Устройство и принцип действия асинхронного двигателя
Содержание
- Введение
- Конструкция асинхронного двигателя
- Система вращения ротора или же принцип действия асинхронного двигателя
- Пуск асинхронного двигателя
- Регулировка асинхронного двигателя
- Отключение асинхронного двигателя и торможение
- Список литературы
1. Введение
Работа асинхронного ( или же неодновременного) двигателя основана на использовании вращающегося магнитного поля. Асинхронность двигателя заключается в том, что скорость вращения ротора никогда не достигает скорости вращения магнитного поля статора. Пусковой момент средний и высокий, как и мощность и эффективность. Используются в шлифовальных, токарных, сверлильных станках, насосах, компрессорах, конвейерах, сельскохозяйственной технике.
2. Конструкция асинхронного двигателя
Прежде всего нужно уделить внимание неподвижной части асинхронного двигателя — статору.
Сердечник статора с целью уменьшения потерь на вихревые токи набирают из штампованных листов электротехнической стали. Они изолированы друг от друга слоем лака. В пазы магнитопровода статора укладывается обмотка. Исполнение обмотки зависит от типа асинхронного двигателя. Например, в асинхронных трехфазных двигателях используются два способа соединения фаз обмоток между собой: в звезду и треугольник. Эти соединения могут выполняться как внутри машины - глухое соединение, так и вне двигателя - с помощью сменных перемычек на специальном щитке, установленном на корпусе машины. В первом случае к выводному щитку подводятся три вывода, во втором - шесть выводов (начала и концы фаз). Внешнее соединение фаз наиболее удобно с точки зрения ее эксплуатации. В таком случае начала и концы фаз обмоток могут свободно отсоединяться при необходимости и подключаться к испытательной аппаратуре. Кроме того, соединение фаз зависит от величины напряжения в сети.
Ротор — движущаяся часть асинхронного двигателя. Магнитопровод ротора представляет собой цилиндр, набранный из штампованных листов электротехнической стали. В пазах ротора укладывают обмотку, в зависимости от типа обмотки роторы асинхронных двигателей делятся на короткозамкнутые и фазные. Наиболее распространённым считается короткозамкнутый ротор.
Конструкция ротора проста и обеспечивает надёжность работы. Короткозамкнутый ротор состоит из цилиндрического пластинчатого сердечника с аксиально размещенными параллельными пазами для установки проводников. В каждый паз укладывается стержень из меди, алюминия или сплава. Они замкнуты накоротко с обеих сторон с помощью концевых колец. Нельзя сказать, что пазы ротора абсолютно параллельны валу. Их делают с небольшим перекосом по двум причинам: обеспечение плавной работы асинхронного двигателя за счет уменьшения магнитного шума и снижение вероятности застопоривания ротора. Ротор устанавливается на валу с помощью подшипников на каждом конце. Одна часть обычно выступает больше, чем другая, для приведения в движение нагрузки. В некоторых двигателях на нерабочем конце вала крепятся датчики скорости или положения.
3. Система вращения ротора или же принцип действия асинхронного двигателя
Как уже писалось ранее, асинхронный двигатель работает на основе вращающегося магнитного поля. Рассмотрим принцип действия подробнее.
Переменный ток обмотки — 1 создает пульсирующее магнитное поле.
Конструкция на изображении выше создаёт сдвиг фаз тока в обмотках на П/4. Именно такое расположение обмоток и сдвиг фаз тока приводят к вращению суммарного магнитного поля в статоре двухфазного двигателя.
В статоре трёхфазного асинхронного двигателя находятся три обмотки. Они расположены под углом 120 градусов относительно друг друга. В данной конструкции сдвиг фаз токов в обмотке осуществляется на треть периода и это также приводит к вращению суммарного вектора магнитной индукции. Вращение суммарного вектора магнитной индукции происходит в одном направлении. Ротор асинхронного двигателя вращается вместе с суммарным вектором магнитной индукции в одном направлении.
4. Пуск асинхронного двигателя
На практике замечено, что ток, потребляемый обмоткой статора в момент пуска двигателя, очень большой. В ряде случаев он превышает номинальный ток в 6-10 раз, что ведет к перегреву двигателя и преждевременному выходу его из строя. Кроме того, искра, исходящая из рубильника опасна для человека. Поэтому, для пуска мощных асинхронных двигателей применяют специальные устройства, снижающие пусковой ток, например — магнитные пускатели.
Принцип ограничения тока заключается в том, что к обмотке статора двигателя на период пуска подводится пониженное напряжение.
Иногда для снижения напряжения, подаваемого на обмотки статора, изменяют схему включения обмоток. Например, асинхронный двигатель нормально работает по схеме «треугольник». Если на период пуска его обмотки включить «звездой», то на каждую фазу придется в раз меньшее напряжение.
5. Регулировка асинхронного двигателя
Регулировка асинхронного двигателя сводится к изменению частоты вращения магнитного поля. Регулировка может осуществляться тремя способами:
Первый способ заключается в изменении частоты тока f1, подаваемого в обмотки двигателя. Этот способ позволяет осуществлять плавное регулирование частоты вращения двигателя. Такие регуляторы достаточно редки из-за своей высокой стоимости.
Второй способ наиболее распространён. Он связан с изменением числа пар «p» полюсов на статоре двигателя Изменяя количество катушек обмотки статора, подключенных к питающему напряжению и меняя таким образом число пар полюсов, ( «p» = 1,2,3,4,5,6,), можно обеспечить различные частоты вращения магнитного поля (соответственно 3000, 1500, 1000, 750, 600, 500 об/мин). Недостатком данного способа является его ступенчатость, но он широко применяется при управлении различными металлообрабатывающими станками.
Третий способ регулирования частоты вращения за счет изменения скольжения возможен лишь для двигателей с фазным ротором, в которых изменение «s» достигается путем введения регулировочных сопротивлений в цепь ротора. Такие схемы широко используются на грузоподъемных кранах.
6. Отключение асинхронного двигателя и торможение
Реверсирование, т.е. изменение направления вращения двигателя на обратное, осуществляется путем изменения порядка чередования двух любых фаз обмотки статора.
Торможение асинхронного двигателя может быть механическим и электрическим. К механическим относится торможение муфтами, электромагнитными лентами, колодками и т.д. Иногда применяют электродинамическое торможение, когда после отключения двигателя от сети переменного тока в его обмотки подается постоянный ток. В этом случае возникающее постоянное магнитное поле заметно сокращает время торможения ротора. Чаще используется торможение путём отключения двигателя от сети и кратковременным включением на вращение в обратную сторону.
7. Список литературы
1) https://studopedia.ru/3_189761_pusk-regulirovanie-chastoti-vrashcheniya-i-tormozhenie-asinhronnogo-dvigatelya.html
2)Пиотровский Л.М. - Электрические машины (1974)
3) Асинхронные машины К.И.Шефнер
Сергушов Владислав ТОЭ-Т19
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.
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.
Шевченко Владислав АТП-Т19
Наука в области электричества в XIX и XX веках стремительно развивалась, что привело к созданию электрических асинхронных двигателей. С помощью таких устройств развитие промышленной индустрии шагнуло далеко вперед и теперь невозможно представить заводы и фабрики без силовых машин с использованием асинхронных электродвигателей.
Устройство и принцип действия асинхронного двигателя Главными компонентами асинхронного электродвигателя являются статор и ротор, которые отделены друг от друга воздушным зазором. Активную работу в двигателе выполняют обмотки и сердечник ротора. Под асинхронностью двигателя понимают отличие частоты вращения ротора от частоты вращения электромагнитного поля. Статор – это неподвижная часть двигателя, сердечник которой выполняется из электротехнической стали и монтируется в станину. Станина выполняется литым способом из материала, который не магнитится (чугун, алюминий). Обмотки статора являются трехфазной системой, в которой провода уложены в пазы с углом отклонения 120 градусов. Фазы обмоток стандартно подключают к сети по схемам «звезда» или «треугольник».
Ротор – это подвижная часть двигателя. Роторы асинхронных электродвигателей бывают двух видов: с короткозамкнутым и фазным роторами. Данные виды отличаются между собой конструкциями обмотки ротора.
Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором Такой тип электрической машины был впервые запатентован М.О. Доливо-Добровольским и в народе называется «беличье колесо» из-за внешнего вида конструкции. Короткозамкнутая обмотка ротора состоит из накоротко замкнутых с помощью колец стержней из меди (алюминия, латуни) и вставленные в пазы обмотки сердечника ротора. Такой тип ротора не имеет подвижных контактов, поэтому такие двигатели очень надежны и долговечны при эксплуатации.
Асинхронный двигатель с фазным ротором
Такое устройство позволяет регулировать скорость работы в широком диапазоне. Фазный ротор представляет собой трехфазную обмотку, которая соединяется по схемам «звезда» или треугольник. В таких электродвигателях в конструкции имеются специальные щетки, с помощью которых можно регулировать скорость движения ротора. Если в механизм такого двигателя добавить специальный реостат, то при пуске двигателя уменьшится активное сопротивление и тем самым уменьшатся пусковые токи, которые пагубно влияют на электрическую сеть и само устройство.
Принцип действия
При подаче электрического тока на обмотки статора возникает магнитный поток. Так как фазы смещены относительно друг друга на 120 градусов, то из-за этого поток в обмотках вращается. Если ротор короткозамкнутый, то при таком вращении в роторе появляется ток, который создает электромагнитное поле. Взаимодействуя друг с другом, магнитные поля ротора и статора заставляют ротор электродвигателя вращаться. В случае, если ротор фазный, то напряжение подается на статор и ротор одновременно, в каждом механизме появляется магнитное поле, они взаимодействую друг с другом и вращают ротор.
Преимущества асинхронных электродвигателей
Недостатки асинхронных электродвигателей
Асинхронные электродвигатели являются очень эффективными устройствами с отличными механическими характеристиками, и благодаря этому они являются лидерами по частоте применения.
Электродвигатель асинхронного типа универсальный механизм и по продолжительности работы имеет несколько режимов:
· Продолжительный;
· Кратковременный;
· Периодический;
· Повторно-кратковременный;
· Особый.
Продолжительный режим — основной режим работы асинхронных устройств, который характеризуется постоянной работой электродвигателя без отключений с неизменной нагрузкой. Такой режим работы самый распространенный, используется на промышленных предприятиях повсеместно.
Кратковременный режим – работает до достижения постоянной нагрузки определенное время (от 10 до 90 минут), не успевая максимально разогреться. После этого отключается. Такой режим используют при подаче рабочих веществ (воду, нефть, газ) и прочих ситуациях.
Периодический режим – продолжительность работы имеет определенное значение и по завершении цикла работ отключается. Режим работы пуск-работа-остановка. При этом он может отключаться на время, за которое не успевает остыть до внешних температур и включаться заново.
Повторно-кратковременный режим – двигатель не нагревается максимально, но и не успевает остыть до внешней температуры. Применяется в лифтах, эскалаторах и прочих устройствах. Особый режим – продолжительность и период включения произвольный. В электротехнике существует принцип обратимости электрических машин — это означает, что устройство может, как преобразовывать электрическую энергию в механическую, так и совершать обратные действия. Асинхронные электродвигатели тоже соответствуют этому принципу и имеют двигательный и генераторный режим работы. Двигательный режим – основной режим работы асинхронного электродвигателя. При подаче напряжения на обмотки возникает электромагнитный вращающий момент, увлекающий за собой ротор с валом и, таким образом, вал начинает вращаться, двигатель выходит на постоянную частоту вращения, совершая полезную работу.
Генераторный режим – основан на принципе возбуждения электрического тока в обмотках двигателя при вращении ротора. Если вращать ротор двигателя механическим способом, то на обмотках статора образуется электродвижущая сила, при наличии конденсатора в обмотках возникает емкостный ток. Если емкость конденсатора будет определенного значения, зависящего от характеристик двигателя, то произойдет самовозбуждение генератора и возникнет трехфазная система напряжений. Таким образом короткозамкнутый электродвигатель будет работать как генератор.
Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей. Для регулирования частоты вращения асинхронных электродвигателей и управления режимами их работы существуют следующие способы:
- Частотный – при изменении частоты тока в электрической сети изменяется частота вращения электрического двигателя. Для такого способа применяют устройство, которое называется частотный преобразователь;
2. Реостатный – при изменении сопротивления реостата в роторе, изменяется частота вращения. Такой способ увеличивает пусковой момент и критическое скольжение;
3. Импульсный – способ управления, при котором на двигатель подается напряжение специального вида.
4. Переключение обмоток по время работы электрического двигателя со схемы «звезда» на схему «треугольник», что снижает пусковые токи;
5. Управление с изменения пар полюсов для короткозамкнутых роторов;
6. Подключение индуктивного сопротивления для двигателей с фазным ротором.
С развитием электронных систем управление различными электродвигателями асинхронного типа становится все более эффективным и точным. Такие двигатели используются в мире повсеместно, разнообразие задач, выполняемых такими механизмами, с каждым днем растет, и потребность в них не уменьшается.
Зубков Артём АТП-Т19
Асинхронный электродвигатель
Электрический двигатель, сокращенно электродвигатель - электрическая машина, с помощью которой электрическая энергия преобразуется в механическую, для приведения в движение различных механизмов. Электродвигатель является основным элементом электропривода.
ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
Из основ электротехники известно, что если поместить проводник в магнитное поле и пропускать через него постоянный ток, то на проводник будет действовать сила, которая стремится вытолкнуть его из магнитного поля. Эта сила пропорциональна магнитной индукции, длине проводника и силе тока. На этом основан принцип действия электродвигателей.На рис. 2-1 показана схема электродвигателя постоянного тока, Проводники 1 уложены в пазы якоря и соединены с пластинами коллектора 2, на которых установлены угольные щетки 3, присоединенные к источнику постоянного тока 4. Қогда пластина коллектора при вращении якоря проходит под щеткой, ток в соединенном с ней проводнике изменяет свое направление.
Поэтому всегда под одним полюсом токи в проводниках проходят в одну сторону, а под другим - в противоположную. Таким образом, в машинах постоянного тока по обмотке якоря проходит переменный ток.Направление действия силы F можно определить по правилу левой руки. Силы двух противоположных проподников образуют пару сил. Эти пары создают вращающий момент двигателя М.,р,Нм, который можно определить по формуле
В электродвигателях малой мощности магнитное поле может создаваться постоянными магнитами "(см.рис, 2-9). Однако большая часть электродвигателей имеет полюсы с надетыми на них катушками, которые питаются постоянным током обычно от того же источника, что и якорь электродвигателя. Эти катушки называются обмотками возбуждения. Разная полярность полюсов создается за счет того, что через катушку одного полюса ток проходит по часовой стрелке, а через катушку другого - против часовой стрелки. противоположность многим механическим двигателям,которые вращаются только в одну сторону, электродвигатель легко поддается изменению направления вращения. Для этого по правилу левой руки достаточно изменить направление тока в якоре или полярность полюсов. Изменение направления вращения называется реверсированием и производится аппаратами управления электродвигателем.
Қак только якорь начал вращаться, в проводниках его обмотки будет наводиться э. д. с. По закону Ленца она направлена против напряжения источника тока. Поэтому ток, I, А, потребляемый электродвигателем,можно определить по формуле
Пока к валу электродвигателя не приложено никакой механической нагрузки, электродвигатель работаетв режиме холостого хода. При холостом ходе якорь вращается с наибольшей скоростью, и поэтому ток, потребляемый электродвигателем, будет мал и электродвигатель перестал бы потреблять ток от источника. При этом вращающий момент также стал бы равен нулю. Нагрузкой электродвигателя являются те механизмы, которые он приводит во вращение. По мере увеличения нагрузки будет увеличиваться ток, потребляемый электродвигателем, а частота вращения будет снижаться, и, наконец, двигатель остановится. Такое состояние электродвигателя, когда он присоединен к источнику тока, а якорь его не вращается, называется коротким замыканием электродвигателя. Сопротивление обмоток электродвигателя мало, поЭтому ток короткого замыкания в несколько раз превышает номинальный рабочий ток. При этом ухудшаются условия охлаждения, так как неподвижный якорь не обдувается воздухом. При коротком замыкании. электродвигатель очень быстро нагреется и его обмотки будут повреждены вследствие обугливания изоляции.
трехфазный асинхронный двигатель
Простейшим по устройству и наиболее распространенным в промышленности типом двигателя переменного тока является трехфазный асинхронный двигатель, изобретенный в 1888 г. М. О. Доливо-Добровольским.
Статор асинхронной машины создает вращающееся магнитное поле, а ротор вращается с меньшей скоростью, т.е. асинхронно. Увеличение нагрузки двигателя вызывает уменьшение скорости вращения ротора.
Принцип действия асинхронного двигателя
При включении в сеть в статоре возникает круговое вращающееся магнитное поле, которое пронизывает короткозамкнутую обмотку ротора и наводит в ней ток индукции. Отсюда, следуя закону Ампера (на проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует отклоняющая сила), ротор приходит во вращение. Частота вращения ротора зависит от частоты питающего напряжения и от числа пар магнитных полюсов.
Ротор асинхронного двигателя выполняется в виде стального цилиндра, собранного из стальных листов, с обмоткой, размещенной в пазах по его поверхности. Вращающееся магнитное поле, созданное обмотками статора, наводит в замкнутой обмотке токи. Механическое взаимодействие этих токов с вращающимся полем приводит ротор во вращение в том же направлении, в котором вращается поле
Ротор асинхронного двигателя может быть:
> короткозамкнутым;
> фазным (с обмоткой) — используются там, где необходимо уменьшить пусковой ток и регулировать частоту вращения асинхронного электродвигателя. В большинстве случаев это крановые электродвигатели серии МТН, которые повсеместно используются в крановых установках.
Ротор вращается асинхронно, т. е. частота вращения ero (п, об/мин) меньше частоты вращения магнитного поля (п1, об/мин). Разность частот вращения поля и ротора, отнесенная к скорости поля, называется с к о л ь ж е н и ем:
Скольжение не может быть равно нулю, так как при одинаковых частотах вращения поля и ротора прекратилось бы наведение токов в роторе и, следовательно, отсутствовал бы вращающий момент.В рабочем режиме асинхронный двигатель находится в динамическом равновесии, когда создаваемый благодаря скольжению вращающий момент уравновешивает тормозящий момент нагрузки на его валу. С увеличением механической нагрузки тормозящий момент становится больше вращающегося и скольжение увеличивается. Вследствие этого возрастают индуктированные в обмотке ротора э. д. с. и токи, что вызывает увеличение вращающего момента до нового состояния динамического равновесия (при большем скольжении).
Статор асинхронного электродвигателя состоит, как и в синхронной машине, из пакета, набранного из лакированных листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, в пазах которого уложена обмотка. Три фазы обмотки статора асинхронного трехфазного двигателя, пространственно смещенные на 120°, соединяются друг с другом звездой или треугольником.
Якорь — это подвижная часть машин постоянного тока (двигателя или генератора) или же работающего по этому же принципу так называемого универсального двигателя (который используется в электроинструменте). По сути универсальный двигатель — это тот же двигатель постоянного тока (ДПТ) с последовательным возбуждением (обмотки якоря и индуктора включены последовательно). Отличие только в расчётах обмоток. На постоянном токе отсутствует реактивное (индуктивное или ёмкостное) сопротивление. Поэтому любая «болгарка», если из неё извлечь электронный блок, будет вполне работоспособна и на постоянном токе, но при меньшем напряжении сети.
Синхронный двигатель имеет отличие в конструкции ротора. Ротор выполняется либо постоянным магнитом, либо электромагнитом, либо имеет в себе часть беличьей клетки (для запуска) и постоянные магниты или электромагниты. В синхронном двигателе частота вращения магнитного поля статора и частота вращения ротора совпадают.
Асинхронные двигатели нашли широкое применение во всех отраслях техники. Особенно это касается простых по конструкции и прочных трехфазных асинхронных двигателей с коротко-замкнутыми роторами, которые надежнее и дешевле всех электрических двигателей и практически не требуют никакого ухода. Название «асинхронный» обусловлено тем, что в таком двигателе ротор вращается не синхронно с вращающимся полем статора. Там, где нет трехфазной сети, асинхронный двигатель может включаться в сеть однофазного тока.
Асинхронные двигатели были и остаются самыми распространенными электрическими машинами, но до недавнего времени они применялись в основном в нерегулируемых электроприводах для вращения механизмов, работающих с постоянной скоростью: вентиляторов, насосов, компрессоров, конвейеров. В последние годы, в связи с появлением новых поколений транзисторов и тиристоров, а также относительно недорогих микропроцессоров высокого быстродействия, выпуск и эксплуатация электроприводов переменного тока на базе асинхронных электродвигателей стала экономически целесообразнее.
Это объясняется также и тем, что технология производства асинхронных двигателей в настоящее время практически полностью автоматизирована. Механическая обработка станин, валов и роторов двигателей производится на автоматических линиях, штамповка листов магнитопровода – на пресс-автоматах. Автоматизирована сборка сердечников статора, механизирована сборка и заливка ротора. Отсутствие щеточно-коллекторного узла значительно сократило эксплуатационные затраты на обслуживание электродвигателей переменного тока
Рудюк Григорий ТОЭ-Т18
Однофазный асинхронный двигатель — маломощный механизм до 10 кВт. Однако благодаря своей компактности и особенностями действия, его использование очень большое.
Сфера применения: бытовые приборы с однофазным током. Однофазные асинхронные электродвигатели применяются для холодильников, центрифуг, стиральных машин. Часто используется для маломощных вентиляторов.
Приборы с одной фазой используются и в промышленности, но не так часто, как многофазные агрегаты.
Устройство и схема подключения АД
Устройство однофазного асинхронного двигателя
Интересно! Трехфазный асинхронный двигатель можно использовать для работы в однофазном режиме. Предварительно необходимо провести расчет.
У статора две электрообмотки. Одна из них рабочая, которая является основной. Вторая пусковая и нужна, чтобы осуществлять пуск устройства. Отличие однофазовых моторов — отсутствие момента впуска. Ротор напоминает беличью клетку по структуре.Ток одной фазы производит магнитное поле. Оно состоит из двух полей. Включая устройство, ротор двигателя неподвижен.
Схема подключения обмоток однофазного двигателя
Расчет результирующего момента при неподвижном роторе лежит в основе магнитных полей образующих два вращающихся момента.
Противоположные моменты обозначаются М.
n – частота вращения
Расчет:
Mn = M1 M2
Характеристики асинхронного однофазного двигателя
Если неподвижную часть задействовать, тогда наступит вращающий момент. Из-за его недоступности при запуске, двигатели оборудованы дополнительным пусковым устройством.
Отличие однофазных асинхронных двигателей от трёхфазных — особенности статора. Пазы имеют двухфазовую обмотку. Одна будет основной или рабочей, а вторая именуется пусковой.
Магнитные оси находятся по отношению друг к другу на 90 градусов. Включенная рабочая фаза не вызывает вращение ротора по причине неподвижной оси магнитного поля.
Существуют специальные программы для расчета обмоток статора.
Типы однофазных моторов
Различают бифилярный и конденсаторный механизм.
- Бифилярный пуск
Бифилярная обмотка не используется при постоянном режиме. Иначе значение КПД снижается. Набирая обороты, она обрывается. Обмотка пуска включается на несколько секунд. Расчет работы по 3 секунды до 30 раз в 60 минут. Превышение запусков могут привести к перегреву витков.
- Конденсаторный пуск
Фаза расщепленная, цепь вспомогательной обмотки включается во время запуска. Для достижения пускового момента необходимо создать круговое магнитное поле. Использование конденсатора обеспечивает лучший пусковой момент. Двигатели с включенными конденсаторами в цепи являются конденсаторными. Работают на основе вращения поля магнитов. У конденсаторного устройства две катушки, которые всегда под напряжением.
Принцип работы
В основе принципа действия находится короткозамкнутый ротор. Магнитное поле представлено в виде двух кругов с противоположными последовательностями, то есть поля вращаются в разные стороны, но с одинаковой скоростью.Если ротор предварительно разогнать в нужную сторону, то он продолжит вращение в ту же сторону.
Поэтому запускают однофазный АД, нажав кнопку пуска. При этом вызывается возбуждение в статоре. Токи активируют магнитное поле вращаться, а в воздушном зазоре возникает магнитная индукция. За несколько секунд разгон ротора равняется номинальной скорости.
Отпуская кнопку впуска, двигатель переходит с режима двух фаз на одну фазу. Однофазовый режим поддерживается составляющей переменного поля магнитов, которая вращается быстрее ротора из-за скольжения.
Для улучшения работы однофазного АД встраивается центробежный выключатель и реле с размыкающими контактами.
Центробежный выключатель прерывает пуск статорной обмотки на автомате, если скорость ротора номинальная. А тепловое реле отключает двухфазную обмотку от сети при их перегреве.
Изменение направления роторного вращения получается при перемене направления тока в любой из фаз обмотки при запуске. Достигается это нажатием пусковой кнопки и перестановки двух или одной металлических пластин.
Чтобы образовался фазовый сдвиг необходимо добавить в цепь резистор, дроссель иди конденсатор. Все они являются фазозаменяющими элементами.
Во время запуска двигателя работает две фазы, а далее одна.
Преимущества:
- большая двигательная способность благодаря неимению коллектора,
- небольшой размер и масса,
- недорогая стоимость в сравнении с многофазными,
- питание от синусоидальной сети,
- простая конструкция из-за короткозамкнутого ротора.
Недостатки:
- отсутствие или малый пусковой момент, а также низкий коэффициент полезного действия,
- узкий диапазон регулировки частоты вращения.
Моисеев АТП-Т19