Auto-park24.ru

Журнал "Автопарк"
4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором характеристика холостого хода

Механические характеристики 3х-фазного асинхронного двигателя.

Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Предыдущая | Содержание | Следующая >>
§ 94. РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Рабочие характеристики асинхронного двигателя представляют собой зависимости скольжения S, числа оборотов ротора n2, раз­виваемого момента М, потребляемого тока I1, расходуемой мощности Р1, коэффициента мощности соs j и к. п. д. η от полезной мощности Р2 на валу машины. Эти характеристики (рис. 115) снимаются три естественных условиях работы двигателя, т. е. двигатель нерегулируемый, частота f1 и напряжение U1 се­ти остаются постоянными, а изменяется только нагрузка на валу двигателя.

При увеличении нагрузки на валу двигателя скольжение возрастет, причем при боль­ших нагрузках скольжение увеличивается несколько быст­рее, чем при малых.

При холостом ходе двигателя п2=n1 или S=0.

При номинальной нагрузке скольжение обычно составляет S = 3-5%.

Скорость вращения ротора

Так как при увеличении нагрузки на валу двигателя скольжение возрастает, то число оборотов будет уменьшаться. Однако из­менение скорости вращения при увеличении нагрузки от 0 до номи­нальной очень незначительно и не превышает 5%. Поэтому скоро­стная характеристика асинхронного двигателя является жесткой — она имеет очень малый наклон к горизонтальной оси.

Вращающий момент, развиваемый двигателем М, уравновешен тормозным моментом на валу М2 и моментом, идущим на преодоление механических потерь М0, т. е.

где Р2 — полезная мощность двигателя,

W2 — угловая скорость ротора.

При холостом ходе двигателя вращающий момент равен М0; с увеличением нагрузки на валу этот момент также увеличивается, причем за счет некоторого уменьшения скорости ротора увеличение вращающего момента происходит быстрее, чем увеличение полезной мощности на валу.

Сила тока I1 потребляемого двигателем из сети, неравномерно изменяется с увеличением нагрузки на валу двигателя. При холо­стом ходе соs j мал и ток имеет большую реактивную составляю­щую и очень малую активную составляющую. При малых нагруз­ках на валу двигателя активная составляющая тока статора меньше реактивной составляющей, а потому изменение нагрузки, т. е. изменение активной составляющей тока, вызывает незначитель­ное изменение силы тока I1 (определяющейся в основном реактивной составляющей). При больших нагрузках активная составляющая тока статора становится больше реактивной и изменение нагрузки вызывает значительное изменение силы тока I1..

Потребляемая двигателем мощность Р1 при графическом изоб­ражении имеет вид почти прямой линии, незначительно отклоняю­щейся вверх при больших нагрузках, что объясняется увеличением потерь в обмотках статора и ротора с увеличением нагрузки.

Изменение коэффициента мощности при изменении нагрузки на валу двигателя происходит следующим образом. При холостом ходе соsj мал (порядка 0,2), так как активная составляющая тока ста­тора, обусловленная потерями мощности в машине, мала по срав­нению с реактивной составляющей этого тока, создающей магнит­ный поток. При увеличении нагрузки на валу соsj возрастает (достигая наибольшего значения 0,8—0,9) в результате увеличе­ния активной составляющей тока статора. При очень больших на­грузках происходит некоторое уменьшение соsj, так как вследствие значительного увеличения скольжения и частоты тока в роторе возрастает реактивное сопротивление обмотки ротора.

Кривая к. п. д. т) имеет такой же вид, как в любой машине или трансформаторе. При холостом ходе к. п. д. равен нулю. С увели­чением нагрузки на валу двигателя к. п. д. резко увеличивается, а затем уменьшается. Наибольшего значения к. п. д. достигает при такой нагрузке, когда потери мощности в стали и механические потери, не зависящие от нагрузки, равны потерям мощности в обмотках статора и ротора, зависящим от нагрузки.

Предыдущая | Содержание | Следующая >>

Конструкция асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Определение 1
Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором — это асинхронный электрический двигатель, ротор которого выполнен с короткозамкнутой обмоткой в виде беличьей клетки.

В каждом электрическом двигателе есть два основных элемента:

  • Ротор
  • Статор

Статор и рот заключены в защитный кожух. Чтобы охлаждать проводники обмотки на валу устанавливается вентилятор. Данный принцип положен в основу строения всех типов двигателей. Конструкция статора асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором ничем не отличается от строения статора других видов двигателей. Пример схемы конструкции асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором представлен на рисунке ниже.

Готовые работы на аналогичную тему

  • Курсовая работа Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором 470 руб.
  • Реферат Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором 280 руб.
  • Контрольная работа Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором 210 руб.

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту Узнать стоимость

Рисунок 1. Схема конструкции асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

1 — подшипник; 2 — вал; 3 — подшипниковый щит; 4 — коробка выводов; 5 — сердечник ротора с короткозамкнутой обмоткой; 6 — сердечник статора с обмоткой; 7 — корпус; 8 — кожух вентилятора; 9 — подшипниковый щит; 10 — вентилятор; 11 — подшипник; 12 — обмотка статора; 13 — паспортная табличка; 14 — лапы; 15 — болт заземления; А — литая обмотка; Б — сварная обмотка; В — короткозамкнутая обмотка ротора без сердечника.

Конструкция обмотки ротора похожа на беличью клетку. Данная клетка состоит из алюминиевых стержней, концы которых замыкают короткозамыкающие кольца. В двигателях большой мощности могут быть использованы в качестве обмотки медные стержни. Стержни располагаются поверх сердечников ротора, которые изготавливаются из трансформаторной стали. При производстве роторов сердечники монтируют на валу, а проводники заливают в пазы магнитопровода. При такой конструкции необходимость в изоляции пазов сердечника отпадает. На рисунке ниже представлен пример схемы ротора с короткозамкнутой обмоткой.

Ты эксперт в этой предметной области? Предлагаем стать автором Справочника Условия работы

Рисунок 2. Схема ротора с короткозамкнутой обмоткой. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Магнитопроводы таких роторов не нуждаются в лаковой изоляции поверхностей, они относительно просты в изготовлении, что способствует снижению себестоимости всего двигателя. Ротор асинхронно вращается внутри статора. Между ними устанавливается расстояние — воздушные зазоры, размер которых может составлять от 0,2 до 0,5 миллиметров. Для того, чтобы улучшить пусковые характеристики электродвигателя с короткозамкнутым контуром используются роторы со специальной формой пазов — глубокопазные роторы. Данное решение позволяет использовать эффект вытеснения тока, способствующий увеличению активного сопротивления обмотки ротора при больших скольжениях.

В зависимости от числа используемых фаз асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором делятся на однофазные, двухфазные и трехфазные. Двигатели с трехфазными обмотками отличаются высокой стабильностью при функционировании при нормальной нагрузке. У двухфазных двигателей имеются две перпендикулярно расположенные обмотки статора и на каждую из них поступает переменный ток. В однофазных двигателях используется только одна рабочая обмотка.

Функционирование асинхронного двигателя происходит на основе свойств трехфазного тока, который способен создавать вращающееся магнитное поле в обмотках статора. В асинхронных двигателях короткозамкнутого ротора синхронная частота вращения электромагнитного поля связана пропорциональной зависимостью с собственной частотой переменного тока.

Электромеханическая и механическая характеристика АД.

Схема включения и статические характеристики асинхронного двигателя.

Читать еще:  Что такое компрессия двигателя и степень сжатия разница

Асинхронные двигатели широко применяются в промышленности благодаря простоте их конструкции, надежности и низкой стоимости.

Трехфазный АД имеет обмотку статора, подключаемую к трехфазной сети переменного тока с напряжением U

и частотой
f
, и обмотку ротора, которая может быть выполнена в двух вариантах. АД с фазным ротором (выполнение обычной трехфазной обмотки из проводников с выводами на три контактных кольца). АД с короткозамкнутым ротором – выполнение обмотки заливкой алюминия в пазы ротора (рис 5.1). Однофазная схема замещения (рис. 5.1)

Рис Схема включения АД с фазным (а), короткозамкнутым ротором (б), Г-образная однофазная схема замещения АД

– действующее значение напряжения, приложенного к одной фазе обмотки статора, частотой
f1
;

Рис Фазное и линейное напряжения

Iμ, I1, I’2 – фазные токи соответственно намагничивания, обмотки статора и ротора (приведенный к числу витков обмотки статора);

R1 – суммарное активное сопротивление фазы статора;

R’2= R’р + R’2д – суммарное активное сопротивление фазы ротора, приведенное к числу витков обмотки статора. Включает в себя R’р, – собственное сопротивление обмотки ротора (приведенное); R’2д – добавочное активное сопротивление (приведенное).

x1, x’2 – индуктивные сопротивления рассеяния соответственно фазы обмотки статора, обмотки ротора (приведенное к числу витков обмотки статора);

Rμ – активное сопротивление, учитывающее потери в стали магнитной системы при перемагничивании;

xμ – индуктивное сопротивления контура намагничивания.

При включении статора в сеть трехфазного тока его обмотки создают магнитное поле Ф

, которое вращается со скоростью
n1
. Силовые линии этого поля пересекают обмотку ротора и индуктируют в ней ЭДС
E2
.

Величина ЭДС пропорциональна разности скоростей поля статора и ротора:

По обмотке ротора под действием ЭДС E2

потекут токи, создающие магнитное поле ротора. Магнитное поле ротора взаимодействует с вращающимся полем статора, возникает вращающийся момент. Начав движение, ротор будет «догонять» поле статора. Но у асинхронного двигателя всегда
n Читайте также: Мощный электромагнит из трансформаторов от микроволновки своими руками

Поэтому при построении характеристик I’2(s) отражается и зависимость I’2

Рис Электромеханическая характеристика

На графике ток I1 больше тока I’2 в соответствии со схемой замещения на величину тока холостого хода Iμ (первый закон Кирхгофа).

Рассмотрим характерные точки электромеханической характеристики:

1) Идеальному холостому ходу соответствует скорость вращения ротора ω= ω0

скольжение s=0

(ротор и поле статора вращаются синхронно), ток ротора
I’2=0
, статора
I1= Iμ
. Асинхронный двигатель самостоятельно обеспечить этот режим не может. Для создания режима необходимо приводить во вращение с частотой
ω=ω0
другим двигателем. На схеме замещения этому режиму соответствует разрыв цепи ротора (
I’2
).

2) Короткому замыканию (режим пуска) соответствует режим, когда ω=0

, скольжение
s=1
, ток ротора
I’2= I’2п
, статора
I1= I1п
. Ток
I1п
называется пусковым током, достигает 5-7 кратного значения от номинального тока.

, получили приняв s=1;

3) токи статора и ротора I1, I­­­’2

достигают своего максимального значения при минимуме знаменателя выражения (2), когда =>

Этот режим наступает при скоростях выше синхронной ω0

, т.е. в генераторном режиме.

4) При высоких скоростях ω=±∞

, s=
±∞,
значение тока ротора асимптотически приближается к значению

Получим выражение для механической характеристики. Потери мощности в цепи ротора (потери скольжения), представляют собой разность электромагнитной и полезной механической мощности:

Потери мощности в роторе, выраженные через электрические величины:

=> , подставив в выражение ток (2) получим

Рис. Механическая характеристика АД

Для определения критического скольжения

и момента
Мк
исследуем полученную зависимость M(s) на экстремум обнаружим две точки.

(5) (+ в двигательном, — в генераторном)

Разделив (4) на (5) и выполнив преобразования, получим более удобную форму:

, где — формула Клосса

Для машин средней и большой мощности можно пренебречь активным сопротивлением статора, тогда a=0 и

Кроме того, в области малых скольжений можно пренебречь s/sк, тогда

Из (6), обозначив как можно получить выражения для нахождения

Формула может быть использована для определения

по каталожным данным.

Проанализируем особенности механической характеристики АД. Она носит нелинейный характер и состоит из двух частей. Первая – рабочая часть – в пределах скольжения от 0 до sкд. Эта часть характеристики близка к линейной и имеет отрицательную жесткость. Здесь момент, развиваемый двигателем, примерно пропорционален токам статора и ротора. Можно использовать выражение (7).

Вторая часть механической характеристики АД при s>sкд – криволинейная, с положительным значением жесткости. Несмотря на то, что ток двигателя по мере роста скольжения увеличивается (рис 5.3), момент, напротив уменьшается.

Из-за нелинейности механической характеристики существует несоответствие между пусковым током (5-7 кратный) и пусковым моментом (0,4-0,5 номинального). Тяжелый пуск.

Рассмотрим процесс пуска.

Пуск начинается с s=1, в начале пуска скольжение велико. Индуктивное сопротивление обмотки ротора X’2=ω2L2=2πf2L2=2 πsf1L2 велико и существенно превосходит R’2. X2′>>R2′.

ЭДС при этом велика, поскольку

Поэтому ток I’2 тоже велик, но его активная составляющая мала (потому что cosφ низкий). Поэтому и момент, развиваемый двигателем мал.

2) При разгоне двигателя скольжение уменьшается, ЭДС ротора снижается, частота тока f2 и X2′ ротора пропорционально уменьшаются.

Соответственно уменьшается полный ток ротора. Активное сопротивление становится соизмеримым с индуктивным, а затем и становится больше. Вследствие повышения cosφ, активная составляющая тока растет, возрастает и момент двигателя.

Т.е. своеобразие механической характеристики АД определяется зависимостью индуктивного сопротивления ротора от скольжения.

Расчет трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором на мощность 45 киловатт

1 АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Современные серии электрических машин

1.2 Основные тенденции в электромашиностроении

2 РАСЧЕТЫ И ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

2.1 Техническое задание

2.2 Выбор аналога двигателя

2.3 Размеры, конфигурация и материал магнитной цепи двигателя

2.4 Обмотка статора

2.5 Обмотка короткозамкнутого ротора

2.6 Расчет магнитной цепи

2.7 Активные и индуктивные сопротивления обмоток

2.8 Режим холостого хода и номинальный

2.9 Рабочие характеристики

2.10 Максимальный момент

2.11 Начальный пусковой момент и пусковые токи

2.12 Расчет механической характеристики двигателя и зависимости пускового тока от скольжения

2.13 Тепловой и вентиляционный расчеты

2.14 Масса двигателя и динамический момент инерции ротора

2.15 Расчет надежности обмотки статора

2.16 Механический расчет вала и подбор подшипников качения

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

Темников Ю.В. Двигатель асинхронный трехфазный, мощность 45 кВт, 6 полюсов.

Представлены результаты расчета трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором на мощность 45 киловатт, число полюсов равно 6, линейное напряжение сети: при соединении в треугольник – 380В, при соединении в звезду – 660В, частота питающей сети 50 Гц.

Спроектирован асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором. Высота оси вращения – 250мм, магнитопроводы статора и ротора выполнены из стальной ленты, марка стали – 2411, обмоточный провод ПЭТ-155, обмотка ротора из алюминия марки АКМ12-4, станина литая из чугуна, класс нагревостойкости изоляции F.

Расчеты выполнены с учетом рекомендаций, изложенных в учебных пособиях Гольдберга О.Д. «Проектирование электрических машин»[1] и Гурина Я.С. «Проектирования серий электрических машин» [2].

Читать еще:  Что нужно для капитального ремонта двигателя ваз 21099

Асинхронный электродвигатель — двухобмоточный электрический двигатель, одна из обмоток которого питается от сети переменного напряжения, а другая замкнута накоротко или на сопротивление.

Асинхронные двигатели находят широкое применение в хозяйстве. По разным данным, около 70% всей электрической энергии, преобразуемой в механическую вращательного или поступательного движения, потребляется асинхронными электродвигателями.

Широкое применение асинхронных двигателей связано с простотой их конструкции, ее технологичностью и минимальными затратами в эксплуатации, по сравнению с другими видами электрических машин, таких как двигатели постоянного тока, синхронными двигателями и т.д.

Трехфазный асинхронный электродвигатель, традиционного исполнения, выполняющего вращательное движение (конструкция такого двигателя впервые была предложена М.О. Доливо-Добровольским в 1889 году) состоит из двух основных частей: неподвижного статора и вращающегося ротора.

Статор состоит из станины, в которую впрессован сердечник статора – магнитопровод статора с распределенной обмоткой. Назначение сердечника – создание вращающегося магнитного поля. Магнитопровод состоит из штампованных, изолированных друг от друга листов электротехнической изотропной (в крупных машинах – анизотропной) стали, толщиной (в зависимости от размеров и необходимых параметров машины) от 0,28 до 1мм.

Сердечник ротора двигателя, аналогично сердечнику статора, набирается из листов электротехнической стали. Обмотки роторов бывают короткозамкнутые, из алюминиевого литья, и фазные, которые, аналогично обмотке статора, выполнены из изолированного медного провода, концы обмоток выводятся на контактные кольца, закрепленные на вале ротора, далее, посредством щеточного контакта, к обмотке ротора можно подключить пусковой реостат.

В данном курсовом проекте речь пойдет о трехфазном асинхронном двигателе с короткозамкнутым ротором.

1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР

1.1 Современные серии электрических машин

В 70-е годы была разработана и внедрена серия электродвигателей 4А, основным критерием при проектировании которой был принят минимум суммарной стоимости двигателя в производстве и эксплуатации. Переход на новую привязку мощностей и установочных размеров электродвигателей позволил получить большую экономию дефицитных материалов. Впоследствии серия была модернизирована, вследствие чего несколько улучшены виброакустические и некоторые энергетические показатели электрических двигателей. Серия получила название 4АМ.

В связи со все возраставшими требованиями мирового электромашиностроения к асинхронным двигателям на замену двум предыдущим сериям 4А и 4АМ в 80-х годах бывшей организацией социалистических стран ИНТЕРЭЛЕКТРО была разработана унифицированная серия асинхронных электродвигателей АИ. Двигатели серии АИ отличаются повышенными надежностью и перегрузочной способностью – расширенным диапазоном регулирования, улучшенными энергетическими и виброакустическими характеристиками.

Распад Советского Союза на суверенные государства привел к тому, что многие заводы электротехнической промышленности, монопольно выпускавшие отдельные габариты единой серии АИ, оказались за рубежом. Поэтому в НИПТИЭМ разработана новая серия асинхронных электродвигателей 5А (взаимозаменяемых с электродвигателями АИР, 4А) на замену тем габаритам, производство которых осталось за границей России.

При разработке серии 5А учтены изменившиеся требования к асинхронным электродвигателям для повышения конкурентоспособности их на мировом рынке. На многих типоразмерах двигателей улучшены энергетические, виброакустические показатели, а так же моментные характеристики.

Общая характеристика двигателей серии АИ и5А

Привязка мощностей и установочных размеров электрических двигателей серии АИ аналогична привязке серий 4А, 4AМ и охватывает диапазон 0,06…400 кВт (при частоте вращения 1500 оборотов в минуту). Серия состоит из 17 габаритов, характеризуемых значениями оси вращения от 50 до 355 мм. Двигатели выпускается на частоты вращения 3000, 1500, 1000, 750, 600 и 500 оборотов в минуту.

Структура серии предусматривает следующие группы исполнений:

· модификации по характеристикам с повышенным пусковым моментом,электрические двигатели с повышенным скольжением, многоскоростные двигатели, электрические двигатели с фазным ротором, однофазные, малошумные;

· модификации по условиям окружающей среды (для холодного, длятропического климата, электродвигатели для сельского хозяйства, для работы в пыльных помещениях, для работы в химически активных средах);

· модификации электродвигателей по точности установочных размеров (сповышенной точностью, с высокой точностью установочных размеров);

· модификации асинхронных двигателей с дополнительнымиустройствами (со встроенной температурной защитой, со встроенным электромагнитным тормозом);

· узкоспециализированные модификации (текстильные, длямоноблокнасосов, двигатели в рудничном нормальном исполнении).

В России двигатели серии 5АМ (модернизированные) производят на Владимирском Электромашиностроительном Заводе. В настоящее время завод выпускает и двигатели серии 6А. Ведутся разработки серии 7А.

Параллельно в 1992 году на Ярославском Электромашиностроительном Заводе шло создание новой серии электрических машин РА. В двигателях используются съемные лапы, позволяющие потребителю выбирать наиболее удобное для него расположение машины. Кроме того, в двигателях используется горизонтально-вертикальноеоребрение станин, позволяющее сэкономить до 15% материала станины, улучшая при этом теплоотдачу. Освоение серии РА позволило сократить зависимость России от импорта и развить экспорт асинхронных двигателей.

Рабочие характеристики асинхронного двигателя

§ 94. РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Рабочие характеристики асинхронного двигателя представляют собой зависимости скольжения S, числа оборотов ротора n2, раз­виваемого момента М, потребляемого тока I1, расходуемой мощности Р1, коэффициента мощности соs j и к. п. д. η от полезной мощности Р2 на валу машины. Эти характеристики (рис. 115) снимаются три естественных условиях работы двигателя, т. е. двигатель нерегулируемый, частота f1 и напряжение U1 се­ти остаются постоянными, а изменяется только нагрузка на валу двигателя.

При увеличении нагрузки на валу двигателя скольжение возрастет, причем при боль­ших нагрузках скольжение увеличивается несколько быст­рее, чем при малых.

При холостом ходе двигателя п2=n1 или S=0.

При номинальной нагрузке скольжение обычно составляет S = 3-5%.

Скорость вращения ротора

Так как при увеличении нагрузки на валу двигателя скольжение возрастает, то число оборотов будет уменьшаться. Однако из­менение скорости вращения при увеличении нагрузки от 0 до номи­нальной очень незначительно и не превышает 5%. Поэтому скоро­стная характеристика асинхронного двигателя является жесткой — она имеет очень малый наклон к горизонтальной оси.

Вращающий момент, развиваемый двигателем М, уравновешен тормозным моментом на валу М2 и моментом, идущим на преодоление механических потерь М, т. е.

где Р2 — полезная мощность двигателя,

W2 — угловая скорость ротора.

При холостом ходе двигателя вращающий момент равен М; с увеличением нагрузки на валу этот момент также увеличивается, причем за счет некоторого уменьшения скорости ротора увеличение вращающего момента происходит быстрее, чем увеличение полезной мощности на валу.

Сила тока I1 потребляемого двигателем из сети, неравномерно изменяется с увеличением нагрузки на валу двигателя. При холо­стом ходе соs j мал и ток имеет большую реактивную составляю­щую и очень малую активную составляющую. При малых нагруз­ках на валу двигателя активная составляющая тока статора меньше реактивной составляющей, а потому изменение нагрузки, т. е. изменение активной составляющей тока, вызывает незначитель­ное изменение силы тока I1 (определяющейся в основном реактивной составляющей). При больших нагрузках активная составляющая тока статора становится больше реактивной и изменение нагрузки вызывает значительное изменение силы тока I1..

Потребляемая двигателем мощность Р1 при графическом изоб­ражении имеет вид почти прямой линии, незначительно отклоняю­щейся вверх при больших нагрузках, что объясняется увеличением потерь в обмотках статора и ротора с увеличением нагрузки.

Читать еще:  Что будет если завести двигатель без воздушного фильтра

Изменение коэффициента мощности при изменении нагрузки на валу двигателя происходит следующим образом. При холостом ходе соsj мал (порядка 0,2), так как активная составляющая тока ста­тора, обусловленная потерями мощности в машине, мала по срав­нению с реактивной составляющей этого тока, создающей магнит­ный поток. При увеличении нагрузки на валу соsj возрастает (достигая наибольшего значения 0,8—0,9) в результате увеличе­ния активной составляющей тока статора. При очень больших на­грузках происходит некоторое уменьшение соsj, так как вследствие значительного увеличения скольжения и частоты тока в роторе возрастает реактивное сопротивление обмотки ротора.

Кривая к. п. д. т) имеет такой же вид, как в любой машине или трансформаторе. При холостом ходе к. п. д. равен нулю. С увели­чением нагрузки на валу двигателя к. п. д. резко увеличивается, а затем уменьшается. Наибольшего значения к. п. д. достигает при такой нагрузке, когда потери мощности в стали и механические потери, не зависящие от нагрузки, равны потерям мощности в обмотках статора и ротора, зависящим от нагрузки.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

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

Переменный ток активно используется в асинхронных электродвигателях, нашедших широкое применение во многих отраслях деятельности человека. Особого внимания заслуживает асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, который в силу ряда причин занял прочные позиции в применении.

Конструкции статоров электродвигателей ничем не отличаются от строения этих деталей в других типах электромоторов, работающих в сетях переменного тока. Сердечник статора, предназначенный для работы при трехфазном напряжении располагается под углом 120 градусов, по кругу. На них устанавливаются обмотки из изолированной медной проволоки определенного сечения, которые соединяются по схемам соединений «звезда» или «треугольник». Конструкция магнитопровода статора жестко крепится на стенках корпуса.

Ротор устроен по другому. Конструкция его обмотки 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. Стержни расположены поверх сердечников ротора, которые состоят из трансформаторной стали. При изготовлении роторов сердечники монтируют на валу, апроводники обмотки впрессовывают в пазы магнитопровода. В таком случае нет необходимости в изоляции пазов сердечника. Пластины магнитопроводов таких роторов не требуют лаковой изоляции поверхности. Они очень просты в изготовлении, что удешевляет себестоимость асинхронных электродвигателей. Ротор асинхронно вращается внутри статора. Между этими деталями устанавливаются минимальные расстояния в виде воздушных зазоров. Оптимальный зазор находится в пределах от 0,5 до 2мм.

Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором делятся на три типа:

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

ДВУХФАЗНЫЕ – двухфазные двигатели имеют две обмотки статора, на каждую из которых поступает переменный ток. Их часто используют в однофазных сетях – одну обмотку подключают напрямую к фазе, а для питания другой применяется фазосдвигающийся конденсатор. Без конденсатора вращение вала двухфазного асинхронного двигателя не начнется самостоятельно. Потому что конденсатор является неотъемлемой частью двухфазного электродвигателя. Такие электродвигатели иногда называют «конденсаторные двигатели».

ТРЕХФАЗНЫЕ- Модели с трехфазными обмотками отличаются высокой стабильностью работы при номинальной нагрузке. У трехфазных асинхронных электродвигателей другое расположение обмоток статора. Такие двигатели имеют лучшие пусковые характеристики и при этом используют простую схему пуска.

Параметры асинхронного двигателя

Для того чтобы определить возможности и способ применения асинхронного двигателя, необходимо знать его характеристики. Полный список параметров можно найти в справочнике, каталоге или обратиться на завод изготовитель. Наиболее важные данные приводятся в паспорте двигателя. Паспорт, часто его называют «шильдик», двигателя представляет собой небольшую металлическую табличку, прикрепленную к корпусу двигателя.

Номинальные параметры двигателя это параметры, которые двигатель сможет выдерживать в течении всего срока эксплуатации. К номинальным (паспортным) данным двигателя относятся:

  • Мощность на валу или механическая Рн;
  • Напряжение обмотки статора Uн;
  • Ток статора Iн;
  • Частота напряжения сети fн;
  • Частота или скорость вращения ротора nн, об/мин;
  • Номинальный КПД ηн;
  • Коэффициент мощности cos φн;

В паспорте АД обычно приводят два значения напряжения, например 380/220 В. Меньшее значение напряжения (220 В) это фазное напряжение обмотки статора. Большее значение напряжения относится к соединению обмотки статора в звезду, меньшее в треугольник. Соответственно указывают два значения тока статора. В каталогах приводят также:

  • Кратность пускового тока Iп/Iн;
  • Кратность пускового момента μп= Мп/Мн;
  • Кратность максимального момента μм = Mм/Мн;

Кратность максимального момента называется перегрузочной способностью двигателя. Для АД с фазным ротором указывают на паспорте также напряжение между контактными кольцами при разомкнутой обмотке ротора U2н и номинальный ток в обмотке ротора I2н. Величина, характеризующая степень отставания скорости вращения ротора АД n от синхронной скорости n1 называется скольжением.

Скольжение иногда выражают в процентах:

Скорость вращения ротора, об/мин:

Номинальной скорости вращения двигателя nн соответствует номинальное скольжение Sн, которое составляет несколько процентов. Следовательно, скорость вращения ротора в номинальном режиме весьма близка к синхронной. Приведем для примера соотношения синхронной и номинальных скоростей серийных двигателей n1/n : 3000/2970, 1500/1460, 1000/970 и т.д. Частота электродвижущей силы ЭДС, наведенной в роторе, и тока ротора, Гц:

Если обмотки статора и ротора имеют соответственно числа витков W1, и W2 и обмоточные коэффициенты K1, и K2, то для ЭДС получим следующие соотношения:

для ЭДС, наведенной в обмотке статора, В:

для ЭДС, наведенной в обмотке ротора в момент пуска, В:

для ЭДС, наведенной в обмотке ротора при его вращении, В:

Как видно из последнего соотношения, чем выше скорость вращения ротора (т.е. чем меньше скольжение), тем меньше ЭДС, наводимая в его обмотке. И напротив, наибольшая ЭДС наводится в роторе в момент пуска, когда ротор еще неподвижен, а скольжение равно 1. Этому режиму соответствует пусковой ток, который превышает номинальный ток серийных АД в 5-7 раз.

Двигатель, подключенный к сети, потребляет из нее активную и реактивную мощности. Активная мощность идет на создание полезной механической мощности на валу и покрытие потерь в двигателе: на нагрев обмоток, потери в стали, механические потери.

Активная мощность двигателя, Вт:

Механическая мощность на валу двигателя, Вт:

Где М — вращающий момент двигателя.

Реактивная мощность двигателя идет на намагничивание машины или создание вращающегося магнитного поля, вар:

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector