Что такое асинхронный двигатель

Асинхронные электродвигатели

Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором составляют значительную часть семейства электрических двигателей переменного тока – преобразователей электромагнитной энергии от одно- или трехфазной сети в механическую энергию вращения вала двигателя.

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором содержит две основные части: неподвижную и вращающуюся. Неподвижная часть – статор – состоит из сердечника той или иной конфигурации, одной или нескольких обмоток, уложенных в пазы сердечника и конструктивных деталей: станины, крепежных деталей и т.п.

Подвижная часть – ротор – состоит из сердечника, короткозамкнутой обмотки, уложенной в его пазы, и конструктивных деталей, с помощью которых обеспечивается возможность вращения подвижной части относительно неподвижной: вала, опорных подшипников, крепежных деталей и т.п.

Конструкция таких двигателей наиболее проста из всех видов электрических машин.

Модельный ряд асинхронных электродвигателей

Сводная таблица основных характеристик серий однофазных и трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором INNOVARI, INNORED:

Применение асинхронных двигателей

Предельная простота конструкции и дешевизна производства, а также появление гибких в программировании преобразователей частоты определили практически повсеместное применение асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором в промышленных электроприводах. Однофазные и трехфазные асинхронные двигатели находят применение:

• в металлургическом производстве: в автоматизированных приводах оборудования прокатных и волочильных станов, литейного производства;
• в металлообрабатывающем производстве: в автоматизированных приводах станков и обрабатывающих центров, подъёмно-крановом оборудовании, транспортерах и т.п.;
• в механосборочном производстве: в приводах манипуляторов, конвейеров, компрессорном оборудовании;
• в горнодобывающем производстве: в бурильном и экскаваторном оборудовании, транспортерах и др.;
• в насосном, вентиляционном, компрессорном оборудовании;
• в строительстве: в крановом оборудовании, оборудовании подготовки и транспортировки стройматериалов;
• в бытовой сфере: в ручном электроинструменте, прачечном, кухонном и офисном оборудовании.

Преимущества использования асинхронных двигателей

Привлекательными сторонами использования асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором являются:

• относительно высокие значения коэффициента мощности (cos φ) и коэффициента полезного действия (η);
• жесткая механическая характеристика (малы изменения скорости при колебаниях нагрузки);
• высокие значения пускового и максимально допустимого момента на валу двигателя.

При этом имеет место предельная простота конструкции и обусловленная этим надежность в эксплуатации. Основными элементами, определяющими отказы асинхронных короткозамкнутых двигателей, являются опорные подшипники вала двигателя и электрическая изоляция обмоток.

К основным факторам разрушения изоляции обмоток относится вибрация и перегрев обмоток, а также агрессивность внешней среды. Факторы разрушения подшипников: вибрации и перекос нагрузок, агрессивность внешней среды и паразитные токи через станину и вал двигателя, способствующие эрозии дорожек и тел качения.

Эти недостатки присущи всем видам электрических машин, но в случае асинхронных короткозамкнутых двигателей простота конструкции и обеспечение условий эксплуатации сводит их влияние к минимуму.

Принцип работы асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором

В пазах статора пространственно симметрично уложена трехфазная обмотка. Принцип работы асинхронного двигателя основан на свойстве таких обмоток, заключающемся в следующем: при питании фаз обмотки токами, сдвинутыми по времени на электрический угол, в градусах равный пространственному углу сдвига фаз обмотки, внутри статора возникает вращающееся магнитное поле. Частоту вращения такого поля принято называть синхронной.

За один период изменения тока частотой f поле поворачивается на электрический угол 360°, соответствующий двум полюсным делениям. Поэтому скорость вращения поля (синхронная скорость) nс = f/p (об/сек), где p – число пар полюсов обмотки. Вращающийся магнитный поток в пространстве статора пересекает витки обмотки ротора. При этом он индуцирует в обмотке ротора электродвижущую силу, под действием которой в обмотке начинает протекать ток.

Частота и сила тока зависит от разности скоростей синхронной nс и самого ротора n. Относительную разницу этих скоростей принято называть скольжением S=(nс–n)/nс. При номинальном режиме работы величина скольжения лежит в пределах 0,030,05. По мере увеличения нагрузки на валу двигателя скольжение возрастает, поскольку возрастает отставание ротора от магнитного потока.

Ток ротора так же создает свой вращающийся магнитный поток, который, векторно складываясь с потоком статора, создает внутреннее магнитное поле машины. В результате взаимодействия тока ротора с магнитным полем машины возникает вращающий электромагнитный момент, поддерживающий вращение ротора и приводящий в движение нагрузку электродвигателя.

При движении ротора с синхронной скоростью исчезнет индуцируемая электродвижущая сила и ток в обмотке ротора, исчезнет и вращающий момент. Таким образом, ротор всегда движется со скоростью, меньшей синхронной.

В однофазных асинхронных двигателях обмотка статора состоит из двух пространственно сдвинутых фаз и запитывается однофазным напряжением.

Для получения сдвига фаз токов в обмотках последовательно или параллельно одной из них включается фазосдвигающий элемент – чаще всего, конденсатор.

Однофазные асинхронные двигатели, как правило, имеют худшие по сравнению с трехфазными двигателями характеристики, однако, в ряде случаев, эти недостатки перекрываются преимуществами, возникающими при возможности питания от однофазной сети.

Обмотка, уложенная в пазах статора, может быть многополюсной. В этом случае переключение обмоток на разное число пар полюсов используется для дискретного регулирования скорости вращения электродвигателя.

Источник: https://rusautomation.ru/privodnaya-tehnika/asinhronnye-elektrodvigateli

Асинхронный двигатель — принцип работы и устройство

8 марта 1889 года величайший русский учёный и инженер Михаил Осипович Доливо-Добровольский изобрёл трёхфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Современные трёхфазные асинхронные двигатели являются преобразователями электрической энергии в механическую. Благодаря своей простоте, низкой стоимости и высокой надёжности асинхронные двигатели получили широкое применение. Они присутствуют повсюду, это самый распространённый тип двигателей, их выпускается 90% от общего числа двигателей в мире. Асинхронный электродвигатель поистине совершил технический переворот во всей мировой промышленности.

Огромная популярность асинхронных двигателей связана с простотой их эксплуатации, дешивизной и надежностью.

Асинхронный двигатель — это асинхронная машина, предназначенная для преобразования электрической энергии переменного тока в механическую энергию. Само слово “асинхронный” означает не одновременный. При этом имеется ввиду, что у асинхронных двигателей частота вращения магнитного поля статора всегда больше частоты вращения ротора. Работают асинхронные двигатели, как понятно из определения, от сети переменного тока.

Устройство

На рисунке: 1 — вал, 2,6 — подшипники, 3,8 — подшипниковые щиты, 4 — лапы, 5 — кожух вентилятора, 7 — крыльчатка вентилятора, 9 — короткозамкнутый ротор, 10 — статор, 11 — коробка выводов.

Основными частями асинхронного двигателя являются статор (10) и ротор (9).

Статор имеет цилиндрическую форму, и собирается из листов стали. В пазах сердечника статора уложены обмотки статора, которые выполнены из обмоточного провода. Оси обмоток сдвинуты в пространстве относительно друг друга на угол 120°. В зависимости от подаваемого напряжения концы обмоток соединяются треугольником или звездой.

Роторы асинхронного двигателя бывают двух видов: короткозамкнутый и фазный ротор.

Короткозамкнутый ротор представляет собой сердечник, набранный из листов стали. В пазы этого сердечника заливается расплавленный алюминий, в результате чего образуются стержни, которые замыкаются накоротко торцевыми кольцами. Эта конструкция называется «беличьей клеткой«. В двигателях большой мощности вместо алюминия может применяться медь. Беличья клетка представляет собой короткозамкнутую обмотку ротора, откуда собственно название.

Фазный ротор имеет трёхфазную обмотку, которая практически не отличается от обмотки статора. В большинстве случаев концы обмоток фазного ротора соединяются в звезду, а свободные концы подводятся к контактным кольцам.

С помощью щёток, которые подключены к кольцам, в цепь обмотки ротора можно вводить добавочный резистор. Это нужно для того, чтобы можно было изменять активное сопротивление в цепи ротора, потому что это способствует уменьшению больших пусковых токов.

Подробнее о фазном роторе можно прочитать в статье — асинхронный двигатель с фазным ротором.

Принцип работы

При подаче к обмотке статора напряжения, в каждой фазе создаётся магнитный поток, который изменяется с частотой подаваемого напряжения. Эти магнитные потоки сдвинуты относительно друг друга на 120°, как во времени, так и в пространстве. Результирующий магнитный поток оказывается при этом вращающимся.

Результирующий магнитный поток статора вращается и тем самым создаёт в проводниках ротора ЭДС.

Так как обмотка ротора, имеет замкнутую электрическую цепь, в ней возникает ток, который в свою очередь взаимодействуя с магнитным потоком статора, создаёт пусковой момент двигателя, стремящийся повернуть ротор в направлении вращения магнитного поля статора. Когда он достигает значения, тормозного момента ротора, а затем превышает его, ротор начинает вращаться. При этом возникает так называемое скольжение.

Скольжение s — это величина, которая показывает, насколько синхронная частота n1 магнитного поля статора больше, чем частота вращения ротора n2, в процентном соотношении.

Скольжение это крайне важная величина. В начальный момент времени она равна единице, но по мере возрастания частоты вращения n2 ротора относительная разность частот n1-n2 становится меньше, вследствие чего уменьшаются ЭДС и ток в проводниках ротора, что влечёт за собой уменьшение вращающего момента.

В режиме холостого хода, когда двигатель работает без нагрузки на валу, скольжение минимально, но с увеличением статического момента, оно возрастает до величины sкр — критического скольжения. Если двигатель превысит это значение, то может произойти так называемое опрокидывание двигателя, и привести в последствии к его нестабильной работе.

Значения скольжения лежит в диапазоне от 0 до 1, для асинхронных двигателей общего назначения оно составляет в номинальном режиме — 1 — 8 %.

Как только наступит равновесие между электромагнитным моментом, вызывающим вращение ротора и тормозным моментом создаваемым нагрузкой на валу двигателя процессы изменения величин прекратятся.

Выходит, что принцип работы асинхронного двигателя заключается во взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и токов, которые наводятся этим магнитным полем в роторе. Причём вращающий момент может возникнуть только в том случае, если существует разность частот вращения магнитных полей.

Рекомендуем к прочтению — однофазный асинхронный двигатель. 

1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 4.72 (442 Голоса)

Источник: https://electroandi.ru/elektricheskie-mashiny/asdvig/asinkhronnyj-dvigatel-printsip-raboty-i-ustrojstvo.html

Асинхронный электродвигатель: принцип работы и устройство

Самым эффективным устройством, превращающим электрическую энергию в механическую, является асинхронный двигатель, изобретенный инженером Доливо-Добровольским в конце 19 века. Учитывая возрастающий интерес современников к разработке и сборке станков, самодвижущихся аппаратов и прочих механизмов, мы постараемся объяснить, как работает асинхронный электродвигатель, чтобы вы могли понять принцип его действия и результативно его использовать.

Устройство асинхронного электродвигателя

В его конструкцию входят следующие элементы:

• Статор цилиндрической формы, собранный из стальных листов. Сердечник статора имеет пазы, в которые уложены обмотки. Их оси сдвинуты на 120 градусов по отношению друг к другу.
• Ротор (короткозамкнутый или фазный). Первый вариант представляет собой сердечник с алюминиевыми стержнями, накоротко замкнутыми торцевыми кольцами (беличья клетка). Второй вариант состоит из трехфазной обмотки, чаще всего соединенной «звездой».
• Конструктивные детали – вал, подшипники, лапы, подшипниковые щиты, крыльчатка и кожух вентилятора, коробка выводов — обеспечивающие вращение, охлаждение и защиту механизма.

Схему асинхронного двигателя с указанием его деталей легко найти в интернете или в пособиях.

Принцип работы асинхронного двигателя

Принцип действия асинхронного электродвигателя заложен в его названии (не синхронный). То есть статор и ротор при включении создают вращающиеся с разной частотой магнитные поля. При этом частота вращения магнитного поля ротора всегда меньше частоты вращения магнитного поля статора.

Чтобы более наглядно представить себе этот процесс, возьмите постоянный магнит и покрутите его вокруг своей оси возле медного диска. Диск с небольшим отставанием начнет вращаться вслед за магнитом.

Дело в том, что при вращении магнита в структуре диска возбуждаются токи Фуко (индукционные токи), движущиеся по замкнутому кругу. По сути они являются токами короткого замыкания, разогревающими металл.

В диске «зарождается» собственное магнитное поле, в дальнейшем взаимодействующее с полем магнита.

В асинхронном двигателе для получения вращающегося поля используются обмотки статора. Магнитный поток, образованный ими, создает ЭДС в проводниках ротора. При взаимодействии магнитного поля статора и индуцируемого тока в обмотке ротора создается электромагнитная сила, приводящая во вращение вал электродвигателя.

Пошагово процесс выглядит следующим образом:

1. При запуске двигателя магнитное поле статора пересекается с контуром ротора и индуцирует электродвижущую силу.
2. В накоротко замкнутом роторе возникает переменный ток.
3. Два магнитных поля (статора и ротора) создают крутящий момент.
4. Крутящийся ротор пытается «догнать» поле статора.
5. В тот момент, когда частоты вращения магнитного поля статора и ротора совпадут, электромагнитные процессы в роторе затухают и крутящий момент становится равным нулю.
6. Магнитное поле статора возбуждает контур ротора, который к этому моменту снова отстает.

То есть ротор всегда медленнее магнитного поля статора, что и обеспечивает асинхронность.

Поскольку ток в роторе индуцируется бесконтактно, отпадает необходимость установки скользящих контактов, что делает асинхронные двигатели более надежными и эффективными. Изменяя направление тока в одной из обмоток (для этого нужно поменять фазы на клеммах), вы можете «заставить» мотор вращаться в ту или другую сторону.

Направление электромагнитной силы легко определить, вспомнив школьный курс физики и воспользовавшись «правилом левой руки».

На частоту вращения магнитного поля статора влияет частота питающей сети и число пар полюсов. Поскольку число пар полюсов зависит от типа двигателя и остается неизменным, то, если вы хотите изменить частоту вращения поля, необходимо изменить частоту питающей сети с помощью преобразователя.

Преимущества асинхронных двигателей

Благодаря тому, что устройство и принцип работы асинхронного электродвигателя достаточно просты, он обладает массой преимуществ и широко применяется во всех сферах народного хозяйства и в быту. Двигатели этого типа характеризуются:

• Надежностью и долговечностью. Отсутствие контакта между подвижными и неподвижными деталями сводит к минимуму возможность износа и поломок.
• Низкой стоимостью. Они доступны (не зря 90% от всех выпускающихся в мире двигателей именно асинхронные).
• Простотой эксплуатации. Для того чтобы использовать их, не обязательно иметь специальные знания и навыки.
• Универсальностью. Их можно установить практически на любое оборудование.

Изобретение асинхронного электродвигателя было значимым вкладом в развитие науки, промышленности и сельского хозяйства. С ним наша жизнь стала более комфортной.

Источник: https://www.szemo.ru/press-tsentr/article/asinkhronnyy-elektrodvigatel-printsip-raboty-i-ustroystvo/

Типы и особенности применения асинхронных двигателей

На сегодняшний день электродвигателями, работающими по принципу переменного тока, оснащены многие машины. Для работы эти устройства используют магнитное поле, образуемое статором. Но есть особая разновидность таких механизмов. Устройства, у которых показатель частоты вращения поля отличается от аналогичного показателя ротора, называются асинхронными.

Их используют в самых разных сферах хозяйской деятельности, в конструировании оборудования, производстве. Такие моторы довольно надёжные и простые в изготовлении. Эти параметры лучше всего объясняют их востребованность. Устройства доступны в свободной продаже, купить на http://tmmotor.ua/ асинхронный двигатель можно любой мощности. Выпускаются они нескольких типов, всего выделяют 4 основных.

Отличие между ними заключается в конструкции и функциональности.

Типы и особенности строения

Первое различие заключается в особенностях ротора. Существуют двигатели с короткозамкнутым ротором и разным количеством фаз: 1, 2 и 3.

Также есть трёхфазные устройства. В них установлен фазный ротор. Различие между первыми тремя типами заключается в количестве обмоток. Так, однофазные двигатели имеют только одну. При функционировании асинхронного двигателя на эту обмотку и подаётся переменный ток. Но также в конструкции этих устройств имеется обмотка (вспомогательная) на статоре.

Она подключается на короткий период при пуске. В этот момент дополнительная обмотка питается от электросети при помощи конденсатора или по принципу индуктивности, может также кратко замыкаться. Это позволяет создать начало сдвига фаз, из-за чего начинает вращаться ротор.

Если этого не произойдёт, то пульсация магнитного поля не позволила бы ему двигаться.

Двухфазные, соответственно, в своей конструкции содержат 2 обмотки. Они характеризуются большей эффективностью при работе от электросети с подачей переменного тока (1 фаза).

В таких устройствах обмотки на статоре располагаются перпендикулярно друг другу. Одна из них напрямую подключена к источнику с переменным током, а вторая — посредством фазосдвигающего конденсатора.

В процессе работы образуется вращающееся электромагнитное поле. Без применения конденсаторов ротор оставался бы неподвижным.

Трёхфазные устройства содержат на своём статоре уже 3 обмотки. Они немного сдвинуты по отношению друг к другу. В процессе включения эти рабочие обмотки образуют 3-фазную сеть. Каждое магнитное поле, что образуется, смещено на 120° по отношению друг к другу.

Когда двигатель подключается к источнику питания (3 фазы), то тоже образуется поле, вращающееся. Именно под воздействием магнитных волн приводится в действие ротор. Эти устройства короткозамкнутые.

Внешне роторы — не что иное, как сердечники в форме цилиндра с пазами, которые залиты алюминием и вентиляционными лопастями.

Что касается асинхронного двигателя 3-фазного с фазным ротором, то такие механизмы имеют такой же статор, как и у вышеописанных типов. Он представлен в виде шихтованного магнитопровода с рабочими обмотками (3 шт.), которые уложены в специальные пазы. Но в них не залиты алюминиевые стержни. В него укладывается обмотка (3 фазы), соединённая «звездой». Острые края этой фигуры выводятся в контактные кольца, что насажены на вал, но имеют слой изоляции.

Сферы применения

Области промышленности, где используют асинхронные механизмы, очень многообразны. Основная сфера применения напрямую зависит от мощности устройства. У однофазных она имеет наименьшее значение, у трёхфазных — самое большее.

Основным назначением асинхронных моторов являются различные электроприборы и оборудование. Так, однофазные устанавливают на технику малой мощности: вентиляторы, компактные насосы.

Двухфазные модели более продуктивные. Сферы их использования шире. Устанавливают такие модели на стиральные бытовые машинки, разные станки.

Трёхфазные — самые мощные из вышеперечисленных. Они способны обеспечить работу установок и промышленных приборов. Их используют для оснащения оборудования, циркулярных установок, и даже лебёдок подъёмных кранов.

Трёхфазные асинхронные моторы с фазным ротором — самые производительные. Цена на них тоже выше, однако больше и показатель пускового момента под определённой нагрузкой. Ввиду этого параметра и высокой мощности их используют на разном серьёзном и тяжёлом оборудовании: в приводах лифтовых механизмов, подъёмных кранах. Другими словами, их применяют там, где приборы запускаются под существенной нагрузкой, но не на холостом ходу.

Источник: https://inforesist.org/tipyi-i-osobennosti-primeneniya-asinhronnyih-dvigateley/

Высоковольтные асинхронные двигатели, схема, устройство, преимущества

Преобразование электрической энергии переменного тока в механическую энергию происходит с использованием асинхронного двигателя, который делят на два вида: с фазным или короткозамкнутым ротором.

Асинхронный высоковольтный двигатель выполнен в прочном чугунном корпусе и состоит из двух частей – неподвижного статора и подвижного ротора. Конструктивно статор и ротор представляют собой сердечник и обмотку – включается в сеть обмотка статора, поэтому она называется первичной,  обмотка ротора – вторична.

Подключение в сеть 380Вт образует в обмотке статора вращающееся магнитное поле, которое «пронизывает», соединяет обмотку статора и ротора и индуцирует электродвижущую силу. Фактически, вращение магнитного поля статора вступает во взаимодействие с индуцируемым током в обмотке ротора. Совокупность взаимодействия электромагнитных сил статора и ротора создает электромагнитный момент. Крутящий вал электродвигателя с определенной частотой называется асинхронной.

Охлаждение: двигатели мощностью не более 15 кВт обдуваются снаружи. Для охлаждения устанавливается центробежный вентилятор, который прикрывается защитным кожухом. Объем охлаждения увеличивается за счет поверхности из продольных ребер.

Модели с двигателями мощности выше 15 кВт помимо обдува внешней поверхности имеют внутреннюю вентиляцию – отверстия в подшипниковых щитах, через которые проходящий воздух обдувает внутреннюю полость мотора, обмотку и сердечник. Такое охлаждение значительно эффективнее. При необходимости возможно исполнение асинхронного двигателя с системой водяного охлаждения, когда требуется большое значение выходной мощности.

Преимущества высоковольтных асинхронных двигателей

В сравнении с газотурбинными двигателями аналогичной мощности асинхронный двигатель – это принципиально новое оборудование, легкое в обслуживании, оптимизированное под конкретную задачу.

В разы снижены потери мощности, тепла, возможность подключения сверхмощного оборудования напрямую в сеть без использования трансформатора и затрат, связанных с его обслуживанием – такие достоинства делают двигатели асинхронного типа востребованными для тяжелой и легкой промышленности.

Фактически это универсальный, мощный и сверхнадежный двигатель, работающий от сети переменного тока значением больше 1000 В. Среди достоинств отмечают высокую удельную мощность (выше 250 кВт), малый уровень шума, минимум эксплуатационных расходов и длительный срок эксплуатации.

На сегодняшний день это самые компактные двигатели на мировом рынке относительно своей мощности, с дополнительным покрытием корпуса из чугуна, антикоррозийной защитой.

Сферы применения асинхронного 3-хфазного двигателя

Подбор асинхронного двигателя осуществляется в зависимости от предполагаемых эксплуатационных нагрузок. Модификации – стандартное исполнение, морское и взрывозащищенный корпус. Для чего используются устройства – привести в движение транспортировочные механизмы – перекачка нефти, воды, различных жидкостей, для компрессорного оборудования, для механизмов с нагрузочной, так называемой, «вентиляторной» характеристикой.

Источник: http://www.deltaprivod.ru/information/vysokovoltnye-asinhronnye-dvigateli/

Принцип работы асинхронного электродвигателя

Асинхронные электродвигатели – это устройства, главным назначением которых является преобразование энергии переменного электротока в механическую. Своим названием двигатель обязан асинхронному типу вращения ротора относительно частоты вращения магнитного поля, индуцирующего электроток в обмотке статора.

Принцип работы на примере асинхронного электродвигателя трехфазного тока

Этот тип электрического двигателя наиболее часто применяется в различных сферах промышленности. Двигатель имеет 3-и обмотки на статоре, со смещением на 120 градусов. Обмотки запитаны переменным током и объединены по схеме «звезда» или «треугольник». При подаче напряжения на обмотку статора во всех трёх фазах появится магнитный поток.

Вместе с изменением частоты напряжения на обмотке статора, изменяется и магнитный поток. Фазы и магнитные потоки смещены относительно друг друга на сто двадцать градусов. Суммарный магнитный поток и будет вращающимся магнитным потоком, создающим электродвижущую силу (ЭДС).

ЭДС, в замкнутой электроцепи обмотки ротора, индуцирует электроток. Во взаимодействии с магнитным потоком статора, ток создает пусковой момент электрического двигателя.

Ротор начинает вращение в таком же направлении, что и магнитное поле статора при превышении пусковым моментом двигателя его тормозного момента.

Преимущества и недостатки асинхронных электродвигателей

Простота эксплуатации и хорошая ремонтопригодность – главные достоинства асинхронного двигателя, сделавшие его наиболее востребованным в очень разных сферах машиностроения и приборостроения. Привлекает и:

• Сравнительно невысокая цена;
• Надёжность
• Несложность подсоединения в общую электроцепь устройств.

Асинхронные электродвигателиимеют и ряд недостатков:

• Трудности с точным регулированием скорости;
• Большой пусковой ток;
• Относительно невысокий коэффициент мощности.

По типу обмотки ротора, короткозамкнутой или фазной, асинхронные двигатели, подразделяются на 2 типа:

• Электродвигатели с короткозамкнутым ротором имеют обмотку, замыкающуюся на сам ротор;
• Электродвигатели с фазным ротором – обмотку с концами, выведенными на щеточно-коллекторный узел.

Преимущество двигателя с фазным ротором в том, что скорость вращения можно регулировать путем подключения дополнительных сопротивлений (реостатного регулирования).

Источник: https://www.ruselt.ru/articles/printsip-raboty-asinkhronnogo-elektrodvigatelya/

Асинхронный двигатель. Устройство и принцип работы

Здравствуйте, дорогие читатели! Сегодня вы узнаете, что такое асинхронный двигатель, рассмотрим его основные характеристики, а так же поговорим о плюсах и минусах.

Принцип работы любого асинхронного двигателя основан на физическом взаимодействии магнитного поля, возникающего в статоре, с током, который это же поле наводит в обмотке ротора.

Электрическое напряжение прикладывается к обмотке статора, которая выполнена как три группы катушек. Под действием напряжения в обмотке возникает переменный трехфазный ток, который и наводит вращающееся магнитное поле.

При пересечении замкнутой обмотки ротора, это поле, в соответствии с законом об электромагнитной индукции, создает в ней ток.

Взаимодействие вращающегося магнитного поля (статор) и тока (ротор) создает вращающий электромагнитный момент, который и приводит ротор в движение.

Благодаря совокупности моментов, создаваемых отдельными проводниками, возникает результирующий момент, электромагнитная пара сил, заставляющая вращаться ротор в направлении, в котором движется электромагнитное поле в статоре. Ротор и магнитное поле при этом вращаются с различными скоростями, т.е.

асинхронно (отсюда и основное название двигателей). У асинхронных двигателей скорость, с которой будет вращаться ротор, всегда будет меньше скорости, с которой вращается магнитное поле в статоре.

   Рис. 1. Асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель с фазным ротором необходим в приводах, которые сразу требуют большого пускового момента – лифты, краны, мельницы и т.д. В таких механизмах необходимее уже при запуске двигателя получить максимальный момент, но при этом ограничив значение пускового тока.

Основные элементы асинхронного двигателя – ротор и статор, разделяемые воздушным зазором. Активные части двигателя – магнитопровод и обмотки, остальные составляющие – конструктивные, призванные обеспечить необходимую жесткость, прочность, возможность вращения и его стабильность, охлаждение и т.д.

Cтатор – неподвижная часть, на внутренней стороне сердечника которого размещаются обмотки. Обмотка статора — это трехфазная (для общего случая — многофазная) обмотка, в которой проводники равномерно распределяются по окружности статора и уложены пофазно в пазах, соблюдая угловое расстояние равное 120 эл.град.

Статорные фазы обмотки соединены стандартно – «звезда» или «треугольник» — и подключены к трехфазной сети электротока.

В процессе вращения (изменения) магнитного потока в обмотках возбуждения, происходит перемагничивание магнитопровода статора, поэтому он изготовлен шихтованным (набирается из пластин) из особой электротехнической стали – таким способом удается минимизировать магнитные потери.

Асинхронные двигатели, особенности пуска

Асинхронные двигатели сегодня – это доля в 80% от всего количества разнообразных электродвигателей, выпускаемых мировой промышленностью. Все это – благодаря простоте конструкции, в эксплуатации и обслуживании, низкой себестоимости и высокой надежности. Но есть один существенный недостаток – из сети асинхронные двигатели потребляют реактивную составляющую мощности.

Поэтому их предельная мощность напрямую зависит от мощности системы энергоснабжения. Кроме того, такой электропривод имеет значения пускового тока, которые в трое больше рабочих. При малой мощности системы энергоснабжения, это может вызвать значительное падение напряжение в сети и отключение других приборов.

Асинхронные двигатели с фазным ротором, благодаря введению в цепь ротора пусковых реостатов, могут запускаться с небольшим пусковым током.

Резисторы, стоящие в цепи ротора, помогают ограничить ток не только в течении запуска, но так же и при торможении, реверсе и при снижении скорости. По мере того, как двигатель набирает скорость – разгоняется, чтобы поддерживать необходимое ускорение, резисторы выводятся. При окончании разгона и выхода на паспортную частоту, все резисторы шунтируются, двигатель переходит на работу со своей естественной механической характеристикой.

Рассмотрим пример запуска асинхронного двигателя с фазным ротором.

   Рис. 3. Асинхронный двигатель с фазным ротором, схема запуска

Используя схему асинхронного двигателя (рис) рассмотрим запуск в две ступени который проводится с использованием релейно-контакторной аппаратуры. Одновременно напряжение подается как на силовые цепи, так и на управляющие – замыкается выключатель QF.

При подаче напряжения реле времени (обозначены КТ1 и КТ2) в цепи управления срабатывают, размыкая свои контакты. После нажатия кнопки запуска (SB1) срабатывает контактор КМ3 и запускается двигатель с резисторами, которые введены в цепь ротора – в этот момент на контакторах КМ1 и КМ2 питания нет. При подключении контактора КМЗ, из-за потери питания, в цепи контактора КМ1 реле КТ1 замыкает контакт через интервал времени, заданный задержкой времени в реле КТ1.

По истечению времени (двигатель разгоняется, ток ротора начинает падать) происходит включение контактора КМ1 – происходит шунтирование первой пусковой ступени резисторов. Ток снова возрастает , но по мере разгона его значение начинает уменьшаться. Одновременно с этим в цепи происходит размыкание реле КТ2, оно теряет питание и с выставленной выдержкой происходит замыкание контакта в цепи контактора КМ2. Происходит шунтирование второй ступени резисторов, включенных в цепь ротора.

Двигатель работает в штатном режиме.

Благодаря ограничению пускового тока, асинхронный двигатель с фазовым ротором можно устанавливать в слабых сетях.

Асинхронные двигатели, плюсы и минусы

Как уже указывалось выше, если сравнивать его с двигателем с короткозамкнутым ротором, имеет два основных преимущества:

• возможность запуска двигателя с уже подключенной к валу значительной нагрузкой – двигатель с самого начала создает большой вращающий момент
• ограничение по току включения позволяет устанавливать асинхронные двигатели с фазовым ротором в маломощных сетях

Кроме того, следует отметить и другие достоинства:

• возможность работы с большой перегрузкой
• малые колебания скорости вращения – при разных нагрузках скорость вращения остается приблизительно одинаковой
• возможность установки автоматики – пусковых приспособлений

Отметим и недостатки:

• введение резисторов в цепь ротора усложняет и удорожает двигатель
• большие габариты
• меньший, чем у короткозамкнутых двигателей, показатель КПД и cos φ
• при недогрузках значение cos φ имеет минимальные значения

На практике асинхронный двигатель с фазным ротором оптимально подходят для случаев, когда нет необходимости в широкой и плавной регулировке скорости и требуется очень большая (особенно на первоначальном этапе) мощность двигателя. Для правильного подключения асинхронного двигателя важно правильно определить начала и концы фазных обмоток. Как это сделать – подробно рассмотрено на видео:

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

[wysija_form id=»1″]

Источник: https://powercoup.by/stati-po-elektromontazhu/asinhronnyiy-dvigatel

Асинхронные двигатели трехфазного тока

Асинхронный электродвигатель изобретен русским инженером М. О. Доливо-Добровольским в 1889 г. и с тех пор нашел себе широчайшее применение во всех отраслях промышленности. На кранах широко применяются трехфазные асинхронные двигатели, с фазным и короткозамкнутым ротором, как наиболее экономичные и простые в эксплуатации, требующие меньше ухода, чем двигатели постоянного тока.

Асинхронный двигатель состоит из неподвижной части — станины или статора, вращающейся части — ротора и двух подшипниковых щитов или крышек. Статор чаще всего литой чугунный, иногда — стальной сварной. В станине или статоре укрепляется пакет специального железа, собранного из листов, снабженных пазами, в которые закладывается обмотка из медной изолированной проволоки.

Количество обмоток у двигателя (катушек) может быть 3, 6, 9, 12 и т. д. Обмотка ротора кранового двигателя укладывается в его пазы так же, как и у статора. Листы железа на валу ротора закрепляются шпонкой. В пазы закладывают обмотку из медной изолированной проволоки (три катушки), концы которой выводят на три кольца, укрепленные на валу ротора и изолированные друг от друга.

Двигатель с короткозамкнутым ротором отличается от двигателя с фазовым ротором только устройством ротора, статор такой же. В пазы короткозамкнутого ротора закладываются толстые медные стержни, концы которых с обеих сторон соединяют наглухо пайкой или сваркой медными кольцами. В настоящее время широко применяют заливку пазов ротора расплавленным алюминием, что упростило его изготовление. Подшипниковые щиты снабжаются шариковыми или роликовыми подшипниками и крепятся болтами к статору.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

При включении двигателя в сеть трехфазного переменного тока, ток, проходя по обмоткам статора, создает вращающееся магнитное поле.

При наличии только трех катушек обмотки это поле равноценно полю, создаваемому вращающимся магнитом, имеющим два полюса — северный и южный. Вообще магниты могут иметь число полюсов больше двух, но обязательно четное — два, четыре, шесть и т. д. Поэтому .говорят о магните с «парой полюсов», «двумя парами полюсов» и т. д.

Как видно из вышеизложенного, три катушки обмотки статора создают одну пару полюсов, шесть катушек — 2 пары, девять катушек — 3 пары и т. д. Вообще обмотка статора двигателя трехфазного тока может иметь 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 и т. д. пар полюсов. Увеличение числа пар полюсов на одну единицу достигается увеличением числа катушек на три.

Отсюда следует, что число оборотов магнитного поля статора в минуту получается делением числа 3000 на 1, 2, 3, 4, 5 и т. д. Таким образом, числа оборотов в минуту магнитного поля статора могут быть: 3000, 1500, 1000, 750, 600, 500 и т. д.

Вращающееся магнитное поле статора будет наводить в обмотке ротора электродвижущую силу (э. д. е.), вследствие чего по ней пойдет ток, который создает свое собственное магнитное поле, Это магнитное поле будет сцепляться с магнитным полем статора, а сцепляясь, будет тянуть вместе с собой и ротор, который начнет вращаться в ту же сторону, что и магнитное поле статора.

В асинхронном двигателе ротор, вращаясь, будет всегда отставать от магнитного поля статора. Это отставание называется скольжением ротора. Таким образом, ротор всегда вращается неодновременно с магнитным полем статора, и поэтому двигатель называется «асинхронным», что означает «неодновременный». Скольжение двигателя с короткозамкнутым ротором при нагрузкесоставляет4—6%.

Таким образом, число оборотов его ротора будет всегда меньше числа оборотов магнитного поля статора на величину 4—6%.

Если магнитное поле статора такого двигателя вращается, например, со скоростью 1000 об/мин, то двигатель будет иметь фактически число оборотов 960—940. Число оборотов коротко-замкнутого двигателя незначительно зависит от нагрузки, на холостом ходу скольжение уменьшается до 2—-3%.

Пуск такого двигателя очень прост — его включают в питающую сеть рубильником или магнитным пускателем. На кранах он иногда применяется для передвижения тележки.

Асинхронные двигатели с фазовым ротором имеют то преимущество перед вышеописанным, что число оборотов их можно регулировать.

Рассмотрим работу асинхронного двигателя с фазовым ротором. Статор его ничем не отличается от статора двигателя с короткозамкнутым ротором. Ротор же его имеет три обмотки, соединенных между собой.

Три конца этих обмоток выведены на три контактных кольца, сидящие на валу двигателя, к которым прижимаются контактные щетки, скользящие по кольцам при вращении вала. Кольца эти изолированы от вала и друг от друга.

Если статор подключить к сети трехфазного тока, то процесс пойдет так же, как и в описанном выше случае — появится вращающееся магнитное поле статора, которое возбудит э. д. с. в обмотке. Но в обмотках ротора тока не будет потому, что их концы, выведенные на контактные кольца, не соединены между собой.

Если теперь присоединить к контактным щеткам сопротивления, то в обмотках ротора появится ток и ротор начнет вращаться.

При большой величине сопротивлений в цепи обмоток ротора в них будет протекать ток незначительной силы, магнитное поле ротора будет слабым, сцеплением его с магнитным полем статора будет также слабым, и, если двигатель нагружен, то число оборотов будет небольшим.

Постепенно уменьшая величину сопротивлений в цепи ротора, можно увеличить число оборотов, а уменьшив их величину, до нуля, можно довести число оборотов до наибольшего, т. е. такого, которое было бы у соответствующего короткозамкнутого двигателя. Таким образом, вводя сопротивление в цепь ротора, мы искусственно увеличиваем его скольжение, т. е. имеем возможность уменьшать скорость вращения, регулируя ее от нуля до номинального числа оборотов в минуту.

При таком способе регулирования скорости часть энергии расходуется непроизводительно на нагрев сопротивлений, но зато он очень прост. У крановых двигателей такого типа сопротивления в цепь ротора включаются с помощью специальных аппаратов— контроллеров.

Реверсирование асинхронных двигателей трехфазного тока осуществляется также просто — иутем переключения двух из трех питающих проводов.

Такое переключение изменит направление вращения магнитного поля на обратное, и двигатель начнет вращаться в обратную сторону.

Рис. 1. Крановый электродвигатель трехфазного тока типа МТ

Электрическое торможение асинхронных двигателей трехфазного тока может производиться двумя способами: а) противовклю-чением, т. е. изменением вращения на обратное, и б) работой двигателя в режиме генератора. Оба эти способа могут применяться только для двигателей с фазовым ротором, так как двигатель с короткозамкнутым ротором при противовключении создаст сильный удар и резкое торможение, работа же его в генераторном режиме на кранах не применяется.

Двигатель с фазовым ротором должен иметь специальные сопротивления для противовключения, величина которых должна быть значительно больше обычных регулировочных. На кранах, не имеющих таких сопротивлений, торможение противовключе-нием разрешается применять как исключение, только для предотвращения несчастных случаев с людьми.

Второй способ электрического торможения (работа двигателя в генераторном режиме) применяется при спуске груза. Сопротивление в цепи ротора при этом должно быть полностью выведено. За счет усилия опускающего груза двигатель будет вращаться быстрее магнитного поля статора на 5—10%, вследствие чего он будет работать как генератор и отдавать энергию в сеть-

Переход двигателя в генераторный режим происходит без переключения обмоток, автоматически. Недостаток этого способа — сравнительно высокая скорость спуска вследствие небольшой величины торможения и невозможность плавного подхода груза к концу пути. Крановый электродвигатель трехфазного тока типа МТ представлен на рис. 1.

Рекламные предложения:

Читать далее: Контроллеры и реле электрических кранов

Категория: — Мостовые электрические краны

→ Справочник → Статьи → Форум

Источник: http://stroy-technics.ru/article/asinkhronnye-dvigateli-trekhfaznogo-toka

Трехфазный асинхронный двигатель

Дмитрий Левкин

Трехфазный асинхронный электродвигатель, как и любой электродвигатель, состоит из двух основных частей — статора и ротора. Статор — неподвижная часть, ротор — вращающаяся часть. Ротор размещается внутри статора. Между ротором и статором имеется небольшое расстояние, называемое воздушным зазором, обычно 0,5-2 мм.

Статор состоит из корпуса и сердечника с обмоткой. Сердечник статора собирается из тонколистовой технической стали толщиной обычно 0,5 мм, покрытой изоляционным лаком. Шихтованная конструкция сердечника способствует значительному снижению вихревых токов, возникающих в процессе перемагничивания сердечника вращающимся магнитным полем. Обмотки статора располагаются в пазах сердечника.

Ротор состоит из сердечника с короткозамкнутой обмоткой и вала. Сердечник ротора тоже имеет шихтованную конструкцию. При этом листы ротора не покрыты лаком, так как ток имеет небольшую частоту и оксидной пленки достаточно для ограничения вихревых токов.

Принцип работы. Вращающееся магнитное поле

Принцип действия трехфазного асинхронного электродвигателя основан на способности трехфазной обмотки при включении ее в сеть трехфазного тока создавать вращающееся магнитное поле.

Вращающееся магнитное поле — это основная концепция электрических двигателей и генераторов.

Вращающееся магнитное поле асинхронного электродвигателя

Частота вращения этого поля, или синхронная частота вращения прямо пропорциональна частоте переменного тока f1 и обратно пропорциональна числу пар полюсов р трехфазной обмотки.

,

• где n1 – частота вращения магнитного поля статора, об/мин,
• f1 – частота переменного тока, Гц,
• p – число пар полюсов

Концепция вращающегося магнитного поля

Чтобы понять феномен вращающегося магнитного поля лучше, рассмотрим упрощенную трехфазную обмотку с тремя витками. Ток текущий по проводнику создает магнитное поле вокруг него. На рисунке ниже показано поле создаваемое трехфазным переменным током в конкретный момент времени

Составляющие переменного тока будут изменяться со временем, в результате чего будет изменяться создаваемое ими магнитное поле. При этом результирующее магнитное поле трехфазной обмотки будет принимать разную ориентацию, сохраняя при этом одинаковую амплитуду.

Магнитное поле создаваемое трехфазным током в разный момент времени Ток протекающий в витках электродвигателя (сдвиг 60°)

Вращающееся магнитное поле

Теперь разместим замкнутый проводник внутри вращающегося магнитного поля. По закону электромагнитной индукции изменяющееся магнитное поле приведет к возникновению электродвижущей силы (ЭДС) в проводнике. В свою очередь ЭДС вызовет ток в проводнике. Таким образом, в магнитном поле будет находиться замкнутый проводник с током, на который согласно закону Ампера будет действовать сила, в результате чего контур начнет вращаться.

Влияние вращающегося магнитного поля на замкнутый проводник с током

Короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя

По этому принципу также работает асинхронный электродвигатель. Вместо рамки с током внутри асинхронного двигателя находится короткозамкнутый ротор по конструкции напоминающий беличье колесо. Короткозамкнутый ротор состоит из стержней накоротко замкнутых с торцов кольцами.

Короткозамкнутый ротор «беличья клетка» наиболее широко используемый в асинхронных электродвигателях (показан без вала и сердечника)

Трехфазный переменный ток, проходя по обмоткам статора, создает вращающееся магнитное поле. Таким образом, также как было описано ранее, в стержнях ротора будет индуцироваться ток, в результате чего ротор начнет вращаться.

На рисунке ниже Вы можете заметить различие между индуцируемыми токами в стержнях. Это происходит из-за того что величина изменения магнитного поля отличается в разных парах стержней, из-за их разного расположения относительно поля.

Изменение тока в стержнях будет изменяться со временем.

Вы также можете заметить, что стержни ротора наклонены относительно оси вращения. Это делается для того чтобы уменьшить высшие гармоники ЭДС и избавиться от пульсации момента. Если стержни были бы направлены вдоль оси вращения, то в них возникало бы пульсирующее магнитное поле из-за того, что магнитное сопротивление обмотки значительно выше магнитного сопротивления зубцов статора.

Скольжение асинхронного двигателя. Скорость вращения ротора

Отличительный признак асинхронного двигателя состоит в том, что частота вращения ротора n2 меньше синхронной частоты вращения магнитного поля статора n1.

Объясняется это тем, что ЭДС в стержнях обмотки ротора индуцируется только при неравенстве частот вращения n2

Источник: https://engineering-solutions.ru/motorcontrol/induction3ph/

Что такое асинхронный двигатель и как он работает

Асинхронный двигатель простой и надежный и от этого очень часто используется на производстве и в бытовой технике, от привода задвижек до вращения барабана в стиральной машине. В этой статье мы простыми словами расскажем о том какие бывают асинхронные электродвигатели, что это такое и как работает данный тип электрических машин.

Виды

Асинхронные двигатели (АД) делятся на две основные группы:

• с короткозамкнутым ротором (КЗ);
• с фазным ротором.

Если опустить нюансы, то отличие заключается в том, что у АД с короткозамкнутым ротором нет щеток и выраженных обмоток, он менее требователен в обслуживании. Тогда как в асинхронных двигателях с фазным ротором есть три обмотки, соединенные с контактными кольцами, ток с которых снимается щетками. В отличие от предыдущего лучше поддаётся регулированию момента на валу и проще реализуется плавный запуск для снижения пусковых токов.

В остальном двигатели классифицируют:

• по количеству питающих фаз — однофазные и двухфазные (используются в быту при питании от сети 220В), и трёхфазные (получили наибольшее распространение на производстве и в мастерских).
• по способу крепления — фланцевое или на лапах.
• по режиму работы — для длительного, кратковременного или повторно-кратковременного режима.

И ряду других факторов, которые влияют выбор конкретного изделия для использования в конкретных условиях.

Об однофазных электродвигателях можно сказать много: некоторые из них запускаются через конденсатор, а некоторым требуется и пусковая и рабочая ёмкость. Есть и варианты с короткозамкнутым витком, которые работают без конденсатора и применяются, например, в вытяжках. Если вам интересно — пишите в комментариях и мы напишем об этом статью.

Скольжение и скорость вращения

Частота вращения магнитного поля статора (n1) больше, чем частота вращения ротора (n2). Разница между ними называется скольжением, а обозначается латинской буквой S и вычисляется по формуле:

Источник: https://samelectrik.ru/chto-takoe-asinxronnyj-dvigatel-i-kak-on-rabotaet.html

Асинхронный двигатель: устройство и принцип работы, преимущества и недостатки механизма, особенности пуска

22.11.2019

Асинхронный двигатель — это асинхронное устройство, предназначенное для преобразования с минимальными потерями электрической энергии переменного тока в механическую энергию, необходимую для запуска работающих на этом двигателе приборов. Чтобы иметь более ясное представление о принципе работы асинхронных двигателей, необходимо познакомиться с устройством этого прибора, а также узнать, какие типы этих машин существуют на сегодняшний день.

История изобретения

Принцип магнетизма вращения был открыт еще в 1824 году французским физиком Д. Ф. Арагоном. В результате своих экспериментов, ученый обнаружил, что можно привести в движение медный диск, закрепленный на вертикальную ось, воздействуя на него постоянным магнитом.

Работу над трудами Арагона продолжил английский физик Уильям Бейли в 1879 году. В своих экспериментах он воздействовал на медный диск четырьмя электромагнитами, подключенными к источнику постоянного тока.

Однако законченную формулировку этому явлению дали в 1888 году итальянский физик Феррарис и Никола Тесла, работавшие независимо друг от друга.

В 1888 году Тесла представил миру свой первый опытный образец асинхронного двигателя. Однако широкое применение он не получил из-за низких технических показателей в момент запуска двигателя. Современная конструкция вращающего трансформатора, в том виде, в котором мы знаем его сегодня, была разработана французским инженером П. Бушеро, разработавшем аналог современного асинхронного двигателя.

Устройство асинхронного двигателя

Любой электродвигатель, независимо от мощности и габаритов, состоит из следующих элементов:

• Статор;
• Ротор;
• Катушки статора и ротора;
• Магнитопровод.

В основе устройства асинхронных двигателей лежит правило левой руки буравчика, которое демонстрирует взаимодействие магнитного поля и проводника, а также задает направление вращения электродвигателя.

Вторым законом, заложенным в устройство и работу вращающих трансформаторов, является закон электромагнитной индукции Фарадея, который гласит:

1. Электродвижущая сила, или сокращенно ЭДС, наводится в обмотке устройства, но электромагнитный поток постоянно изменяется во времени;
2. Электродвижущая сила изменяется в зависимости от изменения во времени электромагнитного потока.
3. ЭДС и электрический ток имеют противоположное направление движения.

Принцип вращения ротора

Принцип работы ротора основан на электромагнитном законе Фарадея. Вращается он благодаря воздействию электродвижущей силы, возникающей в результате взаимодействия магнитных потоков и обмотки ротора.

На деле это выглядит так: между статором, ротором и их обмотками существует некий зазор, сквозь который проходит вращающийся магнитный поток.

В результате этого в проводниках ротора возникает напряжение, которое и является причиной образования ЭДС.

Двигатели с замкнутой цепью роторных проводников работают немного иначе. В этих типах двигателей используются короткозамкнутые роторы, в которых направление движения тока и электродвижущей силы задается правилом Ленца, согласно которому ЭДС противодействует возникновению тока. Вращение ротора происходит благодаря магнитному потоку, движущемуся между ним и неподвижным проводником.

Таким образом, для уменьшения относительной скорости, ротор начинает синхронное вращение с магнитным потоком на обмотке статора, стремясь к вращению в унисон. При этом частота электродвижущей силы ротора равняется частоте питания статора.

Принцип подключения асинхронных двигателей

В любой момент времени работу асинхронного двигателя можно остановить. Для этого достаточно всего — лишь поменять местами любые два вывода статора.

Это может понадобиться при возникновении различного рода чрезвычайных ситуаций.

После этого происходит противофазное торможение, происходящее в результате изменения направления вращающегося потока, что прекращает подачу электропитания ротора.

Чтобы избежать возникновения такой ситуации, в однофазных асинхронных двигателях используют специальные конденсаторные устройства, подключающиеся к пусковой обмотке двигателя.

Однако перед использованием этих устройств, необходимо рассчитать оптимальные для работы параметры.

При этом следует учитывать, что мощность конденсаторов, используемых в одно- или двухфазных электрических машинах переменного тока, должна равняться мощности самого двигателя.

Принцип муфты

Рассматривая технические характеристики вращающихся трансформаторов переменного тока, применяемых в производстве промышленного оборудования, и их принцип действия, можно обнаружить аналогию с принципом работы вращающейся муфты механического сцепления.

Значение крутящего момента на валу привода должно соответствовать величине этого значения на ведомом валу. Помимо этого очень важно понимать, что эти два момента идентичны друг другу.

Поскольку линейный преобразователь приводится в движение под воздействием терния между дисков, находящихся внутри муфты.

Плюсы и минусы асинхронных двигателей

Вращающие трансформаторы получили большую популярность благодаря своей универсальности, позволяющей использовать их во многих отраслях. Однако эти механизмы, как и любые другие устройства, имеют свои достоинства и недостатки. Давайте подробнее разберемся с каждым из них.

Достоинства вращающих трансформаторов переменного тока:

1. Простая конструкция двигателя;
2. Дешевая себестоимость приборов;
3. Высокие эксплуатационные характеристики;
4. Простое управление конструкцией;
5. Возможность работы в тяжелых условиях.

Высокая производительность асинхронных двигателей переменного тока достигается благодаря высокой мощности, потери которой минимизированы благодаря отсутствию трения в процессе их работы.

К недостаткам вращающих трансформаторов можно отнести:

1. Потеря мощности при изменении скорости.
2. Снижение крутящего момента при увеличении нагрузки.
3. Низкая мощность в момент запуска.

Источник: https://narobraz.ru/krasota/asinhronnyj-dvigatel-plyusy-i-minusy-istoriya-izobreteniya.html

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором: конструкция, принцип работы

Учитывая то, что электроснабжение традиционно осуществляется путём доставки потребителям переменного тока, понятно стремление к созданию электромашин, работающих на поставляемой электроэнергии. В частности, переменный ток активно используется в асинхронных электродвигателях, нашедших широкое применение во многих областях деятельности человека. Особого внимания заслуживает асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, который в силу ряда причин занял прочные позиции в применении.

Секрет такой популярности состоит, прежде всего, в простоте конструкции и дешевизне его изготовления. У электромоторов на короткозамкнутых роторах есть и другие преимущества, о которых вы узнаете из данной статьи. А для начала рассмотрим конструктивные особенности этого типа электрических двигателей.

Конструкция

В каждом электромоторе есть две важных рабочих детали: ротор и статор. Они заключены в защитный кожух. Для охлаждения проводников обмотки на валу ротора установлен вентилятор. Это общий принцип строения всех типов электродвигателей.

Конструкции статоров рассматриваемых электродвигателей ничем не отличаются от строения этих деталей в других типах электромоторов, работающих в сетях переменного тока.

Сердечники статора, предназначенного для работы при трехфазном напряжении, располагаются по кругу под углом 120º. На них устанавливаются обмотки из изолированной медной проволоки определённого сечения, которые соединяются треугольником или звездой.

Конструкция магнитопровода статора жёстко крепится на стенках цилиндрического корпуса.

Строение электродвигателя понятно из рисунка 1. Обратите внимание на конструкцию обмоток без сердечника в короткозамкнутом роторе.

Рис. 1. Строение асинхронного двигателя с КЗ Ротором

Немного по-другому устроен ротор. Конструкция его обмотки очень похожа на беличью клетку. Она состоит из алюминиевых стержней, концы которых замыкают короткозамыкающие кольца.

В двигателях большой мощности в качестве короткозамкнутых обмоток ротора можно увидеть применение медных стержней. У этого металла низкое удельное сопротивление, но он дороже алюминия.

К тому же медь быстрее плавится, а это не желательно, так как вихревые токи могут сильно нагревать сердечник.

Конструктивно стержни расположены поверх сердечников ротора, которые состоят из трансформаторной стали. При изготовлении роторов сердечники монтируют на валу, а проводники обмотки впрессовывают (заливают) в пазы магнитопровода. При этом нет необходимости в изоляции пазов сердечника. На рисунке 2 показано фото ротора с КЗ обмотками.

Рис. 2. Ротор асинхронного двигателя с КЗ обмотками

Пластины магнитопроводов таких роторов не требуют лаковой изоляции поверхностей. Они очень просты в изготовлении, что удешевляет себестоимость асинхронных электродвигателей, доля которых составляет до 90% от общего числа электромоторов.

Ротор асинхронно вращается внутри статора. Между этими деталями устанавливаются минимальные расстояния в виде воздушных зазоров. Оптимальный зазор находится в пределах от 0,5 мм до 2 мм.

В зависимости от количества используемых фаз асинхронные электродвигатели можно разделить на три типа:

• однофазные;
• двухфазные;
• трёхфазные.

Они отличаются количеством и расположением обмоток статора. Модели с трехфазными обмотками отличаются высокой стабильностью работы при номинальной нагрузке. У них лучшие пусковые характеристики. Зачастую такие электродвигатели используют простую схему пуска.

Двухфазные двигатели имеют две перпендикулярно расположенных обмотки статора, на каждую из которых поступает переменный ток. Их часто используют в однофазных сетях – одну обмотку подключают напрямую к фазе, а для питания второй применяют фазосдвигающий конденсатор. Без этой детали вращение вала асинхронного электродвигателя самостоятельно не начнётся. В связи с тем, что конденсатор является неотъемлемой частью двухфазного электромотора, такие двигатели ещё называют конденсаторными.

В конструкции однофазного электродвигателя используют только одну рабочую обмотку. Для запуска вращения ротора применяют пусковую катушку индуктивности, которую через конденсатор кратковременно подключают к сети, либо замыкают накоротко. Эти маломощные моторчики используются в качестве электрических приводов некоторых бытовых приборов.

Асинхронные двигатели АИР. История, особенности, производители

На территории СНГ наиболее часто встречается такая маркировка общепромышленных электродвигателей, как АИР. Чем они отличаются от других двигателей, в чем их преимущества и какой же завод их производит?

История

На самом деле, данная маркировка появилась более 30 лет назад. На территории стран социалистического лагеря были разработаны единые стандарты, их разработчик — Международная организация по экономическому и научно-техническому сотрудничеству в области электротехнической промышленности «Интерэлектро», которая была учреждена на основе Соглашения, подписанного правительствами ряда стран, включая СССР, 13 декабря 1973 года.

Маркировка «АИ» обозначает «асинхронные электродвигатели Интерэлектро». АИР — их разновидность для внутренних продаж и экспорта.

Данные двигатели унифицированны по рядам мощностей, установочных размеров и других характеристик.

Сегодня двигатели АИР производит ряд заводов, некоторые из них: в России — «Мосэлектромаш», Ярославский электромашиностроительный завод (ОАО «ELDIN») и в Украине — СЛЭМЗ, Могилевский завод «Электродвигатель» и крупнейший — Харьковский электротехнический завод Укрэлектромаш (ХЭЛЗ).

Виды обозначения в серии АИР

В серии АИ принято три вида обозначения: базовое, основное и полное.

Базовое обозначение — это сочетание элементов символов, которые определяют серию, его мощность, частоту вращения (обозначение серии, вариант увязки мощности к установочным размерам, высоту оси вращения, установочный размер подлине станины и длина магнитопровода статора, число полюсов), например: АИР200 Мб (серия АИ, увязка по варианту Р, высота оси вращения 200 мм, длина корпуса по установочным размерам М, число полюсов 6).

Основное обозначение — это сочетание базового обозначения электродвигателя с обозначением вида защиты и охлаждения, электрической и конструктивной модификации, специализированного исполнения и исполнения по условиям окружающей среды, например: АИРБС100М4НПТ2 (АИР100М4 — базовое обозначение, Б — закрытое исполнение с естественным охлаждением без обдува, С — с повышенным скольжением, Н — малошумные, П — с повышенной точностью установочных размеров, Т — для тропического климата, 2 — категория размещения).

Полное обозначение — сочетание основного обозначения с дополнительными электрическими и конструктивными характеристиками, например: АИРБС100М4НПТ2 220/380 В, 60IM218I, КЗ-Н-3, F-100, (АИРБС100М4НПТ2 — основное обозначение, 220/380 В — напряжение, 60 — частота сети, IM2181 — исполнение по способу монтажа и по концу вала, КЗ-Н-3 — исполнение выводного устройства и число штуцеров, F100 — исполнение фланцевого щита). 

Итак, полное стандартизованное обозначение описывает практически все характеристики двигателя и имеет вид — АИР ХХХ ДПСИ, КККК ММММММ ЗЗЗЗ, где

АИР — обозначение серии;

ХХХ – габарит, высота оси двигателя в миллиметрах (56, 63 355);

Д – длина пакета статора, установочный размер (А, В, L, S, M);

П – число пар полюсов;

СИ – специальное исполнение ( Б, Е, Е2, Ж, Р3, Ш, П, Ф, А, Х2);

КККК – исполнение по климатическим условиям (У1У3, УХЛ2, УХЛ4, Т2, ОМ2);

ММММММ – способ монтажа (IM1081, IM2081, IM2181, IM1082, IM2082, IM5010);

ЗЗЗЗ – степень защиты оболочки (IP44, IP54, IP55).

Конструктивные исполнения двигателей АИР

Электродвигатели АИР имеют следующие конструктивные исполнения

• основное;

• по окружающей среде (тропическое, химическое, для сельского хозяйства);

• по установочным размерам;

• имеющие дополнительные функции (фазный ротор, электромагнитный тормоз), повышенный пусковой момент, узкоспециальные и другие функции.

Преимущества двигателей АИР:

• простота конструкции;

• отличная ремонтопригодность

• невысокая цена

• низкий уровень шума

• высокий класс нагревостойкости изоляции

• высокая степень защиты электродвигателя от влаги

• оптимальная компактность

• высокий КПД

• отсутствие подвижных контактов

Двигатели АИР обладают привлекательными свойствами и с точки зрения изготовителя, и с позиции потребителя.

Благодаря простой конструкции эти двигатели легко производить, обслуживать и ремонтировать.

Устройство работает непосредственно от сети с переменным током, а множество вариантов исполнения (по монтажу, защите, климатическим условиям и пр.) позволяет эксплуатировать асинхронный двигатель практически в любых условиях, в том числе в помещениях с присутствием агрессивных сред.

Мотор обладает высоким коэффициентом полезного действия. В зависимости от конкретного типа этот показатель достигает 85%. Он пригоден для использования в оборудовании непрерывного цикла, например, в приводных узлах конвейеров, транспортеров и т. п.

Асинхронный двигатель высоко надежен и редко выходит из строя. Он успешно претерпевает кратковременные механические перегрузки.

Мотор как нельзя лучше подходит для целей автоматизации производственных процессов. Совокупность таких качеств, как надежность, легкость монтажа, простота обслуживания, неприхотливость к условиям эксплуатации делают его незаменимым в деле поддержания автоматической работы устройств.

Практически каждый асинхронный двигатель в соотношении цены и качества оказывается исключительно выгодным приобретением.

Китайские АИР

Если ранее двигатели АИР производили только участники «Интерэлектро», сегодня серию активно производит Китай. В связи с распространенностю маркировки китайские производители имеют возможность изготавливать большие объемы продукции по одним стандартам, что очень выгодно. Для выпуска данных двигателей достаточно соблюдения стандартов и предписаний по тех.характеристикам. 

Однако китайские двигатели имеют ряд недостатков, которые заставляют относится к ним настороженно. Первейшие из них это, конечно, качество материалов и сборки. Отечественные двигатели, по общему мнению потребителей, значительно выигрывают в качестве. Убедиться в этом вы можете сами!

Узнать больше

материалы

Источник: https://oskolmash.ru/articles/1786/