Что такое асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором принцип работы

Что такое асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором принцип работы

Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Конструктивные особенности и области применения

Подписка на рассылку

  • ВКонтакте
  • Facebook
  • ok
  • Twitter
  • YouTube
  • Instagram
  • Яндекс.Дзен
  • TikTok

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором состоит из двух основных элементов: статора (представляет собой неподвижную, внешнюю часть электродвигателя) и ротора (подвижная, расположенная внутри статора часть электрической машины). Каждый из этих элементов состоит, в свою очередь, из сердечника и обмотки. Обмотку статора, которую подключают к сети, можно считать первичной, а обмотку ротора — вторичной.

Сердечник статора собирается из совокупности листов, изготовленных из электротехнической стали и покрытых специальным лаком. Так уменьшаются потери на вихревые токи. В открытых пазах сердечника укладываются трехфазные обмотки, расположенные симметрично под углом 120 градусов.

Ротор представляет собой вал, опирающийся на подшипники, на котором укреплены сердечник и обмотки. Сердечник ротора также выполнен из набора штампованных листов. Обмотка ротора изготовлена из медных или алюминиевых стержней (размещенных в пазах его сердечника), концы которых соединены накоротко с кольцами. Это и есть короткозамкнутая роторная обмотка, внешний вид которой напоминает беличье колесо (рис. 1).

Принцип работы двигателя данного типа состоит в следующем. После подачи напряжения на обмотку статора появляется магнитный поток. Он изменяется с частотой, равной частоте используемого переменного тока. Из-за сдвига потоков в обмотках по времени и в пространстве результирующее поле получается вращающимся. Оно индуцирует ЭДС в проводниках ротора. В результате чего возникают токи, которые взаимодействуют с этим полем. Их взаимодействие создает пусковой момент. Ротор начинает вращаться в направлении вращающегося поля, но с другой частотой. Величину, характеризующуюся относительную разность этих частот, называют скольжением.

Трехфазный асинхронный короткозамкнутый электродвигатель получил наибольшее распространение среди машин подобного типа благодаря своим качествам и конструктивным особенностям:

  • простоте конструкции;
  • высокой надежности и долговечности;
  • отсутствию подвижных контактов;
  • низкой стоимости и универсальности.

Вместе с тем асинхронный двигатель с короткозамкнутым контуром имеет и существенные недостатки:

  • ток, возникающий при пуске, по своему значению превышает номинальный почти в 5–7 раз, что приводит к значительному снижению напряжения в сети;
  • затруднено регулирование числа оборотов ротора;
  • сравнительно небольшой пусковой момент.

Асинхронные электродвигатели бывают различного технологического и конструктивного исполнения. В частности, электродвигатели АИР являются унифицированными для общепромышленных целей. Электродвигатель асинхронный трехфазный АИР имеет разные модификации. АИР представляет собой электродвигатель асинхронный трехфазный, характеристики которого аналогичны параметрам двигателей типа 5АМ, 5АИ, АМУ, 7АИ. Его устанавливают на вентиляторах, насосах, компрессорах и других электромеханических установках.

Трехфазный асинхронный электродвигатель

Электродвигателем называется электрическая машина, функциональным назначением которой является преобразование энергии электрической в энергию механическую. Существует несколько типов электродвигателей постоянного или переменного тока.

Одним из наиболее распространенных типов электродвигателей, нашедших свое применение в производственных условиях различного назначения, является трехфазный асинхронный двигатель переменного тока с короткозамкнутым ротором.

Отличительными особенностями данного типа электродвигателей является отсутствие скользящих контактов, простота и надежность конструкции, легкость технического обслуживания.

Основной функциональный узел трехфазного асинхронного двигателя включает в себя две составные части: статор и короткозамкнутый ротор. Конструктивно статор и ротор представляют собой пакеты пластин, выполненных из специальной электротехнической стали.

Сердечник статора имеет трехфазную обмотку, уложенную и закрепленную в специальных пазах. Фазы обмотки статора соединены по типу «звезда» или «треугольник» в зависимости от напряжения и особенностей питающей сети.

Сердечник ротора и его обмотка не изолированы друг от друга. Обмотка ротора и вентиляционные лопатки представляют собой слитную конструкцию, выполненную из сплава алюминия или полностью алюминиевую. Стержневые выводы обмотки ротора накоротко замкнуты надетыми на них кольцами и образуют конструкцию, называемую «беличьей клеткой».

Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя основан на использовании закона электромагнитной индукции. Сердечник статора с трехфазной обмоткой создает вращающееся магнитное поле, силовые линии которого пересекают короткозамкнутые стержневые выводы обмотки ротора. Электродвижущая сила, наведенная в роторе, способствует протеканию переменного тока в его обмотке.

Переменный ток, протекающий в обмотке ротора, создаёт вокруг него магнитное поле, силовые линии которого пересекаются с магнитным полем сердечника статора. Взаимодействующие магнитные поля приводят в движение ротор, который начинает вращаться в направлении магнитного поля статора.

Читать еще:  Что указывает на поломку коленчатого вала?

Двигатель назван асинхронным из-за частоты вращения ротора, которая имеет несколько меньшую величину, чем синхронная частота вращения магнитного поля статора и считается асинхронной.

Конструкция асинхронных трехфазных двигателей достаточно проста и надежна в эксплуатации, что позволяет оборудовать ими технические устройства различного назначения. Асинхронные трехфазные двигатели приводят в движение многие виды производственного оборудования и вспомогательных механизмов.

Трехфазными асинхронными двигателями оснащены станки металлообрабатывающей и деревообрабатывающей промышленности, насосное и конвейерное оборудование, строительная техника, многие виды вспомогательных технических устройств.

Трехфазные асинхронные двигатели надежны и не теряют работоспособности в условиях значительных кратковременных перегрузок.

Асинхронные двигатели, наиболее пригодны, для изготовления в герметическом исполнении. Такие двигатели могут эксплуатироваться даже в очень тяжелых специфических условиях.

Простая и надежная конструкция трехфазных асинхронных электродвигателей обуславливает их повсеместное использование в различных сферах производства. Данный тип двигателей нашел широкое применение в технологическом оборудовании для строительной, судостроительной, автомобилестроительной и многих других отраслей.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Главная > Лабораторная работа >Физика

Государственное Образовательное Учреждение

Высшего Профессионального Образования

«Ижевский Государственный Технический Университет»

Лабораторная работа №3

«Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором»

1.Изучить устройство и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

2.Изучить устройство, принцип действия и назначение реверсивного магнитного пускателя.

3.Испытать асинхронный двигатель в режиме холостого хода.

4.Испытать асинхронный двигатель в режиме нагрузки с помощью электромагнитного тормоза. Экспериментально определить механическую характеристику n(M), зависимость механического момента на валу двигателя от скольжения M(S), рабочие характеристики асинхронного двигателя n(P 2 ),S(P 2 ),M(P 2 ), cos 1 (P 1 ), (P 2 ).

Основные теоретические положения

Асинхронная машина является универсальным преобразователем. При определенных условиях она может работать в качестве двигателя , генератора, электромагнитного тормоза, индукционного регулятора, фазорегулятора и преобразователя частоты.

Трехфазный асинхронный двигатель преобразует электрическую энергию переменного тока в механическую энергию, которую используют для привода рабочих машин. Частота вращения ротора асинхронной машины при неизменной частоте сети изменяются зависимости от нагрузки n(P 2 ), при этом где f-частота сети, к которой подключена асинхронная машина; Р-число пар полюсов асинхронной машины; P 2 — полезная мощность на валу двигателя.

При холостом ходе частота вращения n xx становится почти равной частоте вращения магнитного поля n 0 , но не достигает ее, так как при n= n 0 электромагнитное взаимодействие между статором и ротором отсутствует. Асинхронная машина работает в режиме двигателя в пределах изменения частот вращения от n=0 в момент пуска до n xx n 0. Величина S равная , носит название скольжения асинхронной машины. В режиме двигателя скольжение изменяется в пределах от S= 1 до S 0.

Количественная оценка режима нагрузки асинхронного двигателя осуществляется с помощью рабочих характеристик, под которыми понимают зависимости S,n,M, ,u, cos 1, при U 1 =const и f=const от отдаваемой двигателем мощности P 2 .

Рис.1 Типичные рабочие характеристики асинхронного двигателя

Зависимость n(P 2 ) или S(P 2 ) называется скоростной характеристикой. При холостом ходе (P 2 =0) скорость вращения n близка к синхронной (скольжение близко к нулю). С увеличением нагрузки скорость вращения уменьшается, скольжение растет соответственно соотношению . Для обеспечения достаточно высокого КПД это соотношение ограничивается узкими пределами. Обычно при P 2 =P н скольжение S н =1,5+5%, соответственно зависимость n(P 2 ) представляет собой слабо наклоненную к оси абсцисс кривую. Так как скорость вращении ротора АД в рабочем диапазоне нагрузок изменяется незначительно, то зависимость М(P 2 ), называемая моментной характеристикой, оказывается близкой к линейной.

Магнитная цепь двигателя имеет воздушный зазор, потому ток статора имеет сравнительно большую реактивную составляющую. Коэффициент мощности cos асинхронного двигателя всегда меньше единицы. Наибольшее его значение соответствует номинальной нагрузке. При малых нагрузках cos убывает, достигая при холостом ходе значения 0,15-0,2. Нагруженный асинхронный двигатель имеет низкий коэффициент мощности, что является существенным его недостатком. Объясняется это тем, что реактивная составляющая тока почти не зависит от нагрузки. При перегрузках cos также снижается вследствие увеличения частоты тока и индукционного сопротивления ротора.

КПД асинхронного двигателя имеет максимальное значение при номинальной или близкой к ней нагрузке (P 2 =P 2 н ). При этом он достаточно высок.

Читать еще:  Экспресс замена масла в двигателе что это такое

Для приближенного анализа можно пренебречь падением напряжения в статоре и считать ЭДС статора Е 1 =U 1 — напряжению сети. Тогда формула момента примет вид

Рис.2 Зависимость вращающего момента двигателя в функции от скольжения

С M – Постоянная для данного двигателя величина;

r- 2 активное сопротивление ротора;

x 2 — индуктивное сопротивление неподвижного ротора;

Рис.3 График, связывающий вращающий момент и скорость вращения асинхронного двигателя

Механическая характеристика является основной характеристикой любого электрического двигателя, определяющей его эксплуатационные характеристики. Для каждого асинхронного двигателя может быть определен номинальный режим, т.е. режим длительной работы, при котором двигатель не перегревается сверх установленной температуры. Ему соответствует номинальный М ном , номинальная частота вращения n ном . Отношение максимального момента к номинальному K m =М/М ном , называется перегрузочной способностью асинхронного двигателя. Отношение пускового момента Mn, развиваемого двигателем в неподвижном состоянии, т.е. при n=0, к номинальному моменту Kn=Мn/М ном называется кратностью пускового момента.

Рис.4 Схема электрическая функциональная

Рис.5 Схема принципиальная электрическая АД с к.з. ротором

Экспериментальное исследование трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором проводится на стенде (рис.4,5),который содержит следующее оборудование: автоматический выключатель АП, реверсивный магнит пускатель МП, асинхронный двигатель АД, управляемый выпрямитель УВ, электромагнитный тормоз ЭМТ и тахогенератор постоянного тока ТТ.

Питание стенда осуществляется от четырех проводной сети трехфазного напряжения (U=380 В, f=50 Гц). Для защиты асинхронного двигателя Ад от коротких замыканий и перегрузок в длительном режиме служит автоматический выключатель АП.

Асинхронный двигатель нагружается с помощью электромагнитного тормоза ЭМТ. Для измерения частоты вращения ротора используется тахогенератор постоянного тока ТГ. Напряжение тахогенератора линейно зависит от частоты вращения АД. Мостовая схема выпрямителя ВМ обеспечивает одностороннее отклонение стрелки вольтметра h, шкала которого градуирована в частоте вращения «n» об/мин.

1.Ознакомиться с оборудованием и приборами экспериментальной установки. Исследовать асинхронный двигатель в режиме холостого хода.

Таблица 1 Асинхронный двигатель в режиме холостого хода

Двигатель асинхронный трехфазный: устройство и принцип действия.

Трехфазный асинхронный двигатель является наиболее распространённым типом моторов. В таком электродвигателе на статоре устанавливается трехфазная обмотка, что обуславливает его название.

КОНСТРУКЦИЯ ТРЕХФАЗНОГО асинхронного ДВИГАТЕЛЯ

Основная задача двигателя — это превращение электрической энергии в механическую. Конструкция его состоит из двух основных элементов таких как ротор (подвижная часть) и статор (неподвижная часть).

Между ними находиться воздушный зазор. Оба этих элемента имеют в себе сердечники, где размещается специальные витки обмотки. В роторе они располагаются на валу, а в статоре в специальных пазах на корпусе.

Пазы, на которых крепиться обмотка имеют угловое расстояние между собой в 120 градусов. Наиболее распространённым является система с короткозамкнутым ротором или как ее называют «беличье колесо». В этом случае обмотка крепиться на каркас цилиндрической формы, а стержни соединяются с сердечником ротора и накоротко замыкаются с торцов.

Помимо короткозамкнутого также используются и двигатели с фазным ротором. В этом случае фазы обмотки присоединяется к специальным контактным кольцам, а их концы изолируются друг от друга и от вала. При всем этом статоры в обоих представленных видах могут не отличаться конструкционно.

Существует несколько схем соединения трехфазных обмоток между собой. Основными способами являются т.н. «звезда» и «треугольник». Иногда устанавливаются и комбинированные варианты. Подбор схемы зависит от напряжения питания в сети. В первом случае концы фаз обмоток соединены в одной точке. Во втором — конец каждой фазы поочередно соединяется с началом следующей.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Работа асинхронного двигателя основывается на вращении магнитных полей. С помощью тока в обмотке статора создается движущееся магнитное поле, которое воздействует на контур ротора и индуцирует в нем электродвижущую силу. Если этот показатель выше силы трения, то вал приводиться в движение.

Ротор увеличивает частоту вращения пытаясь догнать скорость вращения магнитных полей обмотки статора. Однако, когда этот параметр сравниваеться то электродвижущая достигает нулевого значения и магнитное воздействие пропадает.

Поэтому частота вращение вала никогда не совпадает (не синхронна) с частотой движущихся магнитных полей. Из-за этого двигатель называют асинхронным.

РЕЖИМЫ РАБОТЫ

Трехфазный электродвигатель асинхронного типа имеет несколько возможных режимов работы:

  • Пуск.
  • Двигательный режим.
  • Холостой ход.
  • Генераторный режим.
  • Электромагнитное торможение.
Читать еще:  Шаговый двигатель 17hs4401 характеристики

Пуск является начальным этапом работы любого двигателя. В этом режиме на обмотку пускается ток и создаются вращающиеся магнитные поля. В момент, когда сила трения меньше электродвижущей — ротор начинает вращение.

Двигательный режим выполняет основную задачу электродвигателя, то есть превращает электродвижущую силу в механическое вращение вала.

Холостой ход происходит, когда на валу отсутствует нагрузка, то есть он не подсоединен к другим устройствам.

Генераторный режим включается, когда обороты вала принудительно, например, с помощью другого двигателя, превышают скорость вращения электромагнитного поля. В этом случае электродвижущая сила имеет обратный вектор и двигатель превращается в источник активной энергии.

Электромагнитное торможение происходит, когда искусственно изменяют направление вращения электромагнитного поля и ротора на противоположные. Происходит довольно быстрое торможение. Применяется только в экстренных случаях, так как выделяется огромное количество тепла.

ПРЕИМУЩЕСТВА ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВиГАТЕЛЯ

Трёхфазный двигатель также может работать в однофазном режиме, когда это потребуется. Однако номинальная мощность при этом понижается приблизительно вдвое.

В случае пропадания одной из фаз двигатель продолжит работу и даже будет возможен запуск, но с пониженной мощностью. Относительная дешевизна, хороший КПД и надежность поспособствовали тому, что такие моторы заслужили наибольшую популярность во всем мире.

На нашем сайте вы сможете найти электродвигали для любых ситуаций. В каталогах представлены моторы таких мировых лидеров как Siemens, ABB, Lenze, а также VEM motors.

На страницах нашего блога также можно также ознакомиться с другими типами асинхронных моторов >>>ОДНОФАЗНЫЕ АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ >> ВИДЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Назначение и область применения асинхронных двигателей. Конструкция асинхронных машин с короткозамкнутым ротором, принцип действия, поверочное испытание. Механическая характеристика, неисправности, техническое обслуживание и ремонт асинхронного двигателя.

  • посмотреть текст работы «Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором»
  • скачать работу «Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором» (контрольная работа)

Подобные документы

Принцип работы асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Осмотр, дефектация и подготовка двигателя к ремонту. Основные требования к установке подшипников качения. Технологический процесс полной перемотки статора асинхронного электродвигателя.

курсовая работа, добавлен 11.01.2016

Основные неисправности асинхронных двигателей, возникающие при их эксплуатации. Способы сушки изоляции обмоток электрических машин. Формы организации ремонтов и определение продолжительности ремонтного цикла. Расчёт и выбор пускозащитной аппаратуры.

курсовая работа, добавлен 29.07.2013

Асинхронные электрические двигатели двух типов: модели с фазным или с короткозамкнутым ротором. Основные элементы, обеспечивающие работу асинхронного электродвигателя: статор и ротор. Измерение температуры обмотки. Неисправности и способы устранения.

контрольная работа, добавлен 27.05.2013

Окончательное значение магнитной индукции в воздушном зазоре. Расчет размеров зубцовой зоны статора. Расчет намагничивающего тока. Потери в асинхронных машинах. Определение параметров рабочего режима. Рабочие характеристики асинхронных двигателей.

курсовая работа, добавлен 08.11.2017

Рассмотрение устройства асинхронных двигателей с короткозамкнутым и фазным ротором. Изучение уравнения моментов, которым описывается работа двигателя с рабочим механизмом. Определение и характеристика цели измерения сопротивления изоляции обмоток.

шпаргалка, добавлен 11.04.2016

Современные методы расчета и конструирования электрических машин. Расчет трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором серии 4АС90L2У3 закрытого исполнения со степенью защиты IP44, анализ данных на основе справочников.

курсовая работа, добавлен 13.04.2014

Общая характеристика способов пуска асинхронных двигателей, их классификация, достоинства и недостатки. Условия для выбора метода и расчет необходимых показателей. Аспекты регулирования скорости вращения двигателя с короткозамкнутым и фазным ротором.

реферат, добавлен 10.04.2009

Рассмотрение преимуществ и конструктивного исполнения асинхронных двигателей. Проектирование трехфазной электрической машины с короткозамкнутым ротором. Расчет сечения провода обмотки, зубцовой зоны и воздушного зазора статора, намагничивающего тока.

курсовая работа, добавлен 16.09.2017

Рассмотрение технического описания асинхронных электродвигателей, их назначения, технических характеристик, а также устройства и принципа действия, организации эксплуатации и ремонтов асинхронных электродвигателей и их технического обслуживания.

реферат, добавлен 05.03.2014

Асинхронные двигатели как преобразователи электрической энергии в механическую, основа электропривода механизмов, используемых в отраслях народного хозяйства. Анализ этапов проектирования трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

курсовая работа, добавлен 09.12.2020

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • »
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector