Принцип работы трехфазного электродвигателя: Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя, устройство и принцип действия.

Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя, устройство и принцип действия.

22.11.2018

Трехфазный асинхронный двигатель является наиболее распространённым типом моторов. В таком электродвигателе на статоре устанавливается трехфазная обмотка, что обуславливает его название.

СОДЕРЖАНИЕ:

1. Конструкция 
2. Принцип действия
3. Режим работы
4. Преимущества

КОНСТРУКЦИЯ ТРЕХФАЗНОГО асинхронного ДВИГАТЕЛЯ

Основная задача двигателя — это превращение электрической энергии в механическую. Конструкция его состоит из двух основных элементов таких как ротор (подвижная часть) и статор (неподвижная часть).

Между ними находиться воздушный зазор. Оба этих элемента имеют в себе сердечники, где размещается специальные витки обмотки. В роторе они располагаются на валу, а в статоре в специальных пазах на корпусе.

Пазы, на которых крепиться обмотка имеют угловое расстояние между собой в 120 градусов. Наиболее распространённым является  система с короткозамкнутым ротором или как ее называют «беличье колесо». В этом случае обмотка крепиться на каркас цилиндрической формы, а стержни соединяются с сердечником ротора и накоротко замыкаются с торцов.

Помимо короткозамкнутого также используются и двигатели с фазным ротором. В этом случае фазы обмотки присоединяется к специальным контактным кольцам, а их концы изолируются друг от друга и от вала. При всем этом статоры в обоих представленных видах могут не отличаться конструкционно.

Существует несколько схем соединения трехфазных обмоток между собой. Основными способами являются т.н. «звезда» и «треугольник». Иногда устанавливаются и комбинированные варианты. Подбор схемы зависит от напряжения питания в сети. В первом случае концы фаз обмоток соединены в одной точке. Во втором – конец каждой фазы поочередно соединяется с началом следующей.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Работа асинхронного двигателя основывается на вращении магнитных полей. С помощью тока в обмотке статора создается движущееся магнитное поле, которое воздействует на контур ротора и индуцирует в нем электродвижущую силу. Если этот показатель выше силы трения, то вал приводиться в движение.

Ротор увеличивает частоту вращения пытаясь догнать скорость вращения магнитных полей обмотки статора. Однако, когда этот параметр сравниваеться то электродвижущая достигает нулевого значения и магнитное воздействие пропадает.

Поэтому частота вращение вала никогда не совпадает (не синхронна) с частотой движущихся магнитных полей. Из-за этого двигатель называют асинхронным.

РЕЖИМЫ РАБОТЫ

Трехфазный электродвигатель асинхронного типа имеет несколько возможных режимов работы:

• Пуск. 
• Двигательный режим.
• Холостой ход.
• Генераторный режим.
• Электромагнитное торможение.

Пуск является начальным этапом работы любого двигателя. В этом режиме на обмотку пускается ток и создаются вращающиеся магнитные поля. В момент, когда сила трения меньше электродвижущей – ротор начинает вращение.

Двигательный режим выполняет основную задачу электродвигателя, то есть превращает электродвижущую силу в механическое вращение вала.

Холостой ход происходит, когда на валу отсутствует нагрузка, то есть он не подсоединен к другим устройствам.

Генераторный режим включается, когда обороты вала принудительно, например, с помощью другого двигателя, превышают скорость вращения электромагнитного поля. В этом случае электродвижущая сила имеет обратный вектор и двигатель превращается в источник активной энергии.

Электромагнитное торможение происходит, когда искусственно изменяют направление вращения электромагнитного поля и ротора на противоположные. Происходит довольно быстрое торможение. Применяется только в экстренных случаях, так как выделяется огромное количество тепла.

ПРЕИМУЩЕСТВА ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВиГАТЕЛЯ

Трёхфазный двигатель также может работать в однофазном режиме, когда это потребуется. Однако номинальная мощность при этом понижается приблизительно вдвое.

В случае пропадания одной из фаз двигатель продолжит работу и даже будет возможен запуск, но с пониженной мощностью. Относительная дешевизна, хороший КПД и надежность поспособствовали тому, что такие моторы заслужили наибольшую популярность во всем мире. 

На нашем сайте вы сможете найти электродвигали для любых ситуаций. В каталогах представлены моторы таких мировых лидеров как Siemens, ABB, Lenze, а также VEM motors.

На страницах нашего блога также можно также ознакомиться с другими типами асинхронных моторов >>>ОДНОФАЗНЫЕ АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ <<< или более подробно узнать о конструкции электродвигателей  >>> ВИДЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ <<<  

Подписывайтесь на наши обновления:

принцип работы, преимущества и недостатки

Асинхронный электродвигатель — это электрическая машина, работающая на переменном токе. Для создания крутящего момента она использует вращающееся магнитное поле, которое образуется в статоре. Электродвигатели асинхронные трехфазные находят применение в промышленности, строительстве, используются в бытовых приборах. Они обладают простой и надёжной конструкцией, требуют мало ухода, имеют простой запуск и выносят большие перегрузки.

• Устройство и принцип работы
• Способы подключения
• Преимущества и недостатки трёхфазных двигателей
• Защита электродвигателей

Устройство и принцип работы

Асинхронный трехфазный двигатель имеет неподвижную часть — статор и вращающуюся — ротор. Между ротором и статором образован воздушный зазор около двух миллиметров. Статор двигателя имеет три обмотки, расположенные под углом 120°. Внутри находится магнитопровод. При подаче на обмотки переменного напряжения в них создаётся вращающееся магнитное поле, которое наводит индукционный ток в роторе.

Крутящий момент появляется при взаимодействии вращающихся магнитных полей статора и ротора. В рабочем режиме частота вращения ротора всегда меньше частоты вращения магнитного поля. Из-за этого отставания двигатель называется асинхронным. Проводники трехфазной обмотки статора укладываются в пазах. Магнитопровод статора набирается из пластин.

Двигатели бывают с короткозамкнутым и фазным ротором. Короткозамкнутый ротор иногда называют «беличье колесо». Он составлен из стержней, замкнутых с торцов двумя кольцами. Материал стержней — это алюминий и реже медь или латунь. Фазные роторы имеют три обмотки, расположенные так же, как и на статоре.

Выводы обмотки соединяются с закреплёнными на валу контактными кольцами. Кольца изолируются между собой и от вала. С помощью щёток к ним присоединяется реостат, служащий для регулировки оборотов электродвигателя.

Способы подключения

Концы обмоток выводятся на клеммник и коммутируются по стандартным схемам «звезда» или «треугольник». Разница между схемами состоит в том, что у «звезды» линейное напряжение больше, чем у «треугольника». На практике часто применяют комбинированное подключение. Во время запуска и разгона коммутируют «звезду», а «треугольник» используют в рабочем режиме. Методы подключения двигателя к сети:

• Прямое подключение.
• Через устройство плавного пуска. Применяется в случае, когда регулировка требуется только в момент пуска.
• При помощи инвертора, который регулирует частоту подаваемого на вход напряжения. Он регулирует плавный пуск и остановку двигателя, изменяет частоту вращения ротора.

Преимущества и недостатки трёхфазных двигателей

Асинхронные электродвигатели находят применение в приводах станков, подъёмных кранов, лифтов, лебёдок, сельскохозяйственных машин, прокатных станов. К их преимуществам относятся следующие факторы:

• простое устройство;
• надёжность и долговечность;
• невысокий уровень шума;
• работа прямо от трёхфазной сети.

Низкая стоимость электрических машин и простота в эксплуатации обуславливают их частое использование в промышленных установках. Но наряду с несомненными преимуществами у этих машин имеются и недостатки:

• Отсутствие простых способов регулирования скорости.
• Зависимость частоты вращения ротора от нагрузки на валу. При увеличении нагрузки скорость вращения снижается.
• Высокий пусковой ток.
• Чувствительность к изменениям сетевого напряжения.
• Большое потребление реактивной мощности.

Асинхронные двигатели представляют собой индуктивную нагрузку и потребляют реактивную мощность, которая не производит механической работы. Она нагревает кабели, понижает напряжение, повышает ток.

Потребление индуктивной мощности можно компенсировать с помощью установки батарей конденсаторов параллельно мотору. Это позволит уменьшить потери и затраты на электроэнергию.

Защита электродвигателей

Автоматы защиты электродвигателя трёхфазного предохраняют от тока короткого замыкания, от длительных перегрузок, от дисбаланса фаз в электропитании или внутри электродвигателя. Это приводит к перегреву двигателя и к отказам в работе. Защитное устройство автоматически отключит двигатель при появлении

Часто применяется защита электродвигателя при помощи универсальных мотор-автоматов. Эти устройства имеют модульную конструкцию и управляют работой силовых контакторов, а некоторые мотор-автоматы разрешают точно регулировать параметры защитного отключения.

При выборе асинхронных машин и в процессе их эксплуатации следует учитывать характеристики асинхронного электродвигателя. Только при этом условии можно добиться наиболее эффективного использования установки.

Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя

Поиск

Когда трехфазные обмотки статора питаются от трехфазного источника питания, создается вращающееся магнитное поле. Это вращающееся магнитное поле, разрезая неподвижные проводники ротора, индуцирует ЭДС. в этих проводниках. Поскольку ротор представляет собой замкнутую цепь, в цепи ротора протекает ток, направление которого находится по правилу правой руки Флеминга. За счет этого тока ротора вокруг проводников ротора создается другое магнитное поле. Теперь при взаимодействии этих двух магнитных полей на эти проводники действует механическая сила, стремящаяся их вращать.

Синхронная скорость

Скорость вращения поля статора называется синхронной скоростью. Она определяется по формуле:

Ns = 120f

Где

Ns = синхронная скорость в об/мин.
F = Частота питания в циклах в секунду.
P = количество полюсов статора.

Скорость ротора

Фактическая механическая скорость ротора называется скоростью ротора. Она всегда меньше синхронной скорости поля статора. Обозначается буквой «N» и измеряется в об/мин.

Скорость скольжения и скольжение

Разница между синхронной скоростью и фактической скоростью ротора называется скоростью скольжения. Скольжение обозначается буквой «S».

Дробное скольжение S = (Ns – N) / Ns
Процентное скольжение S = (Ns – N) N x 100

Частота тока ротора

В состоянии покоя частота тока ротора равна частоте сети. Но когда ротор начинает вращаться, то частота тока ротора зависит от относительной скорости или скорости скольжения:

Пусть:

fr = частота тока ротора в циклах/сек.
Скорость скольжения = 120fr / P
Ns — N = 120fr / P — (1)

А

S = (Ns — N ) / Ns

Или

Ns – N = S

Ns = S (120f/P) — (2)

Сравнивая уравнение (1) и (2), получаем:

S (120f / p) = 120fr / P

Или

fr = Sf

т.е. текущая частота равна скольжению, умноженному на частоту питания.

ПРИМЕР 1:

4-полюсный 3-фазный асинхронный двигатель работает от сети с частотой 50 Гц. Вычислите:

1. скорость, с которой вращается магнитное поле статора;
2. скорость ротора при скольжении 0,04.
3. частота тока ротора при скольжении 0,03
4. частота тока ротора в состоянии покоя.

РЕШЕНИЕ

(i) Поле статора вращается с синхронной скоростью:

Ns = 120f/P = (120×50)/4 = 1500 об/мин.

(ii) Скорость ротора:

S = (Ns-N)/Ns или N = Ns (1-S)
N = 1500 (1 – 0,04)
N = 1440 об/мин.

(iii) частота тока ротора, fr = Sf

fr = 0,03 x 50 = 1,5 цикла/сек.

(iv) в состоянии покоя, S = 1

fr= Sf = 1 x 50
fr= 50 циклов/сек.

ПРИМЕР 2:

4-полюсный 3-фазный асинхронный двигатель питается от источника электроэнергии с частотой 50 циклов/сек. Частота тока ротора 1,5 цикл/сек. Найдите скольжение и скорость ротора.

РЕШЕНИЕ

fr = Sf или S = ​​fr/f = 1,5/50 = 0,03 или 3%
Ns = 120f/P = (120x 50)4 = 1500 об/мин.
N = Ns (I – S) = 1500 (1 – 0,03) = 1455 об/мин.

ПРИМЕР 3:

Если э.д.с. в роторе 8-полюсного асинхронного двигателя частота 1,5 Гц, а в статоре 50 Гц, с какой скоростью работает двигатель и каково скольжение.

РАСТВОР

fr = Sf
1,5 = S x 50
S = 0,03 или 3%
Ns = 120f/P = (120 x 50)8 = 750 об/мин.
Процент S = ((Ns – N)/750) x 100
3 = ((750-N)750) x100
N = 727,5 об/мин.

Категория

Базовая электроника

Трехфазный асинхронный двигатель переменного тока Принцип работы и работа

Асинхронные двигатели

mplgmg 24 мая 2017 г. в отрасли. Основными преимуществами асинхронных двигателей являются. Они проще в обслуживании, дешевле и имеют прочную конструкцию. Обычно асинхронный двигатель состоит из двух основных частей: статора и ротора. Статор является неподвижной частью двигателя, а ротор — вращающейся частью этого двигателя.

Конструкция 3-фазного асинхронного двигателя переменного тока

Статорная часть этого двигателя изготовлена ​​из высокопроницаемой стальной пластины внутри рамы, изготовленной из стали или чугуна. Внутри паза статора имеется несколько типов и конструкций обмоток.

Принцип работы асинхронного двигателя

Через эту обмотку проходит трехфазный переменный ток. Таким образом, внутри части статора он создает вращающееся магнитное поле (RMF) внутри этого двигателя.

Скорость вращения магнитного поля известна как синхронная скорость (Ns). Вращающееся магнитное поле статора индуцирует ток в роторной части асинхронного двигателя. Так что ротор тоже получает вращение.

По этой причине этот двигатель называется асинхронным. Электричество двигателя индуцируется в роторе за счет магнитной индукции.

Для поддержания магнитной индукции внутри ротора этого асинхронного двигателя помещены пластины изолированного железного сердечника. Благодаря изолированному ламинарному сердечнику уменьшается влияние вихревых токов.

Преимущество асинхронных двигателей

Другим основным преимуществом трехфазного асинхронного двигателя перед другими двигателями является то, что асинхронный двигатель является самозапускающимся двигателем. Его также можно использовать в большинстве распространенных промышленных применений.

Как работает трехфазный асинхронный двигатель?

Учитывать, когда скорость двигателя (ротора) совпадает с магнитной скоростью статора. Тогда вращающаяся петля всегда является одним и тем же постоянным магнитным полем из-за того, что не будет индуцироваться ЭДС или ток.

Это приводит к нулевой силе со стороны ротора асинхронного двигателя. По этой причине ротор будет постепенно замедляться, и из-за этого замедления контур ротора получит разность магнитного поля.

Таким образом, индукционный ток снова возрастет, а затем ротор снова ускорится. Из-за этого ротор не может догнать скорость магнитного поля или синхронную скорость двигателя.

В любом случае скорость вращения ротора несколько меньше синхронной скорости асинхронного двигателя. Эта разница между синхронной скоростью и скоростью вращения ротора называется скольжением (S).

Потери энергии при работе двигателя рассеиваются в виде тепловой энергии.