Lektsia_15 (778068)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Лекция № 15. Асинхронные двигатели15.1. Устройство асинхронного двигателяТрехфазные асинхронные двигатели широко применяют в промышленности благодаря простоте их конструкции, высокой надежности и меньшейстоимости по сравнению с другими типами двигателей. Как и любая электрическая машина, он состоит из двух основных частей – статора и ротора.

Статор неподвижен, ротор вращается. В зависимости от конструкции обмотки ротора различают двигатели с короткозамкнутым и фазным ротором. Асинхронная машина, как и все электрические машины, обратима, т. е. она может работать как в режиме двигателя, так и в режиме генератора.Внешний вид асинхронного двигателя тока показан на рис. 15.1 а, короткозамкнутый ротор на рис. 15.1 б, а ротор с контактными кольцами (фазный ротор) – на рис. 15.1 в.Рис.

15.1. Устройство асинхронного двигателя: 1 – корпус; 2 – сердечник статора; 3 – обмотка статора; 4 – вал; 5– сердечник ротора; 6 – обмотка ротора; 7–стержни; 8 – замыкающие кольца; 9 – контактные кольца; 10 – щетки.Статор состоит из массивного стального корпуса 1, сердечника (магнитопровода) 2 и обмотки статора 3. Сердечник статора 2 имеет форму пологоцилиндра с равномерно расположенными на внутренней поверхности пазамиосевого направления. Он представляет собой пакет, набранный и спрессованный из отдельных тонких листов электротехнической стали (толщиной 0,5 или0,35 мм), отштампованных в виде колец с равномерно расположенными вдольвнутренней окружности выступами и впадинами, которые при сборке образуют пазы.

Листы до сборки в пакет с обеих сторон покрывают изоляционнойпленкой (окалиной или лаком) для уменьшения вихревых токов, возникающихв сердечнике при работе машины, и снижения потерь энергии в ней.В пазах сердечника размещают трехфазную обмотку 3, выполненную изизолированного медного (реже алюминиевого) провода. Сердечник статора собмоткой расположен (обычно запрессован) внутри корпуса 1, который отливают из чугуна или алюминиевого сплава. К корпусу статора крепятся два литых подшипниковых щита со сквозными центральными отверстиями для подшипников, в которых вращается вал ротора 4.Каждая из трех обмоток статора называется фазой, начала обмоток обозначаются A, B, C, концы обмоток – X, Y, Z. Концы обмотки статора присоединены к зажимам, расположенным в коробке выводов, укрепленной на корпусе двигателя.

Обычно выводят все шесть концов трехфазной статорной обмотки. Зажимы, к которым подключены начала обмоток, обозначают буквамиС1, С2, С3, концы обмоток соответственно С4, С5, С6. Обмотки двигателеймалой и средней мощности изготавливают на напряжения 380/220 и 220/127 В.Напряжение, указанное в числителе, соответствует соединению обмоток звездой, в знаменателе – треугольником.Вращающаяся часть машины – ротор, состоит из сердечника 5, обмотки6 и вала 4. Сердечники статора и ротора разделены небольшим (обычно0,1...0,4 мм) воздушным зазором.Сердечник ротора 5, являющийся частью магнитопровода, представляетсобой спрессованный из отдельных тонких листов электротехнической сталипакет, имеющий форму цилиндра с продольными пазами по наружной поверхности и центральным отверстием для вала.У двигателей с короткозамкнутым ротором обмотка представляет собойвставленные в пазы сердечника неизолированные медные или алюминиевыестержни 7, торцы которых с обеих сторон соединены короткозамыкающимикольцами 8, выполненными обычно из того же материала, что и стержни.

Такую короткозамкнутую обмотку называют также «беличьей клеткой» (рис.15.1 б). В двигателях мощностью до 100 кВт она чаще всего выполняется путем заливки пазов расплавленным алюминием под давлением.Фазную обмотку ротора (рис. 15.1 в) выполняют так же, как и обмоткустатора. Она всегда соединяется звездой. Начала фаз обмотки присоединяют кконтактным кольцам 9, которые изготовляют из стали или латуни и располагают на валу двигателя.

Кольца изолированы друг от друга, а также от валадвигателя. К кольцам прижимаются пружинами металлографитные щетки 10,расположенные в неподвижных щеткодержателях. С помощью контактныхколец и щеток в цепь ротора включается дополнительный резистор rД , который является или пусковым (для увеличения пускового момента и одновременного уменьшения пускового тока) или регулировочным (для изменения частоты вращения ротора двигателя).15.2. Вращающееся магнитное поле и принцип действия двигателяРазместим на внутренней поверхности статора (рис. 15.2) в пазах три катушки АХ, ВУ и СZ так, чтобы их оси А, В и С образовали между собой углыпо 120°, и подадим на них трехфазное напряжение.Рис. 15.2.

Получение вращающегося магнитного поля.Каждая катушка в отдельности создает переменное поле, наибольшаяиндукция которого в любой момент имеет место на оси катушки. Распределение индукции вдоль окружности статора имеет обычно близкий к синусоидальному характер. Это достигается за счет соответствующей укладки витковобмотки в пазы статора. В произвольной точке М воздушного зазора, положение которой определяется углом  , магнитная индукция от катушки АBA  BA0  cos  ,где BA0 - индукция в точке N на оси А.

В той же точке М, положение которойотносительно осей В и С определяется углами 120   и 120   , индукцияот катушки ВBB  BB 0  cos(120   ),где BB 0 - индукция от катушки В в точке Q на ее оси, а индукция от катушкиСBC  BC 0  cos(120   ),где BC 0 - индукция от катушки С в точке Р на ее оси. Так как в любой точкевоздушного зазора магнитные линии имеют радиальные направления, то магнитная индукция В суммарного поля и точке М равна сумме индукции от трехкатушек:B  B A0  cos   BB 0  cos(120   )  BC 0  cos(120   ).Если катушки имеют одинаковое число витков и питаются одинаковымипо величине напряжениями, сдвинутыми между собой по фазе на 120°, то индукция каждой катушки на ее оси будет иметь одинаковую амплитуду Bm иможет быть выражена формулами:BA0  Bm  sin t ,BB 0  Bm  sin(t  120 ),BC 0  Bm  sin(t  120 ).Подставляя эти выражения В предыдущую формулу, приведем ее к виду:B  Bm [sin t cos   sin(t  120 ) cos(120   )  sin(t  120 ) cos(120   )].Пользуясь известной тригонометрической формулойsin A  cos B sin( A  B )  sin( A  B),2получим sin(t   )  sin(t   ) sin(t   )  sin(t    240 ) 22.B  Bm  sin(t    240 )  sin(t   )2Имея в виду, чтоsin(t   )  sin(t    240 )  sin(t    240 )  0как сумма трех синусоидально изменяющихся величин одинаковой амплитуды, сдвинутых между собой по фазе на 120°, преобразуем формулу к видуB3Bm sin(t   ).2Таким образом, в одной и той же точке (  const ) индукция изменяетсяво времени синусоидально с амплитудой, равной3Bm , а в один и тот же мо2мент времени (t  const ) имеет синусоидальное распределение в воздушномзазоре.Найдем, в какой точке, т.е.

при каком значении  величина В будет по-ложительна и равна своему максимальному значению в заданный момент t.Это будет там, гдеsin(t   )  1  t      t  .22Это выражение показывает, что точка максимальной индукции перемещается по окружности воздушного зазора с угловой скоростью .Таким образом, от сложения трех переменных полей, смещенных в пространстве на углы по 120° и взаимно сдвинутых по фазе на 1/3 периода, получается постоянное по амплитуде равномерно вращающееся магнитное поле.Если катушку С питать током фазы В, а катушку В – током фазы С, т. е.изменить последовательность фаз на обратную, направление вращения полятакже изменится.Для иллюстрации образования вращающегося магнитного поля воспользуемся графоаналитическим методом, с помощью которого построим картинумагнитного поля для двух моментов времени периода переменного тока.В момент времени t1 (рис.

15.3 а) распределение токов в фазах имеетвид:i A (t1 )  0, iB (t1 )  0, iC (t1 )  0.Ток фазы А положительный и, следовательно, направлен от начала кконцу обмотки (рис. 15.3 б). В фазах В и С токи отрицательные, их действительное направление будет от конца к началу обмотки (рис. 15.3 б). Картинамагнитного поля показана в виде двух силовых линий, одна из которых замыкается вокруг проводников с положительными токами, а другая – вокруг проводников с отрицательными токами.

В результате формируется двухполюсноемагнитное поле с пространственным распределением полюсов, показанным нарис. 15.3 б.В момент времени t2 (рис. 15.3 а) распределение токов в фазах имеетвид:i A (t1 )  0, iB (t1 )  0, iC (t1 )  0.Ток в фазе В поменял знак, что привело к изменению картины магнитно-го поля (рис. 15.3 в) и повороту его полюсов на некоторый угол против часовой стрелки. Таким образом, с течением времени полюса N и S обегают поверхность ротора, образуя вращающееся магнитное поле.Рис. 15.3.

К пояснению образования вращающегося магнитного поля.Если на статоре вместо рассмотренных трех катушек (рис. 15.2) разместить 3p катушек (где р – любое целое число), т.е. в р раз уменьшить расстояние между катушками, то, например, распределение индукции фазы А выразится формулойBA  BA0  cos p .В соответствии с этим и формула результирующего поля трех фаз примет видB3Bm sin(t  p ).2Поставив снова вопрос, при каком значении  величина В будет максимальна, получим:t,p2pт.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов лекций