Асинхронный двигатель в разрезе: Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором в разрезе

Асинхронный Двигатель Переменного Тока: Подключение, Ремонт

Строение такого двигателя не отличается большой сложностью

Электрические моторы заняли в жизни человека почетное место и применяются в приборах различной мощности и габаритов. Встретить их можно повсеместно, начиная от электрических зубных щеток, стиральных машин микроволновых печей до беговых дорожек, промышленного оборудования или огромных автомобилях.

Причина популярности предельно ясна даже неспециалисту – простота устройства, легкость в обслуживании, рентабельность производства и многое другое, включая повсеместную электрификацию. Исключение, пожалуй, составляют автомобили, так как подать к ним ток по проводам нельзя, если это не троллейбус, но и то, в этом направлении сегодня ведется множество разработок.

Сегодня мы с вами поговорим о том, что представляет собой асинхронный двигатель переменного тока. Узнаем, как он устроен, и за счет каких принципов работает. Погнали!

Содержание

• Что такое асинхронный двигатель
  • Схематическое строение
  • Принцип вращение электромагнитного поля
• Особенности асинхронного двигателя
  • Скольжение ротора
  • Питание двигателя
  • Подключение трехфазного двигателя асинхронного типа к однофазной сети
  • Как управлять электродвигателем
• Асинхронный двигатель с фазным ротором

Что такое асинхронный двигатель

Классический двигатель переменного тока асинхронный

Трехфазный асинхронный двигатель мало чем отличается от своих собратьев и состоит из двух основных частей – вращающейся и неподвижной, или другими словами ротора и статора. Располагаются они один в другом при этом, не касаясь друг друга. Между деталями имеется небольшой воздушный зазор от 0,5 до 2 миллиметров, в зависимости от конструкции двигателя.

Схематическое строение

Однако это не все детали. Давайте разберем строение более подробно.

Схематическое строение трехфазного двигателя

• Статор – фактически главная рабочая часть, являющаяся мощным электромагнитом. Состоит он их сердечника, выполненного из тонколистовой технической стали, толщиной всего лишь 0,5 миллиметров, которая покрывается токоизоляционным лаком, и обмотки, сделанной из медной проволоки, которая также изолирована и располагается продольных пазах сердечника

Строение статора прекрасно видно на представленной выше схеме, где показано, что сердечник собран из множества пластин совмещенных друг с другом.

Цилиндр на валу снизу – это и есть ротор

• Ротор – данный элемент также состоит из сердечника, обмотка которого короткозамкнута (хотя бывает и другое строение), который располагается на валу. Сердечник этого элемента также представлена в виде шихтованной детали, однако сталь не покрывается лаком, так как ток, протекающий внутри, будет очень слабым, и естественной оксидной пленки будет вполне достаточно, чтобы ограничить вихревые токи.
• Вал мотора представляет собой центральную ось, вокруг которой и происходит вращение электромотора. С разных концов на этом элементе располагаются подшипники качения, за счет которых обороты происходят максимально плавно и легко. Сами подшипники запрессованы в боковые крышки, в которых имеются посадочные места под них.

Совет! Подшипники должны сидеть очень плотно, при этом они должны быть отцентрованы, смазаны, легко вращаться, то есть быть исправными, иначе при высоких оборотах двигатель очень быстро выйдет из строя.

Разбитая и новые крыльчатки

• На конце вала, противоположном приводу, располагается небольшая крыльчатка, которая при включенном двигателе выполняет функцию его охлаждения.
  Кстати, данный элемент тоже может стать причиной появления вибрации в двигателе, если его лопасти отломаются, что негативно сказывается на сроке службы агрегата. Пример разбитого вентилятора можно увидеть на фото выше.
• Идем по цепочке. Боковые крышки корпуса крепятся к станине, которая удерживает все вышеназванное вместе.

Также любой двигатель имеет пусковую аппаратуру и силовые цепи, о чем мы подробнее поговорим немного позже.

Принцип вращение электромагнитного поля

Электромагнитная индукция в моторах

Главной особенностью любого электрического двигателя является то, что он способен переводить электрическую энергию в кинетическую, то есть механическую. При этом, разобрав его строение, вы можете увидеть, что никакого прямого или передаточного привода он не имеет. Как же тогда происходит вращение двигателя?

Вся фишка в том, что обмотка статора способна создавать сильное вращающееся магнитное поле, которое увлекает за собой ротор, при включении мотора в электрическую сеть. Данное магнитное поле имеет определенную частоту вращения, которая прямопропорциональна частоте переменного тока, и имеет обратную пропорциональность числу пар полюсов обмотки.

То есть данную частоту можно вычислить по формуле: n1 = f1*60/p, где: n1 – частота вращения магнитного поля; f1 – частота переменного тока в Герцах; p – количество пар полюсов.

Строение асинхронного двигателя переменного тока

Пока ничего не понятно?

Ничего, сейчас во всем разберемся.

• Чтобы наглядно себе представить принцип вращения магнитного поля, давайте рассмотрим примитивную трехфазную обмотку, имеющую всего три витка.

Пример того, как вращается магнитное поле в электрическом двигателе

• Витки – это проводники, по которым при включении в сеть протекает электрический ток. Во время этого процесса вокруг проводника возникает электромагнитное поле.
• Мы знаем, что показатели переменного тока изменяются со временем – сначала он нарастает, затем падает до нуля, потом течет в обратном направлении по тому же принципу, и так до бесконечности. Именно поэтому переменный ток изображают в виде синусоиды.

Графическое изображение переменного тока

• В то время как изменяются показатели тока, меняются и параметры магнитного поля, вызываемого им.
• Особенностью трехфазных двигателей и генераторов является то, что в один момент времени по обмотке статора ток протекает в фазах со смещением на 120 градусов, то есть на треть времени одного такта.
• Такт – это 1 Герц, то есть прохождение переменным током одного полного цикла колебания синусоиды. Схематически это будет выглядеть вот так.

Смещение между фазами составляет ровно 120 градусов

• В результате в статоре двигателя одновременно образуется несколько магнитных полей, которые, взаимодействуя, дают результирующее поле.

Изменение магнитного поля в разные моменты времени

• Когда происходит изменение параметров токов, протекающих в фазах, начинает изменяться и результирующее магнитное поле. Выражается это в смене его ориентации, при том, что амплитуда остается одинаковой.
• В результате получается так, что магнитное поле вращается вокруг некой центральной оси.

А что будет, если внутрь данного магнитного поля поместить проводник?

Принцип электромагнитной индукции

Согласно закону об электромагнитной индукции, который мы подробно описывали в статье про генераторы постоянного и переменного тока, в проводнике возникает электродвижущая сила, сокращенно ЭДС. Если этот проводник замкнут на внешнюю цепь или на себя, то в нем потечет ток.

Согласно закону Ампера, на проводник с током, помещенным в магнитное поле, начинает действовать сила, и контур начинает вращаться. По этому принципу и работают асинхронные двигатели переменного тока, однако вместо рамки в магнитном поле находится короткозамкнутый ротор, который своим внешним видом напоминает беличье колесо.

Строение короткозамкнутого ротора

• Как видно из схемы выше, такой ротор состоит из параллельно расположенных стержней, которые с торцов замкнуты двумя кольцами.
• При подключении статора к электрической сети, он начинает формировать вращающееся магнитное поле, которое индуктирует во всех стержнях ротора ЭДС, из-за чего ротор начнет вращаться.
• При этом в разных стержнях будет отличаться направление текущего тока и его величина, в зависимости от того, в каком положении они находятся относительно полюсов магнитного поля. Опять-таки, если не понятно, то отсылаем вас снова к закону об электромагнитной индукции.

Изменение ЭДС на примере генератора переменного тока

Интересно знать! Стержни на роторе наклоняют относительно оси его вращения. Делается это для того, чтобы пульсация момента и высшие гармоники ЭДС, сокращающие эффективность двигателя, были меньше.

Особенности асинхронного двигателя

Неприхотливые в эксплуатации электромоторы

Итак, давайте разбираться с тем, какие двигатели переменного тока называются асинхронными.

Скольжение ротора

Главной особенностью таких агрегатов является то,  что частота вращения ротора отличается от этого же показателя у магнитного поля. Назовем условно эти значения n2 и n1, соответственно.

Объяснить это можно тем, что индуцироваться ЭДС может только при этом неравенстве – n2 должна быть меньше n1. Разница в частотах этих вращений называется частотой скольжения, а сам эффект отставания ротора и называется скольжением, которое обозначается как «s». Высчитать этот параметр можно по следующей формуле: s = (n1-n2)/n1.

Асинхронный двигатель в разрезе

• Давайте представим себе ситуацию, в которой частоты n1 и n2 будут одинаковыми. В этом случае положение стержней ротора относительно магнитного поля будет неизменным, а значит, движение проводников относительно магнитного поля происходить не будет, то есть ЭДС не индуктируется, и ток не течет. Отсюда следует вывод, что сил приводящих ротор в движение возникать не будет.
• Если предположить, что изначально двигатель был в движении, то теперь ротор начнет замедляться, отставая от магнитного поля, а значит, стержни сместятся относительно магнитного поля и снова начнет расти ЭДС и движущая сила, то есть вращение снова возобновится.
• Приведенное описание довольно грубое. В реальности ротор асинхронного двигателя никогда не может догнать скорость вращения магнитного поля, поэтому крутится равномерно.
• Уровень скольжения тоже величина непостоянная, и может изменяться от 0 до 1, или другими словами, от 0 до 100 процентов. Если скольжение близко к 0, что соответствует холостому режиму работы двигателя, то есть ротор не будет испытывать противодействующий момент. Если значение этого параметра близко к 1 (режим короткого замыкания), то ротор будет неподвижен.
• Отсюда можно сделать вывод, что скольжение напрямую будет зависеть от механической нагрузки на вал двигателя, и чем она больше, тем выше и коэффициент.

Принцип работы асинхронного двигателя

• Для асинхронных двигателей средней и малой мощности допустимый коэффициент скольжения находится в диапазоне от 2 до 8%.

Мы уже написали, что такой двигатель преобразует электрическую энергию с обмоток статора в кинетическую, однако стоит понимать, что эти силы не равны друг другу.

Всегда при преобразовании происходят потери на гистерезисе, нагреве, трении и вихревых токах.

Данная часть энергии рассеивается в виде тепловой, поэтому двигатель и оборудуется вентилятором для охлаждения.

Питание двигателя

Схема подключения

Давайте теперь разберемся с тем, как происходит подключение асинхронного электродвигателя переменного тока.

• Мы уже вкратце описывали, как протекает ток в трехфазной сети, но не совсем понятно, какие выгоды такое питание имеет перед однофазными или двухфазными аналогами.
• В первую очередь можно отметить экономичность системы с таким подключением.
• Также для нее характерна большая эффективность.

Фазы подключаются к обмотке статора по определенным схемам, называемым звезда и треугольник, каждая из которых имеет свои особенности. Соединения эти могут быть выполнены как внутри двигателя, так и снаружи, в распределительной коробке. В первом случае из корпуса выходит три провода, а во втором шесть.

Для лучшего понимания принципов работ схем давайте введем некоторые понятия:

1. Фазное напряжение – напряжение в одной фазе, то есть разница потенциалов между ее концами.
2. Линейное напряжение – это разница в потенциалах разных фаз.

Эти значения очень важны, так как позволяют рассчитать потребляемую мощность электромотора.

Вот формулы, предназначенные для этого:

Формулы расчета мощности двигателя

Данные формулы вычисления мощности двигателя справедливы для подключения и звездой, и треугольником. Однако стоит всегда учитывать, что подключение одного и того же двигателя разными способами будет сказываться на его энергопотреблении.

А если потребляемая мощность не соответствует параметрам двигателя, то может произойти расплавление обмотки статора, и моментальный выход из строя агрегата.

Чтобы понять это лучше, давайте разберем один наглядный пример:

• Представьте двигатель, подключенный по схеме «звезда», который подключен в сеть переменного тока. Линейное напряжение будет составлять 380В, а фазовое 220В. Потребляет при этом он 1А.
• Высчитываем мощность: 1,73*380*1 = 658 Вт – 1,73 является корнем из 3.
• Если сменить схему подключения на треугольник, то получится следующее. Линейное напряжение останется без изменений и составит 380В, а вот фазовое напряжение (вычисляем по первой формуле) увеличится и станет таким же 380В.
• Увеличенное в корень из 3 раз фазовое напряжение, приведет к увеличению в такое же количество раз фазового тока. То есть Iл будет равно не 1, а 1,73*1,73, что приблизительно равняется 3
• Повторяем расчет мощности: 1,73*380*3 = 1975 Вт.

Как видно из примера, потребляемая мощность стала намного больше, и если двигатель не рассчитан на работу в таком режиме, то он неизбежно перегорит.

Как выглядят схематично разбираемые подключения обмотки

Подключение трехфазного двигателя асинхронного типа к однофазной сети

Разобрав принцип работы трехфазного асинхронного двигателя переменного тока, становится понятным, что напрямую подключить его к общественным сетям, в который «царит» одна фаза,  не так просто. Выполнить такое подключение становится возможным, если применить фазосдвигающие элементы.

Варианты подключения трехфазного двигателя к однофазной сети

При таком подключении двигатель может работать в двух режимах:

1. Первый ничем не отличается от работы однофазных двигателей (смотреть рисунки а, б и г, где применяется пусковая обмотка). При таком режиме работы двигатель способен выдать лишь 40-50% от своей номинальной мощности.
2. Второй (в, д, е) – режим конденсаторного двигателя, при котором агрегат способен выдать до 80-ти% мощности (в схему включен постоянно работающий конденсатор).

Совет! Емкость конденсатора рассчитывается по специальным формулам, согласно выбранной схеме.

Как управлять электродвигателем

Управление асинхронным электродвигателем переменного тока может быть реализовано тремя способами:

Магнитный пускатель

• Прямое подключение к питающей сети – для этого применяются магнитные пускатели, с помощью которых можно реализовать нереверсивные и реверсивные режимы работы мотора. Отличие, думаем понятно – во втором случае двигатель мотет вращаться в другом направлении. Недостатком такого подключения является то, что в цепи присутствуют большие пусковые токи, что не очень хорошо для самого агрегата. Цена такого устройства будет самой низкой

Устройство плавного пуска

• Плавный пуск двигателя – такие устройства для управления применяются тогда, когда вам требуется возможность регулировки скорости вращения вала при запуске двигателя. Показанный прибор уменьшает пусковые токи, в результате чего защищает двигатель от больших пусковых токов. Оно обеспечивает плавный старт и остановку вала.

Частотный преобразователь

• Самым дорогим и сложным подключением электрического двигателя является применение частотного преобразователя. Такое решение используется тогда, когда требуется регулировка скорости вращения вала двигателя не только при старте и торможении. Данное устройство способно менять частоту и напряжение подаваемого на двигатель тока.
• Его применение имеет следующие плюсы: во-первых сокращается энергопотребление мотора; во-вторых, как и устройство плавного пуска, двигатель защищается от ненужных перегрузок, что благотворно сказывается на его состоянии и сроке службы.

Частотные преобразователи могут реализовать следующие методы регулирования:

Скалярное управление

1. Управление скалярного типа. Наиболее простой и недорогой в реализации, обладающий медленным откликом на изменение нагрузки в сети и небольшим диапазоном регулировки, в виде недостатков. Из-за того подобное управление применимо лишь там, где изменение нагрузки происходит по определенному закону, например, переключение режимов в фене.
2. Управление векторного типа. Данная схема применяется там, где требуется обеспечить независимое управление вращением электродвигателя, например, в лифте. Она позволяет сохранять одинаковые обороты даже при изменяющихся параметрах нагрузки.

Асинхронный двигатель с фазным ротором

Более сложная конструкция асинхронного двигателя

До того момента, как частотные преобразователи получили широкое распространение, асинхронные двигатели большой и средней мощности изготавливались с фазным ротором. Такая конструкция дает двигателю лучшие свойства по плавному пуску и регулировке оборотов, однако  эти агрегаты намного сложнее в плане строения.

• Статор такого мотора ничем не отличается от того, что устанавливается в двигателях с короткозамкнутым ротором, но вот сам ротор устроен по-другому.
• Также как и статор, он имеет трехфазную обмотку, которая подключается «звездой» к контактным кольцам. Обмотка укладывается в пазы стального сердечника, от которого она изолируется.

Кольца контактные

• Контактные кольца соединяются через графитовые щетки с трехфазным пусковым или регулировочным реостатом, с помощью которого и производится пуск ротора.

Реостат жидкостного типа

• Реостаты бывают металлическими и жидкостными. Первые (их еще называют проволочными) – ступенчатые, которые управляются механическим переключением своими руками рукояти контроллера, либо автоматически, при помощи контроллера с электроприводом. Вторые представляют собой некие сосуды с электролитом, в который опущены электроды. Изменение сопротивления такого реостата осуществляется за счет глубины их погружения.

Интересно знать! Отдельные модели АДФР, с целью увеличения КПД и ресурса щеток, после запуска ротора поднимают щетки и за счет короткозамкнутого механизма замыкают кольца.

На сегодняшний день устройства с фазными роторами практически не применяются, так как их эффективно заменяют асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, оснащенные частотным преобразователем.

На этом подведем итог. Мы узнали строение асинхронного трехфазного двигателя и принцип его работы. Материал для большинства читателей будет теоретическим, но, думаем, все равно интересным. Если вам нужно узнать, как выполнить ремонт асинхронного двигателя переменного тока, то прочтите предыдущую статью на нашем сайте. Там будет дана инструкция по разбору, и рассказано, что можно диагностировать и исправить самостоятельно, не обращаясь в мастерскую. Также рекомендуем к просмотру подобранное нами видео.

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

Соединения двигателя

40 В переменного тока или системы 2,0 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. Обслуживание 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. 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

Конструкция трехфазного асинхронного двигателя

Хотите создать сайт? Найдите бесплатные темы и плагины WordPress.

Как и все двигатели, трехфазный асинхронный двигатель содержит статор (неподвижную часть) и ротор (вращающийся). Каждая содержит электрические обмотки, по которым течет ток и, таким образом, создается магнитное поле. Взаимодействие магнитных полей создает крутящий момент, вращающий ротор и нагрузку.

На рис. 1 показан вид трехфазного асинхронного двигателя. Эта конкретная машина представляет собой «полностью закрытый двигатель с вентиляторным охлаждением» или сокращенно TEFC. Это означает, что двигатель герметизирован, так что обмен воздуха между внутренней и внешней частью двигателя не происходит. Воздух внутри перемешивается лопастями на конце корпуса ротора. Лопасти вентилятора находятся снаружи корпуса двигателя и прогоняют воздух через корпус двигателя, помогая охлаждать двигатель.

Рис.1: Трехфазный асинхронный двигатель в разобранном виде: 1. Крышка вентилятора, 2. Вентилятор охлаждения, 3. Концевой конус, 4. Подъемная проушина, 5. Заводская табличка, 6. Катушки статора, 7. Подшипник уплотнение, 8. Шариковый подшипник, 9. Ротор с короткозамкнутым ротором, 10. Чугунная рама, 11. Электромонтажная коробка (предоставлено Baldor Electric Company)

Детали конструкции статора

На рис. 2 показан крупный план статора асинхронной машины. Сердечник статора изготовлен из многослойной электротехнической стали, а катушки установлены в пазах, распределенных по окружности статора. Обмотка статора трехфазного асинхронного двигателя очень похожа на обмотку якоря трехфазной синхронной машины. Сердечник и катушка в сборе, показанные на рисунке 2, размещены в раме, как показано на рисунке 1.

Рама (поз. 10) в данном случае изготовлена ​​из чугуна и имеет ребра охлаждения и монтажные ножки, отлитые как часть рамы. Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) определяет стандартные размеры корпуса, чтобы двигатели были взаимозаменяемыми от одного производителя к другому. Одна катушка провода занимает две прорези в статоре (по одной прорези с каждой стороны катушки). Только часть катушки в пазах вносит вклад в магнитное поле. Стороны катушки соединены между собой концевыми витками, которые показаны на передней части рисунка. Фактически, обмотка фазы двигателя обычно состоит из нескольких катушек разного размера, которые занимают несколько пазов вокруг статора. Будет набор обмоток для каждой из трех фаз, умноженный на количество пар полюсов в машине. Таким образом, двухполюсный двигатель будет иметь трехфазные катушки. В то время как четырехполюсный двигатель будет иметь шесть фазных катушек. В обмотках статора используется медная проволока. Размер провода зависит от ожидаемого тока полной нагрузки двигателя, типа изоляции и номинальной рабочей температуры.

Рис.2: Статор и обмотка трехфазного асинхронного двигателя

Детали конструкции ротора

В асинхронных машинах используются два типа роторов: витые и с короткозамкнутым ротором. Раневой ротор имеет обмотку, практически зеркально отображающую обмотку статора. Соединения с ним осуществляются через контактные кольца на валу. Машина с фазным ротором используется для специальных целей, обычно связанных с регулированием скорости.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором на сегодняшний день является наиболее распространенным типом асинхронного двигателя. Ротор состоит из пакета стальных пластин, такого как показанный на рис. 3. Пластины выравниваются и термоусаживаются на вал, а затем расплавленный алюминий нагнетается в пазы, образуя короткозамкнутую обмотку. Очень важно, чтобы при отливке беличьей клетки не образовывались воздушные карманы; в противном случае сопротивление стержня увеличится, что приведет к чрезмерному нагреву. Стержни замыкаются на концах закорачивающими кольцами, которые формируются одновременно со стержнями. Таким образом, обмотка ротора выглядит как клетка для белки или хомяка.

На рис. 4 представлено изображение небольшого алюминиевого ротора с короткозамкнутым ротором, с которого была выборочно удалена сталь ротора, чтобы показать алюминиевые стержни. Одно из замыкающих колец видно на левом конце беличьей клетки. Роторы большего размера обычно имеют ребра для обеспечения дополнительной поверхности охлаждения и перемешивания воздуха внутри двигателя, как показано на рис. 1.

Ротор машины должен входить внутрь статора и поддерживаться таким образом, чтобы он мог вращаться. Это делается с помощью подшипников. Подшипниковые узлы находятся вверху и внизу корпуса ротора на рисунке 1. Показанные там подшипники представляют собой шарикоподшипники, которые имеют меньшее трение, чем более дешевые подшипники скольжения. Практически все двигатели мощностью более одной лошадиной силы, а также многие двигатели меньшего размера используют шарикоподшипники.

Рис.3: пластина ротора с прорезями для стержней короткозамкнутой обмотки

Рис.4: короткозамкнутая обмотка малого асинхронного двигателя

Асинхронные двигатели используются в самых разных условиях эксплуатации , и производители предлагают несколько различных стилей для их размещения. Далее описаны некоторые из наиболее распространенных.

Полностью закрытые двигатели не допускают преднамеренного обмена воздухом между внутренней и внешней частью двигателя. Существует три распространенных типа полностью закрытых двигателей.

Полностью закрытый, с вентиляторным охлаждением (TEFC)

Двигатель TEFC имеет внешний вентилятор, установленный на валу двигателя, который направляет воздух на корпус для облегчения охлаждения, как показано на рис. 1 и 5. Вентилятор закрыт защитный кожух.

Полностью закрытый, невентилируемый (TENV)

Двигатель TENV похож на TEFC, за исключением того, что у него нет внешнего вентилятора, как показано на рис. 6. Поскольку охлаждение осуществляется только за счет излучения от корпуса, этот машина будет работать горячее, чем TEFC. Таким образом, двигатель должен быть рассчитан на более высокую рабочую температуру, или он может быть построен на раме большего размера, чем TEFC, чтобы обеспечить большую охлаждающую поверхность.

Рис. 5: Двигатель TEFC. ( Предоставлено Baldor Electric Company )

Полностью закрытый, с воздуховодом (TEAO)

Двигатель TEAO предназначен для работы вентилятора или воздуходувки. Как и ТЭНВ, не имеет собственного вентилятора на валу. Однако он предназначен для установки в воздушном потоке, создаваемом вентилятором или нагнетателем, который он приводит в действие (непосредственно или с помощью ремня).

Двигатели с открытой рамой имеют вентиляционные отверстия, позволяющие воздуху проходить внутрь двигателя для охлаждения.

Рис. 7: Двигатель ODP. ( Предоставлено Baldor Electric Company )

Открытая защита от затемнения (ODP)

 Двигатель ODP открыт, но капли, падающие под углом не более 15 ^o от вертикали, не могут попасть. На рис. 7 показан двигатель ODP.

Защищенный

Двигатели с ограждением закрываются сеткой или проволокой, чтобы предотвратить попадание (или попадание) предметов в двигатель.