Виды обмоток асинхронного двигателя

  • В электротехнике асинхронный двигатель является вращающейся электрической машиной для переменного тока.
  • Асинхронный двигатель использует вращающееся магнитное поле, генерируемое в статоре, для создания крутящего момента, чтобы вызвать электрический ток в роторе (передача энергии за счет электромагнитной индукции), и поэтому он должен иметь скорость немного ниже (выше для асинхронного генератора), чем скорость вращающегося магнитного поля (так называемое скольжение).
  • Большая разница по сравнению с двигателями постоянного тока и синхронными двигателями заключается в том, что на ротор не подается ток, а переменный ток проходит только через обмотку статора.

Трехфазный асинхронный двигатель — самый распространенный электродвигатель в мире, потому что он простой, экономичный, не требует обслуживания, вращается без дополнительных вспомогательных средств (в варианте с короткозамкнутым ротором во время его работы не возникает искр, поэтому он подходит для взрывоопасных сред, таких как шахты, газовые приборы и т. д.).

Виды обмоток асинхронного двигателя

Однофазные варианты используются для более низких мощностей. Хотя они традиционно используются для работы на постоянной скорости, в настоящее время они используются с частотными преобразователями на разных скоростях (обычно для экономии электроэнергии).

Благодаря простой конструкции, прочности и возможности неискрящей конструкции, этот тип двигателя является наиболее распространенным на практике, он используется во многих областях промышленности, транспорта и домашнего хозяйства. Мощность асинхронных двигателей колеблется от нескольких ватт до многих сотен киловатт.

Два наиболее распространенных типа асинхронных двигателей: с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором.

Первые асинхронные двигатели были построены независимо несколькими изобретателями:

  • В 1887 году Никола Тесла подал патент на асинхронную машину, 5 мая следующего года — еще пять патентов.
  • В то же время Галилео Феррарис опубликовал трактат о вращающихся машинах.
  • В 1889 году Михаил Осипович Доливо-Добровольский изобрел первый трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Виды обмоток асинхронного двигателя

  1. Асинхронный двигатель General Electric, 25 лошадиных сил, 60 гц, 220 вольт, 70 ампер, 1911 год
  2. Устройство
  3. Каждый трехфазный асинхронный двигатель состоит из двух основных частей.

Статор (неподвижная часть) — аналогичен для большинства типов. Он состоит из опорной рамы двигателя, подшипниковых щитов, фланца, ножек, набора пластин статора с вставленной в пазы обмотки статора.

Ротор (вращающаяся часть) — вал с запрессованными роторными (электротехническими) листами с пазами, в которые вставляются стержни обоймы ротора или проводники обмотки ротора. В пазы ротора вставляются голые медные, латунные или алюминиевые стержни, которые с обоих концов соединены короткозамыкающим кольцом.

Стержни с кольцами в виде «беличьей клетки». Клетка сваривается или отливается методом литья под давлением алюминия.

Кольцевой якорь в двигателе с фазным ротором — в пазы листов помещается обмотка ротора из изолированных проводов, которая соединяется звездой или треугольником. Обмотка ротора соединена с тремя кольцами. На кольца опираются три кольца угольных щеток, к которым может быть подключена цепь регулирующего ротора, чаще всего резисторы.

Виды обмоток асинхронного двигателя

Конструкция трехфазного асинхронного двигателя

Виды обмоток асинхронного двигателя

  • Обмотки статора трехфазного асинхронного двигателя
  • Принцип работы
  • В основе работы асинхронной машины лежит создание вращающегося магнитного поля статора, которое создается за счет прохождения переменного трехфазного тока через обмотку статора.

Это магнитное поле индуцирует напряжение в обмотке ротора, а ток, генерируемый обмоткой ротора, индуцирует магнитный поток, который передается на статор. Связанный магнитный поток вызывает силу, действующую на ротор, и, следовательно, вращение ротора.

Скорость вращающегося поля статора, то есть синхронная скорость, определяется частотой напряжения питания и числом полюсов двигателя:

Виды обмоток асинхронного двигателя

f — это текущая частота и p — количество пар полюсов (т.е. p: 1 = двухполюсный, 2 = четырехполюсный, 3 = шестиполюсный, 4 = восьмиполюсный и т. д.).

  1. Скольжение
  2. Асинхронная машина может прикладывать крутящий момент к выходному валу только в том случае, если скорость вращения магнитного поля статора отличается от механической скорости ротора из-за так называемого скольжения.
  3. При ненулевом скольжении магнитный поток статора, связанный с потоком ротора, движется относительно ротора, переменный (переменный) связанный магнитный поток статора и ротора протекает через ротор, в обмотке ротора индуцируется напряжение, ток ротора потоков, роторная часть связанного магнитного потока машины отлична от нуля и крутящего момента.

Частота обмотки статора определяется частотой сети. Частота магнитного потока ротора и обмотки ротора отлична от нуля, определяется скольжением и отличается от частоты обмотки статора. Скольжение указывается в процентах и ​​определяется как:

Виды обмоток асинхронного двигателя

где, ns — «синхронная» скорость магнитного поля статора, n — механическая скорость ротора.

Номинальная скорость двигателя — это скорость, включая номинальное скольжение двигателя (оба значения указаны на паспортной табличке двигателя).

При нулевом скольжении, то есть при синхронной скорости машины, связанный магнитный поток статора и ротора не перемещается относительно ротора. Напряжение в обмотке ротора не индуцируется, ток ротора не течет, и крутящий момент не создается.

Крутящий момент

Крутящий момент обычного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротром задается в установившемся состоянии так называемым соотношением Клосса. Устойчивое состояние возникает после исчезновения переходных процессов, вызванных быстрыми изменениями нагрузки или источника питания машины.

Виды обмоток асинхронного двигателя

  • Где, Мmax — максимальный крутящий момент (не путать с номинальным) и Sz — скольжение при максимальном крутящем моменте.
  • Максимальный крутящий момент асинхронной машины пропорционален квадрату напряжения питания.
  • Пуск

При пуске асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором пусковой ток до 7 раз превышает значение номинального тока. Это создает большие скачки тока в сети при относительно небольшом крутящем моменте включения, поэтому прямой пуск обычно применяется только для двигателей мощностью около 3 кВт.

Уменьшение большого пускового тока асинхронного двигателя может быть достигнуто за счет уменьшения пускового напряжения статора.

Полупроводниковый регулятор напряжения (устройство плавного пуска двигателя) — это полупроводниковый регулятор напряжения двигателя с низкими потерями, при котором может быть достигнут плавный пуск двигателя.

Устройство плавного пуска не изменяет скорость двигателя, оно изменяет скольжение двигателя. Устройство плавного пуска также может использоваться для управления скоростью вентилятора и аналогичных нагрузок с квадратичной зависимостью мощности от скорости.

Виды обмоток асинхронного двигателя

Двигатель каменной мельницы на золотом руднике Санрайз Дам (в Западной Австралии). Это асинхронный двигатель Alstom 11000 В — 4000 кВт, произведенный в Нанси (Франция).

Двигатели с фазным ротором

Пускатель ротора подключается к кольцам ротора с помощью щеток, обычно состоящих из трех резисторов одинакового размера, которые постепенно устраняются. В конце пуска обмотка замыкается накоротко.

Кольцевой якорь в двигателе с фазным ротром предназначен для ограничения пусковых токов статора, а также для увеличения пускового момента при пуске. Такой способ пуска двигателя не изменяет его скорость, он изменяет скольжение двигателя.

Трехфазный асинхронный двигатель

Дмитрий Левкин

Трехфазный асинхронный электродвигатель, как и любой электродвигатель, состоит из двух основных частей — статора и ротора. Статор — неподвижная часть, ротор — вращающаяся часть. Ротор размещается внутри статора. Между ротором и статором имеется небольшое расстояние, называемое воздушным зазором, обычно 0,5-2 мм.

Статор состоит из корпуса и сердечника с обмоткой. Сердечник статора собирается из тонколистовой технической стали толщиной обычно 0,5 мм, покрытой изоляционным лаком. Шихтованная конструкция сердечника способствует значительному снижению вихревых токов, возникающих в процессе перемагничивания сердечника вращающимся магнитным полем. Обмотки статора располагаются в пазах сердечника.

Ротор состоит из сердечника с короткозамкнутой обмоткой и вала. Сердечник ротора тоже имеет шихтованную конструкцию. При этом листы ротора не покрыты лаком, так как ток имеет небольшую частоту и оксидной пленки достаточно для ограничения вихревых токов.

Читайте также:  Как правильно заточить циркулярную пилу

Принцип работы. Вращающееся магнитное поле

Принцип действия трехфазного асинхронного электродвигателя основан на способности трехфазной обмотки при включении ее в сеть трехфазного тока создавать вращающееся магнитное поле.

Вращающееся магнитное поле — это основная концепция электрических двигателей и генераторов.

Вращающееся магнитное поле асинхронного электродвигателя

Частота вращения этого поля, или синхронная частота вращения прямо пропорциональна частоте переменного тока f1 и обратно пропорциональна числу пар полюсов р трехфазной обмотки.

Виды обмоток асинхронного двигателя

  • где n1 – частота вращения магнитного поля статора, об/мин,
  • f1 – частота переменного тока, Гц,
  • p – число пар полюсов

Концепция вращающегося магнитного поля

Чтобы понять феномен вращающегося магнитного поля лучше, рассмотрим упрощенную трехфазную обмотку с тремя витками. Ток текущий по проводнику создает магнитное поле вокруг него. На рисунке ниже показано поле создаваемое трехфазным переменным током в конкретный момент времени

Составляющие переменного тока будут изменяться со временем, в результате чего будет изменяться создаваемое ими магнитное поле. При этом результирующее магнитное поле трехфазной обмотки будет принимать разную ориентацию, сохраняя при этом одинаковую амплитуду.

Виды обмоток асинхронного двигателя Виды обмоток асинхронного двигателя Виды обмоток асинхронного двигателя Магнитное поле создаваемое трехфазным током в разный момент времени Виды обмоток асинхронного двигателя Ток протекающий в витках электродвигателя (сдвиг 60°) Вращающееся магнитное поле

Теперь разместим замкнутый проводник внутри вращающегося магнитного поля. По закону электромагнитной индукции изменяющееся магнитное поле приведет к возникновению электродвижущей силы (ЭДС) в проводнике.

В свою очередь ЭДС вызовет ток в проводнике.

Таким образом, в магнитном поле будет находиться замкнутый проводник с током, на который согласно закону Ампера будет действовать сила, в результате чего контур начнет вращаться.

Виды обмоток асинхронного двигателя Влияние вращающегося магнитного поля на замкнутый проводник с током

Короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя

По этому принципу также работает асинхронный электродвигатель. Вместо рамки с током внутри асинхронного двигателя находится короткозамкнутый ротор по конструкции напоминающий беличье колесо. Короткозамкнутый ротор состоит из стержней накоротко замкнутых с торцов кольцами.

Виды обмоток асинхронного двигателя Короткозамкнутый ротор «беличья клетка» наиболее широко используемый в асинхронных электродвигателях (показан без вала и сердечника)

Трехфазный переменный ток, проходя по обмоткам статора, создает вращающееся магнитное поле. Таким образом, также как было описано ранее, в стержнях ротора будет индуцироваться ток, в результате чего ротор начнет вращаться.

На рисунке ниже Вы можете заметить различие между индуцируемыми токами в стержнях. Это происходит из-за того что величина изменения магнитного поля отличается в разных парах стержней, из-за их разного расположения относительно поля.

Изменение тока в стержнях будет изменяться со временем.

Вы также можете заметить, что стержни ротора наклонены относительно оси вращения. Это делается для того чтобы уменьшить высшие гармоники ЭДС и избавиться от пульсации момента. Если стержни были бы направлены вдоль оси вращения, то в них возникало бы пульсирующее магнитное поле из-за того, что магнитное сопротивление обмотки значительно выше магнитного сопротивления зубцов статора.

Скольжение асинхронного двигателя. Скорость вращения ротора

Отличительный признак асинхронного двигателя состоит в том, что частота вращения ротора n2 меньше синхронной частоты вращения магнитного поля статора n1.

Объясняется это тем, что ЭДС в стержнях обмотки ротора индуцируется только при неравенстве частот вращения n2

Обмотки статора электродвигателя, классификация, характеристики, применение

Виды обмоток асинхронного двигателя

  • Обмотки статоров различных типов и видов электрических машин переменного тока разнообразны по конструкции, технологии их изготовления и укладки в пазы.
  • Для того чтобы яснее представить себе существующие конст
  • рукции катушек обмоток статоров машин переменного тока, а так
  • же в связи с тем, что от вида и типа катушек зависят технологиче
  • ские операции, выполняемые при ремонте обмоток, следует при
  • вести условную классификацию катушек обмоток статоров электри
  • ческих машин переменного тока по ряду конструктивных и техноло
  • гических признаков.
  • Номинальное напряжение до 660 В, 3 кВ и вышы имеет широкое распространение в классе напряжении до 660
  • В
  • имеют

также и по периметру каждого витка (витковая изоляция). Соотношение площади проводниковых и изоляционных материалов сечении площади паза для обмоток низкого и высокого напряжен можно оценить по рис. 3. Кроме того, при изготовлении катушек напряжение машины 10 кВ и выше применяются так называем противокоронные меры, которые заключаются либо в устанавливаются в

16 специальных конструктивных элементов внутри катушек, либо в нанесении дополнительного покрытия наружной поверхности изоляций катушек полупроводящими лаками.

Вид обмоточного провода, из которого изготовляются катушки. Катушки из круглого обмоточного провода — мягкие катушки, окончательная формовка лобовых частей которых производится в процессе их укладки в пазы статора, применяются для асинхронных двигателей низкого напряжения мощностью до 100 кВт.

Катушки из обмоточного провода прямоугольного сечения — жесткие катушки, которые укладываются в пазы статора в окончательно отформованном при их изготовлении виде, применяются в электрических машинах высокого напряжения.

Следует отметить, что имеется целый ряд типоразмеров электрических машин низкого напряжения, где также применяются жесткие катушки, — это» асинхронные и синхронные двигатели в диапазоне мощностей 100—400 кВт.

Виды обмоток асинхронного двигателя

Класс нагревостойкости.

В зависимости от расчетных электромагнитных нагрузок в пусковом и номинальном режимах и связанных с этим температурных факторов, а также от эксплуатационных условий обмотки электрических машин по ГОСТ 183—74 могут быть изготовлены по классам нагревостойкости А, Е, В, F и Н. Технологически это означает применение для обмотки каждого класса нагревостойкости соответствующих марок обмоточных проводов и изоляционных материалов, способных нормально работать при температурах, характеризующих данный класс.

Характеристики основных групп изоляционных материалов и обмоточных проводов, относящихся к тем или иным классам нагревостойкости, будут даны ниже при непосредственном рассмотрении технологических процессов изготовления катушек.

Число сторон катушек в пазу.

Различие обмоток по этому признаку заключается в том, что в однослойной обмотке сторона катушки занимает повысоте весь паз статора, а в двухслойной — только половину паза.

По конструкции и технологии изготовления катушки однослойных и двухслойных обмоток, изготовляемых из круглого провода (для двигателей до 100 кВт), не имеют между собой принципиальных отличий.

Катушки однослойных и двухслойных обморок, изготовляемые из обмоточных проводов прямоугольного сечения, принципиально отличаются между собой и по конструкции, по технологии изготовления, а также по технологии их укладки и монтажа в статоре.

  1. Вид элементов обмотки.
  2. Различие элементов обмотки по данному признаку заключается в том, что катушка может быть технологически изгоготовлена замкнутой с последовательным соединением в oт этом случае обмотку называют катушечной) или элемен, обмотки изготовляются в виде стержней, а соединение витков стержней в катушку производится в процессе монтажа обмотки
  3. тор; такие обмотки называют стержневыми.
  4. Каждый из видов катушек обмоток электрических машин переменного тока приведениои условной классификации в силу различныз технологических и эксплуатационных факторов имеют и
  5. внутри данного вида различия по конструкции и применяемы материалам.

К обмоткам высокого напряжения статоров, которые наиболее широко применяются в настоящее время, по приведенной выц классификации, относят: двухслойные катушечные обмотки из обм. точных проводов прямоугольного сечения, на номинальное напря.

жение 3, 6 и 10 кВ с изоляцией классов нагревостойкости В, F и Н Такие обмотки применяются в подавляющем большинстве синхронных и асинхронных электрических машинах мощностью 100— 6000 кВт, составляющих основной парк электрических машин высокого напряжения в стране.

В связи с выбранным видом обмоток следует ознакомиться с построением схем обмоток статоров электрических машин, в которых применяются эти виды обмоток.

Читайте также:  Отбеливание древесины: средства, рекомендации, применение

Обмотка статора асинхронного двигателя

В пазах сердечника статора размешается трехфазная обмотка (в случае однофазных двигателей — двухфазная), которая соединяется с сетью трехфазного (однофазного) переменного тока.

Трехфазная симметричная обмотка статора асинхронного двигателя состоит из трех однофазных обмоток, которые соединяются между собой по схеме звезда (У) или треугольник (Д).

Между собой оси обмоток смещены в пространстве на электрический угол 360/m=360/3=120° (v— число фаз).

Два проводника, расположенных в пазах, отстоящих друг от друга на расстоянии у, называемом шагом обмотки, образуют простейший контур — виток. Каждый виток может состоять из нескольких параллельных (элементарных) проводников. Витки, уложенные в одну и ту же пару пазов и соединенные между собой последовательно, образуют катушку или секцию обмоткн.

Совокупность катушек (секции), лежащих в соседних пазах b соединенных последовательно между собой, называется катушечной группой. Обмотка статора асинхронного двигателя состоит из совокупности катушечных групп, которые могут быть соединены последовательно, параллельно или последовательно-параллельно.

Параллельно соединенные катушечные группы образуют параллельные ветви обмотки, число которых  обозначается  a1.

Расстояние между осями соседних зубцов (пазов) называется зубцовым делением t (измеряется в единицах длины или в градусах). Шаг обмотки у может измеряться в зубцовых делениих и в градусах.

Часть окружности статора, приходящаяся на один полюс магнитного поля, называется полюсным делением τ. Полюсное деление может измеряться в единицах длины, градусах, зубцовых делениях.

Для первых двух случаев полюсное деление рассчитывается по формуле

где D — диаметр расточки статора, м; 2р —число полюсов магнитного поля двигателя.

Из формулы (5) следует, что геометрический угол, соответствующий полюсному делению, равен 180° для двухполюсной машины, 90° для четырехполюсной, 60° для шестиполюсной и т. д.

Но по определению полюсное деление — часть окружности, приходящийся на один полюс. А полюс занимает всегда электрический угол 180°, или половину периода.

Отсюда вытекает связь между электрическими и геометрическими углами в электрических машинах в виде

1° (геометрический угол)=р° (электрический угол).    (6)

В частном случае, когда 2р=2, эти углы совпадают.

Шаг обмотки у, равный полюсному делению τ, называется диаметральным (обмотка с диаметральным шагом). Если уτ — удлиненным. Разность τ—у называется укорочением. Относительное значение укорочения β равно:

  • β=у/τ .       (7)
  • Расположенные в соседних пазах стороны катушек, занимают q зубцовых делений, называемых числом пазов на полюс и фазу. Зная число пазов на статоре z1, величину q1 для многофазных обмоток можно определить по формуле
  • q1=z1 (2pm),       (8).
  • а для трехфазных обмоток
  • q1=z1/6p.

По -виду катушек обмотка статора асинхронного двигателя подразделяется на всыпные обмотки с мягкими катушками и обмотки с жесткими катушками. Мягкие катушки изготовляются из круглого медного или алюминиевого провода.

Такие катушки наматываются на шаблоны, где им придается предварительная форма, и затем укладываются в изолированные трапецеидальние пазы (рис. 9). После укладки катушек и закрепления их в пазах с помощью клиньев или крышек производится формовка лобовых частей и бандажирование. Междуфазовые изоляционные прокладки устанавливаются в процессе укладки обмоток.

Обмотанный таким образом статор подвергается пропитке. Весь процесс изготовления всыпных обмоток может быть полностью механизирован.

Виды обмоток асинхронного двигателя

Рис. 9. Пазы и обмотки статора: а — полузакрытый паз, обмотка однослойная; б — полузакрытый паз, обмоткаг двухслойная; в — открытый паз. обмотка двухслойная.; г — полуоткрытый паз, обмотка однослойная; 1 — обмоточный провод; 2 — пазовая коробка; 3 — прокладка под клином; 4 — прокладка между слоями; 5 — пазовый клин

Жесткие катушки (или полукатушки) изготовляются из прямоугольного изолированного провода. Окончательная форма придается катушкам до укладки. В двигателях напряжением до 0,66 кВ пазовую изоляцию устанавливают в сердечник до укладки катушек, а сами катушки не изолируют. После укладки катушек в полуоткрытые пазы (рис. 9) обмотанный статор подвергают пропитке и сушке.

В двигателях напряжением 3 кВ и выше применяются катушки с корпусной изоляцией, которая наносится на катушки до укладки их в открытые пазы (рис. 9). В настоящее время применяется термопластичная изоляция и термореактивная изоляция типа «Монолит».

Всыпные обмотки статора асинхронного двигателя имеют следующие преимущества перед обмотками с жесткими катушками из прямоугольного провода:

  • возможность полной механизации всего процесса изготовления;
  • меньшая длина и вылет лобовых частей, а следовательно, и меньшие потери, более высокий КПД, меньшая длина активной части машины;
  • более благоприятная с точки зрения использования зубцовой зоны трапецеидальная форма паза;
  • меньшее открытие паза, обеспечивающее меньшие пульсации потока в воздушном зазоре, т. е. меньшие добавочные потери и намагничивающий ток;
  • большая производственная технологичность: намотка катушечных групп, в ряде случаев и обмоток фаз, производится без разрыва, т. е. меньшее число паек; возможность укладки обмотки в пазы сердечника без корпуса облегчают и удешевляют обмотку и пропитку.

В силу этих достоинств мягкие всыпные обмотки статора асинхронного двигателя дешевле и менее трудоемки.

Достоинствами жестких обмоток являются больший коэффициент заполнения за счет применения прямоугольных проводов и большая надежность, связанная с меньшей технологической дефектностью, так как в пазы укладываются готовые изолированные и проверенные катушки, которые подвергаются меньшим деформациям.

В силу указанных преимуществ всыпные обмотки статора асинхронного двигателя являются предпочтительными для асинхронных двигателей на напряжение до 1 кВ и мощностью до 100 кВт. В двигателях мощностью выше 100 кВт и в двигателях напряжением 3 кВ и выше обмотки выполняются из прямоугольного провода (из жестких катушек).

По размещению катушек в пазах различаются однослойные и двухслойные обмотки. Сторона катушки однослойной обмотки занимает паз полностью, при двухслойной обмотке в пазу располагаются вместе две стороны различных катушек, одна из которых устанавливается на дне паза, а другая — в части паза, прилегающей к расточке статора.

Механизация укладки обмотки на электромашиностроительных заводах привела к широкому применению однослойных концентрических обмоток в двигателях мощностью до 10—15 кВт.

Для двигателей большей мощности (15—100 кВт) применяются более трудоемкие одно-двухслойные и двухслойные всыпные обмотки из круглого провода.

Для двигателей мощностью выше 100 квт, обмотка которых укладывается вручную, применяются двухслойные обмотки.

Одно-двухслойные концентрические обмотки сочетают в себе преимущества однослойных в части осуществления механизированной укладки и двухслойных (возможно укорочение шага и уменьшение длины лобовых частей).

При ремонте асинхронных двигателей при отсутствии механизированной укладки обмоток применяют двухслойные обмотки.

Асинхронные электродвигатели. Виды и устройство. Работа

Асинхронные электродвигатели были изобретены в 1889 году. В настоящее время выпускается большой спектр электрических двигателей. Из них наибольшую популярность приобрел электродвигатель асинхронного типа, трехфазный.

Половина всей электроэнергии в мире расходуется такими электродвигателями.

Они нашли широкое использование во многих отраслях промышленности, в быту, электроинструменте, так как имеет невысокую стоимость, повышенную надежность, простое обслуживание и эксплуатацию.

Область использования таких электромашин становиться все шире, так как их конструкция совершенствуется. В переводе с английского такой электродвигатель называют индукционным.

И это легко объяснить, так как это вид моторов, в котором явление индукции применяется для создания полюсов, другими словами, применяются наводки для образования движущей силы.

Особенностью асинхронных двигателей является отличие частоты поля от скорости вращения вала. В других типах двигателей используются постоянные магниты, обмотки и т.д.

Устройство

Асинхронные электродвигатели состоят из:

 

Статор, состоит из основных частей:

  • Корпус. Служит для образования соединений деталей мотора. При малом размере мотора корпус цельнолитой. Материал изготовления – чугун. Могут использоваться сплавы алюминия, либо сталь. Часто в небольших двигателях функцию сердечника выполняет корпус. В больших моторах со значительной мощностью корпус имеет сварную конструкцию.
  • Сердечник. Эта деталь запрессована в корпус, и предназначена для повышения магнитной индукции, изготовлена из электротехнической стали в виде пластин. Для уменьшения потерь, возникающих при вихревых токах, сердечник покрывается лаком.
  • Обмотка. Она расположена в пазах сердечника. Для ее намотки применяется медная проволока, секциями, соединенными между собой по определенной схеме. Витки образуют 3 катушки, которые по сути дела играют роль обмотки статора. Эта обмотка первичная, непосредственно к ней подключается питание.
Читайте также:  Как определить неисправный транзистор

Ротор:

  • Ротор – элемент двигателя, находящийся во вращении, предназначен для трансформации магнитного поля в энергию движения, состоит из частей:
  • Вал. Подшипники вала находятся на его хвостовиках. При сборке двигателя подшипники запрессовываются, фиксируются болтами к крышкам корпуса.
  • Сердечник. Его сборку производят на валу двигателя. Он состоит из металлических пластин электротехнической стали, которая обладает свойством малого сопротивления магнитному полю. Форма сердечника в виде цилиндра используется для укладки катушки якоря, которая называется вторичной. Она получает энергию от магнитного поля, появляющегося вокруг обмоток статора при подаче питания.

Классификация по типу ротора

  • С короткозамкнутым ротором.
  • С ротором, оснащенным контактными кольцами.

Классификация по числу фаз

Асинхронные электродвигатели трехфазные являются основными типами моторов. Они оснащены 3-мя обмотками на статоре, смещены на 120 градусов, соединены между собой треугольником, либо звездой, получают питание от трех фаз переменного тока.

Асинхронные электродвигатели небольшой мощности чаще всего изготавливаются двухфазными. Они отличаются от 3-фазных моторов оснащением 2-мя обмотками на статоре, которые смещены между собой на угол 90 градусов.

В случае равенства токов по модулю, и их сдвигу по фазе на 90 градусов, действие мотора не будет иметь отличия от 3-фазного двигателя. Но такие типы двигателей чаще подключаются от однофазной сети, а искусственный сдвиг на 90 градусов образуется за счет конденсаторов.

Асинхронные электродвигатели однофазные оснащаются единственной обмоткой на статоре. Они практически не могут работать.

Когда вал электродвигателя неподвижен, то при подаче питания образуется только импульсное магнитное поле, а момент вращения равен нулю.

Но если ротор у такого электродвигателя принудительно раскрутить, то он сможет функционировать и приводить в действие какой-либо привод механизма.

В таком случае пульсирующее поле складывается из 2-х симметричных полей: прямого и обратного. Они образуют разные моменты: один двигательный, другой тормозной. Но двигательный момент получается больше тормозного, возникающего вследствие токов ротора высокой частоты.

https://www.youtube.com/watch?v=B6qHUaX3kH4\u0026t=1s

В связи с этим 1-фазные моторы оснащаются второй обмоткой, применяющейся в качестве пусковой. В ее цепи для сдвига фаз подключают конденсаторы. Их емкость имеет значительную величину, и может достигать нескольких десятков мкФ при маломощном моторе, меньше 1000 ватт.

В управляющих системах применяют 2-фазные асинхронные электродвигатели, получившие название исполнительных. Они оснащены двумя обмотками статора, которые имеют сдвиг фаз на 90 градусов. Одна обмотка (возбуждения) питается от сети 50 герц, а вторая применяется в качестве управляющей.

Чтобы образовалось магнитное поле с вращающим моментом, ток в управляющей обмотке должен иметь сдвиг 90 градусов. Для регулировки скорости мотора изменяют значение тока в этой обмотке, либо меняют угол фазы. Реверсивное движение обеспечивается сменой фазы в обмотке управления на 180 градусов, с помощью переключения обмотки.

2-фазные асинхронные электродвигатели производятся в разных исполнениях:

  • Короткозамкнутым ротором.
  • Полым магнитным ротором.
  • Полым немагнитным ротором.

Линейные моторы

Чтобы преобразовать движение вращения в поступательное движение, необходимо применение определенных механизмов. Поэтому при необходимости двигатель конструктивно выполняют таким образом, что его ротор сделан в виде бегунка с линейными движениями.

В таком случае двигатель получается развернутым. Обмотка статора такого мотора сделана, как и у обычного двигателя, но она должна быть уложена на всей длине перемещения бегунка (ротора) в пазы. Такой ротор в виде бегунка чаще бывает короткозамкнутым. К нему присоединен привод механизма. На краях статора располагают ограничители, которые не дают ротору выходить за определенные пределы.

Принцип действия

Якорь электродвигателя приводится в действие с помощью эффекта магнитного поля, возникающего в катушках статора. Для лучшего понимания принципа работы мотора, нужно освежить в памяти закон самоиндукции. Он говорит, что вокруг подключенного к питанию проводника образуется магнитное поле. Его величина прямо зависит от индуктивности проводника и потока частиц.

Также, магнитное поле образует силу, направленную в определенную сторону, которая вращает ротор мотора. Чтобы двигатель работал с достаточной эффективностью, нужно получить значительный магнитный поток. Его можно создать особой установкой первичной обмотки.

Источник напряжения выдает переменное напряжение, значит, вокруг статора магнитное поле будет с такими же свойствами, и прямо зависит от изменения тока сети. Фазы смещены между собой на 120 градусов.

Процессы в обмотке статора

Все фазы сети подключаются к катушкам статора, каждая фаза к определенной катушке. Поэтому магнитное поле будет иметь смещение на 120 градусов. Питание поступает в виде переменного напряжения, значит, вокруг катушек возникнет переменное магнитное поле.

Схема двигателя выполняется так, чтобы магнитное поле вокруг катушек постепенно менялось и переходило от одной катушки к другой. Так образуется магнитное поле с эффектом вращения. Можно определить частоту вращения, которая будет измеряться в числе оборотов вала мотора. Она вычисляется по формуле:

n = 60*f / p, где f – частота тока в сети, р – количество пар полюсов статора.

Работа ротора

Процессы во вторичной обмотке ротора, и особенность конструкции, которую имеют асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором

К обмотке якоря напряжение не подается. Оно возникает из-за индукционной связи с первичной обмоткой. Из-за этого и происходит действие, обратное действию в статоре. Оно соответствует закону: при пересечении проводника магнитным потоком, в нем образуется электрический ток. Магнитное поле возникает вокруг первичной обмотки от того, что к ней подключается трехфазное питание.

Совместная работа ротора и статора

Мы имеем асинхронный мотор с ротором, в котором протекает электрический ток по его обмотке. Этот ток станет причиной появления магнитного поля возле обмотки якоря. Но полярность потока не будет совпадать с потоком статора.

А значит, и сила, которая создается им, будет противодействовать силе магнитного поля первичной обмотки, что заставит двигаться ротор, потому что на нем выполнена вторичная обмотка, а вал закреплен на подшипниках в корпусе мотора.

Разберемся в ситуации, когда взаимодействуют силы магнитных полей ротора и статора, по истечении времени. Известно, что магнитное поле первичной катушки вращается с определенной частотой. Образованная им сила будет передвигаться с такой же скоростью. Это приводит в действие асинхронный двигатель, его ротор будет вращаться вокруг своей оси.

Подключение двигателя к питанию

Для запуска электродвигателя его нужно подключить к напряжению 3-фазного тока. Выполнить такое подключение возможно двумя методами: звездой и треугольником.

Схема звездой

Здесь изображен способ соединения треугольником

Схемы собираются в клеммной коробке, расположенной на корпусе двигателя.

Чтобы запустить электродвигатель в обратном направлении вращения, необходимо только изменить местами две любые фазы путем перебрасывания двух проводов в коробке двигателя.

Похожие темы:

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector