Что значит асинхронный двигатель

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/

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 работы асинхронного двигателя

Принцип работы и скольжения в асинхронных машинах переменного тока предельно прост. В электрической обмотке статора, при подаче на нее напряжения, создается магнитное поле. При подаче напряжения переменного тока происходит изменения магнитного потока, создаваемого статором.

Таким образом, магнитное поле статора изменяется и магнитные потоки поступают на ротор, что приводит его в действие и заставляет вращаться. Однако для обеспечения асинхронной работы статора и ротора необходимо чтобы магнитный поток и напряжение статора было равно по величине переменному току.

Это обеспечит возможность ее работы исключительно от источника переменного тока.

Область применения индукционных генераторов достаточно широка. Их используют для обеспечения резервным источником электрического питания небольших магазинчиков и частных домов. Это одни из самых дешевых и простых в установке и эксплуатации типов радиаторов.

В последние годы все активнее индукционные генераторы применяются во многих странах по всему миру, в которых существует проблема, связанная с постоянными перепадами напряжения в электрической сети.

В процессе работы генератора, ротор приводится в движение благодаря дизельному двигателю небольшой мощности, подключенному к асинхронному генератору.

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

Е.Г.Воропаев Электротехника

Понятие асинхронной машины связано с тем, что ротор ее имеет частоту вращения, отличающуюся от частоты вращения магнитного поля статора.

Буква «а» здесь играет как бы роль отрицания или нестрогого следования ротора за синхронно вращающимся магнитным полем статора.

Создателем этой простой по конструкции, но удобной и надежной в работе машины является русский инженер М.О. Доливо-Добровольский. Асинхронный двигатель, впервые разработанный в 1889 году, практически не подвергся серьезным изменениям до наших дней.

В основу конструкции асинхронного двигателя положено создание системы трехфазного переменного тока принадлежащее этому же автору.

Переменный ток, подаваемый в трехфазную обмотку статора двигателя, формирует в нем вращающееся магнитное поле.

Основными конструктивными элементами асинхронного двигателя являются неподвижный статор и подвижный ротор (рис. 5.1.1). Статор и ротор разделены воздушным зазором от 0,1 мм до 1,5 мм. Пакет статора c целью уменьшения потерь на вихревые токи набирают из штампованных листов электротехнической стали. На внутренней полости статора имеются пазы, в которые укладываются провода обмотки. Листы статора перед сборкой в пакет изолируют слоем лака или окалины, полученной при их отжиге.

В пазы статора укладывают обмотку, которая в простейшем случае состоит из трех катушек — фаз, сдвинутых в пространстве на 120 эл. градусов. Ротор асинхронного двигателя представляет собой цилиндр, набранный из штампованных листов электротехнической стали. На поверхности ротора имеются продольные пазы для обмотки. Листы сердечника ротора специально не изолируют, т.к. в большинстве случаев достаточно изоляции от окалины.

В зависимости от типа обмотки роторы двигателей обычного исполнения делятся на короткозамкнутые и фазные.

Обмотка короткозамкнутого ротора представляет собой медные стержни, забитые в пазы. С двух сторон эти стержни замыкаются кольцами. Соединения стержней с кольцами осуществляется пайкой или сваркой (рис. 5.1.2).

Чаще всего короткозамкнутую обмотку выполняют расплавленным, алюминием и литьем под давлением. При этом вместе со стержнями и кольцами отливаются и лопатки вентилятора.

Двигатели большой мощности имеют на роторе фазную обмотку. Конструкция ее аналогична обмотке статора. Концы этой обмотки выведены на контактные кольца. С помощью этих колец и токосъемных щеток к обмотке ротора подключают дополнительные сопротивления.

5.2. ПРИНЦИП ОБРАЗОВАНИЯ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ МАГНИТНОГО ПОЛЯ МАШИНЫ

На статоре трехфазного двигателя расположены 3 обмотки (фазы), которые смещены в пространстве по отношению друг к другу на 120 эл. градусов. Токи, подаваемые в фазные обмотки, отодвинуты друг от друга во времени на 1/3 периода (рис. 5.2.1.).

Используя график изменения трехфазного тока, проставим на нем несколько отметок времени; tl, t2, t3,tn. Наиболее удобными будут отметки, когда один из графиков пересекает ось времени.

Теперь рассмотрим электромагнитное состояние обмоток статора в каждые из принятых, моментов времени.

Рассмотрим вначале точку t1. Ток в фазе А равен нулю, в фазе С он будет положительным — (+) , а в фазе В — отрицательным (·) (рис. 5.2.2, а).

Поскольку каждая фазная обмотка имеет замкнутую форму, то конец фазной обмотки В-У будет иметь противоположный знак, т.е. У — (+), а конец Z обмотки C-Z — (·).

Известно, что вокруг проводника с током всегда образуется магнитное поле. Направление его определяется правилом правоходового винта («буравчика»).

Проведем силовую магнитную линию вокруг проводников С и У и, соответственно, В и Z (см. штриховые линии на рис. 5.2.2 a).

Рассмотрим теперь момент времени t2. В это время тока в фазе В не будет. В проводнике А фазы А-Х он будет иметь знак (+), а в проводнике С фазы C-Z он будет иметь знак (·). Теперь проставим знаки: в проводнике Х — (·), а в проводнике Z — (+).

Проведем силовые линии магнитного поля в момент времени t2 (рис. 5.2.2,б). Заметим при этом, что вектор F  совершил поворот.

Аналогичным образом проведем анализ электромагнитного состояния в фазных обмотках статора в момент времени t3,tn (рис. 5.2.2, б, в, г, д).

Из рисунков 5.2.2 наглядно видно, что магнитное поле в обмотках и его поток Ф совершают круговое вращение.

Частота вращения магнитного поля статора определяется следующей формулой:

где f — частота тока питающей сети, Гц; p — число пар полюсов.

Если принять f=50 Гц, то для различных чисел пар полюсов (р=1, 2, 3, 4,  ) n1=3000, 1500, 1000, 750,  об/мин.

5.3. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Вращающееся магнитное поле статора пересекает проводники обмотки ротора и наводит в них ЭДС. Так как роторная обмотка замкнута, то в проводниках ее возникают токи. Ток каждого проводника, взаимодействуя с полем статора, создает электромагнитную силу — Fэм. Совокупность сил всех проводников обмотки создает электромагнитный момент М, который приводит ротор во вращение в направлении вращающего поля.

Частота вращения ротора n2 будет всегда меньше синхронной частоты n1, т.е. ротор всегда отстает от поля статора. Поясним это следующим образом. Пусть ротор вращается с частотой n2 равной частоте вращающегося поля статора n1. В этом случае поле не будет пересекать проводники роторной обмотки.

Следовательно, в них не будет наводиться ЭДС и не будет токов, а это значит, что вращающий момент М = 0. Таким образом, ротор асинхронного двигателя принципиально не может вращаться синхронно c полем статора. Разность между частотами поля статора n2 и ротора n1 называется частотой скольжения Dn.

.

Отношение частоты скольжения к частоте поля называется скольжением:

.*)

В общем случае скольжение в асинхронном двигателе может изменяться от нуля до единицы. Однако номинальное скольжение Sн обычно составляет от 0,01 до 0,1 %. Преобразуя выражение *), получим выражение частоты вращения ротора:

Обмотка ротора асинхронного двигателя электрически не связана с обмоткой статора. В этом отношении двигатель подобен трансформатору, в котором обмотка статора является первичной обмоткой, а обмотка ротора — вторичной.

Разница состоит в том, что ЭДС в обмотках трансформатора наводится неизменяющимся во времени магнитным потоком, а ЭДС в обмотках двигателя — потоком постоянным по величине, но вращающимся в пространстве. Эффект в том и в другом случаях будет одинаковым.

В отличие от вторичной обмотки трансформатора, неподвижной, обмотка ротора двигателя вместе с ним вращается.

ЭДС роторной обмотки, в свою очередь, зависит от частоты вращения ротора. В этом нетрудно убедиться, анализируя процессы, протекающие в асинхронном двигателе.

Синхронная частота вращения магнитного поля статора перемещается относительно ротора с частотой скольжения Dn. Она же наводит в обмотке ротора ЭДС E2, частота которой f2 связана со скольжением S:

Учитывая, что f1=рn1/60, f2=рn1S/60.

Приняв величину номинального скольжения порядка 0,01-0,1, можно подсчитать частоту изменения ЭДС в роторной обмотке, которая составляет 0,5-5 Гц (при f1=50 Гц).

5.4. МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ И ЭДС АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

При подключении обмотки статора к сети возникают токи I1, создающие вращающийся магнитный поток Ф. Большая часть магнитного потока сцепляется с обмотками ротора и статора. Это будет основной поток обмотки статора. Некоторая часть магнитного потока рассеивается в пространстве. Назовем его потоком рассеяния Фрс. Он cцепляется только с витками собственной обмотки.

Основной магнитный поток асинхронного двигателя, вращаясь в пространстве, пересекает обмотку статора со скоростью n1 и обмотку ротора со скоростью n2, наводя в них основные ЭДС:

;   

где W1k1 и W2k2 — произведения чисел витков на обмоточные коэффициенты; Е2s=Е2S.

Потоки рассеяния Фрс1 Фрс2 наводят в обмотках ЭДС рассеяния Ер1 и Ер2, которые, как в трансформаторе, могут быть выражены через соответствующие токи I1 и I2 и индуктивные сопротивления х1 и х2s.

;   

где х1 и х2s — индуктивные сопротивления рассеяния обмоток статора и ротора.

Помимо названных выше ЭДС, в обмотках статора и ротора имеют место активные падения напряжения, которые компенсируются соответствующими ЭДС Er1 и Еr2.

5.5. ОСНОВНЫЕ УРАВНЕНИЯ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Рассуждая аналогично пункту 4.3 составим основные уравнения асинхронного двигателя.

Напряжение U1, приложенное к фазе обмотки статора, уравновешивается основной ЭДС E1, ЭДС рассеяния и падением напряжения на активном сопротивлении обмотки статора.

В роторной обмотке аналогичное уравнение будет иметь вид:

Но т.к. роторная обмотка замкнута, то напряжение U2=0, и если учесть еще, что E2s=SE2 и x2s=Sx2 , то уравнение можно переписать в виде:

Уравнение токов асинхронного двигателя повторяет аналогичное уравнение трансформатора:

,

где

.

5.6. ПРИВЕДЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ОБМОТКИ РОТОРА К ОБМОТКЕ СТАТОРА

Для того чтобы параметры ротора и статора изобразить на одной векторной диаграмме, произведем приведение параметров обмотки ротора к параметрам обмотки статора. При этом обмотку ротора с числом фаз m2, обмоточным коэффициентом k2 и числом витков W2 заменяют обмоткой с m1×k1×W1, соблюдая при этом энергетический баланс в роторе.

Не останавливаясь на методике приведения параметров, которая повторяется из раздела «трансформаторы», перепишем основные уравнения приведенного асинхронного двигателя:

1.          
2.          
3.          

5.7. ВЕКТОРНАЯ ДИАГРАММА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Используя принципы построения векторной диаграммы для трансформатора, построим ее для асинхронного двигателя.

Источник: https://tsput.ru/res/fizika/1/VOROPAEV_2/vorop5.htm

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://upec.ua/articles/1786/

Двигатель газонокосилки: синхронный или асинхронный

Электрическая газонокосилка — не самое простое оборудование, и если её приобретает не специалист (то есть, не электрик), то он вряд ли поинтересуется вопросом, какого типа двигатель в ней установлен. Проблема становится актуальной только в том случае, когда двигатель начинает «барахлить». Соответственно, требует к себе внимания. Он может:

• Перегреваться и отключаться.
• Не «тянуть» по мощности.
• Попросту сгореть (худший вариант).

В любом из перечисленных случаев пользователь начинает заниматься ремонтом или заменой двигателя, и вот тогда, наконец-то, выясняет, какой электрический мотор у его техники.
Дабы избавить вас от таких неприятных моментов, мы подобрали советы, какой электромотор газонокосилки выбрать, учитывая свои возможности и потребности.

Немного теории

Перед тем, как решить задачу,  какую выбрать газонокосилку для работы на своем газоне, следует знать, что электродвигатель  у газонокосилки  бывает двух типов:

1. Синхронный. Это мотор, в котором ротор и магнитное поле вращаются с одинаковой скоростью – синхронно. Даже, если ротор получает при работе сильную нагрузку, частота его вращения не снижается. Двигатель продолжает работать на стабильных оборотах. Чтобы достичь этого результата, используют скользящие контакты. Поэтому синхронный мотор более сложный по конструкции, а значит, и более дорогой по себестоимости.
2. Асинхронный. Двигатель, в котором частота вращения ротора не совпадает с частотой оборотов магнитного поля. Статор и ротор разделены воздушной прослойкой, контактных колец нет. Он простой по строению, а это значит, что изготовить его не так сложно и дорого, как синхронный.

Какой мотор газонокосилки лучше, однозначно ответить нельзя. И тот, и другой тип двигателя имеют свои  преимущества и недостатки.

Для тех, кто не желает глубоко вникать в премудрости электромеханики, объясним совсем просто. Каждый двигатель имеет два ключевых элемента: статор (недвижимый, с обмотками) и ротор (движимый).  Ток из электрической сети подается на статор. В его обмотке возникает магнитное поле, которое вращается. Благодаря ему, начинает вращаться и ротор. А уже обороты ротора передаются на вал устройства.

В нашем случае – на вертикальный вал, на котором установлен режущий нож газонокосилки. Получается, что работа ножа напрямую зависит от оборотов двигателя. Стабильные обороты – так же стабильно и мощно вращается нож. Слабые обороты ротора – нож начинает тоже слабеть, затягивает  траву. У него просто «нет сил» быстро и качественно срезать растительность.
Если очень коротко определять, какая лучше газонокосилка, то скажем так:

Но все это немного утрировано, и никоим образом не означает, что асинхронный двигатель хуже. Асинхронный мотор – самый простой и дешевый из всех ранее придуманных. Он не требует сложного обслуживания, сильно не греется, у него нет трущихся контактов. Да и надежность его в пределах нормы, если производитель качественный и установил защитные системы.

Электрическая газонокосилка с синхронным двигателем 

Синхронный двигатель всегда работает на постоянной  скорости. В силу данного фактора, он применяется там, где особо нужны стабильные обороты. В газонокосилках этот момент ключевым и необходимым не является. Еще синхронность важна при большой мощности двигателя. В косилках, это больше 1 кВт.  Нож в синхронных газонокосилках размещается на отдельном валу. Этот вал соединен с валом двигателя ременной передачей. Слабое место – подшипники вала ножа.

Плюсы:

• Невысокая чувствительность к перепадам напряжения в электросети.
• Стабильное вращение режущего ножа, независимо от нагрузки.
• Высокий КПД и коэффициент мощности.

Минусы:

• Сложная конструкция.
• Щетки при трении греются.
• Трудный запуск. Для облегчения ротор сначала запускается асинхронно, а потом уже подстраивается под магнитное поле.

Электрическая газонокосилка с асинхронным двигателем

В настоящее время асинхронные двигатели в газонокосилках применяют все чаще. При этом нож размещают непосредственно на валу двигателя. Получается простая и довольно надежная конструкция. Обмотки ротора нет. Щеток нет. Ничего сложного, и все нормально работает.

Плюсы:

• Простая конструкция. Не нужно обслуживание. Легкий ремонт.
• Невысокая себестоимость изготовления и эксплуатации.
• Греется меньше. Даже, если нагреется, то продолжает работать, теряя при этом обороты.

Минусы:

• КПД и коэффициент мощности ниже, чем у синхронного двигателя.
• Регулировать скорость оборотов трудно – низкая управляемость.
• Обороты зависят от сети.
• Очень чувствителен к скачкам напряжения в стационарной сети.

Таким образом, выбирая синхронные или асинхронные газонокосилки, вы должны руководствоваться соображениями либо низкой стоимости, либо решать, какая надежней в эксплуатации.

Источник: https://storgom.ua/novosti/dvigatel-gazonokosilki-sinhronnyj-ili-asinhronnyj.html

Что следует учитывать при выборе асинхронного электродвигателя

При выборе асинхронных электродвигателей переменного тока часто не учитываются требования к конструкции, которые связаны с их применением в составе того или иного оборудования.

Также обычно имеет место подход, основанный на универсальности электродвигателя, и тогда выбор зависит только от его напряжения, мощности и скорости вращения ротора.

Тем не менее есть еще целый ряд дополнительных аспектов для рассмотрения, таких как диапазон напряжения питания, сохранение номинальной мощности при изменении скорости вращения и область применения. Все это в итоге сводится к решению следующих вопросов: какова цель применения электродвигателя, как сделать все быстрее и эффективнее?

Базовые принципы выбора электродвигателя

Отправными точками для выбора асинхронного двигателя являются напряжение питания обмоток статора, создающего магнитное поле, а также номинальная мощность и скорость вращения ротора, которые соответствуют требованиям конкретного применения. Еще один, не менее важный момент — это необходимый вариант установки двигателя в приводе.

Должен ли двигатель иметь крепление на основании, или он будет помещен на фланец на конце привода, или же должен предоставлять обе возможности? Кроме того, необходимо учитывать характеристики окружающей среды, в которой будет эксплуатироваться двигатель.

При этом для выбора двигателя необходимо знать, потребуется ли ему работать под дождем и имеется ли вообще риск попадания на него воды, а также оценить уровень загрязнения и наличия пыли. Для эксплуатации в жестких условиях хорошо подходят электродвигатели закрытого типа с вентиляторным охлаждением (англ. totally enclosed fan cooled, TEFC) или электродвигатели закрытого типа без охлаждения (англ.

totally enclosed non-vented, TENV). Если среда, в которой будет использоваться двигатель, не загрязнена и он будет эксплуатироваться без риска попадания на него воды, то в этом случае может быть достаточно применения каплезащищенного электродвигателя открытого исполнения (англ. open drip proof, ODP).

Выбор инвертора

Благодаря усилиям лоббистов местных энергетических компаний в сочетании с преимуществами, получаемыми при возможности регулирования скорости вращения ротора двигателей, все более распространенными становятся частотно-регулируемые приводы (ЧРП, англ. variable frequency drive, VFD).

При их использовании особое внимание следует уделять генерации электромагнитных помех, которая характерна для таких приводов исходя из самой их природы.

Для того чтобы электродвигатель мог использоваться с ЧРП, необходимо учитывать несколько технических особенностей, которым должен удовлетворять подходящий по остальным характеристикам электродвигатель. Среди них можно выделить две главные:

Максимально допустимое напряжение изоляции обмоточных проводов статора электродвигателя.

Электрическая прочность изоляции провода, из которого выполнена обмотка статора асинхронного электродвигателя, находится в пределах 1000–1600 В, но, как правило, в документации указывается значение прочности изоляции, равное 1200 В. Однако чем больше воздушный зазор между приводом и двигателем, тем, естественно, бо́льшим скачкам переходного напряжения, воздействующим на двигатель, он может противостоять.

Электродвигатель, в котором для обмотки статора используется провод с электрической прочностью изоляции провода, равной 1600 В, может иметь ссылку на стандарт Национальной ассоциации производителей электрооборудования (NEMA, США) NEMA MG-1 2003, раздел 4, параграф 31, в котором говорится, что двигатель должен выдерживать без повреждений начальное напряжение коронного разряда (англ.

corona inception voltage, CIV) уровнем до 1600 В.

Коэффициент сохранения постоянного крутящего момента (CT) двигателя, часто упоминается как «xx: 1 CT».

Этот показатель дает представление о диапазоне регулирования скорости. По нему можно узнать, насколько может быть снижена скорость вращения ротора двигателя, при которой он будет работать с сохранением того же крутящего момента (англ. CT — constant torque, постоянный крутящий момент), что и при номинальной скорости. Ниже этого значения крутящего момента производительность асинхронного электродвигателя снижается.

Например, возьмем электродвигатель мощностью 10 л. с. с начальной скоростью 1800 об/мин. При номинальной скорости (около 1800 об/мин), как указано, он имеет крутящий момент 29 фунтов на фут.

Если в спецификации на электродвигатель написано, что коэффициент сохранения номинальной мощности составляет 10:1 CT, это означает, что такой электродвигатель может обеспечить номинальный крутящий момент до скорости 180 об/мин.

Если же указано, что электродвигатель имеет коэффициент сохранения номинальной мощности 1000:1 CT, то имеется в виду, что крутящий момент сможет сохранять номинальное значение до скорости 1,8 об/мин.

При этом необходимо учитывать еще один нюанс, который связан с охлаждением электродвигателя. Нужно обязательно уточнить у поставщика, будет ли электродвигатель перегреваться при длительной работе на малых оборотах.

Дело в том, что если двигатель охлаждается за счет крыльчатки, закрепленной на его валу, то на малых скоростях вы столкнетесь с низкой скоростью охлаждающего двигатель потока воздуха.

Если асинхронный электродвигатель работает на низкой скорости и в течение длительного времени используется с большим крутящим моментом, то он будет выделять много тепла — при таких условиях, возможно, придется остановить свой выбор на двигателе с иным методом охлаждения.

Например, для организации принудительного охлаждения можно применить воздуходувное устройство, имеющее собственный, отдельно управляемый двигатель. Производительность такого устройства не связана с системой управления электропривода. В этом случае воздушный поток, который обдувает мощный электродвигатель, будет постоянным и достаточным для его охлаждения при низкой или даже при нулевой скорости.

Связь мощности и крутящего момента

При выборе асинхронного электродвигателя еще одним важным аспектом является номинальная, или основная, скорость двигателя. Обычно используются двухполюсные (3600 об/мин) и четырехполюсные (1800 об/мин) электродвигатели.

Однако имеются и коммерчески доступные 6-, 8- и 12-полюсные асинхронные электродвигатели со скоростью вращения ротора 1200, 900
и 600 об/мин соответственно.

Номинальная скорость асинхронного электродвигателя напрямую связана с числом полюсов, которые такой двигатель конструктивно содержит (табл.), и определяется по следующей формуле:

Об/мин = (120 × частота) / N (число полюсов)

В качестве примечания необходимо отметить, что, хотя прямой связи здесь нет, но, как правило, с увеличением количества полюсов возрастают и размеры, а также стоимость электропривода.

Кроме того, пользователям электроприводов, в зависимости от области применения данных устройств, может понадобиться обеспечить необходимый крутящий момент путем изменения скорости. В целом по мере увеличения скорости двигателя крутящий момент уменьшается, что также относится к редукторам и цепным приводам. Это соотношение объясняется следующим уравнением:

мощность (л. с.) = (крутящий момент × × номинальная скорость) / 5252

Крутящий момент, в соответствии с заданной целью, может быть достигнут путем выбора электродвигателя с необходимой мощностью и номинальной скоростью и реализован через любую цепную, ременную передачу или редуктор. Такой подход снижает стоимость привода, его габаритные размеры и время, уходящее на замену его подвижных заменяемых частей в ходе выполнения ремонта или технического обслуживания.

Таблица. Связь между числом полюсов, скоростью (об/мин) и крутящим моментом асинхронного электродвигателя

Число полюсов, N	Скорость, об/мин	Крутящий момент, л. с. / фут-фунт
2	3600	1,46
4	1800	2,92
6	1200	4,38
8	900	5,84
10	720	7,29
12	600	8,75

Примечание. Как правило, увеличение числа полюсов приводит к увеличению габаритов, а следовательно, и к повышению стоимости привода на основе асинхронного электродвигателя

Источник: https://controlengrussia.com/e-lektroprivod/vybor-asinhronnogo-jelektrodvigatelja/

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.

Принцип работы

Функционирование асинхронного двигателя осуществляется на основе свойства трёхфазного тока, способного создавать в обмотках статора вращающее магнитное поле. В рассматриваемых электродвигателях синхронная частота вращения электромагнитного поля связана прямо пропорциональной зависимостью с собственной частотой переменного тока.

Существует обратно пропорциональная зависимость частоты вращения от количества пар полюсов в обмотках статора. Учитывая то, что сдвиг фаз составляет 60º, зависимость частоты вращения ротора (в об/мин.) можно выразить формулой:

n1 = (f1*60) / p, где n1 – синхронная частота,  f1 – частота переменного тока, а p – количество пар полюсов.

В результате действия магнитной индукции на сердечник ротора, в нём возникнет ЭДС, которая, в свою очередь, вызывает появление электрического тока в замкнутом проводнике. Возникнет сила Ампера, под действием которой замкнутый контур начнёт вращение вдогонку за магнитным полем.

В номинальном режиме работы частота вращения ротора немного отстаёт от скорости вращения создаваемого в статоре магнитного поля. При совпадении частот происходит прекращение магнитного потока, ток исчезает в обмотках ротора, вследствие чего прекращается действие силы.

Как только скорость вращения вала отстанет, переменными токами магнитных полей, возобновляется действие амперовой силы.

Разницу частот вращения магнитных полей называют частотой скольжения: ns=n1–n2, а относительную величину s, характеризующую отставание, называют скольжением.

Источник: https://www.asutpp.ru/asinxronnyj-dvigatel-s-korotkozamknutym-rotorom.html

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.

Устройство

По определению «асинхронным» называют двигатель переменного тока, у которого ротор вращается медленнее чем магнитное поле статора, то есть несинхронно. Но это определение не слишком информативно. Чтобы его понять нужно разобраться как устроен этот двигатель.

Асинхронный двигатель, как и любой другой состоит из двух основных частей — ротор и статор. «Для чайников» в электрике расшифруем:

• Статором называют неподвижную часть любого генератора или электродвигателя.
• Ротором называют вращающуюся часть двигателя, которая и приводит в движение механизмы.

Статор состоит из корпуса, торцы которого закрываются подшипниковыми щитами, в которых установлены подшипники. В зависимости от назначения и мощности двигателя используют подшипники скольжения или качения. В корпусе расположен сердечник, на нём установлена обмотка. Её называют обмоткой статора.

Так как ток переменный, чтобы снизить потери из-за блуждающих токов (токи Фуко) сердечник статора набирают из тонких стальных пластин, изолированных друг от друга окалиной и скрепленных лаком. На обмотки статора подают питающее напряжение, ток протекающий в них называют током статора.

Количество обмоток зависит от числа питающих фаз и конструкции двигателя. Так у трёхфазного двигателя минимум три обмотки, соединённых по схеме звезды или треугольника. Их количество может быть больше, и оно влияет на скорость вращения вала, но об этом мы поговорим далее.

А вот с ротором дела обстоят интереснее, как уже было сказано он может быть или короткозамкнутым, или фазным.

Короткозамкнутый ротор — это набор металлических стержней (обычно алюминиевых или медных), на рисунке выше обозначены цифрой 2, впаянных или залитых в сердечник (1) замкнутых между собой кольцами (3).

Такая конструкция напоминает колесо, в котором бегают одомашненные грызуны, отчего её часто называют «беличьей клеткой» или «беличьим колесом» и такое название не жаргонное, а вполне литературное.

Для уменьшения высших гармоник ЭДС и пульсации магнитного поля, стержни укладывают не вдоль вала, а под определенным углом относительно оси вращения.

Фазный ротор отличается от предыдущего тем, что на нем уже есть три обмотки, как на статоре. Начала обмоток подключаются к кольцам, обычно медным, они напрессованы на вал двигателя. Позже мы кратко объясним зачем они нужны.

В обоих случаях, один из концов вала соединяют с приводимым в движение механизмом, он выполняется конической или цилиндрической формы с проточками или без, для установки фланца, шкива и других механических приводных деталей.

На «задней» части вала закрепляют крыльчатку, которая необходима для обдува и охлаждения, поверх крыльчатки на корпус надевается кожух. Таким образом холодный воздух направляется вдоль ребер асинхронного двигателя, если эта крыльчатка по какой-то причине не будет вращаться — он перегреется.

Конструкция первого асинхронного двигателя была разработана М.О. Доливо-Добровольским и запатентовал он её в 1889 г. Без особых изменений дожила до настоящего времени.

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

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

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.

Асинхронные и синхронные двигатели

Чтобы производственные механизмы работали с максимальной эффективностью, необходимо правильно подобрать электрический двигатель, который будет применяться в качестве привода. В этой статье мы рассмотрим, чем отличаются асинхронные и синхронные двигатели с точки зрения конструктивных особенностей, функциональности и экономичности.

Асинхронные и синхронные двигатели: устройство

Электрические двигатели представляют собой агрегаты для преобразования электроэнергии в энергию механическую. Основу конструкции двигателя (как синхронного, так и асинхронного типа) составляют следующие элементы:

• неподвижный (статор);
• вращающийся (ротор).

Статоры электродвигателей обеих категорий имеют схожий принцип устройства. В специальные пазы (осевые прорези) уложены токонесущие проводки из меди или алюминия. Функцией статора является создание вращающегося магнитного поля. Ротор (с обмоткой возбуждения) закреплен на валу двигателя и вращается под воздействием возникающей электродвижущей силы.

В чем ключевое отличие синхронного двигателя от асинхронного

Главное отличие синхронного от асинхронного двигателя заключается в устройстве ротора.

Роторы синхронных двигателей представляют собой постоянные или электрические магниты. Постоянное магнитное поле, создаваемое ими, взаимодействует с вращающимся магнитным полем статора.

В случае с асинхронным двигателем (который также называют индукционным) в пазы ротора вставляются короткозамкнутые металлические пластины. Кроме короткозамкнутой разновидности, применяются также фазные роторы, снабженные контактными кольцами, которые после разбега замыкаются накоротко.

В результате соотношение частоты оборотов двигателя, находящегося под нагрузкой, с частотой вращения, которая присуща магнитному полю статора, для разных типов двигателя следующее:

• равное для агрегатов синхронного типа;
• неравное для асинхронных двигателей (наблюдается постоянное отставание от скорости вращения магнитного поля статора, равное величине скольжения).

На основе понимания того, чем отличается асинхронный двигатель от синхронного, можно сформулировать главные преимущества и недостатки этих двигателей.

Сравнение разных типов двигателей

Двигатели синхронной разновидности сложнее в использовании, поскольку они:

• в отличие от асинхронных моделей нуждаются в дополнительном источнике постоянного тока;
• подвержены более быстрому износу деталей (по причине использования контактных колец со щетками);
• требуют применения вспомогательных механизмов для запуска (индукционный двигатель имеет собственный пусковой момент).

Для асинхронных моделей характерны:

• простота конструкции;
• надежность в эксплуатации.

При этом синхронные двигатели обладают более широкими возможностями с точки зрения коэффициента мощности, а также менее чувствительны к перепадам напряжения, но стоимость таких агрегатов выше, что делает их использование менее выгодным.

Источник: https://www.szemo.ru/press-tsentr/article/asinkhronnye-i-sinkhronnye-dvigateli/