Достоинства асинхронного двигателя: ✔ Асинхронный двигатель, его плюсы и минусы

Асинхронный электродвигатель с фазным ротором, его достоинства и недостатки

Главная » Электротехника

Опубликовано: 04.01.2021Рубрика: ЭлектротехникаАвтор: admin

В асинхронных электродвигателях большей мощности и специальных машинах малой мощности для улучшения пусковых и регулировочных свойств применяются фазные роторы.

Асинхронный электродвигатель с фазным ротором

В этих случаях на роторе укладывается трехфазная обмотка с геометрическими осями фазных катушек 1, сдвинутыми в пространстве друг относительно друга на 120 градусов.

Фазы обмотки соединяются звездой и концы их присоединяются к трем контактным кольцам 3, насаженным на вал 2 и электрически изолированным как от вала, так и друг от друга. С помощью щеток 4, находящихся в скользящем контакте с кольцами 3, имеется возможность включать в цепи фазных обмоток регулировочные реостаты 5.

Схема асинхронного электродвигателя с фазным ротором

Рис. 1

У фазного ротора обмотка выполняется трёхфазной, аналогично обмотке статора, с тем же числом пар полюсов. Витки обмотки закладываются в пазы сердечника ротора и соединяются по схеме звезда. Концы каждой фазы соединяются с контактными кольцами, закреплёнными на валу ротора, и через щётки выводятся во внешнюю цепь.

Асинхронный электродвигатель с фазным ротором

Рис. 2: 1 – станина; 2 – обмотка статора; 3 – ротор; 4 – контактные кольца; 5 – щетки

Контактные кольца изготавливают из латуни или стали, они должны быть изолированы друг от друга и от вала. В качестве щёток используют металлографитовые щётки, которые прижимаются к контактным кольцам с помощью пружин щёткодержателей, закреплённых неподвижно в корпусе машины.

Достоинства асинхронного электродвигателя с фазным ротором

• большой начальный вращающий момент;
• возможность кратковременных механических перегрузок;
• приблизительно постоянная скорость при различных перегрузках;
• меньший пусковой ток по сравнению с электродвигателями с короткозамкнутым ротором;
• возможность применения автоматических пусковых устройств.

Недостатки асинхронного электродвигателя с фазным ротором

• большие габариты;
• cos φ и КПД ниже, чем у электродвигателей с короткозамкнутым ротором.

Достоинства асинхронного электродвигателя с фазным ротором

0 электродвигатели

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором: конструкция, принцип работы

Учитывая то, что электроснабжение традиционно осуществляется путём доставки потребителям переменного тока, понятно стремление к созданию электромашин, работающих на поставляемой электроэнергии. В частности, переменный ток активно используется в асинхронных электродвигателях, нашедших широкое применение во многих областях деятельности человека. Особого внимания заслуживает асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, который в силу ряда причин занял прочные позиции в применении.

Секрет такой популярности состоит, прежде всего, в простоте конструкции и дешевизне его изготовления. У электромоторов на короткозамкнутых роторах есть и другие преимущества, о которых вы узнаете из данной статьи. А для начала рассмотрим конструктивные особенности этого типа электрических двигателей.

Конструкция

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

Конструкции статоров рассматриваемых электродвигателей ничем не отличаются от строения этих деталей в других типах электромоторов, работающих в сетях переменного тока. Сердечники статора, предназначенного для работы при трехфазном напряжении, располагаются по кругу под углом 120º. На них устанавливаются обмотки из изолированной медной проволоки определённого сечения, которые соединяются треугольником или звездой. Конструкция магнитопровода статора жёстко крепится на стенках цилиндрического корпуса.

Строение электродвигателя понятно из рисунка 1. Обратите внимание на конструкцию обмоток без сердечника в короткозамкнутом роторе.

Рис. 1. Строение асинхронного двигателя с КЗ Ротором

Немного по-другому устроен ротор. Конструкция его обмотки очень похожа на беличью клетку. Она 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, но он дороже алюминия. К тому же медь быстрее плавится, а это не желательно, так как вихревые токи могут сильно нагревать сердечник.

Конструктивно стержни расположены поверх сердечников ротора, которые состоят из трансформаторной стали. При изготовлении роторов сердечники монтируют на валу, а проводники обмотки впрессовывают (заливают) в пазы магнитопровода. При этом нет необходимости в изоляции пазов сердечника. На рисунке 2 показано фото ротора с КЗ обмотками.

Рис. 2. Ротор асинхронного двигателя с КЗ обмотками

Пластины магнитопроводов таких роторов не требуют лаковой изоляции поверхностей. Они очень просты в изготовлении, что удешевляет себестоимость асинхронных электродвигателей, доля которых составляет до 90% от общего числа электромоторов.

Ротор асинхронно вращается внутри статора. Между этими деталями устанавливаются минимальные расстояния в виде воздушных зазоров. Оптимальный зазор находится в пределах от 0,5 мм до 2 мм.

В зависимости от количества используемых фаз асинхронные электродвигатели можно разделить на три типа:

• однофазные;
• двухфазные;
• трёхфазные.

Они отличаются количеством и расположением обмоток статора. Модели с трехфазными обмотками отличаются высокой стабильностью работы при номинальной нагрузке. У них лучшие пусковые характеристики. Зачастую такие электродвигатели используют простую схему пуска.

Двухфазные двигатели имеют две перпендикулярно расположенных обмотки статора, на каждую из которых поступает переменный ток. Их часто используют в однофазных сетях – одну обмотку подключают напрямую к фазе, а для питания второй применяют фазосдвигающий конденсатор. Без этой детали вращение вала асинхронного электродвигателя самостоятельно не начнётся. В связи с тем, что конденсатор является неотъемлемой частью двухфазного электромотора, такие двигатели ещё называют конденсаторными.

В конструкции однофазного электродвигателя используют только одну рабочую обмотку. Для запуска вращения ротора применяют пусковую катушку индуктивности, которую через конденсатор кратковременно подключают к сети, либо замыкают накоротко.

Эти маломощные моторчики используются в качестве электрических приводов некоторых бытовых приборов.

Принцип работы

Функционирование асинхронного двигателя осуществляется на основе свойства трёхфазного тока, способного создавать в обмотках статора вращающее магнитное поле. В рассматриваемых электродвигателях синхронная частота вращения электромагнитного поля связана прямо пропорциональной зависимостью с собственной частотой переменного тока.

Существует обратно пропорциональная зависимость частоты вращения от количества пар полюсов в обмотках статора. Учитывая то, что сдвиг фаз составляет 60º, зависимость частоты вращения ротора (в об/мин.) можно выразить формулой:

n₁ = (f₁*60) / p, где n₁ – синхронная частота,  f₁ – частота переменного тока, а p – количество пар полюсов.

В результате действия магнитной индукции на сердечник ротора, в нём возникнет ЭДС, которая, в свою очередь, вызывает появление электрического тока в замкнутом проводнике. Возникнет сила Ампера, под действием которой замкнутый контур начнёт вращение вдогонку за магнитным полем. В номинальном режиме работы частота вращения ротора немного отстаёт от скорости вращения создаваемого в статоре магнитного поля. При совпадении частот происходит прекращение магнитного потока, ток исчезает в обмотках ротора, вследствие чего прекращается действие силы. Как только скорость вращения вала отстанет, переменными токами магнитных полей, возобновляется действие амперовой силы.

Разницу частот вращения магнитных полей называют частотой скольжения: n_s=n₁–n₂, а относительную величину s, характеризующую отставание, называют скольжением.

s = 100% * ( n_s / n₁) = 100% * (n₁ — n₂) / n_{1 ,} где n_s – частота скольжения; n_1, n₂ – частоты вращений статорных и роторных магнитных полей соответственно.

С целью уменьшения гармоник ЭДС и сглаживания пульсаций момента силы, стержни короткозамкнутых витков немного скашивают. Взгляните ещё раз на рис. 2 и обратите внимание на расположение стержней, выполняющих роль обмоток ротора, относительно оси вращения.

Скольжение зависит от того, какую механическую нагрузку приложено к валу двигателя. В асинхронных электромоторах изменение параметров скольжения происходит в диапазоне от 0 до 1. Причём в режиме холостого хода набравший обороты ротор почти не испытывает активного сопротивления. S приближается к нулю.

Увеличение нагрузки способствует увеличению скольжения, которое может достигнуть единицы, в момент остановки двигателя из-за перегрузки. Такое состояние равносильно режиму короткого замыкания и может вывести устройство из строя.

Относительная величина отставания соответствующая номинальной нагрузке электрической машины называется номинальным скольжением. Для маломощных электромоторов и двигателей средней мощности этот показатель изменяется в небольших пределах – от 8% до 2%. При неподвижности ротора электродвигателя скольжение стремится к 0, а при работе на холостом ходу оно приближается к 100%.

Во время запуска электромотора его обмотки испытывают нагрузку, что приводит к резкому увеличению пусковых токов. При достижении номинальных мощностей электрические двигатели с короткозамкнутыми витками самостоятельно восстанавливают номинальную частоту ротора.

Обратите внимание на кривую крутящего момента скольжения, изображённую на рис. 3.

Рис. 3. Кривая крутящего момента скольжения

При увеличении крутящего момента коэффициент s изменяется от 1 до 0 (см. отрезок «моторная область»). Возрастает также скорость вращения вала. Если скорость вращения вала превысит номинальную частоту, то крутящий момент станет отрицательным, а двигатель перейдёт в режим генерации (отрезок «генерирующая область»). В таком режиме ротор будет испытывать магнитное сопротивление, что приведёт к торможению мотора. Колебательный процесс будет повторяться, пока не стабилизируется крутящий момент, а скольжение не приблизится к номинальному значению.

Преимущества и недостатки

Повсеместное использование асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами обусловлено их неоспоримыми преимуществами:

• стабильностью работы на оптимальных нагрузках;
• высокой надёжностью в эксплуатации;
• низкие эксплуатационные затраты;
• долговечностью функционирования без обслуживания;
• сравнительно высокими показателями КПД;
• невысокой стоимостью, по сравнению с моделями на основе фазных роторов и с другими типами электромоторов.

Из недостатков можно отметить:

• высокие пусковые токи;
• чувствительность к перепадам напряжений;
• низкие коэффициенты скольжений;
• необходимость в применении устройств, таких как преобразователи частоты, пусковые реостаты и др., для улучшения характеристик электромотора;
• ЭД с короткозамкнутым ротором нуждаются в дополнительных коммутационных управляющих устройствах, в случаях, когда возникает необходимость регулировать скорость.

Электродвигатели данного типа имеют приличную механическую характеристику. Несмотря на недостатки, они лидируют по показателям их применения.

Основные технические характеристики

В зависимости от класса электродвигателя, его технические характеристики меняются. В рамках данной статьи не ставится задача приведения параметров всех существующих классов двигателей. Мы остановимся на описании основных технических характеристик для электромоторов классов 56 А2 – 80 В2.

В этом небольшом промежутке на линейке моделей эелектромоторов с короткозамкнутыми роторами можно отметить следующее:

Мощность составляет от 0,18 кВт (класс 56 А2) до 2,2 кВт (класс 80 В2).

Ток при максимальном напряжении – от 0,55 А до 5А.

КПД от 66% до 83%.

Частота вращения вала для всех моделей из указанного промежутка составляет 3000 об./мин.

Технические характеристики конкретного двигателя указаны в его паспорте.

Подключение

Статорные обмотки трёхфазного АДКР можно подключать по схеме «треугольник» либо «звезда». При этом для звёздочки требуется напряжение выше, чем для треугольника.

Обратите внимание на то, что электродвигатель, подключенный разными способами к одной и той же сети, потребляет разную мощность. Поэтому нельзя подключать электромотор, рассчитанный на схему «звезда» по принципу треугольника. Но с целью уменьшения пусковых токов можно коммутировать на время пуска контакты звезды в треугольник, но тогда уменьшится и пусковой момент.

Схемы включения понятны из рисунка 4.

Рис. 4. Схемы подключения

Для подключения трёхфазного электрического двигателя к однофазному току применяют фазосдвигающие элементы: конденсаторы, резисторы. Примеры таких подключений смотрите на рисунке 5. Можно использовать как звезду, так и треугольник.

Рис. 5. Примеры схем подключений в однофазную сеть

С целью управления работой двигателя в электрическую цепь статора подключаются дополнительные устройства.

5 Преимущества асинхронного двигателя — тормоза AMBI-Tech

5 Преимущества асинхронного двигателя

• Посмотреть увеличенное изображение

Почти 70 процентов машин в промышленности по всему миру используют для работы асинхронные двигатели, особенно трехфазные асинхронные двигатели. Эти двигатели используют электромагнитное поле (ЭДС), чтобы вызвать вращение. Асинхронные двигатели используют переменный ток для обеспечения импульса, что позволяет реализовать тормоз с инжекцией постоянного тока для замедления или остановки двигателя. Когда дело доходит до безопасности, асинхронные двигатели лучше работают с электрическими тормозами, чем с механическими тормозами на основе трения. Меньше техобслуживания и повышенная безопасность.

В этом посте мы расскажем о пяти преимуществах использования асинхронных двигателей для питания ваших машин. Если вы заинтересованы в расценках на электронные тормоза, такие как торможение постоянным током для вашего трехфазного асинхронного двигателя, свяжитесь с Ambitech сегодня! В противном случае продолжайте читать, чтобы узнать больше.

Пять преимуществ асинхронных двигателей

Асинхронные двигатели более широко используются в промышленности, и неудивительно, если взглянуть на преимущества, перечисленные ниже:

• Прочный, прочный, надежный – Асинхронные двигатели долговечны и могут работать практически в любых условиях. Когда дело доходит до промышленного использования, асинхронный двигатель превосходит другие типы двигателей.
• Низкая стоимость – Может показаться неожиданным, но асинхронные двигатели относительно недороги по сравнению с их аналогами, такими как двигатели постоянного тока или синхронные двигатели. Кроме того, стоимость асинхронного двигателя ниже из-за отсутствия контактных колец, переходников и щеток, которые регулярно заменяются в других типах двигателей.
• Почти не требует обслуживания – Отсутствие щеток, контактных колец и переходников также делает асинхронные двигатели практически необслуживаемыми. Это означает, что вы потратите меньше средств на ремонт и сократите время простоя на техническое обслуживание двигателя.
• Эксплуатация в опасных средах — Асинхронные двигатели не имеют щеток или других компонентов, которые могут вызвать искрение во время работы. Это означает, что их можно использовать в опасных или потенциально воспламеняющихся средах.
• Момент самозапуска — Трехфазный асинхронный двигатель не нуждается во вспомогательных устройствах для создания пускового момента. Однако для запуска однофазного двигателя требуется вспомогательное питание. Тем не менее трехфазные двигатели, в отличие от синхронных двигателей, имеют момент самозапуска.

Инжекционное торможение постоянным током

В качестве более быстрой и безопасной альтернативы тормозному усилию, чем фрикционное торможение, инжекционные тормоза постоянного тока отлично подходят для использования в асинхронных двигателях. Инжекция постоянного тока проста для понимания. Как только напряжение переменного тока отключается от асинхронного двигателя, в двигатель может быть введено напряжение постоянного тока, чтобы замедлить или полностью остановить импульс. Чем сильнее приложен крутящий момент постоянного тока, тем сильнее сила торможения. Это приводит к надежному торможению без трения, без опасности неисправности, повреждения или износа. Когда вы добавите торможение постоянным током к своим асинхронным двигателям, вы заметите разницу в обслуживании, времени и производительности. Преимущества многочисленны, как вы можете видеть из списка выше.

Готовы приобрести инжекторный тормоз постоянного тока Ambitech? Заполните форму запроса коммерческого предложения ниже

Получить предложение

Однофазный асинхронный двигатель

| Строительство и работа| Преимущества и недостатки

Содержание

Однофазный асинхронный двигатель по внешнему виду подобен трехфазному асинхронному двигателю с короткозамкнутым ротором. 1-фазный асинхронный двигатель имеет распределенную однофазную обмотку, в то время как в случае 3-фазного асинхронного двигателя р статор имеет распределенные трехфазные обмотки.

При сравнении рабочих характеристик однофазного асинхронного двигателя и трехфазного асинхронного двигателя асинхронный двигатель 1-Φ менее удовлетворительный, чем трехфазный асинхронный двигатель.

 Однофазный асинхронный двигатель

Трехфазный асинхронный двигатель обеспечивается трехфазным питанием, и если какая-либо фаза трехфазного асинхронного двигателя размыкается во время работы при любой умеренной нагрузке, то наблюдается, что двигатель продолжает работать. бежать с меньшей скоростью. Это показывает, что трехфазный асинхронный двигатель становится однофазным, когда любая фаза трехфазного асинхронного двигателя размыкается.

Конструкция однофазного асинхронного двигателя  

Подобно всем другим двигателям, асинхронный двигатель 1-Φ также имеет две основные части: ротор и статор. Статор, как следует из названия, является неподвижной частью асинхронного двигателя. Статор асинхронного двигателя 1-Φ питается от однофазного переменного тока.

Ротор является вращающейся частью асинхронного двигателя. Ротор однофазного асинхронного двигателя такой же, как и ротор трехфазного асинхронного двигателя, за исключением двигателей с экранированными полюсами. Ротор асинхронного двигателя 1-Ф соединен с нагрузкой валом.

Статор и ротор асинхронного двигателя 1-Φ магнитно связаны, но не связаны электрически, поэтому между статором и ротором имеется равномерный воздушный зазор.

Может быть намотан на любое четное количество полюсов, два, четыре, шесть являются наиболее распространенными. Соседние полюса имеют противоположные магнитные свойства, и также применяется уравнение синхронной скорости N _S =120f/p. Здесь p — количество полюсов, а f — частота питания.

 вид спереди                  вид сбоку

Пазы статора распределены равномерно, поэтому используется однофазная двухслойная обмотка. Простая однофазная обмотка не создает ни вращающегося магнитного поля, ни пускового момента. Поэтому необходимо разделить обмотку статора на две части, и каждая часть смещена в пространстве на статоре, чтобы двигатель запустился самостоятельно.

Принцип работы однофазного асинхронного двигателя

Когда однофазное питание переменного тока подается на обмотку статора асинхронного двигателя 1-Φ, переменный ток начинает течь через статор или основную обмотку.

И за счет этого переменного тока создается переменный поток, называемый основным потоком. Создаваемый здесь основной поток также соединяется с проводниками ротора и, таким образом, разрезает проводники ротора.

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, в роторе индуцируется ЭДС из-за потокосцепления. Поскольку мы знаем, что цепь ротора замкнута, в роторе начинает течь ток, известный как ток ротора .

Этот ток ротора также создает собственный поток, называемый потоком ротора. Поскольку этот поток ротора создается по принципу индукции, двигатель, работающий по этому принципу, получил название асинхронного двигателя.

Здесь мы видим, что есть два потока, один из которых является основным потоком, а другой называется потоком ротора. И эти два потока создают желаемый крутящий момент, необходимый двигателю для вращения.

Почему однофазный асинхронный двигатель не является самозапускающимся двигателем?

Согласно теории вращения двойного поля, любая переменная величина может быть разделена на две составляющие, и каждая составляющая имеет величину, равную половине максимальной величины переменной величины, и обе эти составляющие вращаются в противоположных направлениях друг к другу.

Рассмотрим поток Φ, разделенный на две составляющие: Φ _м /2 и –Φ _м /2. Здесь обе эти составляющие вращаются в противоположных направлениях друг к другу, т.е. если одна Φ _m /2 вращается по часовой стрелке, то другая Φ _m /2 вращается против часовой стрелки.

Когда мы подаем однофазный переменный ток на обмотку статора асинхронного двигателя 1-Φ, тогда он создаст поток величиной Φ _м .

Теперь, согласно теории вращения двойного поля, этот переменный поток Φ _м делится на две равные по величине составляющие, Φ _м /2 каждая. Каждый из этих компонентов будет вращаться в противоположном направлении с синхронной скоростью N _с .

Назовем эти две составляющие переменного потока как прямую составляющую потока, Φ _f, , и обратную составляющую переменного потока как Φ _b .

Здесь нахождение равнодействующей этих двух составляющих потока в любой момент времени даст значение мгновенного потока статора в этот конкретный момент.

φ _R = φ _M /2 + φ _M /2

или вращающийся поток, φ _R = φ _F + φ _B

ЗДЕСЬ. прямая и обратная составляющие переменного потока прямо противоположны друг другу. А также обе составляющие переменного потока равны по величине.

Таким образом, оба компонента компенсируют друг друга, и тогда чистый эффективный крутящий момент, испытываемый ротором в начальных условиях, равен нулю. Таким образом, мы можем сказать, что асинхронные двигатели 1-Φ не являются самозапускающимися двигателями.

Применение однофазного асинхронного двигателя

• Эти типы двигателей широко используются в промышленности, особенно в области малой мощности.
• Они используются для электропривода маломощных машин с постоянной скоростью, таких как бытовая техника, станки и сельскохозяйственная техника, в условиях, когда трехфазное питание недоступно.
• Большой спрос на этот тип двигателя мощностью от доли лошадиной силы до примерно 5 лошадиных сил.

Преимущества однофазного асинхронного двигателя

• Этот асинхронный двигатель меньше по размеру и легче по весу.
• Также дешевле по стоимости.
• Эти двигатели очень эффективны.
• Эти двигатели также требуют меньше обслуживания.
Однофазные асинхронные двигатели
• имеют более длительный срок службы.
• Однофазные асинхронные двигатели могут иметь различные типоразмеры.

Недостатки однофазного асинхронного двигателя

Мы знаем, что эти двигатели используются только для небольших мощностей и не используются для больших мощностей, поскольку они имеют много недостатков и никогда не используются в случае, когда могут быть приняты трехфазные машины.

Основные недостатки заключаются в следующем,

• Для данного размера корпуса и температуры его мощность составляет всего 50% от мощности трехфазного асинхронного двигателя.
• Однофазный асинхронный двигатель не запускается самостоятельно.
• Эти двигатели имеют более низкий коэффициент мощности.
• Эффективность ниже.
• Эти двигатели не имеют пускового момента.