Устройство и принцип на действие на трифазни асинхронни двигатели. Асинхронен двигател - принцип на действие и устройство

На 8 март 1889 г. най-големият руски учен и инженер Михаил Осипович Доливо-Доброволски изобретяватрифазен асинхронен двигателс ротор с катерица.

Модерен трифазен асинхронните двигатели са преобразуватели на електрическа енергия в механична енергия. Поради тяхната простота, ниска цена и висока надеждност, асинхронните двигатели са широко използвани. Те присъстват навсякъде, това е най-разпространеният тип двигатели, произвеждат се в 90% от общия брой двигатели в света. Асинхронният електродвигател наистина направи техническа революция в цялата световна индустрия.

Огромната популярност на асинхронните двигатели се свързва с тяхната лекота на работа, ниска цена и надеждност.

е асинхронна машина, предназначена за преобразуване на електрическа енергия променлив ток V механична енергия. Самата дума „асинхронен“ означава не едновременно. Това означава, че асинхронните двигатели имат скорост на въртене магнитно полеСкоростта на статора винаги е по-голяма от скоростта на ротора. Асинхронните двигатели, както става ясно от определението, работят от мрежа с променлив ток.

устройство

На фигурата: 1 - вал, 2.6 - лагери, 3.8 - лагерни щитове, 4 - лапи, 5 - корпус на вентилатора, 7 - работно колело на вентилатора, 9 - ротор с катерица, 10 - статор, 11 - клемна кутия.

Основните части на асинхронния двигател са статор (10) и ротор (9).

СтаторИма цилиндрична форма и се сглобява от стоманени листове. Статорните намотки, от които са направени тел за навиване. Осите на намотките са изместени в пространството една спрямо друга под ъгъл 120°. В зависимост от приложеното напрежение, краищата на намотките са свързани в триъгълник или звезда.

РоториИма два вида асинхронни двигатели: с катерица и навит ротор.

Катерица роторе сърцевина, изработена от стоманени листове. Разтопеният алуминий се излива в жлебовете на тази сърцевина, което води до образуването на пръти, които са късо съединени от крайните пръстени. Този дизайн се нарича "клетка за катерици". В двигателите с висока мощност може да се използва мед вместо алуминий. Клетката на катерица е роторна намотка с късо съединение, откъдето идва и името.

Плъзгащ роторима трифазна намотка, която практически не се различава от намотката на статора. В повечето случаи краищата на навитите намотки на ротора са свързани в звезда, а свободните краища са свързани към контактни пръстени. С помощта на четки, които са свързани към пръстените, може да се въведе допълнителен резистор във веригата на намотката на ротора. Това е необходимо, за да може да се промени активното съпротивление във веригата на ротора, тъй като това спомага за намаляване на големите стартови токове. Повече за навития ротор можете да прочетете в статията - асинхронен двигател с навит ротор.

Принцип на действие

При подаване на напрежение към намотката на статора във всяка фаза се създава магнитен поток, който се променя с честотата на приложеното напрежение. Тези магнитни потоци са изместени един спрямо друг със 120° както във времето, така и в пространството. Полученият магнитен поток се оказва въртящ се.

Полученият магнитен поток на статора се върти и по този начин създава ЕМП в проводниците на ротора. Тъй като намотката на ротора е затворена електрическа верига, в него възниква ток, който от своя страна взаимодейства с магнитния поток на статора, създавайки стартов момент на двигателя, който се стреми да завърти ротора в посоката на въртене на магнитното поле на статора. Когато достигне стойността на спирачния момент на ротора и след това го надвиши, роторът започва да се върти. В този случай се получава така нареченото приплъзване.

приплъзване с - това е стойност, която показва колко синхронна е честотата n 1магнитното поле на статора е по-голямо от скоростта на ротора n 2, като процент.

Приплъзването е изключително важна величина. В началния момент от времето е равно на единица, нотъй като скоростта на въртене се увеличаваn 2относителна честотна разлика на ротораn 1 -n 2става по-малък, в резултат на което EMF и токът в проводниците на ротора намаляват, което води до намаляване на въртящия момент. В режим на празен ход, когато двигателят работи без натоварване на вала, приплъзването е минимално, но с увеличаване на статичния въртящ момент се увеличава до стойност s cr -критично приплъзване. Ако двигателят надвиши тази стойност, може да възникне така нареченото спиране на двигателя и впоследствие да доведе до него нестабилна работа. Стойностите на приплъзване варират от 0 до 1 за асинхронни двигатели с общо предназначениев номинален режим е 1 - 8%.

Веднага щом има равновесие между електромагнитния въртящ момент, причиняващ въртене на ротора, и спирачния момент, създаден от натоварването на вала на двигателя, процесите на промяна на стойностите ще спрат.

Оказва се, че принципът на работа на асинхронния двигател е във взаимодействието на въртящото се магнитно поле на статора и токовете, които се индуцират от това магнитно поле в ротора. Освен това въртящият момент може да възникне само ако има разлика в честотите на въртене на магнитните полета.

Електричеството се превърна в най-популярната форма на енергия само благодарение на електрически мотор. Двигателят, от една страна, произвежда електрическа енергия, ако неговият вал е принуден да се върти, а от друга страна, той е способен да преобразува електрическата енергия в енергия на въртене. Преди великата Тесла всички мрежи бяха постоянен ток, а двигателите съответно са само постоянни. Тесла използва променлив ток и построи двигател с променлив ток. Преходът към променлив двигател беше необходим, за да се отървем от четките - движещи се контакти. С развитието на електрониката трифазните двигатели получиха ново качество - управление на скоростта чрез тиристорни задвижвания. По отношение на регулирането на скоростта променливите са по-ниски от константите. Разбира се, мелниците имат четки и комутатор, но тук беше по-просто, но в хладилниците двигателят е без четки. Четките са доста неудобно нещо и всички производители на скъпо оборудване се опитват да заобиколят този проблем.

Трифазните двигатели са най-често срещаните в индустрията. Общоприето е, по аналогия с константите на двигателя, че алтернаторът също има полюси. Двойка полюси е една намотка от намотка, навита на машина под формата на овал и поставена в слотовете на статора. Колкото повече двойки полюси, толкова по-ниски са оборотите на двигателя и толкова по-висок е въртящият момент на вала на ротора. Всяка фаза има няколко чифта полюси. Например, ако статорът има 18 слота за навиване, тогава има 6 слота за всяка фаза, което означава, че всяка фаза има 3 чифта полюси. Краищата на намотките се извеждат към клемен блок, на който фазите могат да бъдат свързани или в звезда, или в триъгълник. Моторът има етикет с данни, занитен върху него, обикновено "звезда/триъгълник 380/220V." Това означава, че при линейно мрежово напрежение от 380 V трябва да включите двигателя в звездна верига, а при линейно 220 V - триъгълник. Най-често срещаната е веригата "звезда" и този комплект от проводници е скрит вътре в двигателя, като довежда само три края на фазите към намотките.

Всички двигатели се закрепват към машини и устройства с помощта на крака или фланец. Фланец - за монтиране на двигателя от страната на вала на ротора в окачено състояние. Лапите са необходими за фиксиране на двигателя върху равна повърхност. За да закрепите двигателя, трябва да вземете лист хартия, да поставите лапите си върху този лист и точно да маркирате дупките. След това прикрепете листа към повърхността на крепежния елемент и прехвърлете размерите. Ако двигателят е плътно свързан с друга част, тогава трябва да го подравните спрямо закопчалката и вала и едва след това да маркирате закрепването.

Двигателите идват най-много различни размери. как по-големи размерии маса, т.н по-мощен двигател. Какъвто и да е размерът им, всички са еднакви отвътре. От предната страна наднича вал с шпонка, а от другата страна задната част е покрита с накладна плоча-кожух.

Обикновено клемни блоковесе поставят в кутии на двигателя. Това позволява удобен монтаж, но поради много фактори такива подложки не се предлагат. Следователно всичко се прави с надеждно усукване.

Табелката с данни казва за мощността на двигателя (0,75 kW), скоростта (1350 об./мин.), мрежовата честота (50 Hz), напрежението делта-звезда (220/380), коеф. полезно действие(72%), фактор на мощността (0,75).

Съпротивлението на намотката и токът на двигателя не са посочени тук. Съпротивлението е доста ниско, когато се измерва с омметър. Омметърът измерва активния компонент, но не докосва реактивния компонент, т.е. индуктивността. Когато двигателят е включен, роторът стои неподвижен и цялата енергия на намотките е затворена върху него. Токът в този случай надвишава номиналния ток с 3 - 7 пъти. След това роторът започва да се ускорява под въздействието на въртящо се магнитно поле, индуктивността се увеличава, увеличава реактивно съпротивлениеи токът пада. Колкото по-малък е двигателят, толкова по-високо е неговото активно съпротивление (200 - 300 ома) и толкова повече не се страхува от прекъсване на фазата. Големите двигатели имат малки активно съпротивление(2 - 10 ома) и загубата на фаза е фатална за тях.

Формулата за изчисляване на тока на двигателя е следната.

Ако замените стойностите за двигателя, който се разглобява, ще получите следната текуща стойност. Трябва да се има предвид, че резултантният ток е еднакъв и в трите фази. Тук мощността се изразява в kW (0,75), напрежението в kV (0,38 V), ефективността и факторът на мощността - във фракции от единица. Полученият ток е в ампери.

Разглобяването на двигателя започва с отвиване на корпуса на работното колело. Корпусът е необходим за безопасността на персонала - за да се предотврати залепване на ръцете в работното колело. Имаше случай, когато инженер по безопасност на труда, показвайки на студентите стругарски цех, каза „но не можете да го направите така“, пъхна пръста си в дупка в корпуса и се натъкна на въртящо се работно колело. Отрязали пръста, ученикът добре запомнил урока. Всички работни колела са оборудвани с корпуси. В предприятия с ниско ниво на рентабилност работното колело също се отстранява заедно с корпуса.

Работното колело е фиксирано върху вала с монтажна плоча. При големите двигатели работното колело е метално, при малките е пластмасово. За да го премахнете, трябва да огънете щифта на плочата и внимателно да я издърпате от двете страни с отвертки и да я издърпате от вала. Ако работното колело се счупи, определено трябва да инсталирате друго, защото без него охлаждането на двигателя ще бъде нарушено, което ще доведе до прегряване и в крайна сметка ще доведе до повреда на изолацията на двигателя. Работното колело е направено от две ленти от калай. Калайът се огъва на половин пръстени около ротора, затяга се с два болта и гайки, така че да седи плътно на вала, а свободните краища на калай се огъват. Ще получите работно колело с четири лопатки - евтино и весело.

Важен елемент е ключът на вала на двигателя. Ключът се използва за вибриране на ротора във втулката или зъбното колело. Ключът предотвратява завъртането на ротора спрямо опорния елемент. Набиването на дюбел е деликатен въпрос. Лично аз първо натискам малко ангренажа върху ротора, карам го 1/3 и чак тогава пъхам ключа и го набивам малко. След това монтирам цялата екипировка заедно с ключа. С този метод ключът няма да излезе от другата страна. Тук става въпрос за изрязване на жлеба за ключа. От страната, която е най-близо до тялото на двигателя, жлебът за ключа изглежда като плъзгач, по който ключът се изплъзва много плавно и лесно. Има и други видове канали - затворени с овален ключ, но квадратните ключове са по-често срещани.

От двете страни на капаците има болтове. За да разглобите допълнително двигателя, трябва да ги развиете и да ги поставите в буркан, за да не ги загубите. Тези болтове закрепват капаците към статора. Лагерите пасват плътно в капаците. След отвиване на всички болтове капаците трябва да се свалят, но те залепват и прилягат много плътно. Не използвайте лостове или отвертки, за да хванете ушите, за да закрепите корпуса и да откъснете капаците. Въпреки че капаците са направени от дуралуминий или чугун, те са много крехки. Най-лесният начин е да ударите вала през бронзов удължител или да повдигнете двигателя и да ударите силно вала в твърда повърхност. Тегличът може също да счупи капаците.

Ако капаците поддадат, всичко е наред. Единият ще работи добре, другият трябва да бъде избит през двигателя с пръчка. Лагерите трябва да бъдат избити с пръчка от задната страна на капака. Ако лагерът не седи в капака, а виси, тогава трябва да вземете сърцевина и да пробиете цялата опорна повърхност на лагера. След това напълнете лагера. Лагерът не трябва да причинява биене или скърцане. При ремонти е добре затворените лагери да се отворят с нож, да се отстрани старата грес и да се добави нова грес до 1/3 от обема.

Статорът на асинхронен двигател с променлив ток е покрит отвътре с намотки. От страната на ключа на ротора, тези намотки се считат за намотки и това е пред двигателя. Всички краища на намотките идват към предните намотки и тук намотките се събират в групи. За да сглобите намотките, трябва да навиете намотките, да поставите изолационни дистанционни елементи в жлебовете на статора, които ще отделят стоманения статор от изолирания. Меден проводникнамотки, поставете намотките и покрийте отгоре с втори слой изолация и фиксирайте намотките с изолационни пръчки, заварете краищата на намотките, опънете изолацията върху тях, извадете краищата, за да свържете напрежението, накиснете целия статор в баня с лак и изсушете статора във фурната.

Роторът на асинхронен променливотоков двигател е накъсо - няма намотки. Вместо това, набор от трансформаторна стомана кръгло сечениес асиметрична форма. Вижда се, че жлебовете вървят спираловидно.

Един от методите за стартиране на три фазов двигател мрежово напрежениеот двупроводна мрежа с фазово напрежение е включването на работен кондензатор между двете фази. За съжаление, работещият кондензатор не може да стартира двигателя, трябва да завъртите двигателя с вала, но това е опасно, но можете да свържете допълнителен стартов кондензатор паралелно с работещия кондензатор. С този подход двигателят ще стартира. Въпреки това, когато се достигне номиналната скорост, стартовият кондензатор трябва да бъде изключен, оставяйки само работния.

Работният кондензатор е избран със скорост 22 μF на 1 kW двигател. Стартовият кондензатор се избира със скорост 3 пъти по-голяма от работния кондензатор. Ако има двигател с мощност 1,5 kW, тогава Cp = 1,5 * 22 = 33 µF; Sp = 3*33 = 99 uF. Имате нужда само от хартиен кондензатор с напрежение най-малко 160 V, когато намотките са свързани в звезда, и 250 V, когато намотките са свързани в триъгълник. Струва си да се отбележи, че е по-добре да се използва връзката на намотките в звезда - повече мощност.

Китайците не са изправени пред проблема със сертифицирането или регистрацията, така че всички нововъведения от списанията „Радио“ и „Моделист Kstruktor“ се правят незабавно. Например, тук е трифазен двигател, който може да се включи на 220 V и в автоматичен режим. За целта до предните намотки е разположена подковообразна пластина с нормално затворен контакт.

IN разпределителна кутияВместо клеморед се поставят кондензатори. Единият при 16 uF 450 V работи, вторият при 50 uF 250 V стартира. Защо има такава разлика в напрежението не е ясно, явно са бутнали каквото има.

На ротора на двигателя има пружинно парче пластмаса, което под въздействието на центробежна сила притиска подковообразния контакт и отваря веригата на стартовия кондензатор.

Оказва се, че когато двигателят е включен, двата кондензатора са свързани. Роторът се върти до определени скорости, при които китайците смятат, че стартът е завършен, пластината на ротора се движи, натискайки контакта и изключвайки стартовия кондензатор. Ако оставите стартовия кондензатор включен, двигателят ще прегрее.

За да стартирате двигателя от 380 V система, трябва да изключите кондензаторите, да позвъните намотките и да свържете напрежението трифазна мрежана тях.

Успех на всички.

Проектиране на трифазни асинхронни двигатели (статор и ротор на асинхронни двигатели)

Трифазен асинхронен двигател се състои от неподвижен статор и ротор. Три намотки са поставени в слотове вътрестаторно ядро ​​на асинхронен двигател. Намотката на ротора на асинхронен двигател няма електрическа връзкас мрежа и статорна намотка. Началото и краищата на фазите на намотките на статора са свързани към клемите в клемната кутия според верига звезда или триъгълник.

Асинхронните двигатели се различават главно по дизайна на ротора, който е от два вида: фаза или клетка. Намотката на ротора с катерица на асинхронен двигател е направена върху цилиндър от медни пръти и се нарича „катерица“. Краищата на пръчките се затварят метални пръстени. Роторният пакет е изработен от електротехническа стомана. При двигателите с по-малка мощност щангите са запълнени с алуминий. Навитият ротор и статор имат трифазна намотка. Фазите на намотката са свързани в звезда или триъгълник, а свободните й краища са изведени към изолирани контактни пръстени.

Намотката на статора на асинхронен двигател под формата на три намотки е положена в жлебове, разположени под ъгъл от 120 градуса. Началото и краят на намотките са обозначени съответно с буквите A, B, C и X, Y, Z. При подаване на макари трифазно напрежениев тях ще се установят токове Ia, Ib, Ic и бобините ще създават собствено променливо магнитно поле. Токът във всяка намотка е положителен, когато е насочен от началото към края и отрицателен, когато е насочен в обратна посока. Векторите на магнетизиращата сила съвпадат с осите на намотките и тяхната величина се определя от стойностите на токовете; посоката на резултантния вектор съвпада с оста на намотката. Векторът на резултантната магнетизираща сила се завърта на 120 градуса, като същевременно запазва стойността, съвпадаща с оста на съответната намотка. По този начин, за определен период, полученото магнитно поле на статора се върти с постоянна скорост. Работата на трифазен асинхронен двигател се основава на взаимодействието на въртящо се магнитно поле с токове, индуцирани в проводниците на ротора.

Наборът от моменти, създадени от отделни проводници, формира резултантния въртящ момент на двигателя; възниква електромагнитна двойка сили, която се стреми да завърти ротора в посоката на движение на електромагнитното поле на статора. Роторът започва да се върти и придобива определена скорост, магнитното поле и роторът се въртят с на различни скоростиили асинхронно. По отношение на асинхронните двигатели скоростта на ротора е винаги по-малка скороствъртене на магнитното поле на статора.

При асинхронни двигатели с голям инерционен момент е необходимо да се увеличи въртящият момент, като същевременно се ограничат стартовите токове - за тези цели се използват двигатели с навити ротори. За увеличаване на първоначалния начален въртящ моментВъв веригата на ротора е включен трифазен реостат. В началото на старта той се въвежда напълно и стартовият ток намалява. По време на работа реостатът е напълно изтеглен. За стартиране на асинхронни двигатели с ротор с катерица се използват три схеми: с реактивна намотка, с автотрансформатор и с превключване от звезда към триъгълник. Превключвателят свързва реактивната намотка и статора на двигателя последователно. Когато скоростта на ротора се доближи до номиналната скорост, превключвателят се затваря, свързва бобината на късо и статорът преминава към пълно мрежово напрежение. По време на стартиране на автотрансформатора, докато двигателят се ускорява, автотрансформаторът се прехвърля на работна позиция, при който статорът се захранва с пълно мрежово напрежение. Стартиране на асинхронен двигател с предварително включваненавиването на статора със звезда и след това превключването му на триъгълник дава трикратно намаляване на тока.

Паралелните намотки на две фази образуват една двойка полюси, изместени в пространството на 120 градуса. Серийна връзкаНамотките образуват две двойки полюси, което прави възможно намаляването на скоростта на въртене наполовина. За регулиране на скоростта на въртене на ротора чрез промяна на текущата честота се използва отделен източник на ток или преобразувател на енергия с регулируема честота, направен на тиристори.

При спиране чрез обратно превключване двата проводника, свързващи трифазната мрежа към намотките на статора, се променят, като по този начин се променя посоката на движение на магнитното поле на машината. В този случай режимът започва електромагнитна спирачка. За динамично спиране намотката на статора се изключва от трифазната мрежа и се свързва към мрежата с постоянен ток. Стационарното поле на статора води до бързо спиране на ротора. Асинхронните двигатели се използват широко в индустрията. IN строителни механизми, на металообработващи машини, в ковашко и пресово оборудване, в силовите задвижвания на валцови мелници, в радарни станции и много други индустрии.

NORD доставя електродвигатели в следните версии:

• взривозащитен със защита от запалване тип “e”
• взривозащитен със защита от запалване тип „de“
• взривозащитен със защита от запалване тип “n”
• със защита срещу експлозивен прах
• монофазен асинхронен електродвигател с работен и стартов кондензатор
• монофазен асинхронен електродвигател с работен кондензатор
• монофазен асинхронен електродвигател с работен кондензатор и връзка по схемата на Steinmetz
• съгласно EPACT
• в съответствие с американско-канадския стандарт
• съвместим с CUS (американо-канадски стандарт)

Асинхронен 3 фазов двигателпревъзхожда двигателите с постоянен ток в много отношения: той е прост по дизайн и надежден, има по-ниска цена, лесен е за производство и работа. Основният недостатък на асинхронните електродвигатели е трудността при регулиране на тяхната скорост. Регулиране на честотатасравнително наскоро беше разгледан асинхронен електродвигател голям проблем. Развитието на честотно задвижване е задържано висока ценачестотни регулатори. Но развитието на високопроизводителни системи спомогна за намаляване на цената на съвременните честотни контролери. 3-фазните двигатели NORD позволяват работа в кратковременен, периодичен, продължителен и непрекъснат режим с периодично натоварване. Базовата версия се произвежда в корпус IP55. Двигателите leroy somer и lenze могат да бъдат заменени с двигатели NORD. При производство и избор на електродвигател nord голямо значениеимат условия на работа и климатични условия. Често се използват двигатели Nord честотен преобразувателили са част от. Сега можете да закупите асинхронен електродвигател в Москва, моля, свържете се с нашите мениджъри.

Тези, които преобразуват електрическата енергия на променлив ток в механична енергия, се наричат AC електродвигатели.

В индустрията, най-широко използваните асинхронни двигатели трифазен ток. Нека разгледаме дизайна и принципа на работа на тези двигатели.

Принципът на работа на асинхронния двигател се основава на използването на въртящо се магнитно поле.

За да разберем работата на такъв двигател, нека проведем следния експеримент.

Нека го фиксираме на оста, така че да може да се върти от дръжката. Между полюсите на магнита ще поставим меден цилиндър върху ос, която може да се върти свободно.

Снимка 1. Най-простият моделза получаване на въртящо се магнитно поле

Нека започнем да въртим магнита с дръжката по посока на часовниковата стрелка. Магнитното поле също ще започне да се върти и докато се върти, ще пресече медния цилиндър със своите силови линии. В цилиндъра ще се появи, което ще създаде свое собствено - полето на цилиндъра. Това поле ще взаимодейства с магнитното поле постоянен магнит, в резултат на което цилиндърът ще започне да се върти в същата посока като магнита.

Установено е, че скоростта на въртене на цилиндъра е малко по-малка от скоростта на въртене на магнитното поле.

Наистина, ако цилиндърът се върти със същата скорост като магнитното поле, тогава магнитните силови линии не го пресичат и следователно в него не възникват вихрови токове, причинявайки въртенето на цилиндъра.

Скоростта на въртене на магнитното поле обикновено се нарича синхронна, тъй като е равна на скоростта на въртене на магнита, а скоростта на въртене на цилиндъра е асинхронна (несинхронна). Ето защо самият двигател получи името асинхронен двигател. Скоростта на въртене на цилиндъра (ротора) се различава от синхронната скорост на въртене на магнитното поле с малко количество, наречено приплъзване.

Означавайки скоростта на въртене на ротора като n1 и скоростта на въртене на полето като n, можем да изчислим размер на фиш като процентпо формулата:

s = (n - n1) / n.

В горния експеримент получихме въртящо се магнитно поле и въртенето на цилиндъра, причинено от него поради въртенето на постоянен магнит, следователно такова устройство все още не е електрически мотор. Необходимо е да се принуди създаването на въртящо се магнитно поле и да се използва за въртене на ротора. Този проблем беше брилянтно решен от М. О. Доливо-Доброволски по негово време. Той предложи да се използва трифазен ток за тази цел.

Проектиране на асинхронен електродвигател от М. О. Доливо-Доброволски

Фигура 2. Диаграма на асинхронния електродвигател Dolivo-Dobrovolsky

На полюсите на пръстеновидно желязно ядро, наречено статор на електродвигател, са поставени три намотки, трифазни токови мрежи 0 разположени една спрямо друга под ъгъл 120°.

Вътре в ядрото, метален цилиндър, наречен ротор на електрически двигател.

Ако намотките са свързани помежду си, както е показано на фигурата, и са свързани към мрежа с трифазен ток, тогава общият магнитен поток, създаден от трите полюса, ще се окаже въртящ се.

Фигура 3 показва графика на промените в токовете в намотките на двигателя и процеса на възникване на въртящо се магнитно поле.

Нека разгледаме по-подробно този процес.

Фигура 3. Получаване на въртящо се магнитно поле

В позиция “А” на графиката токът в първата фаза е нула, във втората фаза е отрицателен, а в третата е положителен. Токът през полюсните намотки ще тече в посоката, посочена от стрелките на фигурата.

Определя се от правилото дясна ръкапосока на магнитния поток, създаден от тока, ние ще се уверим, че южен полюс (S) ще бъде създаден във вътрешния край на полюса (с лице към ротора) на третата бобина и северен полюс (C) ще бъде създаден на полюса на втората намотка. Общият магнитен поток ще бъде насочен от полюса на втората намотка през ротора към полюса на третата намотка.

В позиция “B” на графиката токът във втората фаза е нула, в първата фаза е положителен, а в третата фаза е отрицателен. Токът, протичащ през полюсните намотки, създава южен полюс (S) в края на първата намотка и северен полюс (C) в края на третата намотка. Общият магнитен поток сега ще бъде насочен от третия полюс през ротора към първия полюс, т.е. полюсите ще се преместят на 120°.

В позиция “B” на графиката токът в третата фаза е нула, във втората фаза е положителен, а в първата фаза е отрицателен. Сега токът, протичащ през първата и втората намотка, ще създаде северен полюс (C) в края на полюса на първата намотка и южен полюс (S) в края на полюса на втората намотка, т.е. полярността от общото магнитно поле ще се премести с още 120°. В позиция "G" на графиката, магнитното поле ще се премести с още 120°.

По този начин общият магнитен поток ще промени посоката си с промяна в посоката на тока в намотките (полюсите) на статора.

В този случай, за един период на промяна на тока в намотките, магнитният поток ще направи пълен оборот. Въртящият се магнитен поток ще носи цилиндъра заедно с него и така ще получим асинхронен електродвигател.

Нека си припомним, че на фигура 3 намотките на статора са свързани чрез „звезда“, но се образува и въртящо се магнитно поле, когато са свързани чрез „триъгълник“.

Ако разменим намотките на втората и третата фаза, тогава магнитният поток ще промени посоката на въртене към противоположната.

Същият резултат може да се постигне без размяна на намотките на статора, а чрез насочване на тока на втората фаза на мрежата към третата фаза на статора и на третата фаза на мрежата към втората фаза на статора.

По този начин, Можете да промените посоката на въртене на магнитното поле, като превключите произволни две фази.

Прегледахме устройство на асинхронен двигател с три намотки на статора. В този случай въртящото се магнитно поле е биполярно и броят на неговите обороти в секунда е равен на броя на периодите на промяна на тока в секунда.

Ако шест намотки се поставят около кръг върху статора, той ще бъде създаден четириполюсно въртящо се магнитно поле. С девет намотки полето ще бъде шестполюсно.

При честота на трифазен ток f, равна на 50 цикъла в секунда или 3000 в минута, броят на оборотите n на въртящото се поле в минута ще бъде:

с двуполюсен статор n = (50 x 60) / 1 = 3000 rpm,

с четириполюсен статор n = (50 x 60) / 2 = 1500 rpm,

с шестполюсен статор n = (50 x 60) / 3 = 1000 rpm,

с броя двойки полюси на статора, равен на p: n = (f x 60) / p,

И така, ние установихме скоростта на въртене на магнитното поле и неговата зависимост от броя на намотките на статора на двигателя.

Роторът на двигателя, както знаем, ще изостане малко в своето въртене.

Закъснението на ротора обаче е много малко. Така например, когато двигателят работи на празен ход, разликата в оборотите е само 3%, а когато натоварването е 5 - 7%. Следователно скоростта на асинхронния двигател се променя в много малки граници при промяна на товара, което е едно от неговите предимства.

Нека сега разгледаме дизайна на асинхронни електродвигатели

Асинхронен електродвигател разглобен: а) статор; б) ротор в конструкция с катерица; в) ротор във фазов дизайн (1 - рамка; 2 - сърцевина от щамповани стоманени листове; 3 - намотка; 4 - вал; 5 - контактни пръстени)

Статор на съвременен асинхронен електродвигателима неизразени полюси, т.е. вътрешна повърхностСтаторът е направен напълно гладък.

За да се намалят загубите от вихрови токове, сърцевината на статора е изработена от тънки щамповани стоманени листове. Сглобеното ядро ​​на статора е закрепено в стоманен корпус.

В слотовете на статора се поставя намотка от медна жица. Фазовите намотки на статора на електродвигателя са свързани чрез "звезда" или "триъгълник", за които всички начала и краища на намотките са изведени към корпуса - към специален изолационен щит. Това статорно устройство е много удобно, тъй като ви позволява да превключвате намотките му към различни стандартни напрежения.

Ротор на асинхронен двигател, подобно на статора, се сглобява от щамповани стоманени листове. Намотката е поставена в прорезите на ротора.

В зависимост от дизайна на ротора асинхронните електродвигатели се разделят на двигатели с ротор с катерица и навит ротор.

Намотката на ротора с катерица е направена от медни пръти, поставени в жлебовете на ротора. Краищата на прътите са свързани с помощта на меден пръстен. Този тип намотка се нарича намотка с катерица. Имайте предвид, че медните пръти в жлебовете не са изолирани.

При някои двигатели клетката на катерицата се заменя с лят ротор.

(с контактни пръстени) обикновено се използва в електрически двигатели с висока мощност и в тези случаи; когато е необходимо електродвигателят да създаде голяма сила при потегляне. Това се постига чрез включване на намотката на фазовия двигател.

Асинхронните двигатели с катерица се задвижват по два начина:

1) Директно свързване на трифазно мрежово напрежение към статора на двигателя. Този метод е най-простият и популярен.

2) Чрез намаляване на напрежението, подавано към намотките на статора. Напрежението се намалява, например, чрез превключване на намотките на статора от звезда към триъгълник.

Двигателят се стартира, когато намотките на статора са свързани в звезда, а когато роторът достигне нормална скорост, намотките на статора преминават към триъгълник.

Токът в захранващите проводници с този метод за стартиране на двигателя се намалява 3 пъти в сравнение с тока, който би възникнал при стартиране на двигателя чрез директно свързване към мрежата със статорни намотки, свързани с триъгълник. Този метод обаче е подходящ само ако статорът е предназначен за нормална операцияпри свързване на намотките му с „триъгълник“.

Най-простият, евтин и надежден е асинхронен електродвигател с ротор с катерица, но този двигател има някои недостатъци - малка стартова сила и голям стартов ток. Тези недостатъци до голяма степен се елиминират чрез използването на навит ротор, но използването на такъв ротор значително оскъпява двигателя и изисква стартов реостат.

Видове асинхронни електродвигатели

Основен тип асинхронни машини - трифазен асинхронен двигател. Има три намотки на статора, изместени в пространството на 120°. Намотките са свързани в звезда или триъгълник и се захранват с трифазен променлив ток.

Двигатели ниска мощноств повечето случаи се изпълняват като двуфазни. За разлика от трифазни двигателите имат две намотки на статора, токовете в които трябва да се изместят под ъгъл π /2, за да се създаде въртящо се магнитно поле.

Ако токовете в намотките са равни по големина и са изместени във фаза с 90 °, тогава работата на такъв двигател няма да се различава от работата на трифазен. Въпреки това, такива двигатели с две намотки на статора в повечето случаи се захранват от еднофазна мрежаи изместване, приближаващо се до 90°, се създава изкуствено, обикновено от кондензатори.

Монофазен двигател, имащ само една намотка на статора, практически не работи. Когато роторът е неподвижен, в двигателя се създава само пулсиращо магнитно поле и въртящият момент е нула. Вярно е, че ако роторът на такава машина се завърти до определена скорост, тогава тя може да изпълнява функциите на двигател.

В този случай, въпреки че ще има само пулсиращо поле, то е съставено от две симетрични - директен и обратен, които създават неравномерни въртящи моменти - по-голям моторен и по-малък спирачен, възникващ поради роторни токове с висока честота (относително приплъзване към обратно синхронното поле е по-голямо от 1).

Във връзка с горното монофазни двигателиса оборудвани с втора намотка, която се използва като стартова намотка. За да се създаде фазово изместване на тока, във веригата на тази намотка са включени кондензатори, чийто капацитет може да бъде доста голям (десетки микрофаради с мощност на двигателя под 1 kW).

Използване на системи за управление двуфазни двигателикоито понякога се наричат изпълнителен. Те имат две намотки на статора, изместени в пространството на 90°. Една от намотките, наречена възбуждаща намотка, е директно свързана към 50 или 400 Hz мрежа. Втората се използва като контролна намотка.

За да се създаде въртящо се магнитно поле и съответния въртящ момент, токът в управляващата намотка трябва да бъде изместен под ъгъл, близък до 90 °. Управлението на скоростта на двигателя, както ще бъде показано по-долу, се извършва чрез промяна на стойността или фазата на тока в тази намотка. Обръщането се осигурява чрез промяна на фазата на тока в управляващата намотка на 180° (превключване на намотката).

Двуфазните двигатели се произвеждат в няколко версии:

с ротор с катерица,

с кух немагнитен ротор,

с кух магнитен ротор.

Линейни двигатели

Преобразуване на въртеливото движение на двигателя в транслационно движение на органите работеща машинавинаги свързано с необходимостта от използване на механични компоненти: стелажи, витло и др. Затова понякога е препоръчително да се проектира двигател с линейно движение на ротор-бегач (наименованието „ротор” може да се приеме само условно - като движещ се орган).

В този случай се казва, че двигателят може да бъде разгърнат. Намотка на статора линеен двигателсе извършва по същия начин, както при двигател с обемен обем, но трябва да се вкарва в жлебовете само по цялата дължина на максимално възможното движение на въртящия се ротор. Роторът на бегача обикновено е с късо съединение, с него е шарнирно свързано работното тяло на механизма. В краищата на статора, естествено, трябва да има ограничители, които не позволяват на ротора да напусне работните граници на пътя.