Асинхронные двигатели

Асинхронные двигатели

Асинхронные двигатели по конструкции бывают:    – с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором.

Трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым роторам отличаются простотой и  надежностью (в них отсутствуют трущиеся контактные пары). Недостатки таких двигателей: большие пусковые токи (в момент включения скачок тока больше в 5-7 раз, чем установившейся ток) и пусковые крутящие моменты; проектируются двигатели, как правило, на одну частоту вращения ротора.

Конструктивно двигатель содержит:  в статоре равномерно распределенные по его окружности обмотки фаз системы трехфазного тока, обеспечивающие при работе вращающееся магнитное поле; ротор таких двигателей состоит из медных стержней, размещенных по окружности, с торцов соединенных (замкнутых друг с другом) электропроводящими кольцами. По виду такой ротор напоминает беличью клетку (см. рис.)

Бывают конструкции и с наклонным расположением стержней относительно образующей цилиндра.

Схема асинхронной машины показана на рисунке. В схеме асинхронной машины и ее принципе действия есть сходство с трансформатором. Отличие заключается в том, что вторичная обмотка размещается на вращающемся роторе и не связана с внешней сетью. На схеме рис.12 - а) эта обмотка состоит из стержней, замкнутых накоротко, что соответствует двигателю с короткозамкнутым ротором, а в двигателях с фазным ротором она соединяется с внешними сопротивлениями — рис.12 - б).

Рис. 12. Схемы асинхронной машины:

а) асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором; 6) асинхронный двигатель с фазным ротором; 1 — обмотки статора, 2 — ротор с короткозамкнутыми стержнями, 2 — обмотки фазного ротора, 3 — контактные кольца, 4— сопротивления в цепи фазного ротора.

Рекомендуемые материалы

Обмотка статора равномерно распределена по его окружности. Обмотки фаз статора соединяются в звезду или в треугольник.

Двигатель работает следующим образом:  система трехфазного тока, подводимая к обмоткам статора, создает в нем вращающееся магнитное поле. Это магнитное поле, перемещаясь,  будет индуцировать в стержнях ротора электрический ток. Этот ток будет вызывать вокруг стержней свое магнитное поле. Оно будет взаимодействовать с магнитным полем в статоре, и будет заставлять ротор следовать за ним, т. е. вращаться. Магнитное поле в стержнях будет «догонять» магнитное поле в статоре.

В таких двигателях синхронности не достигается, в нем присутствует отставание скорости вращения ротора от скорости вращения поля в статоре.

Таким образом, трехфазный ток проходя по трем обмоткам сдвинутым в пространстве на 120° образует синхронно вращающееся магнитное поле. Синхронная частота вращения поля определяется частотой тока в сети:

 [об/мин],

где f - частота изменения тока, Гц;

p - число пар полюсов обмотки статора, которое определяется его конструкцией.

            Учитывая, что частота тока равна 50 Гц, определим синхронные частоты вращения магнитного поля для различного числа пар полюсов р двигателя:

            Т.о. изменяя число пар полюсов р можно дискретно изменять частоту вращения магнитного поля статора. Промышленностью выпускаются многоскоростные двигатели, в которых предусмотрена возможность переключения числа пар полюсов.

Асинхронные двигатели характеризуются синхронной частотой статора – nс. Чтобы выпускать двигатели с другой синхронной частотой они должны конструироваться с большим числом пар полюсов – т.е. обмоток в статоре, кратных трем.

Отставание частоты вращения ротора (n_p) в асинхронном двигателе от синхронной частоты вращения магнитного поля в статоре (nс) оценивается  параметром S –скольжением.

S = (nс – nр) *100%/nс;                   S -скольжение, составляет величину от 1,5 до 7% и зависит от нагрузки на валу двигателя .

Трехфазные асинхронные двигатели с фазным роторам. Эти двигатели характеризуются меньшими пусковыми моментами и токами, чем двигатели с короткозамкнутым ротором. У них есть возможность некоторого плавного регулирование скорости вращения. Они применяются в механизмах, в которых опасна динамика (рывки) в момент включения.

По устройству двигатель с фазным роторам и принципу действия аналогичен двигателю с коротко замкнутым. Отличие: ротор конструируется не в виде «беличьей клетки», он содержит в себе систему трех обмоток, которые замыкаются через систему контактных пар не накоротко, а через  переменные сопротивления (потенциометры – см. рис.).

Механическая характеристика асинхронного двигателя

Механическая характеристика асинхронного двигателя это зависимость частоты вращения вала двигателя от момента на его валу n₂=f(M) или S=f(M). Механическая характеристика изображена на рис. 13. На характеристике можно выделить четыре характерные точки:

1 Точка идеального холостого хода. В ней М=0, S=0;

2 Точка номинального режима работы. В ней М=М_Н, S=S_Н. Значения n_2Н и М_Н можно определить по каталожным данным двигателя;

3 Точка максимального или критического момента. В ней М=М_m, S=S_K. Данная точка характеризует перегрузочную способность двигателя.

В каталогах для определения параметров данной точки приводится величина кратности критического момента двигателя:

.

Вам также может быть полезна лекция "24 Программирование таблиц решений".

Величина кратности позволяет определить максимально возможный момент двигателя.

4. Точка пуска. В ней М=М_П, S=1. Данная точка характеризует пусковые свойства двигателя. В каталогах для определения пусковых свойств приводится величина кратности пускового момента двигателя:

.

            В каталогах приводится также коэффициент кратности пускового тока

который позволяет определить величину тока двигателя в момент пуска.