Трифазен асинхронен двигател променлив токизползвани за трансформация електрическа енергияв механична енергия. Това е най-разпространеният тип електрически машини, използвани в индустрията.

Такъв двигател се състои от три основни части:

• ротор;
• статор;
• корпус (корпус);

Кадърпредпазва статора и ротора от механични повреди и служи за закрепване на движещите се и неподвижни части на асинхронен двигател (IM) в него.

Статоре неподвижната част на асинхронен двигател. Състои се от рамка и магнитна верига. Магнитната сърцевина се притиска в рамката на двигателя и образува електромагнитната сърцевина на статора. Ядрото магнетизира машината и създава въртящо се магнитно поле. Сглобява се на тънки листове, щамповани от листова електротехническа стомана. Тези листове са сглобени и закрепени така, че в магнитната верига да се образуват статорни зъби и жлебове. Магнитната сърцевина осигурява ниско магнитно съпротивление на магнитния поток, което увеличава магнитния поток на асинхронния двигател. Статорът и роторът са разделени от въздушна междина.

РоторАсинхронният двигател е движеща се част от електрическа машина.

Статор на асинхронен двигател

Статорът е неподвижната част на асинхронен двигател. Тази дума има английски произход от думата stator, която от своя страна има латински произход от думата sto - стойка. Терминът статор на асинхронен двигател обикновено означава комбинация от няколко компонента:

— Легло с крака или фланец и надлъжни ребра за разсейване на топлината;

— ядро;

— Намотка на статора;

Ядрото на статора е направено ламинирано, сглобено от отделни статорни плочи. Това се прави, за да се намалят загубите от вихрови токове. Статорните плочи са щамповани от листове от електротехническа стомана с дебелина от 0,28 до 1 mm. Те са изолирани един от друг чрез мащаб. Сърцевините на двигатели с височина на оста на въртене 50-132 mm използват студено валцована нелегирана стомана клас 2013. За двигател с височина на оста 160-250 mm сърцевината е направена от студено валцувана леко легирана стомана клас 2212. При двигатели с височина на оста на въртене от 280 до 355 mm се използва горещовалцована стомана марка 1312. Пакетът от статорни плочи за двигатели с височина на оста на въртене от 50 до 60 mm се закрепва чрез заваряване или използване на скоби, а в двигателите с височина на оста на въртене от 200 до 250 мм, изключително със скоби. При двигатели с височина на оста на въртене 280-355 мм листовете на сърцевината се монтират директно в рамката, след което се притискат и закрепват със специални пръстеновидни ключове. Така се формира статорната част на магнитната верига на асинхронен двигател.

Единичен лист статорна плоча и купчина статорни плочи на асинхронен двигател

Ротор на асинхронен двигател

Най-широко използваната намотка е направена под формата на "катерица". Системата получи това име поради пръчките с късо съединени пръстени, които на външен вид приличат на колело от клетки на катерици. Роторната намотка на големите двигатели включва месингови или медни пръти, които се задвижват в жлебовете, а в краищата са монтирани късо съединени пръстени, към които прътите са запоени или заварени. За серийни IM с ниска и средна мощност, намотката на ротора е направена чрез леене под налягане от алуминиева сплав.

Намотката на ротора на асинхронен двигател с навит ротор 3 е навита по същия начин като намотката на статора 2. Началото на намотката на ротора е свързано заедно и изолирано. Краищата на такава намотка са запоени към плъзгащи пръстени 4, разположени на вала на двигателя с помощта на фиксирани въглеродни четки 5; към плъзгащите пръстени може да се свърже стартово-регулиращ реостат. Тази схема ви позволява да въведете допълнително съпротивление във веригата на ротора, като по този начин регулирате скоростта на двигателя и рязко намалявате стартовите токове.

Точно преди този уикенд моят асинхронен двигател AOL 22-4 с мощност 400 (W), монтиран в превключващото задвижване на етапа на превключвателя под товар, отказа силов трансформатор.

Причината за повредата му е късо съединение на намотката. Тази ситуация се случва изключително рядко, но все пак понякога се случва. Условията на работа се усещат - повишено съдържание на въглищен прах. Може би дори не е въпрос на условия на работа, а по-скоро нискокачествен проводник, доставен за ремонт на двигателя.

Е, тъй като трябваше да разглобявам изгорял електродвигател, реших в същото време да напиша статия за асинхронен двигател (IM), неговото приложение и структура.

Използване и предназначение на кръвното налягане

Напоследък асинхронните двигатели се използват много широко, както в промишлеността под формата на електрически задвижвания, топкови мелници, конвейери, помпи, трошачки, пробивни и шлифовъчни машини, така и в ежедневието. Просто е невъзможно да се изброят всички области на приложение.

Защо са толкова широко използвани?

Да, защото те имат редица предимства в сравнение с други електрически машини, например имат висока надеждност, лекота на поддръжка и, което е не по-малко важно, могат да работят директно от мрежа с променливо напрежение.

Устройство на асинхронен двигател (IM)

Сега нека да преминем към дизайна на асинхронен двигател, използвайки примера на AOL 22-4 с мощност 400 (W).

Вече казах малко по-високо, че асинхронният двигател AOL 22-4 е монтиран в задвижването на устройството за превключване на превключвателя под товар на силовия трансформатор (17 стъпки). Ето как изглежда самото устройство.

Моторът се захранва от мрежа с изолирана неутрала с линейно напрежение 220 (V).

Между другото, този двигател беше специално модифициран, за да отговаря на нашите нужди.

Следователно на етикета му ще видите обозначение, вместо 220/380 (V), 220/380 (V) (зачертано върху етикета 380 и триъгълник), т.е. намотките му се пренавиват до напрежение 127 (V).

Следователно при линейно напрежение 220 (V) свързваме намотките на статора в звезда. Въпреки че по принцип не събираме. След ремонта помолих капитана на отдела за намотки да сглоби звездата вътре в двигателя и да свърже само 3 щифта към блока (терминал) вместо 6.

Асинхронен двигател(AD) се състои от две части, разделени една от друга с въздушна междина. Първата част е неподвижният статор, а втората част е движещият се или въртящ се ротор.

И статорът, и роторът се състоят от сърцевина и намотка. Но намотката на статора е първична намотка, т.е. е свързан към мрежата, а намотката на ротора е вторична. Можете да прочетете повече за това в статията за принципа на работа на асинхронен електродвигател.

Структурно те са разделени на 2 вида:

• BP s кафезен ротор
• IM с навит ротор

Моят изгорял двигател AOL 22-4, както може би се досещате, се отнася конкретно за асинхронен двигател с ротор с катерица.

Асинхронен двигател с катерица

Статорът на такъв двигател се състои от:

• корпуси с рамка
• сърцевина
• трифазна намотка

Самият корпус най-често се изработва или от алуминиева сплав, или от чугун. В моя пример AOL 22-4 има алуминиево тяло с алуминиева рамка.

Ядрото на статора е ламинирано, т.е. сглобен от тънки листове електротехническа стомана, покрити с изолационен лак. Дебелината на тези листове е приблизително 0,35 до 0,5 (mm). Това беше направено, за да се намалят вихровите токове, които се появяват при обръщане на намагнитването на „желязното“ ядро ​​под въздействието на въртящ се магнитно поле.

СЪС вътреВ сърцевината на статора на асинхронен двигател има надлъжни жлебове, в които е поставена намотката.

Намотката може да бъде еднослойна или многослойна.

Частта от намотката, която е разположена в процепите, се нарича намотка на прореза.

Набраздените части на намотките извън сърцевината (от края) са свързани към челните части на намотките.

Това е всичко за статора. Сега нека да преминем към това как е проектиран роторът. Както казах по-горе, роторът е въртящата се част на асинхронен двигател. Състои се от вал и сърцевина с късо съединена намотка.

Между другото, намотката на късо съединение на асинхронен двигател също се нарича „колело на катерица“.

Намотката на ротор с катерица се състои от серия от алуминиеви или медни (по-рядко) пръти, които са разположени в жлебовете на сърцевината на ротора. Тези пръти са затворени от двете страни чрез пръстени за късо съединение.

Ядрото на ротора, подобно на ядрото на статора, има ламиниран дизайн, но неговите листове от електрическа стомана не са покрити с лак, а с тънък слой от оксид. Това е напълно достатъчно за ограничаване на малките вихрови токове, дължащи се на рядко обръщане на намагнитването на сърцевината.

В повечето случаи намотката на късо съединение на ротора IM се извършва чрез изливане на сглобената сърцевина с разтопен алуминиева сплав. В този случай и пръстените за късо съединение, и вентилационните лопатки се отливат едновременно.

Роторният вал с катерица се върти на два търкалящи лагера (те могат да се видят на фигурата по-горе), които са разположени в лагерни щитове.

Ще ви кажа няколко думи за охлаждането на асинхронен двигател.

Охлаждането на асинхронни двигатели с мощност до 15 (kW) става чрез продухване на външната повърхност на двигателя с помощта на центробежен вентилатор. Самият вентилатор е покрит със защитен корпус с отвори за всмукване на въздух.

Снимка на друг тип двигател.

Охлаждането на асинхронни двигатели с мощност над 15 (kW), в допълнение към описания по-горе метод, се извършва с вътрешна вентилация. В лагерните щитове има специални отвори, те се наричат ​​​​"щори", през които въздухът с помощта на вентилатор преминава през вътрешната кухина на двигателя. В този случай въздухът прониква в нагретите части на намотките и сърцевината, което води до по-ефективно охлаждане.

Също така, за да се увеличи зоната на охлаждане, асинхронните двигатели могат да имат повърхност от надлъжни ребра.

За да предпазите хората от излагане, асинхронният двигател трябва да бъде заземен. За тази цел има специални болтове (винтове) за заземяване. Обикновено един болт (винт) е разположен на корпуса на двигателя.

А другият е в клемореда.

IM с ротор с катерица има един значителен недостатък под формата на ограничен начален въртящ момент поради пръти с катерица, което не може да се каже за IM с навит ротор.

Конструкцията на статора на асинхронен двигател с навит ротор е подобна на конструкцията на статора на асинхронен двигател с катерица.

Но има голяма разлика в дизайна на ротора.

Роторът на такъв двигател има сложен дизайн. Към неговия вал е прикрепена ламинирана сърцевина с трифазна намотка. Началата на намотките са свързани със звезда, а краищата им са свързани с контактни пръстени. Тези пръстени също са разположени на вала на ротора и са изолирани от вала и един от друг.

За осъществяване на контакт с намотката на въртящия се ротор на всеки пръстен са предвидени две металографитни четки. Четката се намира в четкодържач, който е снабден с пружини, за да осигури необходимата сила за притискане на четката към плъзгащия пръстен.

По този начин трифазната намотка на ротора е свързана към външен пусков реостат, който създава допълнително съпротивление в роторната верига.

Защо е необходимо това, ще научите от следващите статии в раздела „

Министерство на науката и образованието на Руската федерация

Федерална агенция за образование

Държавно учебно заведение

Висше професионално образование

Национални изследвания

ИРКУТСК ДЪРЖАВЕН ТЕХНИЧЕСКИ УНИВЕРСИТЕТ

Катедра "Електроснабдяване и електротехника".

Трифазен асинхронен двигател с катерица

Докладвайте за лабораторна работа №11

по дисциплина "Обща електротехника и електроника"

Завършено

Студент SMO-11-1 ________ Копитко Я.В. 20.10.2012

Доцент, катедра E и ET ________ Кирюхин Ю.А. __________

(подпис) Фамилия И.О. (дата на)

Иркутск 2012 г

Цел 3

1 Кратка теоретична информация 3

Електроинсталационно оборудване 7

2 Работна поръчка 7

3 Изчислителна част 9

4 диаграми 10

Тестови въпроси 14

Препратки 17

Цел на работата

Запознайте се с конструкцията и принципа на работа на трифазен асинхронен двигател с ротор с катерица и проучете влиянието на напрежението върху вентилатора на статора върху неговите характеристики.

1 Кратка теоретична информация

1) Дизайн, принцип на работа на асинхронен двигател.

Асинхронният двигател е машина с променлив ток. Думата „асинхронен“ означава не едновременно. Това означава, че при асинхронните двигатели скоростта на въртене на магнитното поле се различава от скоростта на въртене на ротора. Основните части на машината са статорът и роторът, разделени един от друг с равномерна въздушна междина.

Статорът е неподвижната част на машината. За да се намалят загубите от вихрови токове, сърцевината му е изработена от щамповани листове електротехническа стомана с дебелина 0,35 - 0,5 мм, изолирани един от друг със слой лак. Намотката се поставя в жлебовете на статорната магнитна верига. При трифазните двигатели намотката е трифазна. Фазите на намотката могат да бъдат свързани в звезда или триъгълник в зависимост от големината на мрежовото напрежение.

Роторът е въртящата се част на двигателя. Магнитната сърцевина на ротора е цилиндър, изработен от щамповани листове от електротехническа стомана. Намотките са поставени в прорезите на ротора. В зависимост от вида на намотката, роторите на асинхронните двигатели се разделят на катерица и фаза (с контактни пръстени). Намотката с късо съединение се състои от неизолирани медни или алуминиеви пръти, свързани в краищата с пръстени от същия материал („катерица“).

Навитият ротор има трифазна намотка в жлебовете на магнитната верига, чиито фази са свързани със звезда. Свободните краища на фазите на намотката са свързани към три медни контактни пръстена, монтирани на вала на двигателя. Плъзгащите пръстени са изолирани един от друг и от вала. Към пръстените се притискат въглеродни или медно-графитни четки. Чрез контактни пръстени и четки към намотката на ротора може да се свърже трифазен пусково-регулиращ реостат.

Преобразуването на електрическата енергия в механична енергия в асинхронен двигател се извършва чрез въртящо се магнитно поле. Необходими условиявъзбужданията на въртящото се магнитно поле са:

пространствено изместване на осите на бобината на статора;

временно изместване на токовете в намотките на статора.

Първото изискване се удовлетворява чрез подходящото разположение на намагнитните бобини върху магнитната верига на статора. Фазовите оси на намотката са изместени в пространството под ъгъл 120°. Второто условие се осигурява чрез прилагане на трифазна система на напрежение към намотките на статора.

Когато двигателят е свързан към трифазна мрежа, в намотката на статора е инсталирана система от токове със същата честота и амплитуда, чиито периодични промени един спрямо друг се извършват със закъснение от 1/3 от периода.

Фазовите токове на намотката създават магнитно поле, въртящо се спрямо статора с честота, rpm, което се нарича скорост на синхронния двигател:

Където - честота на мрежовия ток, Hz,

р – брой двойки полюси на магнитното поле.

При стандартна честота на мрежата

, честота на въртене на полето

, об/мин

Докато се върти, полето пресича проводниците на ротора, предизвиквайки ЕМП в тях. Когато намотката на ротора е затворена, ЕМП предизвиква токове, чието взаимодействие с въртящото се магнитно поле създава въртящ се електромагнитен момент. Скоростта на въртене на ротора в двигателен режим на асинхронна машина винаги е по-малка от скоростта на въртене на полето, т.е. роторът "изостава" от въртящото се поле. Само при това условие в проводниците на ротора се индуцира ЕМП, протича ток и се създава въртящ момент. Феноменът изоставане на ротора от магнитното поле се нарича приплъзване. Степента на изоставане на ротора от магнитното поле се характеризира с големината на относителното приплъзване:

където n е скоростта на въртене на ротора, rpm.

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

2 ) Стартиране на асинхронни двигатели.

При стартиране на двигателя трябва да бъдат изпълнени следните изисквания:

1. Нисък пусков ток;

2. Достатъчен стартов момент;

3. Плавно увеличаване на скоростта;

4. Простота и рентабилност на стартирането.

В зависимост от конструкцията на ротора (късо съединение или фаза), мощността на двигателя и естеството на натоварването са възможни различни методи за стартиране.

За двигатели с катерица се използва директно стартиране и стартиране с намалено напрежение.

1. Директен старт. В този случай намотката на статора е свързана директно към мрежата при пълно напрежение. Директното стартиране е допустимо само за асинхронни двигатели с ротор с катерица с малка и средна мощност (до 15-20 kW). Въпреки това, ако мощността на захранващата мрежа е значителна, този метод може да бъде разширен до двигатели с по-висока мощност (до приблизително 50 kW).

2. Стартиране при ниско напрежение . Стартовият ток на двигателя е пропорционален на напрежението на фазите на намотката на статора , така че напрежението намалява придружено от съответно намаляване на стартовия ток. Този метод обаче води до намаляване на началния стартов момент, който е пропорционален на квадрата на напрежението във фазите на намотката на статора. Поради значителното намаляване на стартовия момент, този метод на стартиране е приложим само при ниски натоварвания на вала.

Има няколко начина за намаляване на напрежението в момента на стартиране:

а) за лесно стартиране на асинхронни двигатели със средна мощност, които работят нормално, когато фазите на намотката на статора са свързани с триъгълник, намалете напрежението на клемите на тези фази, като ги превключите към звезда;

б) при всеки тип фазово свързване на намотката на статора, напрежението може да бъде намалено с помощта на реактор (трифазна индуктивна намотка), свързан последователно към намотката на статора. По-малко икономично е да се намали напрежението на статора чрез последователно свързване на резистори, т.к В същото време те стават много горещи и възникват допълнителни загуби на електрическа енергия;

в) за двигатели с висока мощност е препоръчително да се намали напрежението с помощта на понижаващ трифазен автотрансформатор. Този метод е по-добър от предишния, но много по-скъп. След като роторът на двигателя се ускори и токът намалее, към намотката на статора се прилага пълно мрежово напрежение.

Стартирането на двигател с навит ротор се извършва чрез свързване на стартов реостат към веригата на ротора. Стартовият реостат намалява началния пусков ток и същевременно увеличава началния пусков момент, който може да достигне стойност, близка до максималния въртящ момент. Когато двигателят се ускори, стартовият реостат се отстранява.

3) Регулиране на скоростта на въртене и обръщане на асинхронния двигател.

Регулирането е принудителна промяна на скоростта на въртене с постоянно натоварване на вала. Недостатъкът на асинхронните двигатели е лошата им управляемост. Но все още има някои регулаторни възможности.

От формулата за приплъзване можем да получим израз за скоростта на ротора на асинхронен двигател:

От това равенство следва, че скоростта на въртене може да се промени по следните начини: чрез промяна на честотата на тока на статора , брой двойки полюси p и приплъзване s. Скоростта на ротора може да се регулира чрез промяна на захранващото напрежение . Нека разгледаме тези методи.

Регулиране чрез промяна на честотата на тока на статора . Честотното регулиране на асинхронните двигатели е най-обещаващо поради наличието на прости и надеждни трифазни тиристорни честотни преобразуватели, които са свързани между индустриалната мрежа и асинхронния двигател. При регулиране на честотата скоростта на двигателя може да се променя плавно, така че максималната му стойност да бъде десетки или стотици пъти по-висока от минималната.

Регулиране чрез промяна на броя на двойките полюси p . Превключването на броя двойки полюси на многоскоростните асинхронни двигатели осигурява стъпаловидно управление на скоростта на ротора и е икономично. Използва се в машини със специална конструкция на статорната намотка, позволяваща нейните бобини да бъдат превключвани към различен брой двойки полюси, а също и когато няколко редуващо се превключващи намотки са поставени в слотовете на статорната магнитна верига, направени за различен брой двойки полюси, например p = 1 и p = 2 .

Регулиране чрез промяна на захранваното напрежение . Намаляването на напрежението води до намаляване на скоростта на ротора. Намалете напрежението в статорната верига е възможно да се включат реостати, автотрансформатори или регулируеми дросели. Този метод се използва само за двигатели с ниска мощност, тъй като с намаляването на напрежението максималният въртящ момент на двигателя, който е пропорционален на квадрата на напрежението, намалява. Намаляването на максималния въртящ момент намалява границата на стабилност на двигателя. Освен това диапазонът на управление на скоростта на въртене е сравнително малък.

Изброените по-горе методи за управление се използват за асинхронни двигатели с ротор с катерица.

При двигатели с навит ротор скоростта на въртене се регулира чрез промяна на приплъзването. За да направите това, в намотката на ротора е включен регулиращ реостат. С увеличаването на съпротивлението на регулиращия реостат приплъзването се увеличава и скоростта на въртене намалява.

Този метод осигурява плавна промяна на скоростта на въртене.

Промяната на посоката на въртене на ротора се нарича реверсиране. За да обърнете, трябва да размените два проводника на клемите на намотката на статора на двигателя.