Что является вращающейся часть в асинхронном двигателе

Что является вращающейся часть в асинхронном двигателе

§ 106. Устройство асинхронных двигателей

Асинхронный двигатель имеет две основные части — статор и ротор. Статором называется неподвижная часть машины. С внутренней стороны статора сделаны пазы, куда укладывается трехфазная обмотка, питаемая трехфазным током. Вращающаяся часть машины называется ротором, в пазах его также уложена обмотка. Статор и ротор собираются из отдельных штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,35-0,5 мм. Отдельные листы стали изолируются один от другого слоем лака. Воздушный зазор между статором и ротором делается возможно малым (0,3-0,35 мм в машинах малой мощности и 1-1,5 мм в машинах большой мощности).

В зависимости от конструкции ротора асинхронные двигатели бывают с короткозамкнутым и с фазным роторами. Наибольшее распространение получили двигатели с короткозамкнутым ротором, они просты по устройству и удобны в эксплуатации.

Трехфазная обмотка статора помещается в пазы и состоит из ряда катушек, соединенных между собой. Каждая катушка сделана из одного или нескольких витков, изолированных между собой и от стенок паза.

На рис. 247, а показана обмотка статора асинхронного двигателя. У этой обмотки каждая катушка состоит из двух проводников. Обмотка, состоящая из трех катушек, создает магнитное поле с двумя полюсами. За один период трехфазного тока магнитное поле сделает один оборот. При частоте 50 гц это будет соответствовать 50 об/сек, или 3000 об/мин.


Рис. 247. Различные виды обмотки статора асинхронных двигателей

На рис. 247, б показана обмотка, у которой каждая сторона катушки состоит из двух проводников.

Скорость вращения магнитного поля четырехполюсного статора вдвое меньше скорости вращения поля двухполюсного статора, т. е. 1500 об /мин (при 50 гц). Обмотка четырехполюсного статора с одним проводником на полюс и фазу показана на рис. 247, в, а с двумя проводниками на полюс и фазу — на рис. 247, г. Магнитное поле шестиполюсного статора имеет втрое меньшую скорость, чем двухполюсного, т. е. 1000 об/мин (при 50 гц). Обмотка шестиполюсного статора с одним проводником на полюс и фазу представлена на рис. 247, д. Число всех пазов на статоре равно утроенному произведению числа полюсов статора на число пазов, приходящееся на полюс и фазу.

Развернутая схема трехфазной однослойной обмотки показана на рис. 248. Шесть концов обмотки статора выводятся на щиток зажимов двигателя.


Рис. 248. Развернутая схема трехфазной однослойной обмотки

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором (рис. 249) является самым распространенным из электрических двигателей, применяемых в промышленности. Устройство асинхронного двигателя следующее. На неподвижной части двигателя — статоре 1 (рис. 250) размещается трехфазная обмотка 2, питаемая трехфазным током. Начала трех фаз этой обмотки выводятся на общий щиток, укрепленный снаружи на корпусе двигателя.


Рис. 249. Общий вид (а) и разрез (б) асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором: 1 — сердечник статора, 2 — ротор, 3 — подшипниковый щит, 4 — корпус статора, 6 — обмотка статора


Рис. 250. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором в разобранном виде

Собранный сердечник статора укрепляют в чугунном корпусе 3 двигателя. Вращающуюся часть двигателя — ротор 4 — собирают также из отдельных листов стали. В пазы ротора закладывают медные стержни, которые с двух сторон припаивают к медным кольцам 5.

Таким образом, все стержни оказываются замкнутыми С двух сторон накоротко (рис. 251, а). Если представить себе отдельно обмотку такого ротора, то она по внешнему виду будет напоминать «беличье колесо» (рис. 251, б). В настоящее время у всех двигателей мощностью до 100 квт «беличье колесо» делается из алюминия путем заливки его под давлением в пазы ротора (рис. 251, в). Вал 6 (см. рис. 250) вращается в подшипниках, закрепленных в подшипниковых щитах 7 и 5. Щиты при помощи болтов крепятся к корпусу двигателя. На один конец вала ротора насаживается шкив для передачи вращения рабочим машинам или станкам.


Рис. 251. Короткозамкнутый ротор: а — ротор с короткозамкнутой обмоткой, б — ‘беличье колесо’, в — короткозамкнутый ротор, залитый алюминием; 1 — сердечник ротора, 2 — замыкающие кольца, 3 — медные стержни, 4 — вентиляционные лопатки

На рис. 252 представлен разрез асинхронного двигателя с фазным ротором, а на рис. 253 этот двигатель показан в разобранном виде. Устройство статора такого двигателя и его обмотка не отличаются от устройства статора двигателя с короткозамкнутым ротором. Различие между этими двигателями заключается в устройстве ротора.

Читать еще:  Гул в двигателе на холостых форд фокус 2


Рис. 252. Разрез асинхронного двигателя с фазным ротором: 1 — вал двигателя, 2 — ротор, 3 — обмотка ротора, 4 — статор, 5 — обмотка статора, 6 — корпус, 7 — подшипниковые крышки, 8 — вентилятор, 9 — контактные кольца


Рис. 253. Асинхронный двигатель с фазным ротором в разобранном виде: 1 — статор, 2 — корпус, 3 — железо статора, 4 — клеммный щиток, 5 — ротор, 6 — обмотка ротора, 7 — контактные кольца, 8 — щеточная траверса, 9 — щеткодержатели

Фазный ротор имеет три фазные обмотки, соединенные между собой звездой (реже треугольником). Концы фазных обмоток ротора присоединяют к трем медным кольцам, укрепленным на валу ротора и изолированным как между собой, так и от стального сердечника ротора, вследствие чего этот двигатель получил также название двигателя с контактными кольцами. Три кольца жестко насажены на вал ротора (через изоляционные прокладки). На кольца накладываются щетки, которые размещены в щеткодержателях, укрепленных на одной из подшипниковых крышек.

Щетки, скользящие по поверхности колец ротора, все время имеют с ними хороший электрический контакт и соединены, таким образом, с обмотками ротора. Щетки соединены с трехфазным реостатом. На рис. 254 дана электрическая схема асинхронного двигателя с фазным ротором.


Рис. 254. Электрическая схема асинхронного двигателя с фазным ротором: 1 — статор, 2 — ротор, 3 — контактные кольца, 4 — щетки, 5 — пусковой реостат

Асинхронные двигатели

Машину, преобразующую электрическую энергию в механическую, называют электрическим двигателем.

Электрические двигатели, в зависимости от того, какой ток они потребляют, могут быть постоянного и переменного тока. Двигатели переменного тока разделяются на синхронные, асинхронные и коллекторные.

Наибольшее применение находят асинхронные двигатели.

Асинхронные двигатели состоят из двух основных частей: статора 1 и ротора 2. Статор 1 представляет собой неподвижную часть машины, изготовленную из чугунного литья. Внутри статора помещен сердечник из стальных пластин, которые изолированы друг от друга лаком, окалиной или тонкой бумагой для уменьшения потерь на вихревые токи. В продольных пазах сердечника статора расположена трехфазная обмотка 3. К статору прикреплены боковые крышки, в которых находятся подшипники вала ротора. На статоре установлен щиток, имеющий шесть зажимов, к которым присоединены начала и концы обмоток каждой фазы. Обмотки статора могут быть подключены к трехфазной сети звездой или треугольником.

Ротор — это подвижная часть машины, изготовленная из стального вала, на который напрессован сердечник из стальных пластин. В пазах сердечника уложены медные прутья 4, приваренные по бокам к медным кольцам. Вид такого ротора напоминает беличье колесо. Асинхронные двигатели, имеющие ротор в виде беличьего колеса, называют двигателями с короткозамкнутым ротором. Обмотку короткозамкнутого ротора часто выполняют из алюминия, который заливают в горячем состоянии в пазы ротора под давлением.

Работа асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором основана на принципе использования вращающегося магнитного поля, которое образуется в результате действия трехфазного тока, поступающего в обмотку статора. При пересечении обмотки короткозамкнутого ротора магнитными силовыми линиями в ней индуктируются электродвижущая сила и ток. Ток ротора образует собственное магнитное поле, которое взаимодействует с полем статора, в результате чего создается вращающий момент и ротор начинает вращаться по направлению магнитного поля. Ротор вращается с меньшим числом оборотов в минуту, чем магнитное поле статора. Следовательно, число оборотов вращающегося магнитного поля ротора не совпадает с полем статора. Поэтому такой двигатель называют асинхронным (несовпадающим). Отставание ротора от вращающегося магнитного поля называют скольжением.

Двигатель работает от сети с напряжением 220 и 127 в или 380 и 220 в. Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором широко применяют на многих машиностроительных заводах.

Пуск двигателя и реверсирование. Самый простой способ пуска двигателя — это прямое включение. При таком способе в обмотки статора подается полное напряжение, под действием которого двигатель начинает вращаться. При выключении двигателя обмотка статора отключается от сети. Направление вращения ротора асинхронного двигателя зависит от направления вращения магнитного поля статора. Реверсирование производится переключением двух линейных проводов на статоре двигателя магнитным пускателем. При этом магнитное поле будет вращаться в обратную сторону, увлекая за собой ротор.

Понятие об электрическом приводе. Электрический двигатель с аппаратурой управления, используемый для приведения в движение рабочей машины, называют электрическим приводом. По роду тока электрические приводы могут быть постоянного и переменного тока. Электрические приводы бывают трех типов: групповые, одиночные и многодвигательные.

Читать еще:  Датчик температуры воздуха синхронизация двигателя

В групповом электроприводе от одного электродвигателя движение передается группе механизмов или машин через одну или несколько трансмиссий. Групповой электропривод в настоящее время почти не применяется, он уступил место одиночному и многодвигательному электроприводу.

Для одиночного электропривода характерно то, что каждая рабочая машина имеет электродвигатель.

В многодвигательном электроприводе отдельные рабочие органы механизма для приведения их в действие снабжены электродвигателями. Многодвигательный электропривод применяется в сложных металлообрабатывающих станках, металлургических прокатных станах и т. п.

Современный электропривод широко автоматизируется. Для управления электроприводом создано огромное количество различных видов полуавтоматической и автоматической аппаратуры (контакторы, реле, путевые выключатели и т. п.), различных типов регуляторов и т. д.

Асинхронный электродвигатель переменного тока

Электродвигатель предназначен для преобразования электрической энергии в механическую энергию. Это – одно из самых важных электротехнических устройств, без которого немыслима жизнь современного человечества.

  1. Электродвигатель постоянного тока: принцип работы
  2. Принцип работы асинхронного электродвигателя переменного тока
  3. Принцип действия синхронного электродвигателя переменного тока
  4. Однофазные электродвигатели переменного тока

Электродвигатель постоянного тока: принцип работы

Если проводник с током поместить в магнитное поле, то он придет в движение. Это продемонстрировал в 1821 году Майкл Фарадей, потом этот принцип был положен в основу работы электродвигателя.

Если поместить рамку с током в поле постоянного магнита, то на нее будет действовать сила, поворачивая вокруг оси вращения. Движение будет осуществляться до тех пор, пока система не придет в равновесие. В этот момент нужно изменить полярность тока в рамке, и движение продолжится. Постоянно меняя полярность тока в рамке, можно получить ее непрерывное вращение. Для этого ток в нее подается через контактные пластины на валу, называемые коллектором, соединенный с источником питания через подпружиненные щетки. При вращении пластины коллектора получают питание то от положительного полюса источника, то от отрицательного.

Коллекторы современных двигателей постоянного тока имеют большое число выводов (ламелей), что позволяет им работать устойчивее и достигать больших скоростей вращения. Питание к ним подводится через графитовые или медно-графитовые щетки.

Постоянные магниты, в силу непостоянства их магнитного потока, заменяют электромагнитами, обмотки которых располагают в неподвижной части двигателя, называемой статором. Вращающуюся же часть электродвигателя с обмоткой постоянного тока называют якорем.

Статор и якорь имеют сердечники для усиления электромагнитных свойств. Их изготавливают наборными из тонких металлических пластин, изолированных друг от друга специальным термостойким лаком. Это снижает потери на вихревые токи, нагревающие сердечники и снижающие коэффициент полезного действия двигателя. Сердечники имеют сложную форму. В них сделаны пазы, в которые укладываются обмотки.

Принцип работы асинхронного электродвигателя переменного тока

Переменный ток для электродвигателей удобен тем, что можно отказаться от коллекторных схем, изменяющих фазу тока в обмотке на валу двигателя, называемой уже не якорем, а ротором. На переменном токе она сама изменяется по синусоидальному закону. Но есть и сложность: магнитное поле статора тоже изменяется по синусоидальному закону. Поэтому обмотки статора разных фаз разделяется на несколько частей и располагаются в пространстве в определенном порядке.

Принцип работы двигателя переменного тока немного отличается от постоянного. Вращающееся по кругу магнитное поле статора создает магнитный поток, за счет которого в обмотке ротора создается ЭДС. Проводники обмотки замкнуты накоротко, поэтому по ним течет ток. Взаимодействие вращающегося магнитного поля статора с током в короткозамкнутом роторе приводит к его вращению.

При этом скорость, с которой вращается ротор меньше скорости вращения магнитного поля в статоре. Поэтому эти двигатели и называют асинхронными.

Если обмотки ротора выполнить не короткозамкнутыми, а вывести их концы на контактные кольца, то получится электродвигатель с фазным ротором. Включая в цепь ротора резисторы, можно регулировать скорость вращения. Это позволяет применять такие двигатели на кранах и экскаваторах. Все мощные асинхронные электродвигатели тоже имеют фазный ротор. Плавное или ступенчатое изменение величины сопротивления в цепи ротора во время пуска позволяет снизить пусковые токи и плавно разгонять приводимый во вращение агрегат.

Фазный ротор асинхронного электродвигателя

Принцип действия синхронного электродвигателя переменного тока

Как видно из названия, ротор этого электродвигателя вращается с той же скоростью, что и магнитное поле статора, подключенного к сети переменного тока. В ротор же через контактные кольца и щетки подается постоянный ток, называемый током возбуждения. Регулируя величину тока в роторе, можно менять режим работы электродвигателя.

Читать еще:  Яаз 204 двигатель расход топлива

При определенных параметрах возбуждения получается режим, когда синхронный двигатель начинает отдавать в сеть реактивную мощность. Это – полезное свойство, позволяющее отказаться от применения установок компенсации реактивной мощности на предприятиях, где работают такие двигатели.

Однофазные электродвигатели переменного тока

Самая распространенная конструкция однофазного электродвигателя включает в себя обмотку на статоре и последовательно соединенную с ней обмотку якоря. Соединение происходит через щетки и коллектор якоря с большим количеством ламелей. Обмотки расположены так, что при взаимодействии подключенной в данный момент к цепи обмотки якоря с магнитным полем статора создается вращающий момент. Якорь поворачивается, и подключенной оказывается следующая обмотка. За счет этого момент вращения всегда остается постоянным.

Другая конструкция использует ротор с короткозамкнутыми обмотками и две обмотки на статоре. Одна из них включается через конденсатор, создающий при работе электродвигателя сдвиг фаз между токами и напряжениями в обмотках. Получается некоторое подобие асинхронного электродвигателя, но работающего не на трех, а на двух «фазах».

Статьи Промышленной Тематики

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Общие сведения
Сегодня практически нет отрасли промышленности, где бы не применялись асинхронные двигатели. Подавляющее большинство электромеханизмов, используемых, как в промышленности, так и быту, приводятся в действие при помощи электроприводов, в качестве которых выступают асинхронные электродвигатели. Это насосы динамические центробежные и объемного типа, это деревообрабатывающие и сверлильные станки, транспортеры, компрессоры, промышленные и бытовые электромясорубки, вентиляторы и многие другие. Причина обширности применения асинхронных двигателей объясняется надежностью, легкостью обслуживания, простотой конструкции, питанием от доступной сети переменного тока.

Разновидности асинхронных двигателей
По конструктивному устройству различают два вида асинхронных электродвигателей:
1. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.
2. Электродвигатель с фазным ротором.

Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором
В асинхронном двигателе две части. Первая неподвижная часть — статор, состоящий из сердечника и обмотки, вторая часть подвижная — ротор вращающийся, который также состоит из сердечника и обмотки.
Обе части двигателя, статор и ротор разделяются воздушным зазором.
Отличие обмоток статора и ротора функциональное, у статора обмотка считается первичной и подключается к сети, а у ротора обмотка вторичная.
Статор состоит из корпуса со станиной, который изготавливается из алюминиевого сплава или из чугуна, шихтованного (собранного из тонких листов (0,35-0,5 мм) электротехнической стали с нанесенным лаковым покрытием) сердечника и трехфазной обмотки. Указанная толщина листов стали для сердечника позволяет уменьшить вихревые токи, возникающие в сердечнике под влиянием магнитного поля. Обмотка бывает в один слой (однослойная) или в несколько слоев (многослойная) и укладывается в продольные пазы (пазовая часть обмотки), находящиеся с внутренней стороны сердечника статора.

Ротор состоит из вала, сердечника с короткозамкнутой обмоткой.
Сама обмотка ротора состоит из ряда алюминиевых стержней (иногда медных), располагающихся в пазах сердечника. С обеих сторон стержни замкнуты коротко замыкающимися кольцами.
Сердечник ротора шихтованный, но в отличие от статора листы электротехнической стали покрываются тонкой пленкой окисла.
Вал ротора вращается в двух подшипниках качения, расположенных в подшипниковых щитах.

Охлаждение асинхронного двигателя
Для охлаждения асинхронных двигателей от перегрева, возникающего при его работе, используются вентиляторы, крепящиеся на двигателе и закрытые кожухом с отверстиями. В основном такой способ охлаждения достаточен для двигателей мощностью до 15 кВт. Для двигателей большей мощностью дополнительно предусмотрена внутренняя вентиляция, выполняемая с помощью «жалюзи» (специальные отверстия в подшипниковых щитах), или, в таких асинхронных двигателях поверхность выполняется в виде продольных ребер, увеличивающих общую площадь охлаждения.

Достоинства и недостатки двигателя с короткозамкнутым ротором
Надежен, долговечен, прост в обслуживании, но у него ограничен пусковой момент из-за короткозамкнутых стержней короткозамкнутого ротора.

Асинхронный двигатель с фазным ротором
Отличие двух разновидностей асинхронных двигателей в роторе.
Ротор двигателя с фазным ротором более сложен по конструкции. На валу такого ротора крепится шихтованный сердечник с трехфазной обмоткой, у которой начала обмоток соединяются звездой, а концы обмоток присоединяют к контактным кольцам, которые, в свою очередь, располагаются на валу ротора и изолируются между собой и от вала.
Для каждого кольца предусмотрены две металлографитовые щетки, которые служат для обеспечения контакта с обмоткой вращающегося ротора.
Щетка располагается в щеткодержателе с пружинами, которые обеспечивают прижатие щетки к контактному кольцу

Достоинства и недостатки двигателя с фазным ротором
Менее надежен, чем двигатель с короткозамкнутым ротором, но имеет более лучшие регулировочные и пусковые характеристики.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector