Устройство и принцип на работа на асинхронни електродвигатели

• Електрическа мрежа

В индустрията най-често срещани са трифазни асинхронни двигатели. Помислете за структурата и работата на тези двигатели.

Принципът на работа на асинхронен двигател се основава на използването на въртящо се магнитно поле.

За да изясним работата на такъв двигател, ще направим следното преживяване.

Закрепете подковия магнит върху оста, така че да може да се върти от дръжката. Между полюсите на магнита поставяме върху оста меден цилиндър, който може да се върти свободно.

Фигура 1. Най-простият модел за производство на въртящо се магнитно поле.

Нека започнем да въртим магнита с дръжката по посока на часовниковата стрелка. Полето на магнита също ще започне да се върти и с въртене ще пресича медния цилиндър със силите си. В цилиндъра, съгласно закона за електромагнитна индукция, ще възникнат вихрови течения, които ще създадат свое собствено магнитно поле - полето на цилиндъра. Това поле взаимодейства с магнитното поле на постоянния магнит, с което цилиндърът ще започне да се върти в същата посока като магнита.

Установено е, че скоростта на въртене на цилиндъра е малко по-малка от скоростта на въртене на магнитното поле.

Наистина, ако един цилиндър се върти със същата скорост като магнитното поле, тогава магнитните линии на сила не го пресичат и следователно в него не възникват вихрови токове, които да причиняват въртенето на цилиндъра.

Скоростта на въртене на магнитното поле обикновено се нарича синхронна, тъй като е равна на скоростта на въртене на магнита и скоростта на въртене на цилиндъра е асинхронна (асинхронна). Поради това самият двигател е наречен асинхронен двигател. Скоростта на въртене на цилиндъра (ротора) се различава от синхронната скорост на въртене на магнитното поле с малко количество, наречено плъзгане.

Отбелязвайки скоростта на въртене на ротора през n1 и скоростта на въртене на полето през n, можем да изчислим стойността на приплъзване в проценти, като използваме формулата:

В горния експеримент ротационното магнитно поле и въртенето на цилиндъра, причинени от него, се получават благодарение на въртенето на постоянния магнит, поради което такова устройство все още не е електрически двигател. Необходимо е да се натовари електрически ток, за да се създаде въртящо се магнитно поле и да се използва за завъртане на ротора. Тази задача бе изпитана блестящо в един момент от М. О. Доливо-Доброволски. Той предложи използването на трифазен ток за тази цел.

Устройството на асинхронен електродвигател M. O. Dolivo-Dobrovolsky

Фигура 2. Диаграма на асинхронен електродвигател Dolivo-Dobrovolsky

На полюсите на желязна сърцевина с пръстеновидна форма, наречена статор на електродвигател, се поставят три намотки, като трифазните текущи мрежи 0 се намират една спрямо друга под ъгъл от 120 °.

Вътре в сърцевината е закрепена върху оста на металния цилиндър, наречена ротор на електрическия мотор.

Ако намотките са взаимосвързани, както е показано на фигурата и са свързани към трифазната текуща мрежа, тогава общият магнитен поток, създаден от трите полюса, ще се върти.

Фигура 3 показва графика на токовете в намотките на двигателя и процеса на възникване на въртящо се магнитно поле.

Помислете - по-подробно за този процес.

Фигура 3. Получаване на въртящо се магнитно поле

В позиция "А" на графиката токът в първата фаза е нула, във втората фаза е отрицателна, а в третата - положителна. Токът през бобините на полюсите ще тече в посоката, посочена от стрелките на фигурата.

След като определихме посоката на магнитния поток, създаден от дясното правило, ще видим, че на вътрешния полюсен край (срещу ротора) на третата серпентина и северния полюс (С) при полюса на втората намотка ще се създаде южен полюс (S). Общият магнитен поток ще бъде насочен от полюса на втората намотка през ротора към полюса на третата серпентина.

В позицията "В" на графиката текущата във втората фаза е нула, в първата фаза тя е положителна, а в третата - отрицателна. Токът, течащ през бобините на полюсите, създава в края на първата серпентина южния полюс (Ю), в края на третата серпентина северния полюс (С). Общият магнитен поток ще бъде насочен от третия полюс през ротора към първия полюс, т.е. полюсите в този случай ще се движат с 120 °.

В позицията "В" на графиката токът в третата фаза е нула, във втората фаза е положителна, а в първата - отрицателна. Сега токът, преминаващ през първата и втората намотки, ще създаде северния полюс (С) в края на пръчката на първата серпентина, а южният полюс (Yu) в края на втората намотка, т.е. полярността на общото магнитно поле ще се движи още 120 °. В позицията "G" на графиката магнитното поле се движи още 120 °.

Така общият магнитен поток ще промени посоката си с промяна в посоката на тока в статорните намотки (полюсите).

В този случай, в един период на промяна на тока в намотките, магнитният поток ще направи пълно завъртане. Ротационният магнитен поток ще отведе цилиндъра и по този начин ще получим асинхронен електродвигател.

Спомнете си, че на фигура 3 статорните намотки са свързани чрез "звезда", но се образува и въртящо се магнитно поле, когато те са свързани с "триъгълник".

Ако сменим намотките на втората и третата фази, магнитният поток ще промени посоката на своето въртене в обратната посока.

Същият резултат може да бъде постигнат без обмен на намотките на статора, а чрез насочване на тока на втората фаза на мрежата към третата фаза на статора, а третата фаза на мрежата към втората фаза на статора.

По този начин е възможно да се промени посоката на въртене на магнитното поле чрез превключване на всякакви две фази.

Ние разглеждахме устройството на индукционен двигател, имащ три намотки върху статора. В този случай ротационното магнитно поле е биполярно и броят на оборотите на секунда е равен на броя на периодите на промяна на тока за една секунда.

Ако на статора са поставени шест намотки около обиколката, ще бъде създадено четириполюсно ротационно магнитно поле. С девет намотки, полето ще бъде шест полюса.

С честота на трифазен ток f, равен на 50 периоди в секунда или 3000 за минута, броят на оборотите n на въртящото се поле на минута ще бъде:

с биполярен статор, п = (50 х 60) / 1 = 3000 rpm,

с четириполюсен статор, n = (50 х 60) / 2 = 1500 rpm,

с шестполюсен статор, n = (50 х 60) / 3 = 1000 rpm,

когато броят на двойките полюси на статора е p: n = (f x 60) / p,

Затова установихме скоростта на въртене на магнитното поле и зависимостта му от броя на намотките на статорния двигател.

Роторът на същия двигател, както знаем, ще изостане малко в неговата въртене.

Забавянето на ротора обаче е много малко. Например, когато двигателят работи на празен ход, разликата в скоростта е само 3% и при товар от 5 - 7%. Следователно, скоростта на асинхронен двигател с промяна в натоварването варира в много малки граници, което е едно от неговите предимства.

Помислете сега за устройството на асинхронните електродвигатели.

Статорът на модерен асинхронен електродвигател има неизяснени стълбове, т.е. вътрешната повърхност на статора е направена напълно гладка.

За да се намалят загубите от вихрови токове, сърцевината на статора се сглобява от тънки пресовани стоманени листове. Сглобената сърцевина на статора е фиксирана в стоманена кутия.

В слотовете на статора лежеше медна жица. Фазовите намотки на статора на електродвигателя са свързани чрез "звезда" или "триъгълник", за които всички начални и краища на намотките са показани на корпуса - на специален изолационен щит. Такова устройство на статора е много удобно, тъй като ви позволява да завъртите намотките си на различни стандартни напрежения.

Роторът на индукционен двигател, като статор, се състои от щамповани стоманени листове. Намотка се полага в процепите на ротора.

В зависимост от конструкцията на ротора, индукционните двигатели са разделени на двигатели с катерица и фазов ротор.

Намотката на ротор на катерица е направена от медни пръчки, поставени в процепите на ротора. Краищата на прътите са свързани чрез използване на меден пръстен. Такава намотка се нарича "катерица". Имайте предвид, че медните пръти в жлебовете не са изолирани.

При някои двигатели "катеричката" е заменена от отливен ротор.

Асинхронният двигател с фазов ротор (с хлъзгащи пръстени) обикновено се използва при електрически мотори с висока мощност и в тези случаи; когато е необходимо електрическият мотор да създаде голяма сила при стартиране. Това се постига чрез пускане на реостат във намотките на фазовия мотор.

Асинхронните двигатели с късо съединение се задействат по два начина:

1) Директно свързване на трифазно мрежово напрежение към статора на двигателя. Този метод е най-лесният и най-популярен.

2) чрез намаляване на напрежението, приложено към намотките на статора. Напрежението се намалява, например, чрез превключване на намотките на статора от "звезда" в "триъгълник".

Двигателят се включва, когато намотките на статора са свързани със "звезда", а когато ротора достигне нормалната скорост, намотките на статора се превключват към "триъгълна" връзка.

Токът в захранващите проводници с този метод за стартиране на двигателя се намалява с 3 пъти в сравнение с тока, който би възникнал, когато двигателят е бил стартиран чрез директно свързване към мрежата със статорни намотки, свързани с "триъгълник". Този метод обаче е подходящ само ако статорът е проектиран за нормална работа, когато свързва намотките си с "триъгълник".

Най-простият, евтин и надежден е асинхронният електродвигател с ротор с катерици, но този двигател има някои недостатъци - малка сила при стартиране и голям изходен ток. Тези недостатъци се отстраняват до голяма степен от използването на фазов ротор, но използването на такъв ротор значително увеличава цената на двигателя и изисква начален реостат.

Видове асинхронни електродвигатели

Основният тип асинхронни машини е трифазен асинхронен двигател. Има три намотки на статора, изместени в пространството с 120 °. Намотките са свързани в звезда или делта и се захранват от трифазен променлив ток.

В повечето случаи двигателите с ниска мощност работят като двуфазни двигатели. За разлика от трифазните мотори, те имат две намотки на статора, чиито токове, за да се създаде въртящо се магнитно поле, трябва да бъдат изместени под ъгъл π / 2.

Ако токовете в намотките са равни по магнитут и са изместени на фаза с 90 °, тогава работата на такъв мотор няма да се различава по никакъв начин от работата на трифазен един. Въпреки това, такива двигатели с две намотки на статора в повечето случаи се захранват от еднофазна мрежа и смяната, която приближава 90 °, се създава изкуствено, обикновено за сметка на кондензаторите.

Един монофазен двигател, който има само една намотка върху статора, е практически неактивен. При стационарен ротор в двигателя се създава само пулсиращо магнитно поле и въртящият момент е нулев. Вярно е, че ако роторът на такава машина се завърти до определена скорост, той може допълнително да изпълнява функциите на двигателя.

В този случай, въпреки че ще има само пулсиращо поле, той се състои от две симетрични - директни и обратни, които създават неравномерни моменти - повече мотор и по-малко спиране, възникващи от роторните токове с повишена честота (синхронизираното поле е по-голямо от 1).

Във връзка с гореизложеното, монофазни двигатели се доставят с втора намотка, която се използва като стартер. За да се създаде фазово отместване на тока, кондензаторите са включени в схемата на тази намотка, капацитетът на който може да бъде доста голям (десетки микрофарда с мощност на двигателя по-малка от 1 kW).

Контролните системи използват двуфазни двигатели, които понякога се наричат ​​изпълнителни. Имат две намотки на статора, изместени в пространството с 90 °. Една от намотките, наречена намотка на полето, е директно свързана към мрежата от 50 или 400 Hz. Вторият се използва като контролна намотка.

За да създадете въртящо се магнитно поле и съответния момент, токът в управляващата намотка трябва да се измества под ъгъл, близък до 90 °. Регулирането на скоростта на двигателя, както ще бъде показано по-долу, се извършва чрез промяна на стойността или фазата на тока в тази намотка. Обратното се осигурява чрез промяна на фазата на тока в управляващата намотка с 180 ° (превключване на намотката).

Двуфазовите мотори се произвеждат в няколко версии:

ротор на катерица с катерици

с кухи немагнитни ротори

с кухо магнитен ротор.

Трансформацията на ротационното движение на двигателя в транслационното движение на работната машина винаги е свързана с необходимостта от използване на механични компоненти: зъбни релси, винтове и т.н. Поради това понякога е препоръчително двигателят да се движи с линейно движение на ротора (може да се използва името "ротор" само условно - като движещ се орган).

В този случай двигателят, както се казва, може да бъде внедрен. Стационарната намотка на линейния мотор се изпълнява по същия начин като този на обемния двигател, но само трябва да се постави в процепите за цялата дължина на максималното възможно движение на плъзгача на ротора. Задвижващото устройство на ротора обикновено е с късо съединение, с артикулиращото тяло на механизма. В краищата на статора, разбира се, трябва да има спирачки, които да попречат на ротора да напусне работните граници на пътя.

Асинхронен двигател - принцип на работа и устройство

На 8 март 1889 г. най-големият руски учен и инженер Михаил Озипович Доливо-Доброволски изобретил трифазен асинхронен двигател с късо съединение на ротор.

Модерни трифазни асинхронни двигатели са преобразуватели на електрическа енергия в механична енергия. Благодарение на своята простота, ниска цена и висока надеждност, индукционните двигатели се използват широко. Те са навсякъде, това е най-често срещаният тип двигател, произвеждат се на 90% от общия брой двигатели в света. Асинхронният мотор наистина направи техническа революция в цялата глобална индустрия.

Огромната популярност на асинхронните двигатели е свързана с лекотата на тяхната работа, ниска цена и надеждност.

Асинхронен двигател е асинхронна машина, предназначена да преобразува електрическата енергия от променлив ток в механична енергия. Самата дума асинхрон не означава едновременно. В този случай се разбира, че при асинхронни двигатели скоростта на въртене на магнитното поле на статора е винаги по-голяма от скоростта на ротора. Асинхронните двигатели работят, както е ясно от определението, от AC мрежа.

приспособление

На снимката: 1 - вал, 2,6 - лагери, 3,8 - лагерни щитове, 4 - фута, 5 - корпус на вентилатора, 7 - вентилаторно колело, 9 - ротор на катеричка, 10 - статор, 11 - клемна кутия.

Основните части на индукционния двигател са статор (10) и ротор (9).

Статорът е с цилиндрична форма и е сглобен от стоманени листове. В процепите на статорното ядро ​​има статорни намотки, които са направени от намотка за намотаване. Оста на намотките се измества в пространството една спрямо друга под ъгъл от 120 °. В зависимост от подаденото напрежение краищата на намотките се свързват с триъгълник или звезда.

Роторите на индукционен двигател са два вида: късо съединение и фазов ротор.

Кратък ротор е ядро, направено от стоманени листове. Разтопен алуминий се изсипва в жлебовете на това ядро, което води до образуването на пръчки, които са с къси съединения с крайни пръстени. Този дизайн се нарича "катерица с катерици". При двигателите с голяма мощност вместо алуминий може да се използва мед. Клетката на катерицата е късо съединение на роторната намотка, откъдето идва самото име.

Фазовият ротор има трифазна намотка, която на практика не се различава от намотката на статора. В повечето случаи краищата на намотките на фазовия ротор са свързани в звезда и свободните краища се подават към приплъзващите се пръстени. С помощта на четки, които са свързани към пръстените, може да бъде включен допълнителен резистор в схемата за навиване на ротора. Това е необходимо, за да може да се промени съпротивлението в роторната верига, тъй като тя помага да се намалят големите натискащи токове. Прочетете повече за фазовия ротор в статията - асинхронен двигател с фазов ротор.

Принцип на действие

Когато напрежението се прилага върху намотката на статора, във всяка фаза се създава магнитен поток, който се променя с честотата на приложеното напрежение. Тези магнитни потоци се преместват една спрямо друга с 120 °, както във времето, така и в пространството. Така полученият магнитен поток се върти.

Полученият магнитен поток на статора се върти и по този начин създава електродвижеща сила в роторните проводници. Тъй като намотката на ротора има затворена електрическа верига, в нея възниква ток, който на свой ред взаимодейства с магнитния поток на статора, създава начален въртящ момент на двигателя, като се стреми да завърти ротора в посоката на въртене на магнитното поле на статора. Когато достигне стойността, спирачния момент на ротора и след това надвиши, роторът започва да се върти. Когато това се случи, така нареченото приплъзване.

Slip s е количество, което показва колко синхронна честота n₁ магнитното поле на статора е по-голямо от скоростта на ротора n₂, като процент.

Плъзгането е изключително важно количество. В началното време то е равно на единство, но до честотата на въртене n₂ роторна относителна честотна разлика n₁-п₂ става по-малък, в резултат на което ЕМП и токът в роторните проводници намаляват, което води до намаляване на въртящия момент. В режим на готовност, когато двигателят работи без натоварване върху вала, хлъзгането е минимално, но с увеличаване на статичния момент се увеличава до s_кр - критично приплъзване. Ако двигателят надвиши тази стойност, може да възникне така нареченото повдигане на двигателя и да доведе до нестабилна работа. Стойностите на плъзгането варират от 0 до 1, за асинхронни двигатели с общо предназначение, номинално - 1 - 8%.

Щом равновесието между електромагнитния момент, причиняващо въртенето на ротора и спирачния момент, създаден от натоварването върху вала на двигателя, процесът на промяна на стойностите ще се спре.

Оказва се, че принципът на работа на асинхронен двигател се състои в взаимодействието на въртящото се магнитно поле на статора и на тока, предизвикан от това магнитно поле в ротора. Освен това въртящият момент може да се получи само ако има разлика в честотата на въртене на магнитните полета.

Какво представлява асинхронен двигател? Принципът на своята работа

съдържание

Асинхронният двигател е асинхронно устройство, предназначено да преобразува с минимална загуба на електрическа енергия променлив ток в механична енергия, необходима за стартиране на инструментите, движещи се на този мотор. За да имате по-ясно разбиране за принципа на работа на асинхронните двигатели, е необходимо да се запознаете с устройството на това устройство и да разберете какви видове машини съществуват днес.

История на изобретението

Принципът на магнетизъм на въртене е открит през 1824 г. от френския физик DF Aragon. В резултат на експериментите си ученият открил, че медният диск, фиксиран към вертикална ос, може да се задейства, като действа върху него с постоянен магнит. Работата по творбите на Арагон продължава английския физик Уилям Бейли през 1879 г. В експериментите си той действа на меден диск с четири електромагнита, свързани към източник на постоянен ток. Пълната формулировка на това явление обаче е дадена през 1888 г. от италианския физик Ферарис и Никола Тесла, които работят независимо един от друг.

През 1888 г. Tesla представи първия си прототип на асинхронен двигател към света. Въпреки това, той не беше широко използван поради ниските технически индикатори в момента на стартиране на двигателя. Модерният дизайн на въртящия се трансформатор, във вида, в който го познаваме днес, е разработен от френския инженер П. Бушеро, който разработи аналога на модерния асинхронен двигател.

Асинхронно моторно устройство

Всеки електродвигател, независимо от мощността и размера, се състои от следните елементи:

• статор;
• Роторът;
• Статорни и роторни бобини;
• Магнитната ядрото.

Ротор е подвижен двигателен блок, който е отговорен за преобразуването на една енергия в друга чрез въртенето на ротора около оста си. АС двигателите, задвижвани от магнитно поле и индукция, се наричат ​​асинхронни. Те са подредени в съответствие с принципа на вторичната намотка на трансформатор, поради което второто им име е ротационни трансформатори. Най-разпространените асинхронни двигатели с трифазно превключване.

В сърцето на устройството на асинхронните двигатели е правилото на лявата ръка, която показва взаимодействието на магнитното поле и проводника, а също и посоката на въртене на електрическия мотор.

Вторият закон, заложен в проектирането и работата на ротационни трансформатори, е законът на Фарадей за електромагнитна индукция, който гласи:

1. Електромоторната сила, или ЕМФ за кратко, се предизвиква в намотката на устройството, но електромагнитният поток постоянно се променя във времето;
2. Електромоторната сила варира в зависимост от промяната във времето на електромагнитния поток.
3. ЕМП и електрическият ток имат обратната посока на движение.

Принципът на работа на асинхронен двигател

Принципът на работа и приплъзване в асинхронни AC машини е изключително прост. При електрическата намотка на статора, когато се прилага напрежение, се създава магнитно поле. Когато се прилага променливо напрежение, магнитният поток, създаван от статора, се променя. По този начин магнитното поле на статора се променя и магнитните потоци влизат в ротора, което го кара да действа и предизвиква завъртането му. Въпреки това, за да се осигури асинхронната работа на статора и ротора, е необходимо магнитният поток и напрежението на статора да бъдат равни на магнитуда спрямо променливия ток. Това ще гарантира възможността за работата му изключително от източника на променлив ток.

Ако асинхронният мотор изпълнява функцията на генератор, той ще генерира постоянен ток. В този случай роторът ще се върти от външни източници, например турбина. Ако така нареченият остатъчен магнетизъм присъства в роторното устройство, той ще има определени магнитни свойства, присъщи на магнита. В този случай ще се генерира променлив дебит при неподвижната статорна намотка. По този начин индуцираното напрежение ще потече в намотките на статорните бобини на принципа на магнитната индукция.

Обхватът на индукционните генератори е достатъчно широк. Те се използват за осигуряване на резервна енергия за малки магазини и частни домове. Това е един от най-евтините и лесни за инсталиране и използване видове радиатори. През последните години индуктовите генератори се използват все повече в много страни по света, където има проблем с постоянно падане на напрежението в електрическата мрежа. По време на работа на генератора, роторът се задвижва от дизелов двигател с ниска мощност, свързан към асинхронен генератор.

Принцип на въртене на ротора

Принципът на действие на ротора се основава на електромагнитния закон Фарадей. Той се върти поради ефекта на електродвижеща сила, произтичаща от взаимодействието на магнитните потоци и намотката на ротора. Всъщност изглежда така: между статора, ротора и намотките му има някаква празнина, през която преминава въртящият се магнитен поток. В резултат на това възниква напрежение в роторните проводници, което е причина за образуването на ЕМП.

Двигателите с роторни проводници със затворен кръг работят малко по-различно. При тези типове двигатели се използват къси ротори, при които посоката на тока и електродвижещата сила се определя от правилото Lenz, според което ЕМП противодейства на появата на ток. Роторът се върти поради магнитния поток, който се движи между него и неподвижния проводник.

По този начин, за да се намали относителната скорост, роторът започва синхронно въртене с магнитен поток върху намотката на статора, като се стреми да се върти в унисон. Честотата на електродвижещата сила на ротора е равна на честотата на статора.

Индукционни двигатели с хребета

Когато се прилага захранване с ниско напрежение на късо съединение, неговата намотка не е възбудена. Това се дължи на факта, че роторът и статорът имат същия брой зъби, като резултатът е, че магнитното фиксиране между тях е равно, което води до тяхната взаимна неутрализация. Във физиката това явление се нарича зъбно блокиране или магнитно блокиране. За да разрешите този проблем, трябва само да увеличите броя зъби на статора или ротора.

Принципът на свързване на асинхронни двигатели

По всяко време асинхронният двигател може да бъде спрян. Всичко, от което се нуждаете, е да замените двата статорни изхода. Това може да е необходимо в случай на различни видове извънредни ситуации. След това антифазовото спиране се получава в резултат на промяна в посоката на въртящия се поток, който спира захранването на ротора.

За да се избегне подобна ситуация, при еднофазни асинхронни двигатели се използват специални кондензаторни устройства, които са свързани към началната намотка на двигателя. Преди да използвате тези устройства, обаче, е необходимо да се изчислят оптималните параметри за работа. Трябва да се има предвид, че мощността на кондензаторите, използвани в еднофазни или двуфазни електрически машини с променлив ток, трябва да бъде равна на мощността на самия двигател.

Принцип на свързване

Отчитайки техническите характеристики на въртящите се AC трансформатори, използвани в производството на индустриално оборудване и техния принцип на работа, може да се намери аналогия с принципа на работа на въртящ се съединител на механичен съединител. Стойността на въртящия момент на задвижващия вал трябва да съответства на стойността на тази стойност върху задвижвания вал. Освен това е много важно да разберем, че тези две точки са еднакви един с друг. Тъй като линейният преобразувател се задвижва от тръните между дисковете вътре в съединителя.

Електромагнитен съединител

Подобна технология се прилага и в тяговия двигател, който използва фазови ротори. Системата на тези двигатели се състои от сърцевини и 4 основни и 4 допълнителни стълба. Основните полюси са медни бобини, които започват да се въртят поради предавката, задвижвана от сърцевината, наричана още "груба котва". Електрическото захранване идва от четири гъвкави кабела. Основната област на приложение на многополюсните мотори е тежката машина. Те са движещата сила на големите селскостопански машини, железопътния транспорт и машинните инструменти за някои видове индустрия.

Плюсове и минуси на асинхронни двигатели

Ротационните трансформатори са придобили огромна популярност благодарение на гъвкавостта им, което им позволява да се използват в много отрасли. Тези механизми обаче, както и всички други устройства, имат своите предимства и недостатъци. Нека да разгледаме по-отблизо всеки от тях.

Предимства на AC трансформатори:

1. Опростен дизайн на двигателя;
2. Евтини разходи за устройства;
3. Висока производителност;
4. Лесно управление на строителството;
5. Способността да работите в трудни условия.

Високата производителност на асинхронните асинхронни двигатели се постига благодарение на голямата мощност, чиито загуби са сведени до минимум поради липсата на триене по време на тяхната работа.

Недостатъците на ротационните трансформатори включват:

1. Загуба на мощност при смяна на скоростта.
2. Намален въртящ момент при увеличаване на натоварването.
3. Ниска мощност при стартиране.

Устройство и принцип на работа на асинхронни електродвигатели

Здравейте всички Радвам се, че ви виждам в сайта си. Темата на днешната статия: устройството и принципа на работа на асинхронните електродвигатели. Бих искал също така да кажа малко за това как да настроите скоростта им и да изброите основните им предимства и недостатъци.

Преди това вече съм написал статии за асинхронни електродвигатели. Ако ви интересува, можете да прочетете. Ето списък:

Е, сега нека да преминем към темата на днешната статия.

Понастоящем е много трудно да си представим как ще съществуват всички промишлени предприятия, ако няма асинхронни машини. Тези двигатели са инсталирани почти навсякъде. Дори у дома всеки човек има такъв двигател. Той може да стои на вашата пералня, на вентилатор, в помпена станция, в качулка и т.н.

По принцип асинхронен електродвигател е огромен пробив в световната индустрия. Навсякъде по света те се произвеждат с повече от 90% от общия брой произведени двигатели.

Асинхронен електродвигател е електрическа машина, която преобразува електрическата енергия в механична енергия. Това означава, че той консумира електрически ток, а в замяна дава въртящ момент, с който можете да въртите много единици.

И думата "асинхрон" сама по себе си означава не-едновременно или не съвпада във времето. Тъй като при такива двигатели скоростта на ротора се задържа малко зад честотата на въртене на електромагнитното поле на статора. Това закъснение също се нарича приплъзване.

Това приплъзване е означено с буквата: S

А плъзгането се изчислява по следната формула: S = (n1 - n2) / n1 - 100%

Където, n1 е синхронната честота на магнитното поле на статора;

n2 е скоростта на вала.

Устройство на асинхронен електродвигател.

Двигателят се състои от следните части:

1. Статор с намотки. Или легло, в което има статор с намотки.

2. Роторът. Това е при късо съединение. И ако на етапа, тогава можем да кажем, че е котва или дори колектор. Мисля, че няма да има грешка.

3. щитове за носене. При мощните двигатели лагеруващите капаци с пломби все още са отпред.

4. Лагери. Възможно е да се плъзга или да се търкаля, в зависимост от ефективността.

5. Вентилатор за охлаждане. Изработен от пластмаса или метал.

6. Корпус на вентилатора. Има слотове за подаване на въздух.

7. Borno или клемна кутия. Свързване на кабелите.

Това са основните му детайли, но в зависимост от вида, вида и дизайна те могат да се различават леко.

Асинхронните електродвигатели произвеждат главно два вида: трифазни и еднофазни. На свой ред, трифазната все още е разделена на подвидове: с ротор на катерица или фазов ротор.

Най-често срещаните са трифазни с ротор с катерици.

Статорът има кръгла форма и се набива от листове от специална стомана, които са изолирани помежду си, а този сглобен дизайн оформя сърцевина с канали. Намотките се полагат в жлебовете на сърцевината, със специална намотка, изолирана с лак. Тя е главно от мед, но също е от алуминий. Ако двигателят е много мощен, аз вятър гумата. Намотките се поставят така, че да се преместват една спрямо друга с 120 градуса. Намотките на статора са свързани в звезда или триъгълник.

Роторът, както пишех по-горе, е късо съединение или фаза.

Късо съединение е вал, върху който са поставени листове, също са изработени от специална стомана. Тези подредени листове оформят сърцевина, в жлебовете на които се изсипва разтопен алуминий. Този алуминий се разпростира равномерно по жлебовете и образува пръчки. И по краищата тези пръчки са затворени с алуминиеви пръстени. Оказва се, че има нещо като "катерица с катерици".

Фазовият ротор е вал с ядро ​​и три намотки. Единият завършва, който обикновено е свързан със звезда, а вторият - с двата края. И на тези пръстени, с помощта на четки, се прилага електрически ток.

Ако на веригата фаза на намотката се добави товарният резистор и когато двигателят започне да увеличава съпротивлението, този метод може да намали големите токове на включване.

Принцип на действие.

Когато се подава електрически ток към намотките на статора, в тези намотки се получава електрически поток. Както си спомняте, от горните писмени думи, фазите са изместени една спрямо друга с 120 градуса. И този поток в намотките започва да се върти.

И когато магнитният поток на статора се върти, в намотките на ротора и в магнитното му поле се появява електрически ток. Тези две магнитни полета започват да взаимодействат и принуждават ротора на електрическия мотор да се върти. Това е, ако роторът е с късо съединение.

По принцип на роботите, тук е видеоклип.

Е, с фазов ротор, всъщност принципът е същият. Напрежението се прилага към статора и ротора. Появяват се две магнитни полета, които започват да взаимодействат и завъртат ротора.

Предимствата и недостатъците на асинхронните двигатели.

Основните предимства на асинхронен двигател с ротор с катерици:

1. Много просто устройство, което ви позволява да намалите разходите за неговото производство.

2. Цената е много по-малка в сравнение с другите двигатели.

3. Много просто схема за стартиране.

4. Скоростта на въртене на вала практически не се променя при увеличаване на натоварването.

5. Той толерира краткосрочното претоварване.

6. Способност за свързване на трифазни двигатели в еднофазна мрежа.

7. Надеждност и способност за работа в почти всякакви условия.

8. Тя има много висока ефективност и cos φ.

недостатъци:

1. Невъзможност за контрол на скоростта на ротора без загуба на мощност.

2. Ако увеличите товара, тогава моментът намалява.

3. Началният въртящ момент е много малък в сравнение с другите машини.

4. При понижаване на cos φ

5. Високи скорости на изходните токове.

Предимства на мотори с фазов ротор:

1. В сравнение с двигателите с късо съединение, той има достатъчно голям въртящ момент. Това му позволява да работи под товар.

2. Тя може да работи с малко претоварване, като в същото време скоростта на въртене на вала практически не се променя.

3. Малък начален ток.

4. Можете да използвате автоматични стартери.

недостатъци:

1. Голям размер.

2. Индикаторите за ефективност и cos φ са по-малки от тези на двигателите с късо съединение на ротора. При недостатъчно натоварване тези цифри имат минимална стойност.

3. Необходимо е да се поддържа четката механизъм.

На това ще завърша статията си. Ако ви е полезно, споделете го с приятелите си в социалните мрежи. Ако имате въпроси, попитайте ги в коментарите и се абонирайте за актуализации. Чао.

Устройство и принцип на работа на асинхронен двигател

Асинхронните електродвигатели (AD) се използват широко в националната икономика. Според различни източници, до 70% от цялата електрическа енергия, преобразувана в механична енергия с ротационно или транслационно движение, се консумира от асинхронен двигател. Електрическата енергия в механичната енергия на транслационното движение се преобразува от линейни асинхронни електрически мотори, които се използват широко в електрическо задвижване за извършване на технологични операции. Широко разпространената употреба на кръвното налягане се свързва с редица предимства. Асинхронните двигатели са най-простият в проектирането и производството, надеждни и най-евтините от всички видове електрически мотори. Те нямат устройство за събиране на четките или плъзгащ токоприемник, което освен висока надеждност осигурява минимални експлоатационни разходи. В зависимост от броя фази на подаване, се разграничават трифазни и еднофазни асинхронни двигатели. Трифазен асинхронен двигател при определени условия може успешно да изпълнява функциите си, дори когато се захранва от еднофазна мрежа. HELL се използва широко не само в промишлеността, строителството, селското стопанство, но също и в частния сектор, в ежедневието, домашните работилници, градинските парцели. Еднофазни асинхронни двигатели задвижват перални машини, вентилатори, малки дървообработващи машини, електрически инструменти и помпи за водоснабдяване. Най-често трифазното артериално налягане се използва за ремонт или създаване на механизми и устройства за промишлено производство или собствен дизайн. И на разположение на дизайнера може да бъде едновременно трифазен и еднофазен мрежа. Има проблеми с изчисляването на мощността и избора на мотор за един или друг случай, избирането на най-рационалната схема за управление на асинхронен двигател, изчисляване на кондензатори, осигуряващи работа на трифазен асинхронен мотор в еднофазен режим, избор на напречно сечение и тип проводници, устройства за управление и защита. Този вид практически проблеми са посветени на книгата, предложена на читателя. Книгата също така предоставя описание на устройството и принципа на работа на асинхронен двигател, основните проектни съотношения за мотори в трифазни и еднофазни режими.

Устройство и принцип на работа на асинхронни електродвигатели

1. Устройства с трифазни асинхронни двигатели

Традиционният трифазен асинхронен двигател (AD), който осигурява въртеливо движение, е електрическа машина, състояща се от две основни части: фиксиран статор и ротор, въртящ се на вала на двигателя. Статорният двигател се състои от рамка, в която се вмъква т. Нар. Електромагнитно ядро ​​на статор, включващо магнитна сърцевина и трифазна разпределена статорна намотка. Целта на ядрото е да магнетизира машината или да създаде ротационно магнитно поле. Магнитната сърцевина на статора се състои от листове (от 0.28 до 1 мм), изолирани една от друга, щамповани от специална електрическа стомана. В листовете има зъбна зона и иго (фигура 1.а). Листовете се сглобяват и закрепват по такъв начин, че статорните зъби и жлебовете на статора се оформят в магнитната сърцевина (Фигура 1.b). Магнитната верига е малко магнитно съпротивление за магнитния поток, генериран от намотката на статора, и поради феномена на магнетизиране този поток се увеличава.

Фиг. 1 статорна магнитна сърцевина

Разпределена трифазна намотка на статор се полага в жлебовете на магнитната верига. Намотката в най-простия случай се състои от три фазови серпентини, чиито оси се преместват в пространството един спрямо друг с 120 °. Фазовите бобини са взаимосвързани от звезда или триъгълник (фиг.2).

Фигура 2. Схеми на свързване на фазовите намотки на трифазен асинхронен мотор в звезда и в триъгълник

По-подробна информация за схемите за свързване и символите за началните и крайните намотки е представена по-долу. Роторът на двигателя се състои от магнитна сърцевина, също така сглобена от щамповани стоманени листове с вдлъбнатини, в които е разположена намотката на ротора. Има два вида роторни намотки: фаза и късо съединение. Фазовата намотка е подобна на намотката на статора, свързана в звезда. Краищата на намотката на ротора са свързани и изолирани, а началото е прикрепено към контактните пръстени, разположени върху вала на двигателя. Фиксираните четки се наслагват върху плъзгащите пръстени, изолирани един от друг и от вала на двигателя и въртящи се заедно с ротора, към който са прикрепени външни вериги. Това позволява чрез промяна на съпротивлението на ротора да се регулира скоростта на въртене на двигателя и да се ограничат изходните токове. Най-широко използваните къси съединения с намотки "катерици". Въртянето на ротори на големи двигатели включва месингови или медни пръти, които се задвижват в жлебовете, а късите крайни пръстени са монтирани по краищата, към които са залепени или заварени прътите. За серийните ниско и средно напрежение BPs, намотката на ротора се извършва чрез леене с алуминиева сплав. В същото време пръти 2 и къси кръгови пръстени 4 с крила на вентилатора се оформят едновременно в опаковката на ротора 1, за да се подобрят условията на охлаждане на двигателя, а след това опаковката се притиска към вала 3. (Фигура 3). В разрез, направен на фигурата, са видими профилите на жлебовете, зъбите и роторните прътове.

Фиг. 3. Асинхронен двигател на ротора с късо съединение

Общ изглед на асинхронна серия двигатели 4А е представен на фиг. 4 [2]. Роторът 5 се притиска към вала 2 и се монтира върху лагерите 1 и 11 в отвора на статора в лагерите 3 и 9, които са закрепени към краищата на статора 6 от двете страни. Към свободния край на вала 2 прикрепете товара. В другия край на вала, вентилаторът 10 се заздравява (двигателят на затворената взривена версия), който е затворен с капачка 12. Вентилаторът осигурява по-интензивно отвеждане на топлината от двигателя, за да се постигне съответният капацитет на натоварване. За по-добър пренос на топлина леглото се отлива с ребра 13 върху почти цялата повърхност на леглото. Статорът и роторът са разделени от въздушна междина, която за машини с малка мощност варира от 0,2 до 0,5 мм. За закрепване на двигателя към основата, рамката или директно към механизма, поставен в движение върху рамката, са предвидени лапи 14 с монтажни отвори. Предлагат се и фланцеви двигатели. При такива машини на един от лагерите (обикновено от страната на вала) се използва фланец за свързване на двигателя към работния механизъм.

Фиг. 4. Общ изглед на асинхронния сериен мотор 4А

Представени са също двигатели, имащи както лапи, така и фланец. Инсталационните размери на двигателите (разстоянието между отворите на краката или фланците), както и височината им на оста на въртене, се нормализират. Височината на оста на въртене е разстоянието от равнината, на която е разположен двигателят, до оста на въртене на вала на ротора. Височините на осите на въртене на двигатели с малка мощност: 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100 mm.

2. Принципът на работа на трифазните асинхронни двигатели

Беше отбелязано по-горе, че трифазната намотка на статора служи за магнетизиране на машината или за създаване на т.нар. Въртящо се магнитно поле на двигателя. Принципът на индукционния двигател се основава на закона за електромагнитната индукция. Ротационното магнитно поле на статора пресича проводниците на късо съединение на роторната намотка, което в последната индуцира електродвижеща сила, предизвиквайки протичане на променлив ток в намотката на ротора. Токът на ротора създава свое собствено магнитно поле, взаимодействието му с въртящото се магнитно поле на статора води до въртенето на ротора след полетата. Идеята за асинхронната двигателна операция е най-ясно илюстрирана от простия опит, демонстриран от френския академик Arago през 18 век (фиг.5). Ако магнитът с форма на подкова се върти с постоянна скорост близо до метален диск, който е свободно разположен върху оста, тогава дискът ще започне да се върти след магнита при определена скорост, по-малка от скоростта на въртене на магнита.

Фиг. 5. Опитайте Араго, обяснявайки принципа на асинхронния двигател

Това явление е обяснено на базата на закона за електромагнитната индукция. Когато магнитните полюси се движат близо до повърхността на диска, в контурите под полюса се индуцира електродвижеща сила и се появяват токове, които създават магнитно поле на диска. Читател, който трудно може да си представи проводящи контури в твърд диск, може да изобрази диск под формата на колело с много проводящи спици, свързани с джантата и ръкава. Две спици, както и сегментите на джантата и втулките, които ги свързват, представляват елементарен контур. Дисковото поле е свързано към полето на полюсите на въртящ се постоянен магнит, а дискът е увлечен от собственото си магнитно поле. Очевидно най-голямата електродвижеща сила ще бъде предизвикана в контурите на диска, когато дискът е неподвижен, и обратно, най-малката, когато е близо до скоростта на въртене на диска. Насочвайки се към истински асинхронен двигател, ние отбелязваме, че късо съединение на роторната намотка може да се оприличи на диск, а на статорната намотка с магнитна сърцевина - към въртящ се магнит. Обаче въртенето на магнитното поле в стационарния статор а се дължи на трифазна система от токове, които протичат в трифазна намотка с пространствено фазово отместване.

Устройство, принцип на действие на асинхронен двигател

Асинхронен двигател е AC машина. Думата "асинхронна" означава не-едновременна. В този случай се разбира, че в асинхронните двигатели честотата на въртене на магнитното поле се различава от честотата на въртене на ротора. Основните части на машината са статор и ротор, отделени една от друга с еднаква въздушна междина.

Фиг.1. Асинхронни двигатели

Статорът е фиксирана част на машината (фиг.1, а). За да се намалят загубите от вихрови токове, сърцевината му е съставена от пресовани листове от електрическа стомана с дебелина от 0.35 - 0.5 мм, изолирани един от друг от слой лак. Намотка се полага в процепите на магнитната верига на статора. При трифазни двигатели намотката е трифазна. Фазите на намотката могат да бъдат свързани в звезда или триъгълник, в зависимост от големината на мрежовото напрежение.

Роторът е ротационна част на двигателя. Магнитната сърцевина на ротора е цилиндър, изработен от щамповани листове от електрическа стомана (фиг.1, б. С). В гнездата на ротора се поставя намотка, в зависимост от вида на намотката, роторите на асинхронните двигатели са разделени на късо съединение и фаза (с хлъзгащи пръстени). Краткотрайна намотка е неизолирана медна или алуминиева пръчка (фиг.1, d), свързана с краищата на пръстените от същия материал ("катерица с катерици").

Във фазовия ротор (виж фиг.1, с) в процепите на магнитната верига има трифазна намотка, фазите на която са свързани със звезда. Свободните краища на фазите на намотката са свързани с три медни приплъзващи пръстена, монтирани на вала на двигателя. Плъзгащите пръстени са изолирани един от друг и от вала. Към пръстените се притискат въглеродни или медни графитни четки. Чрез контактните пръстени и четките в намотката на ротора можете да включите трифазен стартов и регулиращ реостат.

Превръщането на електрическата енергия в механична енергия в асинхронен двигател се осъществява чрез въртящо се магнитно поле. Ротационното магнитно поле е постоянен поток, въртящ се в пространството с постоянна ъглова скорост.

Необходимите условия за възбуждане на въртящо се магнитно поле са:

- пространствено отместване на осите на статорните бобини,

- времево отместване на токове в статорните бобини.

Първото изискване се удовлетворява от подходящото разположение на магнитните бобини върху магнитната сърцевина на статора. Фазовата ос на намотката е изместена в пространството под ъгъл от 120 °. Второто условие е осигурено от захранването на статорните намотки на трифазна система за напрежение.

Когато двигателят е включен в трифазна мрежа, в статорната намотка е установена система от токове със същата честота и амплитуда, чиито периодични промени се правят със закъснение от 1/3 от периода.

Токовете на фазите на намотката създават магнитно поле, въртящо се спрямо статора с честота n₁. оборотите, които се наричат ​​синхронни обороти на двигателя:

където f₁ - честота на захранване, Hz;

р е броят на двойките полюси на магнитното поле.

При стандартната честота на мрежата Hz, честотата на въртене на полето според формулата (1) и в зависимост от броя на двойките полюси има следните стойности:

При завъртане полето преминава през проводниците на намотката на ротора, предизвиквайки емф в тях. При затваряне на намотката на ротора EMF причинява течения, когато взаимодейства с въртящо се магнитно поле, възниква въртящ се електромагнитен момент. Честотата на въртене на ротора в режим на двигател на асинхронната машина винаги е по-малка от честотата на въртене на полето, т.е. роторът закъснява зад ротационното поле. Само при това условие EMF се индуцира в роторните проводници, потокът на тока и въртящият момент се създават. Феноменът на закъснението на ротора от магнитното поле се нарича приплъзване. Степента на закъснение на ротора от магнитното поле се характеризира с големината на относителното приплъзване

където n₂ - скорост на ротора, об

За асинхронни двигатели плъзгането може да варира от 1 (старт) до стойност близка до 0 (празен ход).

185.154.22.117 © studopedia.ru не е автор на материалите, които са публикувани. Но предоставя възможност за безплатно ползване. Има ли нарушение на авторски права? Пишете ни.

Асинхронен двигател - принцип на работа и устройство

На 8 март 1889 г. най-големият руски учен и инженер Михаил Озипович Доливо-Доброволски изобретил трифазен асинхронен двигател с късо съединение на ротор.

Модерни трифазни асинхронни двигатели са преобразуватели на електрическа енергия в механична енергия. Благодарение на своята простота, ниска цена и висока надеждност, индукционните двигатели се използват широко. Те са навсякъде, това е най-често срещаният тип двигател, произвеждат се на 90% от общия брой двигатели в света. Асинхронният мотор наистина направи техническа революция в цялата глобална индустрия.

Огромната популярност на асинхронните двигатели е свързана с лекотата на тяхната работа, ниска цена и надеждност.

Асинхронен двигател е асинхронна машина, предназначена да преобразува електрическата енергия от променлив ток в механична енергия. Самата дума асинхрон не означава едновременно. В този случай се разбира, че при асинхронни двигатели скоростта на въртене на магнитното поле на статора е винаги по-голяма от скоростта на ротора. Асинхронните двигатели работят, както е ясно от определението, от AC мрежа.

приспособление

На снимката: 1 - вал, 2,6 - лагери, 3,8 - лагерни щитове, 4 - фута, 5 - корпус на вентилатора, 7 - вентилаторно колело, 9 - ротор на катеричка, 10 - статор, 11 - клемна кутия.

Основните части на индукционния двигател са статор (10) и ротор (9).

Статорът е с цилиндрична форма и е сглобен от стоманени листове. В процепите на статорното ядро ​​има статорни намотки, които са направени от намотка за намотаване. Оста на намотките се измества в пространството една спрямо друга под ъгъл от 120 °. В зависимост от подаденото напрежение краищата на намотките се свързват с триъгълник или звезда.

Роторите на индукционен двигател са два вида: късо съединение и фазов ротор.

Кратък ротор е ядро, направено от стоманени листове. Разтопен алуминий се изсипва в жлебовете на това ядро, което води до образуването на пръчки, които са с къси съединения с крайни пръстени. Този дизайн се нарича "катерица с катерици". При двигателите с голяма мощност вместо алуминий може да се използва мед. Клетката на катерицата е късо съединение на роторната намотка, откъдето идва самото име.

Фазовият ротор има трифазна намотка, която на практика не се различава от намотката на статора. В повечето случаи краищата на намотките на фазовия ротор са свързани в звезда и свободните краища се подават към приплъзващите се пръстени. С помощта на четки, които са свързани към пръстените, може да бъде включен допълнителен резистор в схемата за навиване на ротора. Това е необходимо, за да може да се промени съпротивлението в роторната верига, тъй като тя помага да се намалят големите натискащи токове. Прочетете повече за фазовия ротор в статията - асинхронен двигател с фазов ротор.

Принцип на действие

Когато напрежението се прилага върху намотката на статора, във всяка фаза се създава магнитен поток, който се променя с честотата на приложеното напрежение. Тези магнитни потоци се преместват една спрямо друга с 120 °. както във времето, така и в пространството. Така полученият магнитен поток се върти.

Полученият магнитен поток на статора се върти и по този начин създава електродвижеща сила в роторните проводници. Тъй като намотката на ротора има затворена електрическа верига, в нея възниква ток, който на свой ред взаимодейства с магнитния поток на статора, създава начален въртящ момент на двигателя, като се стреми да завърти ротора в посоката на въртене на магнитното поле на статора. Когато достигне стойността, спирачния момент на ротора и след това надвиши, роторът започва да се върти. Когато това се случи, така нареченото приплъзване.

Slides е количество, което показва колко синхронна честота n₁ магнитното поле на статора е по-голямо от скоростта на ротора n₂. като процент.

Плъзгането е изключително важно количество. В началното време то е равно на единство, но до честотата на въртене n₂ роторна относителна честотна разлика n₁ -п₂ става по-малък, в резултат на което ЕМП и токът в роторните проводници намаляват, което води до намаляване на въртящия момент. В режим на готовност, когато двигателят работи без натоварване върху вала, хлъзгането е минимално, но с увеличаване на статичния момент се увеличава до s_кр - критично приплъзване. Ако двигателят надвиши тази стойност, може да възникне така нареченото повдигане на двигателя и да доведе до нестабилна работа. Стойностите на плъзгането варират от 0 до 1, за асинхронни двигатели с общо предназначение, номинално - 1 - 8%.

Щом равновесието между електромагнитния момент, причиняващо въртенето на ротора и спирачния момент, създаден от натоварването върху вала на двигателя, процесът на промяна на стойностите ще се спре.

Оказва се, че принципът на работа на асинхронен двигател се състои в взаимодействието на въртящото се магнитно поле на статора и на тока, предизвикан от това магнитно поле в ротора. Освен това въртящият момент може да се получи само ако има разлика в честотата на въртене на магнитните полета.