 |
Устройство трехфазного асинхронного двигателя
|
|
|
|
Асинхронные двигатели на вагонах типа «Русич».
Впервые конструкция трехфазного асинхронного двигателя была разработана, создана и опробована нашим русским инженером М. О. Доливо-Добровольским в 1889-91 годах. Демонстрация первых двигателей состоялась на Международной электротехнической выставке во Франкфурте на Майне в сентябре 1891 года. На выставке было представлено три трехфазных двигателя разной мощности. Самый мощный из них имел мощность 1.5кВт и использовался для приведения во вращение генератора постоянного тока. Конструкция асинхронного двигателя, предложенная Доливо-Добровольским, оказалась очень удачной и является основным видом конструкции этих двигателей до настоящего времени.
Широкое применение асинхронных двигателей объясняется их достоинствами по сравнению с другими двигателями: высокая надежность, возможность работы непосредственно от сети переменного тока, простота обслуживания.
На вагонах типа «Русич» установлены асинхронные двигатели с трехфазной, симметричной разноименнополюсной обмоткой на статоре (первичная обмотка - получает питание от электрической сети с постоянной частотой), и с трехфазной, симметричной разноименнополюсной обмоткой на роторе (вторичная обмотка - замыкается накоротко, к электрической сети не подключена). Токи во вторичной обмотке появляются в результате электромагнитной индукции. Их частота является функцией угловой скорости ротора, которая в свою очередь зависит от вращающего момента, приложенного к валу.
Разноименнополюсная обмотка ротора асинхронного двигателя короткозамкнутая (беличья клетка). Асинхронные тяговые двигатели с короткозамкнутой обмоткой на роторе, или короткозамкнутые двигатели дешевые в производстве и надежные в эксплуатации.
|
|
|
Двигатели с короткозамкнутой обмоткой на роторе обладают также довольно высоким начальным пусковым вращающим моментом. Их основные недостатки: трудность осуществления плавного регулирования частоты вращения в широких пределах; потребление больших токов из сети при пуске (в 5-7 раз превышающих номинальный ток).
Режимы работы трехфазного асинхронного двигателя
В двигательном режиме разница частот вращения ротора и поля статора в большинстве случаев невелика и составляет лишь несколько процентов. Поэтому частоту вращения ротора оценивают не в абсолютных единицах (об/мин или об/с), а в относительных, вводя понятие скольжения. Скольжение выражается либо в относительных единицах, либо в процентах.
Частота тока и ЭДС, наводимая в проводниках обмотки ротора, зависят от частоты тока и ЭДС обмотки статора и от скольжения.
В генераторном режиме ротор машины вращается в ту же сторону, что и поле статора, но с большей частотой. В двигательном - направления вращения поля статора и ротора совпадают, но ротор вращается медленнее поля статора.
Устройство трехфазного асинхронного двигателя
Неподвижная часть двигателя называется статор, подвижная - ротор. Сердечник статора набирается из листовой электротехнической стали, и запрессовывается в станину. На рис. 1 показан сердечник статора в сборе. Станина (1) выполняется литой, из немагнитного материала. Чаще всего станину выполняют из чугуна или алюминия. На внутренней поверхности листов (2), из которых выполняется сердечник статора, имеются пазы, в которые закладывается трехфазная обмотка (3). Обмотка статора выполняется в основном из изолированного медного провода круглого или прямоугольного сечения, реже - из алюминия. Обмотка статора состоит из трех отдельных частей, называемых фазами.
|
|
|
Рис. 1
Сердечник ротора набирается из листов электротехнической стали, на внешней стороне листов имеются пазы, в пазы закладывается обмотка ротора. Обмотка ротора короткозамкнутая.
Рис. 2
Короткозамкнутая обмотка ротора (рис. 2 б) состоит из стержней 3, которые закладываются в пазы сердечника ротора. С торцов эти стержни замыкаются торцевыми кольцами 4. Такая обмотка напоминает “беличье колесо” и называют ее типа “беличьей клетки” (рис. 2 а). Двигатель с короткозамкнутым ротором не имеет подвижных контактов. За счет этого такие двигатели обладают высокой надежностью. Обмотка ротора выполняется из меди, алюминия, латуни и других материалов.
Доливо-Добровольский первым создал двигатель с короткозамкнутым ротором и исследовал его свойства. Он выяснил, что у таких двигателей есть очень серьезный недостаток - ограниченный пусковой момент. Доливо-Добровольский назвал причину этого недостатка - сильно закороченный ротор.
На рис. 3 приведено условное обозначение асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
Рис. 3
На рис. 4 приведен вид асинхронной машины с короткозамкнутым ротором в разрезе: 1 – станина, 2 – сердечник статора, 3 – обмотка статора, 4 – сердечник ротора с короткозамкнутой обмоткой, 5 – вал.
Рис. 4
|
|
|
