Что такое статор асинхронного двигателя

Асинхронный двигатель

Трехфазный асинхронный двигатель переменного тока применяется для трансформации электрической энергии в энергию механическую. Он является самым распространенным видом электрических машин, применяемым в промышленности.

Такой двигатель состоит из трех главных частей:

  • ротора;
  • статора;
  • корпуса (кожуха);

Рисунок асинхронного двигателя

Корпус защищает статор и ротор от механических повреждений и служит для крепления в нем подвижной и неподвижной части асинхронного двигателя (АД).

Статор является неподвижной частью асинхронного двигателя. Он состоит из станины и магнитопровода. Магнитопровод запрессовывается в станину двигателя и образует электромагнитное ядро статор. Ядро осуществляет намагничивание машины и создает вращающееся магнитное поля. Его набирают тонкими листами, штампованных из листовой электротехнической стали. Эти листы набирают и закрепляют так, что в магнитопроводе образуются зубцы и пазы статора. Магнитопровод представляет собой малое магнитное сопротивление для магнитного потока, что увеличивает магнитный поток асинхронного двигателя. Статор и ротор разделены между собой воздушным зазором.

Ротор асинхронного двигателя это подвижная часть электрической машины.

Статор асинхронного двигателя

Статором называют неподвижную часть асинхронного двигателя. Это слово английского происхождения от слова stator, которое, в свою очередь имеет латинское происхождение от слова sto — стою. Под понятием статор асинхронного двигателя, обычно подразумевают совокупность нескольких составляющих:

— Станина с лапами или фланцем и продольными теплоотводящими ребрами;

Сердечник статора делают шихтованным, набирая из отдельных статорных пластин. Это делают для уменьшения потерь от вихревых токов. Статорные пластины штампуют из листов электротехнической стали толщиной 0,28 до 1 мм. Друг от друга их изолируют окалиной. Сердечники двигателей у которых высота оси вращения составляет 50—132 мм используют холоднокатаную нелегированную сталь марки 2013. У двигателя с высотой оси 160—250 мм сердечник изготовляется с применением холоднокатаной слаболегированной стали марки 2212. В двигателях у которых высота оси вращения от 280 до 355 мм, применяется горячекатаная сталь марки 1312. Пакет статорных пластин у двигателей с высотой оси вращения от 50 до 60 мм, скрепляют сваркой или при помощи скоб, а в двигателях с высотой оси вращения от 200 до 250 мм исключительно скобами. В двигателях с высотой оси вращения 280- 355 мм, листы сердечников собираются непосредственно в станине, затем их опрессовывают и крепят специальными кольцевыми шпонками. Так формируется статорная часть магнитопровода асинхронного двигателя.

Отдельный лист статорной пластины и пакет статорных пластин асинхронного двигателя

Ротор асинхронного двигателя

Наибольшее распространение получила обмотка, выполненная в виде «беличьей клетки». Такое название система получил благодаря стержням с короткозамкнутыми кольцами, по виду напоминающими колесо беличьих клеток. Обмотка ротора крупных двигателей включает латунные или медные стержни, которые вбивают в пазы, а по торцам устанавливают короткозамкнутые кольца, к которым припаивают или приваривают стержни. Для серийных АД малой и средней мощности обмотку ротора изготавливают путем литья под давлением алюминиевого сплава.

АД с фазным ротором

Роторная обмотка асинхронного двигателя с фазным ротором 3, мотается так же, как обмотка статора 2. Начало роторной обмотки соединяют вместе и изолируют. Концы же такой обмотки припаивают к контактным кольцам 4, располагающимися на валу двигателя при помощи неподвижных угольных щеток 5, к контактным кольцам можно подключить пуско-регулирующий реостат. Такая схема позволяет, вводить дополнительное сопротивление в цепь ротора, тем самым регулировать частоту вращения двигателя и резко снизить пусковые токи.

Статор асинхронного двигателя

Асинхронным (индукционным) называется электродвигатель, у которого скорость вращения ротора не соответствует частоте вращения электромагнитного поля, создающегося обмотками статора. Конструкцию двигателя этого типа разработал российский инженер М.О. Доливо-Добровольский в 1889 году. Она оказалась настолько удачной, что применяется и в настоящее время. Асинхронные двигатели используются в приводах насосов и вентиляторов, станках и транспортёрах, подъёмно-транспортных машинах и устройствах автоматики.

Из общего количества выпускаемых промышленностью электродвигателей, на долю асинхронных приходится около 80%. Это объясняется многочисленными достоинствами этого вида привода:

  • дешевизна изготовления;
  • простота в обслуживании;
  • надёжность;
  • небольшие затраты на эксплуатацию;
  • отсутствие преобразователей при включении в сеть.

Однако при выборе электродвигателя нельзя забывать и о некоторых недостатках:

  • количество оборотов двигателя ограниченно частотой сети (в трёхфазной сети, при частоте 50 Гц, он развивает около 3000 об/минуту);
  • сложно отрегулировать скорость вращения рабочего вала;
  • вращающий момент зависим от напряжения в сети;
  • большой пусковой ток;
  • слабое усилие при включении.
Читать еще:  Горячий запуск двигателя это

Асинхронный электродвигатель содержит в себе два основных узла. Неподвижную часть называют статором, а подвижную ― ротором. В зависимости от конструкции ротора, двигатели бывают с фазным или короткозамкнутым ротором. При этом, конструкция статора остаётся общей для обоих видов. Предназначен он для формирования вращающегося магнитного поля, которое при взаимодействии с электромагнитным полем ротора, придаёт ему вращательное движение.

Статор асинхронного двигателя: конструкция

  1. Корпус. Изготавливается из немагнитного материала. Отливают его из чугуна или алюминия, при больших размерах двигателя корпус изготавливают с применением сварки. Двигатели этого типа имеют воздушное охлаждение. На поверхности корпуса расположены рёбра, повышающие теплоотдачу. Также, снаружи крепятся подшипниковые щиты, клеммная коробка и кожух вентилятора. Для крепления двигателя на его корпусе делают лапы или фланцы.
  2. Сердечник. Изготавливают из пластин электротехнической стали, примерно полмиллиметра толщиной, что позволяет добиться уменьшения вихревых токов. Пластины сердечника собирают в пакеты, скрепляют скобами или швами, а затем покрывают слоями изоляционного лака. Сердечник закрепляется в станине несколькими стопорными болтами.
  3. Обмотки статора. На внутренней стороне сердечника находятся пазы, в которые вкладываются обмотки, обычно в количестве трёх штук, сдвинутые по отношению одна от другой на 120 градусов. Изготавливаются они, в основном, из изолированного медного, а иногда и алюминиевого провода круглого или квадратного сечения. Концы обмоток выводятся на клеммную коробку, через которую электродвигатель подключают в трёхфазную сеть.

Для подключения асинхронных электродвигателей в сеть различного напряжения, например, 220/380 В, применяют два способа соединения обмоток в статорах:

  • звездой ― концы всех обмоток статора соединяются в одной точке;
  • треугольником ― обмотки последовательно соединяются в замкнутую ячейку.

При подключении следует помнить, что рабочие напряжения каждого конкретного двигателя указываются на табличке, закреплённой на корпусе. Минимальное указанное напряжение подключают в «треугольник», а наибольшее в «звезду». Сами схемы можете посмотреть по ссылке выше. При несоблюдении этого правила, обмотки статора достаточно быстро перегорят и двигатель выйдет из строя.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад, если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Всего доброго.

Устройство асинхронных двигателей

Асинхронным называется электрический двигатель переменного тока, частота вращения ротора которого меньше частоты магнитного поля статора.

Статор асинхронного двигателя состоит из литой чугунной или алюминиевого сплава станины, сердечника и обмотки. Воздушный зазор между статором и ротором асинхронного двигателя должен быть предельно малым. Это необходимо, в частности, для уменьшения реактивной мощности, потребляемой двигателем из сети. Устройство ротора асинхронного двигателя принципиально отличается от устройства роторов синхронных машин. По типу ротора асинхронные двигатели разделяются на двигатели с короткозамкнутым (рис. 82) и фазным ротором.


Рис. 82. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором единой серии 4А:
1 — передний щит; 2 — вал; 3 — шпонка; 4 — кольцевая установочная пружина; 5 — подшипник; 6 — крыльчатка; 7 — короткозамыкаюшее кольцо; 8 — катушки обмотки статора; 9 — станина; 10 — сердечник статора; 11 — сердечник ротора; 12 — кожух вентилятора; 13 — задний щит; 14 — вентилятор; 15 — балансировочный грузик; 16 — коробка выводов; 17 — охладительные ребра.

В станине 9 электродвигателя с короткозамкнутым ротором размещен сердечник 10 из магнитной электротехнической стали. В пазах сердечника уложены катушки 8 обмоток и заклинены деревянными клиньями. Станина асинхронного электродвигателя отлита из чугуна или алюминиевого сплава и имеет на наружной поверхности продольные ребра 17 для увеличения площади охлаждения. В верхнее ребро станины ввернуто грузовое кольцо для подъема электродвигателя.

На валу 2 короткозамкнутого асинхронного двигателя расположен сердечник ротора 11 из листов стали с пазами, залитыми алюминием. С помощью заливки пазов алюминием образуется обмотка ротора «беличья клетка» с замыкающими кольцами 7 на торцах. Одновременно отливаются и лопасти вентилятора 6. В процессе заливки пазов алюминием пакет сердечника сжимают прессом. Сердечник ротора электродвигателей небольшой мощности закрепляют на рифленой поверхности вала прессовой плотной посадкой, а сердечники более мощных электродвигателей — дополнительно шпонкой.

Читать еще:  Ява 634 схема двигателя

На шейке вала насажены одинакового размера шарикоподшипники 5, имеющие установочные пружины 4 и защитные шайбы, исключающие попадание смазки внутрь двигателя. Опорой для подшипников являются два подшипниковых щита 1 ч 13 одинаковой формы и размеров.

В более крупных асинхронных электродвигателях на валу ротора устанавливают алюминиевый вентилятор 14 для забора воздуха из окружающей среды и подачи его к наружным поверхностям двигателя. В некоторых сериях электродвигателей (например, А02) установлен второй вентилятор для перемещения воздуха внутри станины и отвода теплоты от ее внутренних частей. Для защиты лопастей вентилятора установлен кожух 12. Вал соединяется с полумуфтой шпонкой 3. Для балансировки ротора применяют грузики 15, установленные на короткозамыкающем кольце 7. Подсоединение вводных проводов от электросети производят с помощью зажимов, установленных в коробке выводов 16, к которым подводят концы обмоток статора.


Рис. 83. Асинхронный двигатель с фазным ротором в защищенном исполнении:
1 — стопорное кольцо; 2 — жалюзи; 3 — бандаж обмотки ротора; 4 — сердечник статора; 5 — сердечник ротора: 6 — фиксирующая скоба; 7 — нажимная шайба; 8 — опорное кольцо; 9 — аксиальный вентилятор; 10 — подшипник; 11 — щеткодержатель; 12 — контактное кольцо; 13 — изоляционная втулка; 14 — соединительная перемычка; 15 — паз ротора; 16 — паз статора.

Асинхронный двигатель с фазным ротором (рис. 83) отличается от двигателя с короткозамкнутым ротором наличием обмотки в роторе и контактных колец 12, к которым подсоединены концы роторной обмотки. Контактные кольца изолированы от вала и друг друга. В пазы сердечника ротора 5 вложены стержни обмотки, которые удерживаются в пазах клиньями из дерева или текстолита. Лобовые части стержней не выгибаются под действием центробежных сил благодаря бандажам 3.

Фазные обмотки ротора выполняют по тем же схемам, что и обмотки статора. Число витков в катушках обмоток статора и ротора асинхронной машины не зависят друг от друга, так как обмотки ротора к сети не присоединяются и их напряжение может изменяться в широких пределах. В этой связи стержневые обмотки ротора крупных машин выполняют с одновитковыми катушками. Высокая жесткость стержневой обмотки в этом случае обеспечивает необходимую прочность лобовых частей. Роторные обмотки двигателей до 3 кВт делают мягкими всыпными из провода круглого сечения, при мощности 3 — 10 кВт — жесткими катушечными из провода прямоугольного сечения или стержневыми из голой шинной меди. При мощности выше 100 кВт роторные обмотки делают только стержневыми.

Три фазные обмотки концами соединяются между собой, образуют звезду, а начала обмоток сквозь полый конец вала выводятся к контактным кольцам. На контактные кольца наложены щетки, позволяющие присоединить к фазным обмоткам провода от пускового реостата для управления. Пуск двигателей с фазным ротором (серии АК2) проводят с помощью реостата. Тем самым достигается плавный запуск и увеличивается пусковой момент электродвигателя.

Другие части электродвигателя с фазным ротором конструктивно аналогичны соответствующим частям электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

Что такое статор асинхронного двигателя

Как вы знаете, асинхронные электродвигатели имеют трехфазную обмотку (три отдельные обмотки) статора, которая может формировать разное количество пар магнитных полюсов в зависимости от своей конструкции, что влияет в свою очередь на номинальные обороты двигателя при номинальной частоте питающего трехфазного напряжения. При этом роторы двигателей данного типа могут отличаться, и у асинхронных двигателей они бывают короткозамкнутыми или фазными. Чем отличается короткозамкнутый ротор от фазного ротора — об этом и пойдет речь в данной статье.

Короткозамкнутый ротор

Представления о явлении электромагнитной индукции подскажут нам, что произойдет с замкнутым витком проводника, помещенным во вращающееся магнитное поле, подобное магнитному полю статора асинхронного двигателя. Если поместить такой виток внутри статора, то когда ток на обмотку статора будет подан, в витке будет индуцироваться ЭДС, и появится ток, то есть картина примет вид: виток с током в магнитном поле. Тогда на такой виток (замкнутый контур) станет действовать пара сил Ампера, и виток начнет поворачиваться вслед за движением магнитного потока.

Так и работает асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, только вместо витка на его роторе расположены медные или алюминиевые стержни, замкнутые накоротко между собой кольцами с торцов сердечника ротора. Ротор с такими короткозамкнутыми стержнями и называют короткозамкнутым или ротором типа «беличья клетка» поскольку расположенные на роторе стержни напоминают беличье колесо.

Читать еще:  Чем загерметизировать поддон двигателя

Проходящий по обмоткам статора переменный ток, порождающий вращающееся магнитное поле, наводит ток в замкнутых контурах «беличьей клетки», и весь ротор приходит во вращение, поскольку в каждый момент времени разные пары стержней ротора будут иметь различные индуцируемые токи: какие-то стержни — большие токи, какие-то — меньшие, в зависимости от положения тех или иных стержней относительно поля. И моменты никогда не будут уравновешивать ротор, поэтому он и будет вращаться, пока по обмоткам статора течет переменный ток.

К тому же стержни «беличьей клетки» немного наклонены по отношению к оси вращения — они не параллельны валу. Наклон сделан для того, чтобы момент вращения сохранялся постоянным и не пульсировал, кроме того наклон стержней позволяет снизить действие высших гармоник индуцируемых в стержнях ЭДС. Будь стержни без наклона — магнитное поле в роторе пульсировало бы.

Скольжение s

Для асинхронных двигателей всегда характерно скольжение s, возникающее из-за того, что синхронная частота вращающегося магнитного поля n1 статора выше реальной частоты вращения ротора n2.

Скольжение возникает потому, что индуцируемая в стержнях ЭДС может иметь место только при движении стержней относительно магнитного поля, то есть ротор всегда вынужден хоть немного, но отставать по скорости от магнитного поля статора. Величина скольжения равна s = (n1-n2)/n1.

Если бы ротор вращался с синхронной частотой магнитного поля статора, то в стержнях ротора не индуцировался бы ток, и ротор бы просто не стал вращаться. Поэтому ротор в асинхронном двигателе никогда не достигает синхронной частоты вращения магнитного поля статора, и всегда хоть чуть-чуть (даже если нагрузка на валу критически мала), но отстает по частоте вращения от частоты синхронной.

Скольжение s измеряется в процентах, и на холостом ходу практически приближается к 0, когда момент противодействия со стороны ротора почти отсутствует. При коротком замыкании (ротор застопорен) скольжение равно 1.

Вообще скольжение у асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором зависит от нагрузки и измеряется в процентах. Номинальное скольжение — это скольжение при номинальной механической нагрузке на валу в условиях, когда напряжение питания соответствует номиналу двигателя.

Фазный ротор

Асинхронные двигатели с фазным ротором, в отличие от асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, имеют на роторе полноценную трехфазную обмотку. Подобно тому, как на статоре уложена трехфазная обмотка, так же и в пазах фазного ротора уложена трехфазная обмотка.

Выводы обмотки фазного ротора присоединены к контактным кольцам, насаженным на вал, и изолированным друг от друга и от вала. Обмотка фазного ротора состоит из трех частей — каждая на свою фазу — которые чаще всего соединены по схеме «звезда».

К обмотке ротора через контактные кольца и щетки присоединяется регулировочный реостат. Краны и лифты, например, пускаются под нагрузкой, и здесь необходимо развивать существенный рабочий момент. Невзирая на усложненность конструкции, асинхронные двигатели с фазным ротором обладают лучшими регулировочными возможностями касательно рабочего момента на валу, чем асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, которым требуется промышленный частотный преобразователь.

Обмотка статора асинхронного двигателя с фазным ротором выполняется аналогично тому, как и на статорах асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, и аналогичным путем создает, в зависимости от количества катушек (три, шесть, девять или более катушек), два, четыре и т. д. полюсов. Катушки статора сдвинуты между собой на 120, 60, 40 и т. д. градусов. При этом на фазном роторе делается столько же полюсов, сколько и на статоре.

Регулируя ток в обмотках ротора, регулируют рабочий момент двигателя и величину скольжения. Когда регулировочный реостат полностью выведен, то для уменьшения износа щеток и колец их закорачивают при помощи специального приспособления для подъема щеток.

Ранее ЭлектроВести писали, что в Атлантическом океане первый в мире телескопический ветрогенератор обеспечивает электроэнергией 5000 домохозяйств на одном из Канарских островов — Гран-Канария.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector