 НмТормозной момент
1,25…60 Нм
Трехфазные асинхронные INNOVARI с тормозом и ручкой растормаживания1400 об/мин0,55…1,5 кВт4…10 Нм10…20 Нм
Трехфазные асинхронные взрывозащищенные INNOVARI900…2800 об/мин0,12…9,3 кВт0,43…61,2 Нм1 Exd IIC T4
Трехфазные асинхронные INNORED900…2800 об/мин0,09…11 кВт0,63…71,95 Нм

Применение асинхронных двигателей

Предельная простота конструкции и дешевизна производства, а также появление гибких в программировании преобразователей частоты определили практически повсеместное применение асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором в промышленных электроприводах. Однофазные и трехфазные асинхронные двигатели находят применение:

  • в металлургическом производстве: в автоматизированных приводах оборудования прокатных и волочильных станов, литейного производства;
  • в металлообрабатывающем производстве: в автоматизированных приводах станков и обрабатывающих центров, подъёмно-крановом оборудовании, транспортерах и т.п.;
  • в механосборочном производстве: в приводах манипуляторов, конвейеров, компрессорном оборудовании;
  • в горнодобывающем производстве: в бурильном и экскаваторном оборудовании, транспортерах и др.;
  • в насосном, вентиляционном, компрессорном оборудовании;
  • в строительстве: в крановом оборудовании, оборудовании подготовки и транспортировки стройматериалов;
  • в бытовой сфере: в ручном электроинструменте, прачечном, кухонном и офисном оборудовании.

Преимущества использования асинхронных двигателей

Привлекательными сторонами использования асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором являются:

  • относительно высокие значения коэффициента мощности (cos φ) и коэффициента полезного действия (η);
  • жесткая механическая характеристика (малы изменения скорости при колебаниях нагрузки);
  • высокие значения пускового и максимально допустимого момента на валу двигателя.

При этом имеет место предельная простота конструкции и обусловленная этим надежность в эксплуатации. Основными элементами, определяющими отказы асинхронных короткозамкнутых двигателей, являются опорные подшипники вала двигателя и электрическая изоляция обмоток. К основным факторам разрушения изоляции обмоток относится вибрация и перегрев обмоток, а также агрессивность внешней среды. Факторы разрушения подшипников: вибрации и перекос нагрузок, агрессивность внешней среды и паразитные токи через станину и вал двигателя, способствующие эрозии дорожек и тел качения. Эти недостатки присущи всем видам электрических машин, но в случае асинхронных короткозамкнутых двигателей простота конструкции и обеспечение условий эксплуатации сводит их влияние к минимуму.

Принцип работы асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором

В пазах статора пространственно симметрично уложена трехфазная обмотка. Принцип работы асинхронного двигателя основан на свойстве таких обмоток, заключающемся в следующем: при питании фаз обмотки токами, сдвинутыми по времени на электрический угол, в градусах равный пространственному углу сдвига фаз обмотки, внутри статора возникает вращающееся магнитное поле. Частоту вращения такого поля принято называть синхронной. За один период изменения тока частотой f поле поворачивается на электрический угол 360°, соответствующий двум полюсным делениям. Поэтому скорость вращения поля (синхронная скорость) nс = f/p (об/сек), где p – число пар полюсов обмотки. Вращающийся магнитный поток в пространстве статора пересекает витки обмотки ротора. При этом он индуцирует в обмотке ротора электродвижущую силу, под действием которой в обмотке начинает протекать ток. Частота и сила тока зависит от разности скоростей синхронной nс и самого ротора n. Относительную разницу этих скоростей принято называть скольжением S=(nс–n)/nс. При номинальном режиме работы величина скольжения лежит в пределах 0,03…0,05. По мере увеличения нагрузки на валу двигателя скольжение возрастает, поскольку возрастает отставание ротора от магнитного потока. Ток ротора так же создает свой вращающийся магнитный поток, который, векторно складываясь с потоком статора, создает внутреннее магнитное поле машины. В результате взаимодействия тока ротора с магнитным полем машины возникает вращающий электромагнитный момент, поддерживающий вращение ротора и приводящий в движение нагрузку электродвигателя. При движении ротора с синхронной скоростью исчезнет индуцируемая электродвижущая сила и ток в обмотке ротора, исчезнет и вращающий момент. Таким образом, ротор всегда движется со скоростью, меньшей синхронной.

В однофазных асинхронных двигателях обмотка статора состоит из двух пространственно сдвинутых фаз и запитывается однофазным напряжением. Для получения сдвига фаз токов в обмотках последовательно или параллельно одной из них включается фазосдвигающий элемент – чаще всего, конденсатор. Однофазные асинхронные двигатели, как правило, имеют худшие по сравнению с трехфазными двигателями характеристики, однако, в ряде случаев, эти недостатки перекрываются преимуществами, возникающими при возможности питания от однофазной сети.

Обмотка, уложенная в пазах статора, может быть многополюсной. В этом случае переключение обмоток на разное число пар полюсов используется для дискретного регулирования скорости вращения электродвигателя.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector