Принцип действия асинхронного электродвигателя.

ТЕМА 4. АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ С

КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ.

 

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором предназначен для преобразования электрической энергии переменного синусоидального тока в механическую.

Устройство асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором.

Асинхронный двигатель состоит из двух основных частей, разделенных воздушным зазором: неподвижного статора и вращающегося ротора. Каждая из этих частей имеет сердечник и обмотку. При этом обмотка статора включается в сеть и является как бы первичной, а обмотка ротора — вторичной, так как энергия в нее поступает из обмотки статора за счет магнитной связи между этими обмотками (рис. 4.1).

По своей конструкции асинхронные двигатели разделяются на два вида: двигатели с короткозамкнутым ротором и двигатели с фазным ротором. Рассмотрим устройство трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Двигатели этого вида имеют наиболее широкое применение.

Неподвижная часть двигателя — статор — состоит из корпуса 11 и сердечника 10 с трехфазной обмоткой. Корпус двигателя отливают из алюминиевого сплава или из чугуна либоделают сварным. Рассматриваемый двигатель имеет закрытое обдуваемое исполнение. Поэтому поверхность его корпуса имеет ряд продольных ребер, назначение которых состоит в том, чтобы увеличить поверхность охлаждения двигателя.

В корпусе расположен сердечник 10 статора, имеющий шихтованную конструкцию: отштампованные листы из тонколистовой электротехнической стали толщиной обычно 0,5 мм покрыты слоем изоляционного лака, собраны в пакет и скреплены специаль­ными скобами или продольными сварными швами по наружной поверхности пакета. Такая конструкция сердечника способствует значительному уменьшению вихревых токов, возникающих в про­цессе перемагничивания сердечника вращающимся магнитным молем. На внутренней поверхности сердечника статора имеются продольные пазы, в которых расположены пазовые части обмот­ки статора, соединенные в определенном порядке лобовыми частями, находящимися за пределами сердечника по еготорцовым сторонам.

В расточке статора расположена вращающаяся часть двигателя— ротор, состоящий из вала 1 и сердечника 9 с короткозамк­нутой обмоткой. Такая обмотка, называемая «беличье колесо», представляет собой ряд металлических (алюминиевых или мед­ных) стержней, расположенных в пазах сердечника ротора, замкнутых с двух сторон короткозамыкающими кольцами. Сердечник ротора также имеет шихтованную конструкцию, но листы ротора не покрыты изоляционным лаком, а имеют на своей поверхности тонкую пленку окисла. Это является достаточной изоляцией, ограничивающей вихревые токи, так как величина их невелика из-за малой частоты перемагничивания сердечника ротора. Например, при частоте сети 50 Гц и номинальном скольжении 6 % частота перемагничивания сердечника ротора составляет 3 Гц.

Короткозамкнутая обмотка ротора в большинстве двигателей выполняется заливкой собранного сердечника ротора расплавленным алюминиевым сплавом. При этом одновременно со стержнями обмотки отли­ваются короткозамыкающие кольца и вентиляционные ло­патки.

Вал ротора вращается в подшипниках качения 2 и 6, расположенных в подшипни­ковых щитах 3 и 7.

 

Рис. 4.1 1 — вал; 2, 6 — подшипники; 3, 7 — подшипниковые щиты; 4 — коробка выводов; 5 — вентилятор; 8 — кожух вентилятора; 9 — сердечник ротора с короткозамкнутой обмот­кой; 10 — сердечник статора с обмоткой; 11 — корпус; 12 — лапы

 

Принцип действия асинхронного электродвигателя.

Рассмотрим его на следующем примере: между полюсами постоянного магнита на оси расположена короткозамкнутая рамка. Если вращать магниты вокруг оси рамки со скоростью n, то магнитный поток, пронизывающий рамку, будет изменяться во времени по синусоидальному закону. В результате будет наблюдаться явление электромагнитной индукции и в рамке наведётся электродвижущая сила. Под действием э.д.с. в рамке будет протекать электрический ток, а так как рамка находится в магнитном поле, то будет наблюдаться явление электромагнитной силы и возникнет вращающий момент, действующий на рамку. В результате рамка начнёт вращаться (рис. 4.2).

N

S

n

Рис. 4.2

По мере ускорения вращения рамки скорость вращения магнитного поля относительно неё будет уменьшаться и может наступить такой момент, когда скорость вращения рамки приблизится к скорости вращения магнитного поля. В этом случае значительно уменьшатся электродвижущая сила, наводимая в рамке, сила тока в рамке и вращающий момент. Если этот момент будет меньше момента сопротивления вращению рамки, то рамка начнёт притормаживаться. В результате чего увеличатся э.д.с., сила тока и вращающий момент до такой величины, когда он станет равным моменту сопротивления вращению рамки. Таким образом, вращающий момент рамки всегда будет равен моменту сопротивления вращению рамки. При увеличении момента сопротивления вращению рамки скорость рамки будет уменьшаться и наоборот, то есть рамка и магнитное поле вращаются с разными скоростями (асинхронно).

В асинхронном электродвигателе с короткозамкнутым ротором вращающееся магнитное поле создают три обмотки статора. Для получения вращающегося магнитного поля необходимо, чтобы эти обмотки на окружности статора были расположены под углом 120° по отношению друг к другу и получали питание электрическим током от симметричного трёхфазного источника. Данное условие выполняется, в результате чего при подключении двигателя к источнику возникает вращающееся магнитное поле. Это поле индуктирует в обмотках ротора э.д.с., под действием которых в них протекают токи. На проводники обмотки ротора с током, которые находятся в магнитном поле, действует механическая сила, в результате чего возникает вращающий момент и ротор приходит в движение. Все процессы в дальнейшем протекают аналогично примеру на рисунке.

Скорость вращения магнитного поля называется синхронной и зависит от частоты тока в обмотке статора и числа пар магнитных полюсов статора по закону:

,

(1)

где n ₀ – скорость вращения магнитного поля, об / мин;

f – частота тока в обмотке статора электродвигателя, Гц;

р – число пар полюсов асинхронного электродвигателя.

 

При частоте тока 50 Гц возможны следующие синхронные скорости
вращения: 3000 об / мин; 1500 об / мин; 1000 об / мин; 750 об / мин; 600 об / мин;
500 об / мин; 375 об / мин.

Рассмотрим на примере.

Условие.

Два асинхронных электродвигателя получают питание от сети с частотой 50 Гц и напряжением 220 В. Синхронные скорости вращения электродвигателей составляют соответственно 3000 об / мин и 1500 об / мин.

Определить количество пар полюсов каждого электродвигателя.

Решение.

1. Определяем количество пар полюсов первого электродвигателя из (1):

.

2. Определяем количество пар полюсов второго электродвигателя из (1):

.

 

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: