Асинхронный двигатель в разрезе: Асинхронный двигатель – принцип работы и устройство

Асинхронный двигатель – принцип работы и устройство

Асинхронный двигатель

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. Подробнее о фазном роторе можно прочитать в статье – асинхронный двигатель с фазным ротором.

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 

s_кр – 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.

Рекомендуем к прочтению – однофазный асинхронный двигатель. 

Просмотров: 107639

Конструкция асинхронного электродвигателя – 160 фото, схемы, чертежи и примеры использования

Асинхронные электродвигатели – это один из самых широко применяемых видов двигателей. Их можно встретить везде – в стиральной машинке, вентиляторе, вытяжке и т.п. вещах. Об особенностях конструкции подобных устройств и пойдёт речь в этой статье.

Краткое содержимое статьи:

Понятие асинхронного электрического двигателя

Как видно на фото асинхронного двигателя, подобный агрегат представляет собой электромашину, назначение которой заключается в преобразовании электроэнергии в энергию механического типа. Другими словами, подобное оборудование, потребляя электроток, даёт крутящий момент. Именно он позволяет вращать многие агрегаты.

Название «асинхронный» значит «неодновременный». Если изучить описание асинхронных двигателей, то можно заметить, что в таких устройствах ротор вращается с меньшей частотой, чем электромагнитное поле статора.

Данное отставание или, как его ещё называют, скольжение можно высчитать, используя следующую формулу:

S = (n1— n2)/ n1 — 100%, где

n1 – частота электромагнитного поля статора;

n2 – частота вращения вала.

Конструкционное решение электродвигателя асинхронного типа

Статор, ротор, подшипниковые щиты и подшипники, вентилятор, клеммный короб – все это элементы конструкции асинхронного двигателя.

Статор – это стационарная деталь конструкции, на которой располагается обмотка. Именно она создаёт электромагнитное поле.

Ротором называется подвижная комплектующая прибора. Именно в нём создаётся электромагнитный момент, способствующий движению как самого ротора, так и исполнительного механизма.

Сердечники двух вышеописанных элементов изготавливаются из электротехнической стали толщиной 1/2 мм. Обязательно присутствует изоляция: у статора её роль отводится лаковой плёнке, а у ротора – окалине. Роторную обмотку чаще всего делают из алюминия.

Сегодня производятся два типа асинхронных электромашин – одно- и трёхфазные. Чтьо касается последних, то они делятся на:

Машины, оснащённые короткозамкнутым ротором

Короткозамкнутый вариант ротора – это вал с насаженными на него наборными листами из стали, которые образуют сердечник. Его пазы заполняют сплавом алюминия. Он, застывая, формирует стержни. С краёв всё соединяют кольца из того же материала.

Устройства с фазным ротором

Фазный ротор состоит из вала с сердечником, оборудованным 3-мя обмотками. Часть концов, соединяясь, образуют звезду, а остальные крепятся к токосъёмным кольцам, которые подают электроток.

Наиболее широкая область использования у трёхфазных электродвигателей с короткозамкнутым ротором.

Принцип работы

Принцип работы асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором заключается в следующем: при подаче на статорные обмотки тока возникает магнитный поток, который, вращаясь, способствует возникновению тока и магнитного поля в роторе. Роторное и статорное поле, взаимодействуя друг с другом, приводят ротор двигателя в движение.

У оборудования с фазным ротором принцип действия схожий. Поэтому не будем повторно описывать весь процесс работы устройства.

Положительные и отрицательные стороны электрических двигателей асинхронного типа

К преимуществам асинхронных машин с короткозамкнутым ротором относятся:

• Простота конструкционного исполнения и, как следствие, быстрота изготовления.
• Низкая стоимость.
• Несложная схема включения.
• Относительное постоянство скорости вращения вала при увеличении напряжения сети.
• Устойчивость к кратковременным перегрузкам.
• Возможность подключить к однофазной сети трёхфазный аппарат.
• Высокая степень надёжности.
• Универсальность.
• Значительный КПД.

Минусы:

• Отсутствие возможности контроля скорости вращения ротора без мощностных потерь.
• Уменьшение момента при увеличении нагрузки.
• Недостаточно высокое значение пускового момента.
• Если недогрузить устройство, то параметр cosφ резко увеличивается.
• Достаточно высокие значения пускового тока

Теперь разберём достоинства агрегатов с ротором фазного типа:

• Более высокий показатель вращающегося момента.
• Возможность функционировать в условиях малой перегрузки.
• Постоянство частоты, с которой вращается вал.
• Малое значение пускового тока.
• Возможность использовать АПУ.

Есть и недостатки:

• Крупногабаритность.
• Более низкий уровень КПД и cosφ.
• Необходимость обслуживать щёточный механизм.

Как выбрать асинхронный двигатель? На что следует обращать внимание? Ответы на эти и многие другие вопросы вам лучше уточнить у опытных мастеров. Они с удовольствием окажут вам посильную помощь в выборе подходящей модели.

Фото асинхронного электродвигателя

Вам понравилась статья? Поделитесь 😉

 

Каковы основные факторы при выборе асинхронных двигателей переменного тока?

 

Асинхронный двигатель переменного тока в разрезе

Асинхронные двигатели переменного тока обычно используются в промышленности. Следующее обсуждение двигателей будет посвящено трехфазным асинхронным асинхронным двигателям на 460 В переменного тока. Асинхронный двигатель — это тип двигателя, в котором скорость вращения ротора отличается от скорости вращающегося магнитного поля. Проиллюстрирован этот тип двигателя. Электромагнитные обмотки статора смонтированы в корпусе.

Силовые соединения, прикрепленные к обмоткам статора, выведены для подключения к трехфазному источнику питания. На трехфазных двигателях с двойным напряжением для силовых соединений предусмотрено девять проводов. На следующем рисунке для простоты показаны три провода подключения питания. Ротор установлен на валу и опирается на подшипники. На двигателях с самоохлаждением, подобных показанному, на валу установлен вентилятор, который нагнетает охлаждающий воздух на двигатель.

Паспортная табличка двигателя содержит важную информацию необходимо при подключении двигателя к приводу переменного тока. Следующее рисунок иллюстрирует шильдик образца 25 лошадиных сил Двигатель переменного тока.

Паспортная табличка асинхронного двигателя переменного тока Фото: Siemens

Подключения двигателя

40 В перем. На электрической схеме показано правильное подключение входных силовых проводов. Низковольтное соединение предназначено для использования при напряжении 230 В переменного тока с максимальным током полной нагрузки 56,8 А. Высоковольтное соединение предназначено для использования при напряжении 460 В переменного тока с максимальным током полной нагрузки 28,4 А.

Скорость двигателя

Базовая скорость — скорость, указанная на паспортной табличке, в об/мин, где двигатель развивает номинальную мощность при номинальном напряжении и частота. Это показатель того, насколько быстро будет вращаться выходной вал. включите подключенное оборудование, когда оно полностью загружено и правильно подается напряжение 60 герц. Базовая скорость этого двигателя 1750 об/мин при 60 Гц. Если подключенное оборудование работает на меньше полной нагрузки, выходная скорость будет немного выше базовой скорости.

Сервис-фактор

Двигатель, рассчитанный на работу с паспортной мощностью в лошадиных силах. Рейтинг имеет коэффициент обслуживания 1,0. Некоторые приложения могут потребовать двигатель, превышающий номинальную мощность. В этих случаях может быть указан двигатель с сервис-фактором 1,15. Сервис коэффициент – это множитель, который может применяться к номинальной мощности. А Двигатель с сервис-фактором 1,15 может эксплуатироваться на 15 % выше, чем паспортная мощность двигателя, лошадиные силы. Двигатели с сервис-фактором 1.15 рекомендуются для использования с приводами переменного тока. Это важно отметить, однако, что, хотя двигатель имеет сервис-фактор 1,15 значения тока и мощности на сервисе 1,0 коэффициент используется для программирования привода с переменной скоростью.

Класс изоляции

Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) установил классы изоляции для соответствия температуре двигателя требования в различных операционных средах. четыре класса изоляции: A, B, F и H. Класс F обычно использовал. Класс А используется редко. Перед запуском двигателя его обмотки имеют температуру окружающего воздуха. Это известно как температура окружающей среды. NEMA стандартизировала температура окружающей среды 40°C или 104°F для двигателей всех классов. Температура двигателя повышается сразу после его запуска. сочетание температуры окружающей среды и допустимой температуры повышение равно максимальной температуре обмотки двигателя. А двигатель с изоляцией класса F, например, имеет максимальную повышение температуры на 105° C. Максимальная температура обмотки составляет 145° C (40° окружающей среды плюс 105° подъема). Допускается маржа для точка в центре обмоток двигателя, где температура выше. Это называется горячей точкой двигателя.

NEMA Design

Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) установленные стандарты конструкции и производительности двигателя. Паспортная табличка на стр. 20 относится к двигателю, разработанному по стандарту NEMA B. технические характеристики. Двигатели NEMA B обычно используются с переменным током. диски. Подойдет любой двигатель переменного тока конструкции NEMA (A, B, C или D). отлично с приводом с регулируемой скоростью подходящего размера.

КПД

КПД двигателя переменного тока выражается в процентах. Это индикация того, сколько входной электрической энергии преобразуется в выход механической энергии. Номинальный КПД этого двигателя 93,0%.

Артикул: 

• Siemens

Почему вал работающего асинхронного двигателя не вызывает поражения электрическим током?

спросил 1 год, 11 месяцев назад

Изменено 1 год, 11 месяцев назад

Просмотрено 732 раза

\$\начало группы\$

Источник:learnenginering. com

Источник:learnenginering.com

Источник: Wikipedia.org

Источник: Собственное фото.

Вот некоторые детали асинхронного асинхронного двигателя, также известного как ротор с короткозамкнутым ротором. Как хорошо видно на картинках, беличья клетка прочно крепится к валу, или наоборот зависит от того, как мы это видим. Как мы знаем, в асинхронном двигателе обмотки статора с питанием индуцируют ток в беличьей клетке ротора, затем индуцированный ток генерирует магнитное поле, и сила Лоренца заставляет ротор вращаться. Так как теперь в беличьей клетке течет ток, вал должен быть наэлектризован (ток тоже есть)

Если да, то почему не вызывает удар током, когда мы к нему прикасаемся?

Чаще всего я трогал водяной насос и вентилятор, которые как минимум через подшипник, вал соединены с крышкой/корпусом.

• асинхронный двигатель
• асинхронный
• ротор

\$\конечная группа\$

10

\$\начало группы\$

Если да, то почему при прикосновении к нему не ударяет током?

Асинхронный двигатель в основном представляет собой вращающийся трансформатор, а трансформаторы обеспечивают гальваническую развязку между первичной и вторичной обмотками. Кроме того, вторичная обмотка (ротор) закорочена и, следовательно, производит индуцированное напряжение только в вольт или около того (даже если бы вы могли его измерить). Но вы не можете измерить его, не залезая внутрь машины. Наконец, для большинства асинхронных двигателей (не для всех, я мог бы добавить) корпус заземлен, а ротор заземлен.

\$\конечная группа\$

9

\$\начало группы\$

Из изображения на рисунке 2 выше видно, что стержни с обеих сторон заканчиваются колпачками из металла, который является очень хорошим проводником. Следовательно, стержни и колпачки образуют замкнутый контур с почти пренебрежимо малым сопротивлением. Итак, он закорочен с обоих концов, имеется замкнутый путь для протекания тока. Течение будет закручиваться на том закрытом пути, что бары-шапки. Подробнее здесь.

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Потому что это замкнутая цепь, и она не имеет потенциала относительно земли.

^{имитация этой схемы – схема создана с помощью CircuitLab}

\$\конечная группа\$

3

\$\начало группы\$

Ответ из одного слова: «Изоляция».

Изоляция – это средство соединения одной электрической цепи с другой без создания прямого проводного соединения между ними.

Поражение электрическим током происходит при контакте тела с проводом под напряжением и землей, при этом нейтральный провод заземлен.

Изолирующий трансформатор является примером двух электрических цепей, соединенных без прямого проводного соединения. Поражение электрическим током не может быть вызвано контактом с какой-либо вторичной клеммой изолирующего трансформатора и землей, при этом ни одна из клемм не заземлена.

Аналогичным образом можно безопасно вступить в контакт с валом/корпусом асинхронного двигателя, когда его статор и ротор изолированы, а ротор заземлен через корпус.