Устройство и принцип действия асинхронного электродвигателя: Асинхронные электродвигатели. Принцип работы — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Устройство и принцип действия асинхронных электродвигателей

Всем привет. Рад вас видеть у себя на сайте. Тема сегодняшней статьи: устройство и принцип действия асинхронных электродвигателей. Так же я бы хотел немного сказать о способах регулировки их частоты вращения, и перечислить их основные преимущества и недостатки.

Раньше, я уже писал статьи, касающиеся асинхронных электродвигателей. Если кому интересно, то можете почитать. Вот список:

Схема пуска асинхронного двигателя.

Расчёт тока электродвигателя.

Реверсивное управление асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором.

Ну а теперь давайте перейдём к теме сегодняшней статьи.

В нынешнее время, очень трудно представить, как бы существовали все промышленные предприятия, если бы не было асинхронных машин. Эти двигателя установлены практически везде. Даже дома у каждого человека есть такой двигатель. Он может стоять на вашей стиральной машинке, на вентиляторе, на насосной станции, в вытяжке и так далее.

Вообще асинхронный электродвигатель – это колоссальный прорыв в мировой промышленности. Во всём мире их выпускают более 90 процентов от количества всех выпускаемых двигателей.

Асинхронный электродвигатель – это электрическая машина, которая преобразовывает электрическую энергию в механическую. То есть потребляет электрический ток, а взамен дают крутящий момент, с помощью которого можно вращать многие агрегаты.

А само слово «асинхронный» — означает неодновременных или не совпадающий по времени. Потому что у таких двигателей частота вращения ротора немного отстаёт от частоты вращения электромагнитного поля статора. Ещё это отставанием называют – скольжением.

Обозначается это скольжение буквой: S

А вычисляется скольжение по такой формуле: S = ( n1 — n2 )/ n1 — 100%

Где, n1 – это синхронная частота магнитного поля статора;

n2 – это частота вращения вала.

Устройство асинхронного электродвигателя.

Двигатель состоит из таких частей:

1. Статор с обмотками. Или станина внутри которой находится статор с обмотками.

2. Ротор. Это если короткозамкнутый. А если фазный, то можно сказать, что это якорь или даже коллектор. Я думаю, ошибки не будет.

3. Подшипниковые щиты. На мощных двигателях ещё спереди стоят подшипниковые крышки с уплотнителями.

4. Подшипники. Могут стоять скольжения или качения, в зависимости от исполнения.

5. Вентилятор охлаждения. Изготавливается из пластмассы или металла.

6. Кожух вентилятора. Имеет прорези для подачи воздуха.

7. Борно или клеммная коробка. Для подключения кабелей.

Это все его основные детали, но в зависимости от вида, типа и исполнения может немного изменяться.

Асинхронные электродвигателя в основном выпускают двух видов: трёхфазные и однофазные. В свою очередь трёхфазные ещё подразделяются на подвиды: с короткозамкнутым ротором или фазным ротором.

Самые распространённые – это трёхфазные с короткозамкнутым ротор.

Статор имеет круглую форму и набирается с листов специальной стали, которые изолированы между собой, и эта собранная конструкция образует сердечник с пазами. В пазы сердечника укладываются обмотки, со специального обмоточного, изолированного лаком провода. Провод это отливают в основном из меди, но также есть и с алюминия. Если двигатель очень мощный, то обмотки делаю шиной. Обмотки укладывают так, чтобы они были сдвинуты относительно друг друга на 120 градусов. Соединяются обмотки статора в звезду или в треугольник.

Ротор, как выше я уже писал выше, бывает короткозамкнутый или фазный.

Короткозамкнутый представляет собой вал, на который надеваются листы, из тоже специальной, стали. Эти наборные листы образую сердечник, в пазы которого заливают расплавленный алюминий. Этот алюминий равномерно растекается по пазам и образует стержни. А по краям эти стержни замыкают алюминиевыми кольцами. Получается своего рода «беличья клетка».

Фазный ротор представляет собой вал с сердечником и тремя обмотками. Одни концы, которых обычно соединяют в звезду, а вторые три конца присоединяют к токосъемным кольцам. А на эти кольца, с помощью щёток подают электрический ток.

Если в цепь фазных обмоток добавить нагрузочный реостат, и при пуске двигателя увеличивать активное сопротивление, то таким способ можно уменьшить большие пусковые токи.

Принцип действия.

Когда на обмотки статора подаются электрический ток, то в этих обмотках возникает электрический поток. Как вы помните, из выше написанных слов, фазы у нас смещены относительно друг друга на 120 градусов. И вот этот поток в обмотках начинает вращаться.

И при вращении магнитного потока статора, в обмотках ротора появляется электрический ток, и своё магнитное поле. Два этих магнитных поля начинают взаимодействовать и заставляют вращаться ротор электродвигателя. Это если ротор короткозамкнутый.

По принципу роботы вот посмотрите видео ролик.

Ну а с фазным ротором, по сути, принцип тот же. Напряжение подаётся на статор и на ротор. Появляются два магнитных поля, которые начинают взаимодействовать и вращать ротор.

Достоинства и недостатки асинхронных двигателей.

Основные достоинства асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором:

1. Очень простое устройство, что позволяет сократить затраты на его изготовление.

2. Цена намного меньше по сравнению с другими двигателями.

3. Очень простая схема запуска.

4. Скорость вращения вала практически не меняется с увеличением нагрузки.

5. Хорошо переносит кратковременные перегрузы.

6. Возможность подключения трёхфазных двигателей в однофазную сеть.

7. Надёжность и возможность эксплуатировать практически в любых условиях.

8. Имеет очень высокий показатель КПД и cos φ.

Недостатки:

1. Не возможности контролировать частоту вращения ротора без потери мощности.

2. Если увеличить нагрузку, то уменьшается момент.

3. Пусковой момент очень мал по сравнению с другими машинами.

4. При недогрузе увеличивается показатель cos φ

5. Высокие показатели пусковых токов.

Достоинства двигателей с фазным ротором:

1. По сравнению с короткозамкнутыми двигателями, имеет достаточно большой вращающий момент. Что позволяет его запускать под нагрузкой.

2. Может работать с небольшим перегрузом, и при этом частота вращения вала практически не меняется.

3. Небольшой пусковой ток.

4. Можно применять автоматические пусковые устройства.

Недостатки:

1. Большие габариты.

2. Показатели КПД и cos φ меньше, чем у двигателей с короткозамкнутым ротором. И при недогрузе эти показатели имеют минимальное значение

3. Нужно обслуживать щёточный механизм.

На этом буду заканчивать свою статью. Если она была вам полезной, то поделитесь нею со своими друзьями в социальных сетях. Если есть вопросы, то задавайте их в комментариях и подписывайтесь на обновления. Пока.

С уважением Александр!

Принцип действия асинхронного двигателя

Понять принцип действия асинхронного двигателя не сложно, если не пользоваться учебниками для вузов и школ. Зачастую академическая литература лишь препятствует пытливому уму разобраться в работе электромоторов и часто навсегда отбивает охоту заниматься изысканиями, связанными с электротехникой и электромеханикой. В последнее время у многих людей, не связанных напрямую с наладкой и проектированием машин, появился интерес к сборке самодельных станков, механизмов, летательных аппаратов и самодвижущихся машин. Поэтому в этой статье мы попытались доступно объяснить принцип действия асинхронного электродвигателя без сложных понятий и формул.

Работа любого асинхронного двигателя построена на принципе вращающегося магнитного поля. Как его можно создать? Например, можно взять постоянный магнит и начать вращать его вокруг своей оси – получится вращающееся магнитное поле. А если крутить магнит возле медного диска, то он станет вращаться вслед за магнитом, пытаясь его догнать. Со стороны наблюдателя кажется, что между магнитом и диском есть невидимая вязкая связь. Их движение не синхронно, диск крутится с некоторым отставанием.

Объяснить это явление можно тем, что магнит при вращении возбуждает в структуре диска индукционные токи или токи Фуко. Они всегда движутся по замкнутому кругу — нигде не начинаясь и нигде не заканчиваясь, и являются, по сути, токами короткого замыкания, которые разогревают металл и от которых обычно пытаются избавиться. Но в нашем случае они полезны, т.к. порождают во вращаемом диске магнитное поле, которое дальше взаимодействует с полем постоянного магнита.

В асинхронных электродвигателях всё происходит по тому же принципу, только чтобы получить вращающееся поле, используют не постоянный магнит, а обмотки статора, в которых создаётся поле вращения. Условия для вращения можно создать только в многофазных системах, где ток сдвинут по фазе на определённый градус. В быту используются двухфазные электродвигатели, где вторая фаза создаётся искусственно с помощью сдвигающего конденсатора, катушки или сопротивления. В промышленности применяют трёхфазные системы.

Первый трёхфазный асинхронный двигатель был сделан русским учёным Доливо-Добровольским. Схема его работы показана на рисунке. Статор состоял из трёх обмоток (полюсов), отдалённых друг от друга на 120°. Вверху показан график синусоидального тока всех трёх полюсов, наложенных на один рисунок. В момент, когда ток одной из фаз равен нулю (отмечено пунктиром), две другие имеют значения близкие к максимальным и отличаются по направлению тока. Так между двумя работающими обмотками создаются магнитное поле. В следующий момент ситуация меняется – один из работающих полюсов отключается, оставшийся в работе меняет полярность (т.к. в обмотке меняется направление тока), а полюс только что включившийся в работу, поддерживает сместившееся магнитное поле. Магнитные линии пересекают часть металлического ротора и в нём генерируются вихревые токи. Они взаимодействуют с вращающимся полем статора и увлекаются за ним, пытаясь его догнать, и ротор проворачивается.

Основной принцип работы асинхронного двигателя, созданного в позапрошлом веке, остаётся актуальным и для современных электродвигателей. Только вместо дисковых и цилиндровых роторов стали использовать короткозамкнутые роторы по типу «беличья клетка» и фазные роторы. Также изменилась форма обмоток статора – вместо катушек с полюсными наконечниками теперь делают радиальные обмотки, уложенные в пазы.

Асинхронные двигатели хороши тем, что они не имеют скользящих контактов (ток в роторе индуцируется бесконтактно), а направление вращения легко поменять, изменив направление тока в одной из обмоток (поменяв фазы на клеммах мотора). Выше была рассмотрена работа статора с одной парой рабочих полюсов (двухполюсного с тремя обмотками). Количество оборотов в минуту такого электромотора равно частоте тока, т.е. 50 об/сек или 3000 об/мин. Изготавливают также 4-х и 6-ти полюсные электродвигатели с шестью и девятью обмотками соответственно. Частота вращения таких моторов составляет 1500 и 1000 об/мин.

Подведём итоги. Принцип действия асинхронного двигателя основывается на создании в обмотках статора вращающегося магнитного поля, которое пересекает контур ротора и индуцирует в нём электродвижущую силу. Поскольку он замкнут на коротко, то в нём возникает переменный ток. Магнитное поле этого тока вместе с вращающимся магнитным полем статора создают крутящий момент. Ротор начинает крутиться и пытается сравнять свою скорость со скоростью убегающего поля статора. Но как только частота вращения ротора совпадёт с частотой вращения магнитного поля статора, в роторе затухнут все электромагнитные процессы и крутящий момент станет равным нулю. Ротор начинает отставать и магнитное поле статора снова начинает возбуждать контур ротора. Этот процесс будет повторяться всё снова и снова. Таким образом, частота вращения ротора стремится догнать частоту вращения магнитного поля статора, но всё время отстаёт, т.е. вращается не синхронно, а значит асинхронно.

В станкостроении асинхронные двигатели не заменимы. Ни какой другой тип электромоторов не имеет такой высокой износоустойчивости и универсальности. Поэтому такое оборудование как станок для сетки рабицы, правильно-отрезной и просечно-вытяжной станки, выпускаемые на нашем предприятии, оснащены именно асинхронными электроприводами. На видео хорошо объясняется принцип работы асинхронного электродвигателя, его устройство и отличительные особенности

• Скачать принцип работы трёхфазного асинхронного двигателя

Свежие записи:

Назначение и принцип действия асинхронного двигателя

Назначение асинхронного электродвигателя

Система трехфазного переменного тока, позволившая создать устройства для получения вращающегося магнитного потока, вызвала появление наиболее распространенного в данное время электродвигателя, называемого асинхронным. Это название обусловлено тем, что вращающаяся часть машины — ротор — всегда вращается со скоростью, не равной скорости магнитного потока, т.е. не синхронно с ним. Изготовляемый на мощности от долей ватта до тысяч киловатт при напряжениях 127, 220, 380, 500, 600, 3000, 6000, 10000 В, этот электродвигатель прост по конструкции, надежен в эксплуатации и дешев по сравнению с другими типами. Он применяется во всех видах работ, где не требуется поддержания постоянной скорости вращения, а также в быту, в однофазном исполнении для малой мощности.

Принцип действия асинхронного двигателя

Рассмотрим устройство, показанное на рис. Оно состоит из постоянного магнита 1, медного диска 2, рукоятки 3 и подшипников 4. Если вращать магнит при помощи рукоятки, то медный диск начинает вращаться в ту же сторону, но с меньшей частотой. Медный диск можно рассматривать как бесчисленное множество замкнутых витков; при вращении магнита 1 его магнитные силовые линии (м.с.л.) пересекают витки диска, и в витках наводится электродвижущая

Модель асинхронного двигателя

Обозначим:
п, — частота вращения магнита (синхронная частота), об/мин;
п2 — частота вращения диска, об/мин; п — разность частот вращения магнита и диска, об/мин.
Частота вращения диска меньше частоты вращения магнита, и, следовательно, диск вращается с несинхронной (асинхронной) частотой. Разница частот магнита и диска представляет собой частоту, с которой м.с.л. пересекают витки диска. Отношение разницы частот к синхронной частоте называется скольжением. Скольжение может быть выражено в долях единицы или в процентах:

В двигателях вращающееся магнитное поле создается трехфазным током, протекающим по обмотке статора, а роль диска выполняет обмотка ротора. Активная сталь статора и ротора служит магнитопроводом, уменьшающим в сотни раз сопротивление магнитному потоку.
Под влиянием подведенного к статору напряжения сети Ul в его обмотке протекает ток I,. Этот ток создает вращающийся магнитный поток Ф, замыкающийся через статор и ротор. Поток создает в обеих обмотках э.д.с. Е{ и Е2, как в первичной и вторичной обмотках трансформатора. Таким образом, асинхронный двигатель подобен трехфазному трансформатору, в котором э.д.с. создаются вращающимся магнитным потоком.

Рис. 2 . Работа асинхронного двигателя при cos ф2 = 1
Пусть поток вращается в направлении движения стрелки часов. Под влиянием э.д.с. Е2 в обмотке ротора пойдет ток I2, направление которого показано на рис. 2. Предположим, что он совпадает по фазе с Е2. Взаимодействие тока I2 и потока Ф создает электромагнитные силы F, приводящие ротор во вращение, вслед за вращающимся потоком. Таким образов, асинхронный двигатель представляет собой трансформатор с вращающейся вторичной обмоткой и способный поэтому превращать электрическую мощность E2I2 cos ф в механическую.
Ротор всегда отстает от вращающегося магнитного потока, так как только в этом случае может возникать э.д.с. Е2, а следовательно, ток 12 и силы F. Чтобы изменить направление вращения ротора, следует изменить направление вращения потока. Для этого меняют местами два любых провода, подводящие ток от сети к статору. В этом случае меняется порядок следования фаз ABC на АСВ или ВАС, и поток вращается в обратную сторону.
Ротор двигателя вращается с асинхронной частотой п2, поэтому и двигатель называется асинхронным. Частоту вращения магнитного потока называют синхронной частотой п1. Частота вращенияротора
Теоретически скольжение меняется от 1 до 0 или от 100% до 0, так как при неподвижном роторе в первый момент пуска п2 — 0; а если вообразить, что ротор вращается синхронно с потоком, п2 = пх.
Чем больше нагрузка на валу, тем меньше скорость ротора п2 и следовательно больше S, так как больший тормозной момент должен уравновеситься вращающим моментом; последнее возможно только при увеличении Е2 и I2, а значит и S. Скольжение при номинальной нагрузке SH у асинхронных двигателей равно от 1 до 7%; меньшая цифра относится к мощным двигателям.

Принцип работы асинхронного двигателя

Электродвигатель предназначен для преобразования, с малыми потерями, электрическую энергию в механическую.

Строение двигателя

Основные элементы электродвигателя это – статор, ротор, их обмотки и магнитопровод.

Преобразование электрической энергии в механическую происходит во вращающейся части мотора — роторе.

У двигателя переменного тока, ротор получает энергию не только за счет магнитного поля, но и при помощи индукции. Таким образом, они называются асинхронными двигателями. Это можно сравнить с вторичной обмоткой трансформатора. Эти асинхронные двигатели еще называют вращающимися трансформаторами. Чаще всего используется модели рассчитанные на трех фазное включение.

Конструкция асинхронного двигателя

Направление вращения электродвигателя задается правилом левой руки буравчика: оно демонстрирует связь между магнитным полем и проводником.

Второй очень важный закон – Фарадея:

ЭДС наводиться в обмотке, но электромагнитный поток меняется во временем.
Величина наведенной ЭДС прямо пропорциональна скорости изменения электрического потока.
Направление ЭДС противодействует току.

Принцип действия

При подаче напряжения на неподвижные обмотки статора, оно создает магнитное в статора. Если подается напряжение переменного тока, то магнитный поток, созданный им, изменяется. Так статор производит изменение магнитного поля, и ротор получает магнитные потоки.

Таким образом, ротор электродвигателя принимает эти поток статора и, следовательно, вращается. Это основной принцип работы и скольжения в асинхронных машинах. Из вышеизложенного следует отметить, что магнитный поток статора (и его напряжение) должно быть равно переменному току для вращения ротора, так что асинхронная машина может работать только от сети переменного тока.

Принцип работы асинхронного двигателя

Когда такие двигатели действуют в качестве генератора, они будет генерировать непосредственно переменный ток. В случае такой работы, ротор вращается с помощью внешних средств скажем, турбины. Если ротор имеет некоторый остаточный магнетизм, то есть некоторые магнитные свойства, которые сохраняет по типу магнита внутри материала, то ротор создает переменный поток в стационарной обмотке статора. Так что это обмотки статора будут получать наведенное напряжение по принципу индукции.

Индукционные генераторы используются в небольших магазинах и домашних хозяйствах, чтобы обеспечить дополнительную поддержку питания и являются наименее дорогостоящими из-за легкого монтажа. В последнее время они широко используется людьми в тех странах, где электрические машины теряют мощность из-за постоянных перепадов напряжения в питающей электросети. Большую часть времени, ротор вращается при помощи небольшого дизельного двигателя соединенного с асинхронным генератором переменного напряжения.

Как вращается ротор

Вращающийся магнитный поток проходит через воздушный зазор между статором, ротором и обмоткой неподвижных проводников в роторе. Этот вращающийся поток, создает напряжение в проводниках ротора, тем самым заставляя наводиться в них ЭДС. В соответствии с законом Фарадея электромагнитной индукции, именно это относительное движение между вращающимся магнитным потоком и неподвижными обмотками ротора, которые возбуждает ЭДС, и является основой вращения.

Двигатель с короткозамкнутым ротором, в котором проводники ротора образовывают замкнутую цепь, в следствии чего возникает ЭДС наводящая ток в нем, направление задается законом Ленса, и является таким, чтобы противодействовать причине его возникновения. Относительное движение ротора между вращающимся магнитным потоком и неподвижным проводником и является его действием к вращению. Таким образом, чтобы уменьшить относительную скорость, ротор начинает вращаться в том же направлении, что и вращающийся поток на обмотках статора, пытаясь поймать его. Частота наведенной на него ЭДС такая же, как частота питания.

Гребневые асинхронные двигатели

Когда напряжение питания низкое, возбуждение обмоток короткозамкнутого ротора не происходит. Это обусловлено тем что, когда число зубцов статора и число зубьев ротора равное, таким образом вызывая магнитную фиксацию между статором и ротором. Этот физический контакт иначе называется зубо-блокировкой или магнитной блокировкой. Данная проблема может быть преодолена путем увеличения количества пазов ротора или статора.

Подключение

Асинхронный двигатель можно остановить, просто поменяв местами любые два из выводов статора. Это используется во время чрезвычайных ситуаций. После он изменяет направление вращающегося потока, который производит вращающий момент, тем самым вызывая разрыв питания на роторе. Это называется противофазным торможением.

Видео: Как работает асинхронный двигатель

//www.youtube.com/embed/hu9TaxRe2UE?feature=player_detailpage

Для того чтобы этого не происходило в однофазном асинхронном двигателе, необходимо использование конденсаторного устройства.

Его нужно подключить к пусковой обмотке, но предварительно обязательно проводится его расчет.

Формула, из которой следует, что электрические машины переменного тока двухфазного или однофазного типа должны снабжаться конденсаторами с мощностью, равной самой мощности двигателя.

QC = Uс I2 = U2 I2 / sin2

Схема: Подключение асинхронного двигателя

Аналогия с муфтой

Рассматривая принцип действия асинхронного электродвигателя, используемого в промышленных машинах, и его технические характеристики, нужно сказать про вращающуюся муфту механического сцепления . Крутящий момент на валу привода должен равняться крутящему моменту на ведомом валу. Кроме того, следует подчеркнуть, что эти два момента являются одним и тем же, поскольку крутящий момент линейного преобразователя вызывается трением между дисков внутри самой муфты.

Электромагнитная муфта сцепления

Похожий принцип действия и у тягового двигателя с фазным ротором. Система такого мотора состоит из восьми полюсов (из которых 4 – основные, а 4 – добавочные), и остовы. На основных полюсах расположены медные катушки. Вращение такого механизма обязано зубчатой передаче, которая получает крутящий момент от вала якоря, так же называемого сердечником. Включение в сеть, производится четырьмя гибкими кабелями. Основное назначение многополюсного электродвигателя – приведение в движение тяжелой техники: тепловозы, тракторы, комбайны и в некоторых случаях, станки.

Достоинства и недостатки

Устройство асинхронного двигателя является практически универсальным, но так же, у данного механизма есть свои плюсы и минусы.

Преимущества асинхронных двигателей переменного тока:

Конструкция простой формы.
Низкая стоимость производства.
Надежная и практичная в обращении конструкция.
Не прихотлив в эксплуатации.
Простая схема управления

Эффективность этих двигателей очень высока, так как нет потерь на трение, и относительно высокий коэффициент мощности.

Недостатки асинхронных двигателей переменного тока:

Не возможен контроль скорости без потерь мощности.
Если увеличивается нагрузка – уменьшается момент.
Относительно небольшой пусковой момент.

Трехфазный асинхронный двигатель

Трехфазный асинхронный электродвигатель — это асинхронный электродвигатель, который имеет трехфазную обмотку статора.

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором — это асинхронный электродвигатель, у которого ротор выполнен с короткозамкнутой обмоткой в виде беличьей клетки [1].

Конструкция асинхронного электродвигателя

Трехфазный асинхронный электродвигатель, как и любой электродвигатель, состоит из двух основных частей — статора и ротора. Статор — неподвижная часть, ротор — вращающаяся часть. Ротор размещается внутри статора. Между ротором и статором имеется небольшое расстояние, называемое воздушным зазором, обычно 0,5-2 мм.

Статор асинхронного двигателяРотор асинхронного двигателя

Статор состоит из корпуса и сердечника с обмоткой. Сердечник статора собирается из тонколистовой технической стали толщиной обычно 0,5 мм, покрытой изоляционным лаком. Шихтованная конструкция сердечника способствует значительному снижению вихревых токов, возникающих в процессе перемагничивания сердечника вращающимся магнитным полем. Обмотки статора располагаются в пазах сердечника.

Корпус и сердечник статора асинхронного электродвигателяКонструкция шихтованного сердечника асинхронного двигателя

Ротор состоит из сердечника с короткозамкнутой обмоткой и вала. Сердечник ротора тоже имеет шихтованную конструкцию. При этом листы ротора не покрыты лаком, так как ток имеет небольшую частоту и оксидной пленки достаточно для ограничения вихревых токов.

Принцип работы. Вращающееся магнитное поле

Принцип действия трехфазного асинхронного электродвигателя основан на способности трехфазной обмотки при включении ее в сеть трехфазного тока создавать вращающееся магнитное поле.

Вращающееся магнитное поле — это основная концепция электрических двигателей и генераторов.

ЗагрузкаВращающееся магнитное поле асинхронного электродвигателя

Частота вращения этого поля, или синхронная частота вращения прямо пропорциональна частоте переменного тока f1 и обратно пропорциональна числу пар полюсов р трехфазной обмотки.

, где n1 – частота вращения магнитного поля статора, об/мин, f1 – частота переменного тока, Гц, p – число пар полюсов

Концепция вращающегося магнитного поля

Чтобы понять феномен вращающегося магнитного поля лучше, рассмотрим упрощенную трехфазную обмотку с тремя витками. Ток текущий по проводнику создает магнитное поле вокруг него. На рисунке ниже показано поле создаваемое трехфазным переменным током в конкретный момент времени

ЗагрузкаМагнитное поле прямого проводника с постоянным токомМагнитное поле создаваемое обмоткой

Составляющие переменного тока будут изменяться со временем, в результате чего будет изменяться создаваемое ими магнитное поле. При этом результирующее магнитное поле трехфазной обмотки будет принимать разную ориентацию, сохраняя при этом одинаковую амплитуду.

Магнитное поле создаваемое трехфазным током в разный момент времениТок протекающий в витках электродвигателя (сдвиг 60°)ЗагрузкаВращающееся магнитное поле

Действие вращающегося магнитного поля на замкнутый виток

Теперь разместим замкнутый проводник внутри вращающегося магнитного поля. По закону электромагнитной индукции изменяющееся магнитное поле приведет к возникновению электродвижущей силы (ЭДС) в проводнике. В свою очередь ЭДС вызовет ток в проводнике. Таким образом, в магнитном поле будет находиться замкнутый проводник с током, на который согласно закону Ампера будет действовать сила, в результате чего контур начнет вращаться.

Влияние вращающегося магнитного поля на замкнутый проводник с током

Короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя

По этому принципу также работает асинхронный электродвигатель. Вместо рамки с током внутри асинхронного двигателя находится короткозамкнутый ротор по конструкции напоминающий беличье колесо. Короткозамкнутый ротор состоит из стержней накоротко замкнутых с торцов кольцами.

Короткозамкнутый ротор «беличья клетка» наиболее широко используемый в асинхронных электродвигателях (показан без вала и сердечника)

Трехфазный переменный ток, проходя по обмоткам статора, создает вращающееся магнитное поле. Таким образом, также как было описано ранее, в стержнях ротора будет индуцироваться ток, в результате чего ротор начнет вращаться. На рисунке ниже Вы можете заметить различие между индуцируемыми токами в стержнях. Это происходит из-за того что величина изменения магнитного поля отличается в разных парах стержней, из-за их разного расположения относительно поля. Изменение тока в стержнях будет изменяться со временем.

Вращающееся магнитное поле пронизывающее короткозамкнутый роторМагнитный момент действующий на ротор

Вы также можете заметить, что стержни ротора наклонены относительно оси вращения. Это делается для того чтобы уменьшить высшие гармоники ЭДС и избавиться от пульсации момента. Если стержни были бы направлены вдоль оси вращения, то в них возникало бы пульсирующее магнитное поле из-за того, что магнитное сопротивление обмотки значительно выше магнитного сопротивления зубцов статора.

Скольжение асинхронного двигателя. Скорость вращения ротора

Отличительный признак асинхронного двигателя состоит в том, что частота вращения ротора n2 меньше синхронной частоты вращения магнитного поля статора n1.

Объясняется это тем, что ЭДС в стержнях обмотки ротора индуцируется только при неравенстве частот вращения n2, где s – скольжение асинхронного электродвигателя, n1 – частота вращения магнитного поля статора, об/мин, n2 – частота вращения ротора, об/мин,

Рассмотрим случай когда частота вращения ротора будет совпадать с частотой вращения магнитного поля статора. В таком случае относительное магнитное поле ротора будет постоянным, таким образом в стержнях ротора не будет создаваться ЭДС, а следовательно и ток. Это значит что сила действующая на ротор будет равна нулю. Таким образом ротор будет замедляться. После чего на стержни ротора опять будет действовать переменное магнитное поле, таким образом будет расти индуцируемый ток и сила. В реальности же ротор асинхронного электродвигателя никогда не достигнет скорости вращения магнитного поля статора. Ротор будет вращаться с некоторой скоростью которая немного меньше синхронной скорости.

Скольжение асинхронного двигателя может изменяться в диапазоне от 0 до 1, т. е. 0—100%. Если s~0, то это соответствует режиму холостого хода, когда ротор двигателя практически не испытывает противодействующего момента; если s=1 — режиму короткого замыкания, при котором ротор двигателя неподвижен (n2 = 0). Скольжение зависит от механической нагрузки на валу двигателя и с ее ростом увеличивается.

Скольжение, соответствующее номинальной нагрузке двигателя, называется номинальным скольжением. Для асинхронных двигателей малой и средней мощности номинальное скольжение изменяется в пределах от 8% до 2%.

Преобразование энергии

Асинхронный двигатель преобразует электрическую энергию подаваемую на обмотки статора, в механическую (вращение вала ротора). Но входная и выходная мощность не равны друг другу так как во время преобразования происходят потери энергии: на трение, нагрев, вихревые токи и потери на гистерезисе. Это энергия рассеивается как тепло. Поэтому асинхронный электродвигатель имеет вентилятор для охлаждения.

Параметры асинхронного двигателя

При подборе таких машин, а также при дальнейшей их эксплуатации необходимо учитывать характеристики асинхронного двигателя. Они бывают энергетические — это коэффициент полезного действия, коэффициент мощности. Важно учитывать и механические показатели. Основным из них считается зависимость между скоростью вращения вала и рабочим усилием, прикладываемым к нему. Существуют ещё пусковые характеристики. Они определяют пусковой, минимальный и максимальный моменты и их соотношение. Важно также знать, каков пусковой ток асинхронного двигателя. Для наиболее эффективного использования двигателя необходимо учитывать все эти параметры.

Нельзя оставить без внимания вопрос энергосбережения. В последнее время он рассматривается не только с позиции уменьшения эксплуатационных затрат. Экономичность электродвигателей снижает уровень экологических проблем, связанных с производством электроэнергии.

Перед производителями постоянно ставятся задачи разработки и выпуска энергосберегающих двигателей, повышения эксплуатационного ресурса, уменьшения шумового уровня.

Улучшить энергосберегающие показатели можно путём снижения потерь при эксплуатации. А они напрямую зависят от рабочей температуры машины. Кроме того, совершенствование этой характеристики неизбежно приведёт к увеличению срока эксплуатации двигателя.

Снизить температуру обмоток можно, применяя вентилятор наружного обдува, закреплённый на хвостовике вала ротора. Но это приводит к неизбежному повышению шума, производимого двигателем при работе. Особенно ощутим этот показатель при высокой скорости вращения ротора.

Таким образом, видно, что асинхронный двигатель имеет один существенный недостаток. Он не способен поддерживать постоянную частоту вращения вала при возрастающих нагрузках. Зато такой двигатель имеет множество преимуществ по сравнению с образцами электродвигателей других конструкций.

Во-первых, он имеет надёжную конструкцию. Работа асинхронного двигателя не вызывает никаких сложностей при его использовании.

Во-вторых, асинхронный двигатель экономичен в производстве и эксплуатации.

В-третьих, эта машина универсальна. Имеется возможность её использования в любых устройствах, которые не требуют точного поддержания частоты вращения вала якоря.

В-четвёртых, двигатель с асинхронным принципом действия востребован и в быту, получая питание только от одной фазы.

Режимы работы

Электродвигатель асинхронного типа универсальный механизм и по продолжительности работы имеет несколько режимов:

Продолжительный;
Кратковременный;
Периодический;
Повторно-кратковременный;
Особый.

Продолжительный режим – основной режим работы асинхронных устройств, который характеризуется постоянной работой электродвигателя без отключений с неизменной нагрузкой. Такой режим работы самый распространенный, используется на промышленных предприятиях повсеместно.

Кратковременный режим – работает до достижения постоянной нагрузки определенное время (от 10 до 90 минут), не успевая максимально разогреться. После этого отключается. Такой режим используют при подаче рабочих веществ (воду, нефть, газ) и прочих ситуациях.

Периодический режим – продолжительность работы имеет определенное значение и по завершении цикла работ отключается. Режим работы пуск-работа-остановка. При этом он может отключаться на время, за которое не успевает остыть до внешних температур и включаться заново.

Повторно-кратковременный режим – двигатель не нагревается максимально, но и не успевает остыть до внешней температуры. Применяется в лифтах, эскалаторах и прочих устройствах.

Особый режим – продолжительность и период включения произвольный.

В электротехнике существует принцип обратимости электрических машин — это означает, что устройство может, как преобразовывать электрическую энергию в механическую, так и совершать обратные действия.

Асинхронные электродвигатели тоже соответствуют этому принципу и имеют двигательный и генераторный режим работы.

Двигательный режим – основной режим работы асинхронного электродвигателя. При подаче напряжения на обмотки возникает электромагнитный вращающий момент, увлекающий за собой ротор с валом и, таким образом, вал начинает вращаться, двигатель выходит на постоянную частоту вращения, совершая полезную работу.

Генераторный режим – основан на принципе возбуждения электрического тока в обмотках двигателя при вращении ротора. Если вращать ротор двигателя механическим способом, то на обмотках статора образуется электродвижущая сила, при наличии конденсатора в обмотках возникает емкостный ток. Если емкость конденсатора будет определенного значения, зависящего от характеристик двигателя, то произойдет самовозбуждение генератора и возникнет трехфазная система напряжений. Таким образом короткозамкнутый электродвигатель будет работать как генератор.

Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей

Для регулирования частоты вращения асинхронных электродвигателей и управления режимами их работы существуют следующие способы:

Частотный – при изменении частоты тока в электрической сети изменяется частота вращения электрического двигателя. Для такого способа применяют устройство, которое называется частотный преобразователь;
Реостатный – при изменении сопротивления реостата в роторе, изменяется частота вращения. Такой способ увеличивает пусковой момент и критическое скольжение;
Импульсный – способ управления, при котором на двигатель подается напряжение специального вида.
Переключение обмоток по время работы электрического двигателя со схемы «звезда» на схему «треугольник», что снижает пусковые токи;
Управление с изменения пар полюсов для короткозамкнутых роторов;
Подключение индуктивного сопротивления для двигателей с фазным ротором.

С развитием электронных систем, управление различными электродвигателями асинхронного типа становится все более эффективным и точным. Такие двигатели используются в мире повсеместно, разнообразие задач, выполняемых такими механизмами, с каждым днем растет, и потребность в них не уменьшается.

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 6 чел.
Средний рейтинг: 4.5 из 5.

Устройство и принцип действия асинхронного двигателя

1. Южно-Казахстанская государственная фармацевтическая академия

Кафедра технология фармацевтического производства
Презентация
На тему: Устройство и принцип действия
асинхронного двигателя
Выполнил: Толеш Н
Группа: 302 ТФПК
Приняла: Бердалиева А.А
Шымкент, 2017 г

2. План

Введение
Основная часть
1. Применение электрических машин
1.1. Бытовая электрическая техника
2. Электрическое оборудование предприятий
3. Основатели электрических машин
4. Электрический двигатель в разрезе
5. Устройство и принцип действия АД
6. Схемы соединения обмоток
7. Формулы и графики ЭДС
8. Схемы пуска АД
Заключение
Литература

3. Введение

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.

4. Бытовая электрическая техника

5. Электрическое оборудование предприятий

Станок деревообрабатывающий

7. Основатели электрических машин

• В 1888 году Никола Тесла, австрийский
учёный, получил патент на изобретение
многофазных электрических машин.
• Выходец из России Михаил Осипович
Доливо-Добровольский уже в
1889 г. получил патент на трехфазный
асинхронный двигатель с
короткозамкнутым ротором типа «беличья
клетка».
Никола Тесла

9. Михаил Доливо-Добровольский

10. Электрический двигатель в разрезе

11. Трёхфазный электрический двигатель

Трёхфазные обмотки
электрического
двигателя

12. Принцип действия АД

• Принцип действия основан на явлении
электромагнитной индукции. При
подачи напряжения на обмотки статора
внутри него возникает вращающееся
магнитное поле. Это поле пронизывает
ротор и в его обмотках возникает
переменный электрический ток.
Взаимодействие переменного тока в
роторе с вращающимся магнитным
полем статора создаёт вращающийся
момент.
M=сΦI2cosψ2,
с — констр.коэфф.-т, Ф-магнитный
поток, I2 – ток в роторе,
ψ2 – сдвиг по фазе между ЭДС и
током ротора
Ротор двигателя начинает вращаться в
ту же сторону, что и статор, но с
небольшим отставанием, т.е.
асинхронно
Схема соединения обмоток АД
Схема соединения обмоток АД

16. Формулы 3-х фазных ЭДС

Eo, B
5
wt
0
1
2
3
4
5
6
7
8
Ea = Eosin(wt)
0
4.2
4.5
0.7
-3.7
-4.7
-1.3
3.2
4.9
3.9
4.7
1.1
-3.4
-4.9
-1.8
-4.1 -4.6
-0.8
3.6
4.8
1.5
-3.1
Eb= Eosin(wt-120)
-4.3
-4.4 -0.4
Ec= Eosin(wt-240)
4.3
0.1

17. Графики трёхфазных ЭДС

Ea=sin(wt), Eb=sin(wt-120), Ec=sin(wt-240)
E, B
6
4
2
0
-2
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Ф-С
Ф-А
-6
Ф-С
-4
wt

18. Основные определения и формулы АД

• n0 =(60f)/p, об/мин, p –число пар полюсов
f – частота тока
• n0 — скорость вращения маг.поля
• n — скорость вращения ротора
• Скольжение двигателя S=(n0−n)/n0
При пуске в ход АД: n=0,S=1
Номинальный режим АД: Sн=(2÷5)%
• BA=Bmsin(ωt) – магнитная индукция фазы A
• BB=Bmsin(ωt−120°) — магнитная индукция фазы B
• BC=Bmsin(ωt−240°) — магнитная индукция фазы C

19. Виды асинхронных машин

АД общего назначения
тяговый двигатель
• АД общего назначения применяют в различных областях
промышленности (в основном с к/з ротором)
• Тяговые двигатели используются в электровозах, поездах

20. Устройство трёхфазного двигателя

1 -станина
2-сердечник
3-Обмотка
статора
АД с фазным ротором
Адрес :http://energo.ucoz.ua/IMG/kran.jpg

22. Статор А Д

• Статор асинхронного
электродвигателя является неподвижной
частью.
• Чтобы уменьшить потери на вихревые токи,
сердечник статора набирают из тонких
штампованных стальных листов.
• В пазы статора закладывают обмотку из
медной проволоки. Фазовые обмотки статора
электродвигателя соединяются «звездой» или
«треугольником»

23. Ротор асинхронного двигателя

Короткозамкнутый в
форме беличьего
колеса
фазный ротор
Схема пуска и защиты АД с к.з
ротором
пуск
Тепловая защита
ссылка: http://fazaa.ru/wp-content/uploads/2012/01/bn8.gif

25. Пуск АД с фазным ротором

пусковой реостат
Заключение
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.

27. Тесты по АД

Тест №1
Неподвижные части АД:
Статор
Ротор
Вентилятор

28. Тест №2 по АД

Каково соотношение между фазными и
линейными напряжениями при соединении
потребителей электроэнергии треугольником
Ил = Иф
Ил = √3 * Ил
Иф = √3 * Ил

29. Тест №3 по АД

Частота вращения магнитного поля
асинхронного двигателя 1000 об/мин. Частота
вращения ротора 950 об/мин. Определить
скольжение (S=(n0−n)/n0 )
50
0,5
0,05

30. Тест №4 по АД

1889 года величайший русский учёный и
инженер Михаил Осипович ДоливоДобровольский изобрёл
трёхфазный асинхронный двигатель
Статор
Короткозамкнутый ротор

31. Тест №5 по АД

Асинхронная машина, предназначенная для
преобразования электрической энергии
переменного тока в механическую энергию
Асинхронный двигатель
Ротор
Статор

32. Тест №6 по АД

Величина, которая показывает, насколько
синхронная частота n1магнитного поля статора
больше, чем частота вращения ротора n2, в
процентном соотношении.
Ротор
Скольжение s
Частоты вращения

33. Тест №7 по АД

Само слово “асинхронный”
означает
увеличится
не одновременный
двигатель

34. Тест №8 по АД

Основными частями асинхронного
двигателя являются
Подшипники
Вал
Статор и ротор

35. Тест №9 по АД

Роторы асинхронного двигателя
бывают двух видов:
Постоянный и переменный
Сдвинуты и относительный
Короткозамкнутый и фазный ротор

36. Тест №10 по АД

Имеет цилиндрическую форму, и
собирается из листов стали
Статор
Ротор
Вал

37. Закрепление материала

1. Схемы соединения обмоток АД
2. Устройство 3-х фазного АД
3. Основные определения и формулы
4. Виды асинхронных машин
5. Устройство ротора АД
6. Формулы и график 3-х фазных ЭДС
7. Схема пуска АД с к.з ротором
8. Схема пуска АД с фазным ротором

38. http://www.eti.su/articles/elektroprivod/elektroprivod_36.html

Интернет ресурсы
http://www.eti.su/articles/elektrop
rivod/elektroprivod_36.html

39. Интернет — ссылки

1. http://electricalschool.info/spravochnik/ma
schiny/
2. http://www.induction.ru/library/book_001
/glava4/4-10.html
3. http://zametkielectrika.ru/sxema-puskaasinxronnogo-dvigatelya/
4. http://ecodelo.org/sites/default/files/4/im
ages/5555.JPG

Устройство и принцип действия асинхронного двигателя. АЭ-92

Предмет: «Электрические машины»
Тема: «Устройство и принцип действия асинхронного двигателя. АЭ-92»
Профессия: «Машинист электровоза»
Ярославское подразделение Северного УЦПК
1 | Преподаватели ОАО «РЖД» Коркина И.В. | 2018
Цель
Изучить
назначение,
устройство, принцип действия и
технические
характеристики
асинхронных
двигателей
компрессоров и вентиляторов.
2 | Преподаватели ОАО «РЖД» | 2018
План занятия
1.
2.
3.
4.
5.
Устройство асинхронного двигателя.
Вращающееся магнитное поле статора.
Назначение и устройство АЭ-92.
Принцип действия асинхронного двигателя.
Скольжение асинхронного двигателя.
3 | Преподаватели ОАО «РЖД» | 2018
Устройство асинхронного двигателя
Асинхронный двигатель состоит из статора и ротора.
Статор включает в себя корпус, подшипниковые щиты,
сердечник и обмотку.
Ротор включает в себя вал, сердечник и обмотку.
Сердечники и статора и ротора выполняются из листов
электротехнической стали. В зависимости от типа обмотки
ротор может быть фазным и короткозамкнутым.
4 | Преподаватели ОАО «РЖД» | 2018
Устройство асинхронного двигателя
Обмотка статора состоит из отдельных катушек,
объединенных в группы по числу фаз. В каждой фазе катушки
электрически соединены.
Начала и концы фаз выводятся к
шести зажимам для того, чтобы
можно было подключать обмотку
статора по схеме «звезда» или
«треугольник».
При
последовательном
согласном
соединении каждые три катушки
дают пару полюсов.
5 | Преподаватели ОАО «РЖД» | 2018
Устройство асинхронного двигателя
6 | Преподаватели ОАО «РЖД» | 2018
Устройство асинхронного двигателя
7 | Преподаватели ОАО «РЖД» | 2018
Устройство асинхронного двигателя
Обмотка короткозамкнутого ротора имеет вид беличьей
клетки. Она выполнена из медных или алюминиевых стержней,
замкнутых накоротко с торцов двумя кольцами. Стержни
обмотки вставляют в пазы сердечника ротора без изоляции, т.к.
напряжение в короткозамкнутой обмотке ротора равно нулю.
Достоинствами двигателей с короткозамкнутым ротором
являются простота конструкции и надежность в эксплуатации.
Недостатки – большой пусковой ток и сравнительно малый
пусковой момент.
8 | Преподаватели ОАО «РЖД» | 2018
Устройство асинхронного двигателя
а — беличья клетка, б — ротор с беличьей клеткой из стержней, в — ротор
с литой беличьей клеткой, 1 — короткозамыкающие кольца, 2 — стержни,
3 — вал, 4 — сердечник ротора, 5 — вентиляционные лопасти, 6 —
стержни литой клетки
9 | Преподаватели ОАО «РЖД» | 2018
Устройство асинхронного двигателя
Асинхронный двигатель с
короткозамкнутым
ротором:
1 – вал ротора;
2 – крышка подшипника;
3 – подшипник;
4 – подшипниковый щит;
5 – корпус;
6 – обмотка статора;
7 – сердечник статора;
8 – короткозамкнутый
ротор;
9 – вентилятор;
10 – кожух; 11 – коробка
выводов;
12 – выводы обмотки
статора;
13 – обмотка ротора.
10 | Преподаватели ОАО «РЖД» | 2018
Устройство асинхронного двигателя
Обмотка фазного ротора состоит из трех, шести, девяти т.д.
катушек (в зависимости от числа полюсов машины), сдвинутых одна
относительно другой на 120º (в двухполюсной машине), 60º (в
четырехполюсной) и т.д.
С одной стороны контакты проводников
фазного ротора соединяются вместе в
общую точку («звезда»), а противоположные
концы выводятся на контактные кольца, к
которым посредством щеток подключают
трехфазный реостат.
Достоинством двигателей с фазным ротором
является
большой
пусковой
момент.
Недостаток – сложность конструкции
11 | Преподаватели ОАО «РЖД» | 2018
Устройство асинхронного двигателя
Подключение внешнего сопротивления в обмотку ротора используется для
облегчения пуска двигателя и для контроля скорости двигателя. По мере
пуска добавочное сопротивление в обмотке ротора уменьшают. Это
происходит или плавно, или ступенчато, в зависимости от используемой
пусковой аппаратуры.
12 | Преподаватели ОАО «РЖД» | 2018
Устройство асинхронного двигателя
Асинхронный
двигатель
с
фазным
ротором:
1, 7 – подшипники; 2, 6 – подшипниковые щиты; 3 – корпус; 4сердечник статора с
обмоткой; 5 – ротор; 8 – вал; 9 – коробка выводов; 10 – лапы; 11 – контактные
кольца.
13 | Преподаватели ОАО «РЖД» | 2018
Устройство асинхронного двигателя
14 | Преподаватели ОАО «РЖД» | 2018
Вращающееся магнитное поле
Электрические машины переменного тока подразделяются на два
основных вида: асинхронные и синхронные. Принцип действия этих машин
основан на использовании вращающегося магнитного поля.
В двухполюсной машине переменного тока вращающееся поле
создается при питании трехфазным током трех катушек (фаз) оси которых,
сдвинуты одна относительно другой в пространстве на 120°.
15 | Преподаватели ОАО «РЖД» | 2018
Вращающееся магнитное поле
16 | Преподаватели ОАО «РЖД» | 2018
Вращающееся магнитное поле
Продолжая рассматривать процесс прохождения токов,
по катушкам обмотки статора, можно легко доказать, что в
течение одного периода изменения тока магнитный поток
машины, а следовательно, и находящийся в ее поле магнит
повернутся на один оборот.
Т.о., при питании трехфазным током трех катушек,
сдвинутых одна относительно другой на угол 120°, возникает
магнитное поле, вращающееся в пространстве с постоянной
частотой вращения.
17 | Преподаватели ОАО «РЖД» | 2018
Назначение и устройство АЭ-92
Асинхронный двигатель АЭ92-4/02.
А – асинхронный;
Э – электровозный;
9 – диаметр сердечника статора 900 мм;
2 – длина сердечника статора 200 мм;
4 – число полюсов рабочих обмоток.
Асинхронный
трёхфазный
электродвигатель
с
короткозамкнутым ротором служит приводом главных
компрессоров и центробежных вентиляторов электровозов
переменного тока.
18 | Преподаватели ОАО «РЖД» | 2018
Назначение и устройство АЭ-92
Техническая характеристика:
Напряжение линейное
В
380
Ток фазный
А
90
Мощность
кВА
40
Гц
50
об/мин
1425
КПД
—
0,855
Масса
кг
390 – 400
Частота тока
Частота вращения ротора
19 | Преподаватели ОАО «РЖД» | 2018
Назначение и устройство АЭ-92
Состоит из стальной сварной станины образованной
из двух торцовых колец приваренных к продольным рёбрам и
обшивки. В станине закреплён сердечник статора состоящий
из шихтованных листов электротехнической стали, в пазах
которой уложена обмотка.
Обмотка статора состоит из жёстких пропитанных
катушек (медь прямоугольного сечения) которая в пазах
статора закреплены клиньями. Изоляция обмотки применена
класса Н, 6 выводов обмотки статора начало и конец
закреплены в коробке выводов, расположенной на станине
( две пары полюсов). Вывода соединены по схеме звезда.
20 | Преподаватели ОАО «РЖД» | 2018
Назначение и устройство АЭ-92
Ротор состоит из шихтованного сердечника так же набранного
из листов электротехнической стали. Пазы сердечника залиты
алюминиевым сплавом который образует короткозамкнутую
обмотку в виде «беличьего» колеса. В сердечнике ротора
имеются осевые вентиляционные каналы. Ротор вместе с валом
вращается в подшипниках установленных в капсулах
подшипниковых щитов.
Подшипниковые щиты крепят болтами к торцовым кольцам.
Подшипники закрывают крышками для защиты от пыли и
грязи. Подшипниковые щиты стальные, сварные, имеют
вентиляционные окна с сетками. К щиту крепятся 2
лабиринтные крышки (внутренняя и наружная) которые в
системе образуют капсулу для подшипников. В капсулу
заправляют смазку.
21 | Преподаватели ОАО «РЖД» | 2018
Назначение и устройство АЭ-92
Внутри двигатель снабжён вентилятором. Вентилятор
центробежный, с радиальными лопатками и направляющим
диском, обтекаемой формы отлит из алюминиевого сплава.
Вентилятор засасывает воздух с противоположной стороны
через окна и отверстия в подшипниковом щите. Поступающий
воздух охлаждает лобные части обмоток статора, после чего
выбрасывается наружу через окна в подшипниковом щите.
22 | Преподаватели ОАО «РЖД» | 2018
Назначение и устройство АЭ-92
23 | Преподаватели ОАО «РЖД» | 2018
Принцип действия асинхронного двигателя
U→ВМП→ЭДС в обм. ротора→iрот.→Fэл.магн.→М→
→ ротор вращается в ту же сторону, что и МП статора
Частота вращения магнитного поля статора обозначается – n1, и
определяется по формуле:
60 f
n1
P
где: f – частота питающего тока
P – число пар полюсов
60 – коэффициент перевода единиц измерения из об/сек в
об/мин
24 | Преподаватели ОАО «РЖД» | 2018
Принцип действия асинхронного двигателя
Колтво
стат.
обм.
3
Кол-во
пар
полюсо
в (Р)
1
Подсчет Значение
n1
по n1
формуле ( об/мин)
Примечание
60×50/1
3000
2
60×50/2
1500
3
60×50/3
1000
3 обмотки по кругу занимают пространство
3600, поэтому за один период изменения
тока магнитное поле повернется на 3600.
3 обмотки из 6 по кругу занимают
пространство 1800, поэтому за один период
изменения тока магнитное поле повернется
на1800.
3 обмотки из 9 по кругу занимают
пространство 1200, поэтому за один период
изменения тока магнитное поле повернется
на1200.
6
9
Каждые 3 обмотки у асинхронного двигателя приравнивается к одной паре полюсов
25 | Преподаватели ОАО «РЖД» | 2018
Скольжение асинхронного двигателя
Частота
вращения
ротора
обозначается
–
n2
Для того, чтобы на валу ротора создавался вращающий момент,
необходимо
выполнение
данного
условия:
n2‹n1
Поэтому такие двигатели называются асинхронными. Приставка
«а» означает «не», то есть несинхронные двигатели.
Отставание ротора от магнитного поля статора характеризуется
скольжением (S). Скольжение определяется по данной
формуле:
.
n1 n2
S
100%
n1
26 | Преподаватели ОАО «РЖД» | 2018
Скольжение асинхронного двигателя
Скольжение показывает, на сколько процентов частота вращения
ротора меньше частоты вращения магнитного поля статорных
обмоток. Значение n2 при определенном скольжении для
различных асинхронных двигателей приведены в таблице:
Количест Количество
во
пар полюсов
статорных (Р)
обмоток
3
1
6
2
9
3
27 | Преподаватели ОАО «РЖД» | 2018
n1 (об/мин) S (%)
3000
1500
1000
n2 (об/мин)
4
4
4
2880
1440
960
Домашнее задание
1. А.В. Грищенко «Электрические машины и преобразователи
подвижного состава», стр. 215-220.
2. А.А. Дайлидко «Электрические машины тягового
подвижного состава », стр. 119-141, 143-146.
3. Работа с конспектом.
4. Подготовка к опросу по пройденному материалу.
28 | Преподаватели ОАО «РЖД» | 2018
Спасибо за внимание
Желаю успехов!
29
| преподаватели ОАО «РЖД» | 2018

Асинхронный двигатель – принцип работы и особенности управления

Среди всех электродвигателей следует особо отметить асинхронный двигатель, принцип работы которого основан на взаимодействии магнитных полей статора с электрическим током, наводящимся с помощью этого поля в обмотке ротора. Вращающееся магнитное поле создается с помощью трехфазного переменного тока, проходящего по обмотке статора, включающего в себя три группы катушек.

Асинхронный двигатель – принцип работы и применение

Принцип действия асинхронного двигателя основан на возможности передачи электрической энергии в механическую работу для какой-либо технологической машины. При пересечении замкнутой обмотки ротора магнитное поле наводит в ней электрический ток. В результате вращающееся магнитное поле статора взаимодействует с токами ротора и вызывает возникновение вращающегося электромагнитного момента, который и приводит ротор в движение.

Кроме того, механическая характеристика асинхронного двигателя основана на его работе в двух вариантах. Он может работать как генератор или электродвигатель. Благодаря этим качествам, его, чаще всего, используют как передвижной источник электроэнергии, а также во многих технологических приборах и оборудовании.

Рассматривая устройство асинхронного двигателя, следует отметить его пусковые элементы, состоящие из пускового конденсатора и пусковой обмотки с повышенным сопротивлением. Они отличаются своей дешевизной и простотой, не требуют дополнительных фазосдвигающих элементов. В качестве недостатка необходимо отметить слабую конструкцию пусковой обмотки, которая нередко выходит из строя.

Устройство асинхронного двигателя и правила обслуживания

Схема пуска асинхронного двигателя может быть улучшена за счет последовательного включения с обмоткой пускового конденсатора. После отключения конденсатора происходит полное сохранение всех характеристик двигателя. Очень часто схема включения асинхронного двигателя имеет рабочую обмотку, разбиваемую на две последовательно соединяемые фазы. При этом пространственный сдвиг осей находится в пределах от 105 до 120 градусов. Для тепловых вентиляторов применяются двигатели с наличием экранированных полюсов.

Устройство трехфазного асинхронного двигателя требует проведения ежедневного осмотра, внешней очистки и крепежных работ. Два раза в месяц и более двигатель должен продуваться изнутри с помощью сжатого воздуха. Особое внимание следует обращать на смазку подшипников, которая должна соответствовать конкретному типу двигателя. Полная замена смазки производится дважды в течение года, с одновременной промывкой подшипников бензином.

Принцип действия асинхронного двигателя – его диагностика и ремонт

Для того чтобы управление трехфазным асинхронным двигателем осуществлялось удобно и долго, необходимо следить за шумом подшипников во время работы. Следует избегать свистящих, хрустящих или царапающих звуков, свидетельствующих о недостатке смазки, а также глухих ударов, указывающих на то, что обоймы, шарики, сепараторы могут быть поврежденными.

В случае возникновения нетипичного шума или перегревания, подшипники в обязательном порядке подвергаются разборке и осмотру. Происходит удаление старой смазки, после чего производится промывка бензином всех деталей. Перед тем как посадить на вал новые подшипники, они должны быть предварительно прогреты в масле до нужной температуры. Новая смазка должна заполнять рабочий объем подшипника примерно на одну третью часть, равномерно распределяясь по всей окружности.

Состояние контактных колец заключается в систематической проверке их поверхности. В случае их поражения ржавчиной применяется зачистка поверхности мягкой наждачной бумагой и протирание керосином. В особых случаях делается их расточка и шлифовка. Таким образом, при нормальном уходе за двигателем он сможет отслужить свой гарантийный срок и проработать намного больше.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями! Асинхронный двигатель

| Асинхронный двигатель

Наиболее часто используемым двигателем в мире является асинхронный двигатель. Это двигатель, который может работать без электрического подключения к ротору. В этом посте будет обсуждаться асинхронный двигатель (асинхронные двигатели), его типы, то есть однофазный, трехфазный, короткозамкнутый корпус, контактное кольцо и т. Д., Особенности, принцип работы, применение, преимущества и недостатки.

Что такое асинхронный двигатель (асинхронный двигатель)

Асинхронный двигатель или асинхронный двигатель — это самый простой и распространенный тип электродвигателя, который имеет только обмотки Armortisseur , что означает вспомогательную обмотку только на якоре.В асинхронном двигателе (или асинхронном двигателе) статорная часть двигателя передает электромагнитное поле своей обмоткой на роторную часть двигателя. Это генерирует электрический ток в роторе. Электрический ток создает крутящий момент, который приводит в движение.

Рис. 1 — Введение в асинхронный двигатель (асинхронный двигатель)

Он упоминается как «Асинхронный двигатель », поскольку он всегда будет работать со скоростью, меньшей, чем его синхронная скорость.Синхронная скорость определяется как скорость магнитного поля вращающейся машины, которая снова определяется количеством полюсов и частотой в машине.

Поскольку в этом типе двигателя ротор получает поток и вращение за счет магнитного поля в статоре, существует задержка между токами в статоре и роторе. Из-за этого ротор никогда не достигает своей синхронной скорости. Отсюда термин «асинхронный двигатель». На рис. 2 показаны части асинхронного двигателя.

Рис.2 — Детали асинхронного двигателя (асинхронный двигатель)

Конструкция асинхронного двигателя (асинхронный двигатель)

Он состоит в основном из двух частей, а именно:

Статор

Это неподвижная часть электродвигателя. Эта часть обеспечивает электромагнитное поле, необходимое для вращения вращающейся части двигателя. Он состоит из ряда штамповок с прорезями для трехфазной обмотки. Каждая обмотка отделена от другой обмотки на 120 градусов.

Ротор

Это вращающаяся часть двигателя.Более распространенный тип ротора в асинхронных двигателях (или асинхронных двигателях) — это ротор с короткозамкнутым ротором. Ротор имеет форму якоря с сердечником цилиндрической формы. Вокруг сердечника расположены параллельные прорези, через которые проходит ток. Сердечник имеет стержень из алюминия, меди или сплава.

Рис.3 — Базовый ротор и статор

Типы асинхронного двигателя (асинхронный двигатель)

Он подразделяется на два типа:

Однофазный асинхронный двигатель
Трехфазный асинхронный двигатель

Однофазный асинхронный двигатель

не является самозапускающимся двигателем.Здесь двигатель подключен к однофазному источнику питания, который передает переменный ток к основной обмотке. Поскольку источник переменного тока представляет собой синусоидальную волну, он создает пульсирующее магнитное поле в обмотке статора.

Пульсирующие магнитные поля — это два магнитных поля, вращающихся в противоположных направлениях; следовательно, крутящий момент не создается. Таким образом, после подачи тока ротор должен быть перемещен в любом направлении извне, чтобы двигатель заработал. Однофазный индуктор отсюда; Могут быть разные разновидности в зависимости от устройства, которое используется для запуска двигателя:

Двигатель с расщепленными фазами
Двигатель с экранированными полюсами
Конденсаторный пусковой двигатель
Конденсаторный пусковой двигатель и конденсаторный двигатель

Фиг.4 — Принципиальная схема (а) Однофазного (б) Трехфазного асинхронного двигателя
Трехфазного асинхронного двигателя (асинхронного двигателя)
Эти двигатели не требуют каких-либо внешних устройств, таких как конденсатор, центробежный переключатель или пусковая обмотка для запуск. Принцип работы этого двигателя основан на использовании трех однофазных фаз, разность фаз между которыми составляет 120 градусов. Таким образом, магнитное поле, вызывающее вращение, будет иметь одинаковую разность фаз между ними, это заставит ротор двигаться без какого-либо внешнего крутящего момента.
Для дальнейшего упрощения предположим, что это три фазы: phase1, phase2 и phase3. Итак, первая фаза 1 намагничивается, и ротор начинает двигаться в этом направлении, вскоре после этого будет возбуждена фаза 2, и тогда ротор будет притягиваться к фазе 2, а затем, наконец, к фазе 3. Таким образом, ротор продолжит вращаться.
Далее они подразделяются на категории в зависимости от типа используемого ротора:
Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
Асинхронный двигатель с контактным кольцом или двигатель с фазным ротором
Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
В этом типе ротор имеет форму Беличья клетка, отсюда и название.Ротор изготовлен из стали с очень токопроводящими металлами, такими как алюминий и медь на поверхности. Скорость асинхронного двигателя этого типа очень легко изменить, просто изменив форму стержней в роторе.
Рис. 5 — Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
Асинхронный двигатель с контактным кольцом или двигатель с фазным ротором
Он также известен как асинхронный двигатель с фазовой обмоткой. Здесь ротор подключен к внешнему сопротивлению через контактные кольца.Скорость ротора регулируется путем регулировки внешнего сопротивления. Поскольку этот двигатель имеет больше обмоток, чем асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, его также называют асинхронным двигателем с фазным ротором.
Рис. 6 — Асинхронный двигатель с контактным кольцом
Характеристики асинхронного двигателя (асинхронного двигателя)
Ниже приведены характеристики двух различных типов асинхронных двигателей.
Характеристики однофазного асинхронного двигателя
Здесь мы выделим некоторые характеристики, которые применимы только к однофазным асинхронным двигателям:
Однофазные асинхронные двигатели не самозапускаются и используют однофазное питание. для вращения.
Чтобы изменить направление вращения в однофазных двигателях, лучше всего остановить двигатель и изменить его, иначе существует вероятность повреждения двигателя из-за момента инерции, который действует против направления, на которое вам нужно изменить вращение.
Для запуска двигателя вам потребуется конденсатор и / или центробежный переключатель.
У этих двигателей низкий пусковой момент.
Они в основном используются дома или в бытовой технике из-за низкого коэффициента мощности и эффективности.
Характеристики трехфазного асинхронного двигателя
Ниже перечислены некоторые особенности трехфазного асинхронного двигателя, которые отличает его от однофазного двигателя: специальные закуски.
Имеются три однофазных линии с разностью фаз 120 градусов.
Он имеет более простое подключение и более надежен, чем однофазные асинхронные двигатели.
Пусковой момент у этих двигателей выше, чем у однофазных двигателей.
Они в основном используются на заводах и в промышленности из-за высокого коэффициента мощности и эффективности.
Как работает асинхронный двигатель (асинхронный двигатель) Работа
Явление, которое заставляет асинхронные двигатели работать, весьма интересно. Двигатели постоянного тока нуждаются в двойном возбуждении для вращения, одно для статора, а другое для ротора.Но в этих двигателях мы должны отдавать это только статору, что делает это уникальным. Как следует из названия, принцип работы этого двигателя основан на индукции. Давайте предпримем ряд шагов, которые происходят при вращении этого двигателя:
На обмотки статора подается питание, возникает ток и создается магнитный поток.
Обмотка в роторе устроена таким образом, что каждая катушка закорачивается.
Короткозамкнутая обмотка ротора обрезается магнитным потоком статора.

Рис. 7 — Работа асинхронного двигателя
Согласно законам электромагнитной индукции Фарадея, магнитное поле взаимодействует с электрической цепью, создавая ЭДС (электродвижущая сила). Итак, в соответствии с этим законом в катушках ротора начинает течь ток.
Ток в роторе генерирует другой поток.
Теперь есть два потока: один в статоре, а другой в роторе.
Поток ротора запаздывает по отношению к потоку статора, что создает крутящий момент в роторе в направлении магнитного поля.
Области применения асинхронных двигателей
Области применения включают:
Они широко используются в смесителях, игрушках, вентиляторах и т. Д.
Они также используются в насосах и компрессорах.
Малые асинхронные двигатели используются в электробритвах.
Они используются в сверлильных станках, лифтах, кранах и дробилках.
Они подходят для приводов текстильных фабрик и маслоэкстракционных заводов.
Преимущества асинхронного двигателя
Ниже приведены некоторые из преимуществ асинхронных двигателей:
Высокоэффективный и простой в конструкции.
Очень прочный и может работать в любых условиях.
Низкие эксплуатационные расходы, поскольку в них не так много деталей, как коммутаторы или щетки.
Они могут развивать очень высокую скорость, не беспокоясь о том, что они износятся, поскольку у них нет щеток.
Они просты в эксплуатации, поскольку к ротору не подключены электрические разъемы.
Поскольку у них нет щеток, искры не боятся, поэтому их можно использовать в загрязненных или взрывоопасных средах.
Скорость от малой нагрузки до номинальной меняется меньше.
Недостатки асинхронного двигателя
Асинхронные двигатели имеют простую конструкцию, которая может иметь несколько недостатков, как указано ниже:
Трудно контролировать скорость асинхронного двигателя, поэтому его нельзя использовать в местах, требующих точного контроль скорости.
При малых нагрузках наблюдается падение КПД.
Они имеют высокие входные импульсные токи, что дает низкое напряжение при пуске двигателя.
См. Также: Видео на Youtube по асинхронным двигателям

Также прочтите: Маховик как накопитель энергии, расчеты и требования к роторам Повышающий трансформатор - работа, конструкция, применение и преимущества Синхронный двигатель - конструкция, принцип, типы, характеристики Что такое клещи (щипцы для испытаний) - типы, принцип работы и способы эксплуатации
Введение в индукционный электродвигатель и электродвигатель переменного тока
Асинхронный электродвигатель — это электродвигатель переменного тока, в котором электрический ток в роторе электродвигателя необходим для крутящий момент создается за счет электромагнитной индукции от магнитного поля обмотки статора.Один из наиболее распространенных электродвигателей, используемых в большинстве приложений, известен как асинхронный двигатель. Чаще всего используются трехфазные и однофазные асинхронные двигатели . Асинхронный электродвигатель также называют асинхронным электродвигателем, потому что он работает со скоростью, меньшей, чем синхронная скорость, которая представляет собой скорость вращения магнитного поля во вращающейся машине, и зависит от частоты и количества полюсов электродвигателя.
Принцип работы асинхронного двигателя / синхронного двигателя
Когда переменный ток подается на обмотку статора асинхронного двигателя, переменный ток начинает течь через статор или главную обмотку.Этот переменный ток создает переменный поток, называемый основным потоком. Этот основной поток также связывается с проводниками ротора и, следовательно, разрезает проводник ротора. Асинхронные электродвигатели работают по закону электромагнитной индукции Фарадея.
Согласно закону Фарадея об электромагнитной индукции , в роторе индуцируется ЭДС. Поскольку цепь ротора замкнута, ток начинает течь в роторе. Эти токи называют током ротора. Этот ток ротора создает свой собственный поток, называемый потоком ротора.Поскольку этот поток создается по принципу индукции, двигатель, работающий по этому принципу, получил название асинхронный двигатель . Теперь есть два потока, один из которых является основным, а другой называется потоком ротора. Эти два потока создают желаемый крутящий момент, необходимый двигателю для вращения. Это основной принцип работы трансформаторов, индукторов и многих типов электродвигателей, генераторов и соленоидов.
В асинхронный двигатель всегда работает со скоростью, меньшей, чем синхронная скорость, потому что вращающееся магнитное поле, которое создается в статоре, будет генерировать магнитный поток в роторе, который заставит ротор вращаться, но из-за отставания магнитного потока в роторе от магнитного потока в статоре, ротор никогда не достигнет скорости i своего вращающегося магнитного поля.е. синхронная скорость. В основном существует два типа асинхронного электродвигателя , которые зависят от входного источника питания: однофазный асинхронный двигатель и трехфазный асинхронный двигатель.
Скольжение асинхронного двигателя / синхронного двигателя
Ротор асинхронного двигателя всегда вращается со скоростью, меньшей, чем синхронная скорость. Разница между потоком (Ns) и скоростью ротора (N) называется скольжением.
% Скольжение = (Нс — Н) x 100 / Н
Скорость скольжения = Нс — Н
Различные типы асинхронных двигателей
ОДНОФАЗНЫЕ ИНДУКЦИОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ
Двухфазные асинхронные двигатели
Конденсаторный пуск, индукционный электрический двигатель
Конденсатор пусковой конденсатор асинхронный двигатель
Асинхронный двигатель с экранированными полюсами •
ТРЕХФАЗНЫЕ ИНДУКЦИОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ
Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором
Асинхронный электродвигатель с контактным кольцом
Конструкция трехфазного асинхронного двигателя
Трехфазный асинхронный двигатель является наиболее широко используемым электродвигателем.Почти 80% механической энергии, используемой в промышленности, обеспечивается трехфазными асинхронными электродвигателями из-за их простой и прочной конструкции, низкой стоимости, хороших рабочих характеристик, отсутствия коммутатора и хорошего регулирования скорости. В трехфазном асинхронном электродвигателе мощность передается от статора к обмотке ротора посредством индукции. Электродвигатель индукционного типа также называется асинхронным двигателем , поскольку он работает со скоростью, отличной от синхронной.
Как и любой другой электродвигатель, асинхронные двигатели также имеют две основные части, а именно ротор и статор.
Статор: Как видно из названия, статор является неподвижной частью электродвигателя. Обмотка статора помещается в статор асинхронных двигателей, и на нее подается трехфазное питание.
Ротор: Ротор — это вращающаяся часть асинхронного электродвигателя. Ротор связан с механической нагрузкой через вал. Ротор трехфазных асинхронных двигателей дополнительно классифицируется как ротор с короткозамкнутым ротором, , ротор с контактным кольцом, ротор с фазной обмоткой или ротор с фазовой обмоткой.В зависимости от типа конструкции ротора трехфазный асинхронный двигатель классифицируется как: асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, асинхронный двигатель с контактным кольцом, асинхронный двигатель с фазной обмоткой или асинхронный двигатель с фазной обмоткой.
УПРАВЛЕНИЕ СКОРОСТЬЮ ИНДУКЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Скорость асинхронного двигателя можно легко регулировать, изменяя частоту трехфазного источника питания. Чтобы поддерживать постоянную (номинальную) плотность потока, приложенное напряжение также должно изменяться в той же пропорции, что и частота (как диктуется законом Фарадея).Этот метод управления скоростью электродвигателя известен как вольт на Гц. При превышении номинальной скорости подаваемое напряжение обычно поддерживается постоянным на номинальном значении; эта операция называется постоянным HP. На низких частотах (т. Е. Скоростях) необходимо повышать напряжение, чтобы компенсировать влияние сопротивления статора.
Применение трехфазных и однофазных двигателей
Трехфазный асинхронный двигатель — это двигатели, наиболее часто используемые в различных отраслях промышленности.Они просты, надежны, недороги и просты в обслуживании. Они работают практически с постоянной скоростью от нуля до полной нагрузки. Скорость зависит от частоты, и, следовательно, эти двигатели нелегко приспособить для управления скоростью. В трехфазной системе есть три однофазных линии с разностью фаз 120 °. Таким образом, вращающееся магнитное поле имеет ту же разность фаз, которая заставляет ротор двигаться. Помимо того, что однофазный двигатель также доминирует для бытовых и маломощных двигателей, это связано с тем, что он используется в бытовой технике и портативных станках.Как правило, они используются, когда трехфазное питание недоступно. Конструкция однофазного асинхронного электродвигателя почти аналогична трехфазному асинхронному двигателю с короткозамкнутым ротором, за исключением того, что в случае однофазного асинхронного электродвигателя статор имеет две обмотки вместо одной фазы, по сравнению с одной обмоткой статора на каждую. фаза в трехфазном асинхронном двигателе.
Преимущества асинхронных двигателей
Асинхронные электродвигатели имеют только одну движущуюся часть, ротор, что делает их недорогими, тихими, долговечными и относительно безотказными.Электродвигатели постоянного тока , напротив, имеют коллектор и угольные щетки, которые изнашиваются и нуждаются в периодической замене. Трение между щетками и коллектором также делает двигатели постоянного тока относительно шумными (а иногда даже довольно вонючими).
Недостатки асинхронных двигателей
Поскольку скорость асинхронного электродвигателя зависит от частоты переменного тока, который его питает, он вращается с постоянной скоростью, если вы не используете частотно-регулируемый привод.По сравнению с асинхронными двигателями, скорость двигателей постоянного тока намного легче контролировать, просто повышая или понижая напряжение питания. Двигатели такого типа могут быть довольно тяжелыми из-за их катушечной обмотки. В отличие от двигателей постоянного тока , они не могут работать от батарей или любого другого источника постоянного тока без использования инвертора. Это потому, что им нужно изменяющееся магнитное поле, чтобы повернуть ротор .
Принцип работы электрического асинхронного двигателя / синхронного двигателя Видео-гид

Кредит: 1, 2, 3
Каков принцип работы электродвигателя?
Все мы слышали об электродвигателях, но всегда возникал вопрос: «Каков принцип электродвигателя»? Электродвигатель — это устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую.В основном существует три типа электродвигателей.
Двигатель постоянного тока.
Асинхронный двигатель.
Синхронный двигатель.
Все эти двигатели работают по более или менее одинаковому принципу. Работа электродвигателя в основном зависит от взаимодействия магнитного поля с током.
Принцип действия электродвигателя: перемещение электродвигателя с помощью электромагнетизма
Основная идея электродвигателя очень проста: вы помещаете в него электричество с одного конца, а ось (металлический стержень) вращается на другом конце, давая вам способность управлять какой-то машиной.Как это работает на практике? Как именно преобразовать электричество в движение? Чтобы найти ответ на этот вопрос, нам нужно вернуться почти на 200 лет назад.
Предположим, вы берете кусок обычного провода, делаете из него большую петлю и прокладываете ее между полюсами мощного постоянного подковообразного магнита. Теперь, если вы подключите два конца провода к батарее, провод ненадолго подпрыгнет. Удивительно, когда видишь это впервые. Это похоже на волшебство! Но есть научных объяснений.
Когда электрический ток начинает течь по проводу, он создает вокруг него магнитное поле. Если вы поместите провод рядом с постоянным магнитом, это временное магнитное поле будет взаимодействовать с полем постоянного магнита. Вы знаете, что два расположенных рядом магнита либо притягиваются, либо отталкиваются. Точно так же временный магнетизм вокруг провода притягивает или отталкивает постоянный магнетизм от магнита, и это то, что заставляет провод подпрыгивать.
Принцип действия электродвигателя: правило левой руки Флеминга
Вы можете определить направление, в котором будет прыгать провод, используя удобную мнемонику (вспомогательное средство для запоминания), называемую правилом левой руки Флеминга (иногда называемым правилом двигателя) .
Вытяните большой, указательный и второй пальцы левой руки так, чтобы все три были под прямым углом. Если вы укажете пальцем C ond в направлении тока C (который течет от положительного к отрицательному полюсу батареи), а первый палец F — в направлении поля F (который течет от северного полюса магнита к южному), ваш thu M b покажет направление, в котором движется провод M .
Это…
F Первый палец = F ield
Se C ond finger = C текущий
Thu M b = M otion
Что такое Принцип электродвигателя: как работает электродвигатель
Теоретически предположим, что мы сгибаем наш провод в квадратную U-образную петлю, так что фактически через магнитное поле проходят два параллельных провода. Один из них отводит от нас электрический ток по проводу, а другой возвращает ток обратно.Поскольку ток течет в проводах в противоположных направлениях, правило левой руки Флеминга говорит нам, что два провода будут двигаться в противоположных направлениях. Другими словами, когда мы включаем электричество, один из проводов будет двигаться вверх, а другой — вниз.
Если бы катушка с проволокой могла продолжать двигаться вот так, она бы вращалась непрерывно — и мы были бы на пути к созданию электродвигателя. Но этого не может произойти с нашей нынешней настройкой: провода быстро запутаются.Более того, если бы катушка могла вращаться достаточно далеко, произошло бы кое-что еще.
Когда катушка достигает вертикального положения, она переворачивается, поэтому электрический ток течет через нее в противоположном направлении. Теперь силы на каждой стороне катушки меняются местами. Вместо того, чтобы постоянно вращаться в одном и том же направлении, он движется назад в том направлении, откуда только что пришел! Представьте себе электропоезд с таким двигателем: он продолжает двигаться вперед и назад на месте, фактически никуда не уезжая.
На практике есть два способа решить эту проблему. Один из них — использовать электрический ток, который периодически меняет направление, известный как переменный ток (AC). В небольших двигателях с батарейным питанием, которые мы используем дома, лучшим решением является добавление компонента, называемого коммутатором, к концам катушки.
Не беспокойтесь о бессмысленном техническом названии: это немного старомодное слово «коммутация» немного похоже на слово «коммутируют». Это просто означает движение туда и обратно так же, как поездка на работу означает движение туда и обратно.В своей простейшей форме коммутатор представляет собой металлическое кольцо, разделенное на две отдельные половины, и его задача — реверсировать электрический ток в катушке каждый раз, когда катушка вращается на пол-оборота. Один конец катушки прикреплен к каждой половине коммутатора.
Электрический ток от аккумуляторной батареи подключается к электрическим клеммам двигателя. Они подают электроэнергию в коммутатор через пару незакрепленных соединителей, называемых щетками, сделанных либо из кусочков графита (мягкий углерод, похожий на «грифель» карандаша), либо из тонких кусков упругого металла, который (как следует из названия) «задевает» коммутатор.Когда коммутатор установлен, при прохождении электричества по цепи катушка будет постоянно вращаться в одном и том же направлении.
Такой простой экспериментальный двигатель, как этот, не способен развивать большую мощность. Мы можем увеличить вращающую силу (или крутящий момент), создаваемую двигателем, тремя способами: либо у нас может быть более мощный постоянный магнит, либо мы можем увеличить электрический ток, текущий через провод, либо мы можем сделать катушку так, чтобы она много «витков» (петель) очень тонкой проволоки вместо одного «витка» толстой проволоки.
На практике двигатель также имеет постоянный магнит, изогнутый в форме круга, поэтому он почти касается катушки с проволокой, которая вращается внутри него. Чем ближе друг к другу магнит и катушка, тем большую силу может создать двигатель.
Хотя мы описали ряд различных частей, вы можете думать о двигателе как о двух основных компонентах:
По краю корпуса двигателя находится постоянный магнит (или магниты), который остается неподвижным, поэтому он называется статором двигателя.
Внутри статора находится катушка, установленная на оси, которая вращается с высокой скоростью, и это называется ротором. Ротор также включает в себя коммутатор.
Вы можете посмотреть здесь, чтобы получить более наглядное представление о принципе работы электродвигателей.
Подробнее о Linquip
Простое руководство по эффективности двигателя: что это такое и что делать
Принцип работы электродвигателя: работа двигателей постоянного тока
Принцип работы двигателя постоянного тока в основном зависит от правила левой руки Флеминга.В базовом двигателе постоянного тока между магнитными полюсами размещен якорь. Если обмотка якоря питается от внешнего источника постоянного тока, ток начинает течь по проводникам якоря. Поскольку проводники проводят ток внутри магнитного поля, они испытывают силу, которая стремится вращать якорь.
Предположим, что проводники якоря под N полюсами полевого магнита проводят ток вниз (крестики), а проводники под S полюсами проводят ток вверх (точки).Применяя правило левой руки Флеминга, можно определить направление силы F, испытываемой проводником под N полюсами, и силу, испытываемую проводниками под S-полюсами. Обнаружено, что в любой момент силы, действующие на проводники, имеют такое направление, что они стремятся вращать якорь.
Опять же, из-за этого вращения проводники под N-полюсами попадают под S-полюс, а проводники под S-полюсами попадают под N-полюс. В то время как проводники идут от N-полюса к S-полюсу и S-полюса к N-полюсу, направление тока через них меняется на противоположное с помощью коммутатора.
Из-за этого реверсирования тока все проводники проходят под N-полюсами, переносят ток в нисходящем направлении, а все проводники, проходящие под S-полюсами, переносят ток в восходящем направлении, как показано на рисунке. Следовательно, каждый проводник находится под N-полюсом, испытывающим силу в одном и том же направлении, и то же самое верно для проводников, проходящих под S-полюсами. Это явление помогает развивать постоянный и однонаправленный крутящий момент.
Принцип работы электродвигателя: Работа асинхронных двигателей
Работа электродвигателя в случае асинхронного двигателя немного отличается от электродвигателя постоянного тока.В однофазном асинхронном двигателе, когда на обмотку статора подается однофазное питание, создается пульсирующее магнитное поле, а в трехфазном асинхронном двигателе, когда трехфазное питание подается на трехфазную обмотку статора, возникает вращающееся магнитное поле. производится.
Ротор асинхронного двигателя может быть с обмоткой или с короткозамкнутым ротором. Каким бы ни был тип ротора, проводники на нем закорочены на концах, образуя замкнутый контур. Из-за вращающегося магнитного поля поток проходит через воздушный зазор между ротором и статором, проходит мимо поверхности ротора и, таким образом, разрезает проводник ротора.
Следовательно, согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, в проводниках замкнутого ротора будет циркулировать индуцированный ток. Величина наведенного тока пропорциональна скорости изменения магнитной связи во времени. Опять же, эта скорость изменения магнитной связи пропорциональна относительной скорости между ротором и вращающимся магнитным полем. Согласно закону Ленца, ротор будет пытаться уменьшить все причины возникновения в нем тока. Следовательно, ротор вращается и пытается достичь скорости вращающегося магнитного поля, чтобы уменьшить относительную скорость между ротором и вращающимся магнитным полем.
Принцип работы электродвигателя: работа синхронных двигателей
В синхронном двигателе, когда на неподвижную трехфазную обмотку статора подается сбалансированное трехфазное питание, создается вращающееся магнитное поле, которое вращается с синхронной скоростью. Теперь, если внутри этого вращающегося магнитного поля поместить электромагнит, он будет магнитно заблокирован с вращающимся магнитным полем, и первый будет вращаться с вращающимся магнитным полем с той же скоростью, что и с синхронной скоростью.
Что такое трехфазный двигатель и как он работает?
Трехфазные двигатели (также численно обозначаемые как трехфазные двигатели) широко используются в промышленности и стали рабочей лошадкой многих механических и электромеханических систем из-за их относительной простоты, проверенной надежности и длительного срока службы. Трехфазные двигатели являются одним из примеров типа асинхронного двигателя, также известного как асинхронный двигатель, который работает на принципах электромагнитной индукции. Хотя существуют также однофазные асинхронные двигатели, эти типы асинхронных двигателей реже используются в промышленных приложениях, но широко используются в домашних условиях, таких как пылесосы, компрессоры холодильников и кондиционеры, из-за использования однофазных двигателей. фаза переменного тока в домах и офисах.В этой статье мы обсудим, что такое трехфазный двигатель, и опишем, как он работает. Чтобы получить доступ к другим ресурсам о двигателях, обратитесь к одному из наших других руководств по двигателям, охватывающим двигатели переменного тока, двигатели постоянного тока, асинхронные двигатели, или к более общей статье о типах двигателей. Полный список статей о моторах можно найти в разделе статей по теме.
Что такое трехфазное питание?
Чтобы понять трехфазные двигатели, полезно сначала понять трехфазную мощность.
При производстве электроэнергии переменный ток (AC), создаваемый генератором, имеет характеристику, состоящую в том, что его амплитуда и направление меняются со временем.Если отображать графически с амплитудой на оси y и временем на оси x, соотношение между напряжением или током в зависимости от времени будет напоминать синусоидальную волну, как показано ниже:
Рисунок 1 — Однофазный переменный ток
Изображение предоставлено: Фуад А. Саад / Shutterstock.com
Электроэнергия, подаваемая в дома, является однофазной, это означает, что имеется один токоведущий провод плюс нейтраль и заземление. В трехфазном питании, которое используется в промышленных и коммерческих условиях для запуска более крупного оборудования, которое требует большей мощности, есть три проводника электрического тока, каждый из которых работает с разностью фаз 120 ^o 2π / 3. радианы друг от друга.Если рассматривать графически, каждая фаза будет выглядеть как отдельная синусоида, которая затем объединяется, как показано на изображении ниже:
Рисунок 2 — Трехфазное электрическое питание со сдвигом фаз 120
^o между каждой фазой
Изображение предоставлено: teerawat chitprung / Shutterstock.com
Трехфазные двигатели питаются от электрического напряжения и тока, которые генерируются как трехфазная входная мощность и затем используются для выработки механической энергии в виде вращающегося вала двигателя.
Что такое трехфазный двигатель?
Трехфазные двигатели — это тип двигателя переменного тока, который является конкретным примером многофазного двигателя. Эти двигатели могут быть асинхронными двигателями (также называемыми асинхронными двигателями) или синхронными двигателями. Двигатели состоят из трех основных компонентов — статора, ротора и корпуса.
Статор состоит из ряда пластин из легированной стали, вокруг которых намотана проволока, образуя индукционные катушки, по одной катушке на каждую фазу источника электроэнергии.Катушки статора питаются от трехфазного источника питания.
Ротор также содержит индукционные катушки и металлические стержни, соединенные в цепь. Ротор окружает вал двигателя и представляет собой компонент двигателя, который вращается для выработки механической энергии на выходе двигателя.
Корпус двигателя удерживает ротор с валом двигателя на комплекте подшипников для уменьшения трения вращающегося вала. Корпус имеет торцевые крышки, которые удерживают подшипниковые опоры и вентилятор, прикрепленный к валу двигателя, который вращается при вращении вала двигателя.Вращающийся вентилятор втягивает окружающий воздух снаружи корпуса и заставляет воздух проходить через статор и ротор для охлаждения компонентов двигателя и рассеивания тепла, которое генерируется в различных катушках из-за сопротивления катушки. Кожух также обычно имеет выступающие механические ребра снаружи, которые служат для дальнейшего отвода тепла в наружный воздух. Торцевая крышка также обеспечит место для электрических соединений для трехфазного питания двигателя.
Как работает трехфазный двигатель?
Трехфазные двигатели работают по принципу электромагнитной индукции, который был открыт английским физиком Майклом Фарадеем еще в 1830 году.Фарадей заметил, что когда проводник, такой как катушка или проволочная петля, помещается в изменяющееся магнитное поле, в проводнике возникает наведенная электродвижущая сила или ЭДС. Он также заметил, что ток, протекающий в проводнике, таком как провод, будет генерировать магнитное поле, и что магнитное поле будет меняться, когда ток в проводе изменяется по величине или направлению. Это выражается в математической форме, связывая ротор электрического поля со скоростью изменения магнитного потока во времени:
Эти принципы составляют основу для понимания того, как работает трехфазный двигатель.
На рисунке 3 ниже показан закон индукции Фарадея. Обратите внимание, что наличие ЭДС зависит от движения магнита, которое приводит к изменению магнитного поля.
Рисунок 3 — Принцип электромагнитной индукции
Изображение предоставлено: Фуад А. Саад / Shutterstock.com
Для асинхронных двигателей, когда статор питается от трехфазного источника электроэнергии, каждая катушка генерирует магнитное поле, полюса которого (северный или южный) меняют положение, когда переменный ток колеблется в течение полного цикла.Поскольку каждая из трех фаз переменного тока сдвинута по фазе на 120, ^—, магнитная полярность трех катушек не одинакова в один и тот же момент времени. Это состояние приводит к тому, что статор создает так называемое RMF или вращающееся магнитное поле. Поскольку ротор находится в центре катушек статора, изменяющееся магнитное поле статора индуцирует ток в катушках ротора, что, в свою очередь, приводит к возникновению противоположного магнитного поля, создаваемого ротором. Поле ротора стремится выровнять свою полярность относительно поля статора, в результате к валу двигателя прикладывается чистый крутящий момент, и он начинает вращаться, пытаясь выровнять свое поле.Обратите внимание, что в трехфазном асинхронном двигателе нет прямого электрического соединения с ротором; магнитная индукция вызывает вращение двигателя.
В трехфазных асинхронных двигателях ротор стремится поддерживать соосность с RMF статора, но никогда не достигает этого, поэтому асинхронные двигатели также называют асинхронными. Явление, которое заставляет скорость ротора отставать от скорости RMF, известно как скольжение, что выражается как:
, где N _r — скорость ротора, а N _s — синхронная скорость вращающегося поля (RMF) статора.
Синхронные двигатели работают аналогично асинхронным двигателям, за исключением того, что в случае синхронного двигателя поля статора и ротора синхронизированы, так что RMF статора заставляет ротор вращаться с точно такой же скоростью вращения (в синхронизация — значит, скольжение равно 0). Дополнительные сведения о том, как это сделать, см. В статьях о реактивных двигателях и бесщеточных двигателях постоянного тока. Обратите внимание, что синхронные двигатели, в отличие от асинхронных, не нуждаются в питании от сети переменного тока.
Контроллеры двигателей для 3-фазных двигателей
Скорость, создаваемая трехфазным двигателем переменного тока, является функцией частоты сети переменного тока, поскольку она является источником RMF в обмотках статора. Поэтому некоторые контроллеры двигателей переменного тока работают, используя вход переменного тока для генерации модулированной или управляемой частоты на входе двигателя, тем самым управляя скоростью двигателя. Другой подход, который можно использовать для управления скоростью двигателя, — это изменение скольжения (описанное ранее).Если скольжение увеличивается, скорость двигателя (то есть скорость ротора) уменьшается.
Чтобы узнать больше о подходах к управлению двигателями, просмотрите нашу статью о контроллерах двигателей переменного тока.
Сводка
В этой статье представлено краткое обсуждение того, что такое трехфазные двигатели и как они работают. Чтобы узнать больше о двигателях, ознакомьтесь с нашими соответствующими статьями, перечисленными ниже. Для получения информации о других продуктах обратитесь к нашим дополнительным руководствам или посетите платформу Thomas Supplier Discovery Platform, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.
Источники:
https://kebblog.com/how-a-3-phase-ac-induction-motor-works/
https://www.engineering.com/ElectronicsDesign/ElectronicsDesignArticles/ArticleID/15848/Three-Phase-Electric-Power-Explained.aspx
http://www.oddparts.com/oddparts/acsi/defines/poles.htm
http://www.gohz.com/how-to-determine-the-pole-number-of-an-induction-motor
https://www.elprocus.com/induction-motor-types-advantages/
https: // www.intechopen.com/books/electric-machines-for-smart-grids-applications-design-simulation-and-control/single-phase-motors-for-household-applications
https://www.worldwideelectric.net/resource/construction-ac-motors/
Прочие изделия для двигателей
Больше от Machinery, Tools & Supplies
Вращающееся магнитное поле — обзор
6.6.2 Самовозбуждающийся индукционный генератор
В предыдущих разделах мы подчеркивали, что вращающееся магнитное поле или возбуждение обеспечивается током намагничивания, потребляемым от источника питания, поэтому казалось бы очевидным, что двигатель не мог генерировать, если не был предоставлен источник для обеспечения тока намагничивания.Тем не менее, можно заставить машину «самовозбуждаться», если условия подходящие, и, учитывая надежность двигателя с сепаратором, это может сделать его привлекательным предложением, особенно для небольших изолированных установок.
В главе 5 мы видели, что когда асинхронный двигатель работает с нормальной скоростью, вращающееся магнитное поле, которое создает токи и крутящий момент на роторе, также индуцирует сбалансированные трехфазные наведенные ЭДС в обмотках статора, величина ЭДС ненамного меньше напряжения электросети.Итак, чтобы действовать как независимый генератор, мы хотим создать вращающееся магнитное поле без необходимости подключения к активному источнику напряжения.
Мы обсуждали аналогичный вопрос в главе 3 в связи с самовозбуждением шунтирующего постоянного тока. машина. Мы видели, что если после выключения машины в полюсах поля остается достаточно остаточного магнитного потока, то э.д.с. возникающий при вращении вала мог начать подавать ток на обмотку возбуждения, тем самым увеличивая магнитный поток, дополнительно повышая e.м.ф. и инициирование процесса положительной обратной связи (или начальной загрузки), который в конечном итоге стабилизировался характеристикой насыщения железа в магнитной цепи.
К счастью, то же самое может быть достигнуто с помощью изолированного асинхронного двигателя. Мы стремимся извлечь выгоду из остаточного магнетизма в железе ротора и, поворачивая ротор, генерировать начальное напряжение в статоре, чтобы запустить процесс. Э.д.с. индуцированный должен затем управлять током, чтобы усилить остаточное поле и способствовать положительной обратной связи для создания бегущего поля магнитного потока.В отличие от постоянного тока Однако асинхронный двигатель имеет только одну обмотку, которая обеспечивает функции возбуждения и преобразования энергии, поэтому, учитывая, что мы хотим довести напряжение на клеммах до его номинального уровня, прежде чем подключать любую электрическую нагрузку, которую мы планируем подавать, очевидно, что необходимо обеспечить замкнутый путь для потенциального тока возбуждения. Этот путь должен способствовать нарастанию тока намагничивания и, следовательно, напряжения на клеммах.
«Возбуждение» тока означает обеспечение пути с очень низким импедансом, так что небольшое напряжение вызывает большой ток, и поскольку мы имеем дело с a.c. величин, мы, естественно, стремимся использовать явление резонанса, размещая набор конденсаторов параллельно (индуктивным) обмоткам машины, как показано на рис. 6.17.
Рис. 6.17. Самовозбуждающийся индукционный генератор. Нагрузка подключается только после того, как на статоре нарастает напряжение.
Реактивное сопротивление параллельной цепи, состоящей из чистой индуктивности ( L ) и емкости ( C ) на угловой частоте ω, определяется как X = ωL − 1ωC, поэтому на низких и высоких частотах реактивное сопротивление очень велико, но на так называемой резонансной частоте (ω0 = 1LC) реактивное сопротивление становится равным нулю.Здесь индуктивность — это намагничивающая индуктивность каждой фазы индукционной машины, а C — добавленная емкость, значение выбирается так, чтобы обеспечить резонанс на желаемой частоте генерации. Конечно, схема не идеальна из-за сопротивления в обмотках, но, тем не менее, индуктивное реактивное сопротивление можно «отрегулировать» путем выбора емкости, оставляя контур циркуляции с очень низким сопротивлением. Следовательно, вращая ротор со скоростью, при которой желаемая частота создается остаточным магнетизмом (например,грамм. 1800 об / мин для 4-полюсного двигателя с частотой 60 Гц), начальная скромная ЭДС. производит непропорционально высокий ток, и поток увеличивается до тех пор, пока не будет ограничен нелинейной характеристикой насыщения железной магнитной цепи. Затем мы получаем сбалансированные трехфазные напряжения на клеммах, и нагрузка может быть приложена путем включения переключателя S (рис. 6.17).
Приведенное выше описание дает только общую схему механизма самовозбуждения. Такая схема была бы удовлетворительной только для очень ограниченного диапазона приводимых скоростей и нагрузок, и на практике требуются дополнительные функции управления для изменения эффективной емкости (обычно с использованием управления симистором), чтобы поддерживать постоянным напряжение при нагрузке и / или скорость варьируется в широких пределах.
Реле перегрузки | Что такое защита от перегрузки?
Введение в двигатели
Электродвигатели являются неотъемлемой частью промышленного оборудования, игрушек, транспортных средств и электронных устройств. Они предназначены для преобразования электрической энергии в механическую. Эти устройства могут питаться от источников переменного или постоянного тока. Воздуходувки, вентиляторы, компрессоры, краны, экструдеры и дробилки — это несколько важных устройств, оснащенных электродвигателями.
Что такое асинхронный двигатель?
Асинхронный двигатель, также называемый синхронным двигателем, является одним из основных типов электродвигателей переменного тока, используемых в коммерческих и промышленных условиях.Эти двигатели оснащены обмотками Armortisseur и работают по принципу электромагнитной индукции. Электромагнитное поле в роторе создается вращающимся полем статора. Короче говоря, мощность передается на обмотку ротора от статора через индукцию. Существует два основных типа асинхронных двигателей — однофазные асинхронные двигатели и трехфазные асинхронные двигатели.
Введение в трехфазные асинхронные двигатели
Это один из наиболее широко используемых типов электродвигателей; и является неотъемлемой частью почти 80% промышленных приложений.Его популярность обусловлена прочной конструкцией, отличными рабочими характеристиками, регулировкой скорости и отсутствием коммутатора. Как и любой обычный асинхронный двигатель, этот двигатель также состоит из статора и ротора.
Статор: Это неподвижный элемент асинхронного двигателя. Статор представляет собой небольшую цилиндрическую раму, на которой находится цилиндрический сердечник ротора. Он имеет различные штамповки с прорезями для размещения трехфазных обмоток. Обмотки статора разделены на 120 градусов.
Ротор: Это вращающаяся часть двигателя. Ротор имеет многослойные цилиндрические пазы с медными или алюминиевыми проводниками, соединенными концами. Это вал двигателя.
Ротор трехфазного асинхронного двигателя классифицируется как ротор с фазной обмоткой или ротор с контактным кольцом и ротор с короткозамкнутым ротором. Среди этих двух ротор с короткозамкнутым ротором является одним из самых распространенных.
Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором
Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором известны как асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором.Они получили свое название, потому что ротор напоминает вращающуюся цилиндрическую «клетку», которую вы можете найти в клетке для домашней белки или хомяка. Эти двигатели доступны в размерах от долей лошадиных сил (л.с.) менее одного киловатта до 10 000 л.с. (десятки мегаватт). Такие факторы, как простота, прочная конструкция и постоянная скорость при различных размерах нагрузки, способствовали их популярности. Как и другие асинхронные двигатели, двигатель с короткозамкнутым ротором состоит из:
Ротора: Это цилиндрический компонент, установленный на валу.Он содержит продольно организованные токопроводящие шины. Стержни изготовлены из меди или алюминия и вставлены в канавки, которые соединяются на концах, образуя структуру, подобную клетке. Ротор имеет многослойный сердечник, который помогает избежать потерь мощности из-за гистерезиса и вихревых токов. Провода ротора перекошены, что позволяет избежать зазубрин при запуске оборудования. Кроме того, этот перекос обеспечивает улучшенный коэффициент трансформации между ротором и статором.
Статор: Состоит из трехфазной обмотки вдоль сердечника.Статор помещен в металлический корпус. Обмотки в статоре организованы так, что они расположены на расстоянии 120 градусов друг от друга в пространстве, и установлены на многослойном железном сердечнике. Этот железный сердечник обеспечивает путь сопротивления для потока, создаваемого токами переменного тока.
Что такое защита от перегрузки?
Когда двигатель потребляет избыточный ток, это называется перегрузкой. Это может вызвать перегрев двигателя и повреждение обмоток двигателя. В связи с этим важно защитить двигатель, параллельную цепь двигателя и компоненты параллельной цепи двигателя от условий перегрузки.Реле перегрузки защищают двигатель, параллельную цепь двигателя и компоненты параллельной цепи двигателя от чрезмерного нагрева в условиях перегрузки. Реле перегрузки являются частью пускателя двигателя (блок контактора плюс реле перегрузки). Они защищают двигатель, контролируя ток, протекающий в цепи. Если ток превышает определенный предел в течение определенного периода времени, реле перегрузки срабатывает, приводя в действие вспомогательный контакт, который прерывает цепь управления двигателем, обесточивая контактор.Это приводит к отключению питания двигателя. Без питания двигатель и его компоненты цепи не перегреваются и не выходят из строя. Реле перегрузки можно сбросить вручную, а некоторые реле перегрузки автоматически сбрасываются через определенный период времени. После этого мотор можно перезапустить.
Как работает реле перегрузки
Реле перегрузки подключено последовательно с двигателем, поэтому ток, который течет к двигателю во время работы двигателя, также проходит через реле перегрузки.Он сработает на определенном уровне, когда через него протекает избыточный ток. Это приводит к размыканию цепи между двигателем и источником питания. Реле перегрузки можно сбросить вручную или автоматически по истечении заданного времени. Двигатель можно перезапустить после выявления и устранения причины перегрузки.
Типы реле перегрузки
Биметаллическое реле перегрузки
Многие реле перегрузки содержат биметаллические элементы или биметаллические полосы, также называемые нагревательными элементами.Биметаллические полоски изготовлены из двух типов металлов: один с низким коэффициентом расширения, а другой — с высоким коэффициентом расширения. Эти биметаллические полосы нагреваются за счет намотки на биметаллическую полосу, по которой проходит ток. Обе металлические полоски расширятся из-за тепла. Однако металл с высоким коэффициентом расширения будет расширяться больше по сравнению с металлом с низким коэффициентом расширения. Такое разное расширение биметаллических полос приводит к изгибу биметалла по направлению к металлу с низким коэффициентом расширения.Когда полоса изгибается, она приводит в действие механизм вспомогательных контактов и вызывает размыкание нормально замкнутого контакта реле перегрузки. В результате цепь катушки контактора прерывается. Количество выделяемого тепла можно рассчитать по закону нагрева Джоуля. Он выражается как H ∝ I2Rt.
I — ток перегрузки, протекающий через обмотку вокруг биметаллической ленты реле перегрузки.
R — электрическое сопротивление обмотки биметаллической ленты.
t — это период времени, в течение которого ток I протекает через обмотку вокруг биметаллической ленты.
Приведенное выше уравнение определяет, что тепло, выделяемое обмоткой, будет прямо пропорционально периоду времени прохождения максимального тока через обмотку. Другими словами, чем ниже ток, тем больше времени потребуется реле перегрузки для срабатывания, и чем выше ток, тем быстрее сработает реле перегрузки, фактически оно сработает намного быстрее, потому что срабатывание реле является функцией текущий квадрат.
Биметаллические реле перегрузки часто используются, когда требуется автоматический сброс цепи, и происходит потому, что биметалл остыл и вернулся в исходное состояние (форму). Как только это произойдет, двигатель можно будет перезапустить. Если причина перегрузки не устранена, реле снова сработает и сбрасывается с заданными интервалами. При выборе реле перегрузки важно соблюдать осторожность, поскольку повторное отключение и сброс могут сократить механический срок службы реле и вызвать повреждение двигателя.
Во многих случаях электродвигатель устанавливается в месте с постоянной температурой окружающей среды, а реле перегрузки и пускатель электродвигателя могут быть установлены в другом месте, которое подвержено различным температурам окружающей среды. В таких приложениях точка срабатывания реле перегрузки может варьироваться в зависимости от нескольких факторов. Ток, протекающий через двигатель, и температура окружающего воздуха являются двумя факторами, которые могут вызвать преждевременное отключение. В таких случаях используются биметаллические реле перегрузки с компенсацией внешней среды.Реле этого типа имеют два типа биметаллических полос: компенсированная биметаллическая полоса и первичная нескомпенсированная биметаллическая полоса. При температуре окружающей среды обе эти полоски изгибаются одинаково, предотвращая ложное срабатывание реле перегрузки. Однако первичная биметаллическая полоса — единственная полоса, на которую влияет ток, протекающий через нагревательный элемент и двигатель. В случае перегрузки расцепитель будет задействован основной биметаллической полосой.
Эвтектическое реле перегрузки
Реле перегрузки этого типа состоит из обмотки нагревателя, механического механизма для активации отключающего механизма и эвтектического сплава.Эвтектический сплав — это комбинация двух или более материалов, которые затвердевают или плавятся при определенной известной температуре.
В реле перегрузки эвтектический сплав содержится в трубке, которая часто используется вместе с подпружиненным храповым колесом для активации отключающего механизма во время операций по перегрузке. Ток двигателя проходит через небольшую обмотку нагревателя. Во время перегрузки трубка из эвтектического сплава нагревается обмоткой нагревателя. Сплав плавится под действием тепла, освобождая храповое колесо и позволяя ему вращаться.Это действие инициирует размыкание замкнутых вспомогательных контактов в реле перегрузки.
Реле перегрузки Eutectic можно сбросить вручную только после срабатывания. Этот сброс обычно выполняется с помощью кнопки сброса, которая расположена на крышке реле. Нагреватель, установленный на реле, выбирается исходя из тока полной нагрузки двигателя.
Твердотельное реле перегрузки
Эти реле обычно называют электронными реле перегрузки.В отличие от биметаллических и эвтектических реле перегрузки, эти электронные реле перегрузки измеряют ток электронным способом. Несмотря на то, что они доступны в различных исполнениях, они обладают общими характеристиками и преимуществами. Безнагревная конструкция — одно из главных преимуществ этих реле. Такая конструкция помогает снизить затраты и усилия по установке. Кроме того, конструкция без обогревателя нечувствительна к изменению температуры окружающей среды, что помогает свести к минимуму ложные срабатывания. Эти реле также обеспечивают защиту от потери фазы — более эффективно, чем реле перегрузки из биметаллических или эвтектических сплавов.Эти реле могут легко обнаружить обрыв фазы и задействовать вспомогательный контакт для размыкания цепи управления двигателем. Твердотельные реле перегрузки позволяют легко регулировать время срабатывания и уставки.
Срабатывание реле перегрузки
Время срабатывания реле перегрузки будет уменьшаться при увеличении тока. Эта функция нанесена на график обратной зависимости времени ниже и называется классом отключения. Класс отключения также указывает время, необходимое реле для размыкания в состоянии перегрузки.
Классы отключения 5, 10, 20 и 30 являются общими. Эти классы предполагают, что реле перегрузки сработает через 5, 10, 20 и 30 секунд. Это отключение обычно происходит, когда двигатель работает на 720% от своей полной нагрузки. Класс отключения 5 подходит для двигателей, требующих быстрого отключения, тогда как класс 10 обычно предпочтительнее для двигателей с низкой тепловой мощностью, таких как погружные насосы. Классы 10 и 20 используются для приложений общего назначения, тогда как класс 30 используется для нагрузок с высокой инерцией. Реле класса 30 помогают избежать ложных срабатываний.
Мы надеемся, что эта короткая статья дала вам хорошее базовое представление о реле перегрузки. Поищите другие информационные документы от c3controls на c3controls.com/blog.
Отказ от ответственности:
Содержимое, представленное в этом техническом документе, предназначено исключительно для общих информационных целей и предоставляется при том понимании, что авторы и издатели не участвуют в предоставлении технических или других профессиональных консультаций или услуг. Инженерная практика определяется обстоятельствами конкретного объекта, уникальными для каждого проекта.Следовательно, любое использование этой информации должно осуществляться только после консультации с квалифицированным и лицензированным специалистом, который может принять во внимание все соответствующие факторы и желаемые результаты. Информация в этом техническом документе была размещена с разумной тщательностью и вниманием. Однако возможно, что некоторая информация в этих официальных документах является неполной, неверной или неприменимой к определенным обстоятельствам или условиям. Мы не несем ответственности за прямые или косвенные убытки, возникшие в результате использования информации, содержащейся в этом техническом документе, или действий на ее основе.
ХАРАКТЕРИСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ — прикладное промышленное электричество
После введения Эдисоном в США системы распределения электроэнергии постоянного тока начался постепенный переход к более экономичной системе переменного тока. Освещение работало как на переменном, так и на постоянном токе. Передача электрической энергии на более длинные расстояния с меньшими потерями на переменном токе. Однако у двигателей была проблема с переменным током. Первоначально двигатели переменного тока были сконструированы как двигатели постоянного тока, но возникли многочисленные проблемы из-за изменения магнитных полей.
Рисунок 5.1 Схема семейства электродвигателей переменного тока
Чарльз П. Стейнмец внес свой вклад в решение этих проблем, рассмотрев гистерезисные потери в железной арматуре. Никола Тесла представил совершенно новый тип двигателя, когда он представил вращающуюся турбину, вращающуюся не водой или паром, а вращающимся магнитным полем. Его новый тип двигателя, асинхронный двигатель переменного тока, по сей день является рабочей лошадкой в отрасли. Его прочность и простота обеспечивают долгий срок службы, высокую надежность и низкие эксплуатационные расходы.Тем не менее, небольшие щеточные электродвигатели переменного тока, аналогичные разнообразным электродвигателям постоянного тока, сохраняются в небольших приборах вместе с небольшими асинхронными электродвигателями Tesla. Выше одной лошадиной силы (750 Вт) царит мотор Tesla.
Современные твердотельные электронные схемы управляют бесщеточными двигателями постоянного тока с сигналами переменного тока, генерируемыми от источника постоянного тока. Бесщеточный электродвигатель постоянного тока, фактически электродвигатель переменного тока, заменяет обычный щеточный электродвигатель постоянного тока во многих приложениях. И шаговый двигатель , цифровая версия двигателя, приводится в действие прямоугольными волнами переменного тока, опять же, генерируемыми твердотельной схемой.На рисунке выше показано генеалогическое древо двигателей переменного тока, описанных в этой главе.
Круизные лайнеры и другие крупные суда заменяют карданные валы с редукторами большими многомегаваттными генераторами и двигателями. Так было с тепловозами меньшего масштаба в течение многих лет.
Рисунок 5.2 Диаграмма уровней моторной системы
На системном уровне (рисунок выше) двигатель потребляет электрическую энергию в виде разности потенциалов и тока, преобразуя ее в механическую работу.К сожалению, электродвигатели не на 100% эффективны. Часть электроэнергии теряется на тепло, другой вид энергии, из-за потерь I2R (также называемых потерями в меди) в обмотках двигателя. Тепло — нежелательный побочный продукт этого преобразования. Его необходимо снимать с двигателя, так как это может отрицательно сказаться на долговечности. Таким образом, одна из целей — максимизировать КПД двигателя, уменьшая тепловые потери. Двигатели переменного тока также имеют некоторые потери, с которыми не сталкиваются двигатели постоянного тока: гистерезис и вихревые токи.
Большинство двигателей переменного тока являются асинхронными.Асинхронные двигатели пользуются популярностью из-за их прочности и простоты. Фактически, 90% промышленных двигателей являются асинхронными.
Никола Тесла разработал основные принципы многофазного асинхронного двигателя в 1883 году и к 1888 году создал модель мощностью в половину лошадиных сил (400 Вт). Тесла продал права на производство Джорджу Вестингаузу за 65 000 долларов. Наиболее крупные (> 1 л.с. или 1 кВт) промышленные двигатели многофазные асинхронные двигатели . Под многофазностью мы подразумеваем, что статор содержит несколько различных обмоток на полюс двигателя, приводимых в действие соответствующими синусоидальными волнами со сдвигом во времени.На практике это две-три фазы. Крупные промышленные двигатели трехфазные. Хотя для простоты мы включили многочисленные иллюстрации двухфазных двигателей, мы должны подчеркнуть, что почти все многофазные двигатели являются трехфазными. Под асинхронным двигателем мы подразумеваем, что обмотки статора индуцируют ток в проводниках ротора, как трансформатор, в отличие от коллекторного двигателя постоянного тока с коллектором.
Конструкция асинхронного двигателя переменного тока
Асинхронный двигатель состоит из ротора, известного как якорь, и статора, содержащего обмотки, подключенные к многофазному источнику энергии, как показано на рисунке ниже.Простой двухфазный асинхронный двигатель, представленный ниже, похож на двигатель мощностью 1/2 лошадиные силы, который Никола Тесла представил в 1888 году.
Рисунок 5.3 Многофазный асинхронный двигатель Tesla
Статор на рисунке выше намотан парами катушек, соответствующих фазам доступной электрической энергии. Статор двухфазного асинхронного двигателя выше имеет 2 пары катушек, по одной паре для каждой из двух фаз переменного тока. Отдельные катушки пары соединены последовательно и соответствуют противоположным полюсам электромагнита.То есть одна катушка соответствует N-полюсу, другая — S-полюсу, пока фаза переменного тока не изменит полярность. Другая пара катушек ориентирована в пространстве под углом 90 ° к первой паре. Эта пара катушек подключена к переменному току, сдвинутому во времени на 90 ° в случае двухфазного двигателя. Во времена Теслы источником двух фаз переменного тока был двухфазный генератор переменного тока. Статор на рисунке выше имеет выступающих полюсов, явно выступающих полюсов, которые использовались в ранних асинхронных двигателях Tesla. Эта конструкция используется и по сей день для двигателей с малой мощностью (<50 Вт).Однако для более мощных двигателей меньшая пульсация крутящего момента и более высокий КПД достигается, если катушки встроены в пазы, вырезанные в пластинах статора (рисунок ниже).
Рисунок 5.4 Рама статора с пазами для обмоток
Пластины статора представляют собой тонкие изолированные кольца с прорезями, пробитыми из листов электротехнической стали. Набор из них закреплен концевыми винтами, которые также могут удерживать концевые кожухи.
Рисунок 5.5 Статор с обмотками 2-φ (а) и 3-φ (б)
На рисунке выше обмотки двухфазного и трехфазного двигателей установлены в пазы статора.Катушки наматываются на внешнее приспособление, а затем вставляются в пазы. Изоляция, зажатая между периферией катушки и пазом, защищает от истирания. Фактические обмотки статора более сложны, чем отдельные обмотки на полюс на рисунке выше. Сравнивая двигатель 2-φ с двигателем Tesla 2-φ с выступающими полюсами, количество катушек такое же. В реальных больших двигателях обмотка полюса разделена на идентичные катушки, вставленные во множество пазов меньшего размера, чем указано выше. Эта группа называется фазовой лентой (см. Рисунок ниже).Распределенные катушки фазового пояса подавляют некоторые нечетные гармоники, создавая более синусоидальное распределение магнитного поля по полюсу. Это показано в разделе синхронного двигателя. В прорезях на краю стойки может быть меньше витков, чем в других прорезях. Краевые пазы могут содержать обмотки от двух фаз. То есть фазовые пояса перекрываются.
Рисунок 5.6 Перекрытие фазовых лент
Ключом к популярности асинхронного двигателя переменного тока является его простота, о чем свидетельствует простой ротор (рисунок ниже).Ротор состоит из вала, стального пластинчатого ротора и встроенной беличьей клетки из меди или алюминия , показанной на (b), снятой с ротора. По сравнению с якорем двигателя постоянного тока, здесь нет коммутатора. Это устраняет щетки, искрение, искрение, графитовую пыль, регулировку и замену щеток, а также повторную обработку коллектора.
Рисунок 5.7 Многослойный ротор с (а) встроенной беличьей клеткой, (б) токопроводящей клеткой, удаленной с ротора
Проводники в короткозамкнутой клетке могут быть перекошены, перекручены относительно вала.Несоосность пазов статора снижает пульсации крутящего момента. Сердечники ротора и статора состоят из пакета изолированных пластин. Пластины покрыты изолирующим оксидом или лаком для минимизации потерь на вихревые токи. Сплав, используемый в пластинах, выбран из соображений низких гистерезисных потерь.
Теория работы асинхронных двигателей
Краткое объяснение работы заключается в том, что статор создает вращающееся магнитное поле, которое волочит ротор. Теория работы асинхронных двигателей основана на вращающемся магнитном поле.Один из способов создания вращающегося магнитного поля — вращение постоянного магнита. Если движущиеся магнитные линии потока разрезают проводящий диск, он будет следовать за движением магнита. Линии магнитного потока, разрезающие проводник, будут индуцировать напряжение и, как следствие, ток в проводящем диске. Этот поток тока создает электромагнит, полярность которого противодействует движению постоянного магнита — Закон Ленца . Полярность электромагнита такова, что он тянется к постоянному магниту.Диск следует с немного меньшей скоростью, чем постоянный магнит.
Рисунок 5.8 Вращающееся магнитное поле создает крутящий момент в проводящем диске
Вращающееся магнитное поле создает крутящий момент в проводящем диске
Крутящий момент, развиваемый диском, пропорционален количеству силовых линий, разрезающих диск, и скорости, с которой он разрезает диск. Если бы диск вращался с той же скоростью, что и постоянный магнит, не было бы ни потока, разрезающего диск, ни индуцированного тока, ни поля электромагнита, ни крутящего момента.Таким образом, скорость диска всегда будет ниже скорости вращающегося постоянного магнита, так что линии потока, разрезающие диск, индуцируют ток, создают электромагнитное поле в диске, которое следует за постоянным магнитом. Если к диску приложена нагрузка, замедляющая его, будет развиваться больший крутящий момент, поскольку больше линий магнитного потока разрезают диск. Крутящий момент пропорционален скольжению , степени, в которой диск отстает от вращающегося магнита. Большее скольжение соответствует большему потоку, разрезающему проводящий диск, создавая больший крутящий момент.В основе аналогового автомобильного вихретокового спидометра лежит принцип, проиллюстрированный выше. Когда диск удерживается пружиной, отклонение диска и иглы пропорционально скорости вращения магнита. Вращающееся магнитное поле создается двумя катушками, расположенными под прямым углом друг к другу, которые управляются токами, которые не совпадают по фазе на 90 °. Это не должно вызывать удивления, если вы знакомы с диаграммами Лиссажу на осциллографе.
Рисунок 5.9 В противофазе (90 °) синусоидальные волны образуют круговую диаграмму Лиссажу
Смещенные по фазе (90 °) синусоидальные волны образуют круговую диаграмму Лиссажу. На приведенном выше рисунке круговая диаграмма Лиссажу создается при подаче горизонтального и вертикального входных сигналов осциллографа с отклонением по фазе синусоидальных волн на 90 °.Начиная с (a) с максимальным отклонением «X» и минимальным «Y», след перемещается вверх и влево в направлении (b). Между (a) и (b) две формы волны равны 0,707 Vpk при 45 °. Эта точка (0,707, 0,707) попадает на радиус круга между (a) и (b). Трасса перемещается в (b) с минимальным отклонением «X» и максимальным «Y». При максимальном отрицательном отклонении «X» и минимальном отклонении «Y» след переместится в (c). Затем с минимальным «X» и максимальным отрицательным «Y» он переходит в (d), а затем обратно в (a), завершая один цикл.
Рисунок 5.10 Окружность синуса по оси X и косинуса по оси Y
На рисунке показаны две синусоидальные волны с фазовым сдвигом на 90 °, приложенные к отклоняющим пластинам осциллографа, расположенным под прямым углом в пространстве. Комбинация фазированных синусоидальных волн на 90 ° и отклонения под прямым углом дает двумерный узор — круг. Этот круг очерчен электронным лучом, вращающимся против часовой стрелки.
Полная скорость двигателя и скорость синхронного двигателя
Скорость вращения вращающегося магнитного поля статора связана с количеством пар полюсов на фазу статора.На приведенном ниже рисунке «полная скорость» всего шесть полюсов или три пары полюсов и три фазы. Однако на каждую фазу приходится только одна пара полюсов. Магнитное поле будет вращаться один раз за цикл синусоидальной волны. В случае мощности 60 Гц поле вращается со скоростью 60 раз в секунду или 3600 оборотов в минуту (об / мин). При мощности 50 Гц он вращается со скоростью 50 оборотов в секунду или 3000 об / мин. 3600 и 3000 об / мин — это синхронная скорость двигателя. Хотя ротор асинхронного двигателя никогда не достигает этой скорости, это определенно верхний предел.Если мы удвоим количество полюсов двигателя, синхронная скорость уменьшится вдвое, потому что магнитное поле вращается в пространстве на 180 ° на 360 ° электрической синусоидальной волны.
Рисунок 5.11 Удвоение полюсов статора уменьшает синхронную скорость вдвое
Синхронная скорость определяется по формуле:
[латекс] N_s = \ frac {120 \ cdot f} {P} [/ латекс]
Где:
Н _с = Скорость магнитного поля (об / мин)
f = частота подаваемой мощности (Гц)
P = общее количество полюсов на фазу, кратное 2
На приведенном выше рисунке «половинная скорость» четыре полюса на фазу (3 фазы).Синхронная скорость для мощности 50 Гц составляет: S = 120 · 50/4 = 1500 об / мин
Краткое объяснение асинхронного двигателя состоит в том, что вращающееся магнитное поле, создаваемое статором, увлекает за собой ротор. Более длинное и более правильное объяснение состоит в том, что магнитное поле статора индуцирует переменный ток в проводниках короткозамкнутого ротора, которые составляют трансформатор. вторичный. Этот индуцированный ток ротора, в свою очередь, создает магнитное поле. Магнитное поле вращающегося статора взаимодействует с этим полем ротора.Поле ротора пытается выровняться с полем вращающегося статора. Результат — вращение ротора с короткозамкнутым ротором. Если бы не было механической нагрузки крутящего момента двигателя, подшипников, сопротивления ветра или других потерь, ротор вращался бы с синхронной скоростью. Однако скольжение между ротором и полем статора синхронной скорости развивает крутящий момент. Именно магнитный поток, разрезающий проводники ротора при его проскальзывании, создает крутящий момент. Таким образом, нагруженный двигатель будет скользить пропорционально механической нагрузке.Если бы ротор работал с синхронной скоростью, не было бы потока статора, разрезающего ротор, не было бы тока, индуцированного в роторе, не было бы крутящего момента.
Крутящий момент в асинхронных двигателях
При первой подаче питания на двигатель ротор находится в состоянии покоя, а магнитное поле статора вращается с синхронной скоростью N _s. Поле статора режет ротор с синхронной скоростью N _s. Ток, индуцированный в закороченных витках ротора, является максимальным, как и частота тока, частота сети.По мере увеличения скорости ротора скорость, с которой магнитный поток статора сокращает ротор, представляет собой разницу между синхронной скоростью N _s и фактической скоростью N ротора, или (N _s — N). Отношение фактического потока, разрезающего ротор, к синхронной скорости определяется как скольжение :
[латекс] s = \ frac {(N_s — N)} {N_s} [/ латекс]
Где:
N _с = синхронная скорость
N = частота вращения ротора
Частота тока, индуцируемого в проводниках ротора, равна только частоте сети при пуске двигателя и уменьшается по мере приближения ротора к синхронной скорости. Частота ротора определяется по:
[латекс] f_r = s \ cdot f [/ латекс]
Где:
с = скольжение,
f = частота сети статора
Скольжение при 100% крутящем моменте обычно составляет 5% или меньше в асинхронных двигателях. Таким образом, для частоты сети f = 50 Гц частота наведенного тока в роторе:
f _r = S (f)
= 0,05 (50 Гц)
= 2,5 Гц.
Почему он такой низкий? Магнитное поле статора вращается с частотой 50 Гц.Скорость вращения ротора на 5% меньше. Вращающееся магнитное поле режет ротор только с частотой 2,5 Гц. 2,5 Гц — это разница между синхронной скоростью и фактической скоростью ротора. Если ротор вращается немного быстрее при синхронной скорости, поток вообще не будет резать ротор, f _r = 0.
Рисунок 5.12 Зависимость крутящего момента и скорости от% скольжения.
На приведенном выше графике показано, что пусковой крутящий момент, известный как крутящий момент заторможенного ротора (T _LR), превышает 100% крутящего момента при полной нагрузке (T _FL), безопасного продолжительного крутящего момента.Крутящий момент заблокированного ротора составляет около 175% от T _FL для приведенного выше примера двигателя. Пусковой ток, известный как ток заторможенного ротора (I _LR), составляет 500% от тока полной нагрузки (I _FL), безопасного рабочего тока. Ток большой, потому что это аналог закороченной вторичной обмотки трансформатора. Когда ротор начинает вращаться, крутящий момент может немного уменьшиться для определенных классов двигателей до значения, известного как тяговый момент . Это самое низкое значение крутящего момента, с которым когда-либо сталкивался пусковой двигатель.Когда ротор набирает 80% синхронной скорости, крутящий момент увеличивается со 175% до 300% крутящего момента полной нагрузки. Этот пробивной крутящий момент (T _BD) происходит из-за большего, чем обычно, 20% скольжения. Сила тока в этот момент уменьшилась лишь незначительно, но после этого будет быстро уменьшаться. Когда ротор ускоряется с точностью до нескольких процентов от синхронной скорости, как крутящий момент, так и ток значительно уменьшаются. При нормальной работе скольжение будет составлять всего несколько процентов. Для работающего двигателя любой участок кривой крутящего момента ниже 100% номинального крутящего момента является нормальным.Нагрузка двигателя определяет рабочую точку на кривой крутящего момента. В то время как крутящий момент и ток двигателя могут превышать 100% в течение нескольких секунд во время запуска, продолжительная работа выше 100% может привести к повреждению двигателя. Любая крутящая нагрузка двигателя, превышающая крутящий момент пробоя, приведет к остановке двигателя. Крутящий момент, скольжение и ток будут приближаться к нулю в условиях нагрузки «без механического крутящего момента». Это состояние аналогично разомкнутому вторичному трансформатору. Существует несколько основных конструкций асинхронных двигателей, которые значительно отличаются от кривой крутящего момента, приведенной выше.Различные конструкции оптимизированы для запуска и работы с различными типами нагрузок. Крутящий момент заблокированного ротора (T _LR) для двигателей различных конструкций и размеров находится в диапазоне от 60% до 350% крутящего момента при полной нагрузке (T _FL). Пусковой ток или ток заторможенного ротора (I _LR) может находиться в диапазоне от 500% до 1400% от тока полной нагрузки (I _FL). Этот потребляемый ток может вызвать проблемы с запуском больших асинхронных двигателей.
Классы двигателей NEMA и IEC
Различные стандартные классы (или конструкции) двигателей, соответствующие кривым крутящего момента (рисунок ниже), были разработаны для лучшего управления нагрузками различных типов.Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) определила классы двигателей A, B, C и D для удовлетворения этих требований к приводам. Аналогичные классы N и H Международной электротехнической комиссии (IEC) соответствуют конструкциям NEMA B и C соответственно.
Рисунок 5.13 Характеристики для проектов NEMA
Характеристики для проектов NEMA
Все двигатели, за исключением класса D, работают со скольжением 5% или менее при полной нагрузке.
Класс B (IEC Class N) Двигатели используются по умолчанию в большинстве приложений.При пусковом моменте LRT = от 150% до 170% от FLT он может запускать большинство нагрузок без чрезмерного пускового тока (LRT). КПД и коэффициент мощности высокие. Обычно он приводит в действие насосы, вентиляторы и станки.
Класс A Пусковой момент такой же, как у класса B. Пусковой момент и пусковой ток (LRT) выше. Этот двигатель справляется с кратковременными перегрузками, которые встречаются в машинах для литья под давлением.
Класс C (IEC Class H) имеет более высокий пусковой крутящий момент, чем классы A и B при LRT = 200% от FLT.Этот двигатель применяется для тяжелых пусковых нагрузок, которые необходимо приводить в действие с постоянной скоростью, таких как конвейеры, дробилки, поршневые насосы и компрессоры.
Класс D Двигатели имеют самый высокий пусковой момент (LRT) в сочетании с низким пусковым током из-за высокого скольжения (от 5% до 13% при FLT). Высокое скольжение приводит к снижению скорости. Регулировка скорости плохая. Тем не менее, двигатель отлично справляется с нагрузками с переменной скоростью, например с маховиком для аккумулирования энергии. Применения включают пробивные прессы, ножницы и подъемники.
Класс E Двигатели — это более эффективная версия класса B.
Класс F Двигатели имеют намного более низкие LRC, LRT и крутящий момент, чем у класса B. Они управляют постоянными, легко запускаемыми нагрузками.
Коэффициент мощности асинхронных двигателей
Асинхронные двигатели имеют отстающий (индуктивный) коэффициент мощности от линии электропередачи. Коэффициент мощности больших полностью нагруженных высокоскоростных двигателей может достигать 90% для больших высокоскоростных двигателей. При 3/4 полной нагрузки максимальный коэффициент мощности высокоскоростного двигателя может составлять 92%.Коэффициент мощности малых тихоходных двигателей может составлять всего 50%. При запуске коэффициент мощности может находиться в диапазоне от 10% до 25%, увеличиваясь по мере достижения ротором скорости. Коэффициент мощности (PF) значительно зависит от механической нагрузки двигателя (рисунок ниже). Ненагруженный двигатель аналогичен трансформатору без резистивной нагрузки на вторичной обмотке. Небольшое сопротивление отражается от вторичной обмотки (ротора) к первичной обмотке (статору). Таким образом, в линии электропередачи присутствует реактивная нагрузка до 10% коэффициента мощности. Когда ротор нагружен, возрастающая резистивная составляющая отражается от ротора к статору, увеличивая коэффициент мощности.
Рисунок 5.14 Коэффициент мощности и КПД асинхронного двигателя
КПД асинхронного двигателя
Большие трехфазные двигатели более эффективны, чем трехфазные двигатели меньшего размера, и почти все однофазные двигатели. КПД большого асинхронного двигателя может достигать 95% при полной нагрузке, хотя чаще встречается 90%. Эффективность малонагруженного или ненагруженного асинхронного двигателя низкая, потому что большая часть тока связана с поддержанием намагничивающего потока. Когда нагрузка крутящего момента увеличивается, больше тока потребляется для создания крутящего момента, в то время как ток, связанный с намагничиванием, остается фиксированным.Эффективность при 75% FLT может быть немного выше, чем при 100% FLT. Эффективность снижается на несколько процентов при FLT 50% и снижается еще на несколько процентов при FLT 25%. Эффективность становится низкой только ниже 25% FLT. Изменение КПД в зависимости от нагрузки показано на рисунке выше. Индукционные двигатели обычно имеют завышенные размеры, чтобы гарантировать, что их механическая нагрузка может быть запущена и приведена в действие при любых условиях эксплуатации. Если многофазный двигатель нагружен менее 75% номинального крутящего момента, когда КПД достигает пика, КПД снижается лишь незначительно до 25% FLT.
Корректор коэффициента мощности Nola
Фрэнк Нола из НАСА предложил корректор коэффициента мощности (PFC) в качестве энергосберегающего устройства для однофазных асинхронных двигателей в конце 1970-х годов. Он основан на предположении, что асинхронный двигатель с неполной нагрузкой менее эффективен и имеет более низкий коэффициент мощности, чем двигатель с полной нагрузкой. Таким образом, можно сэкономить энергию в частично загруженных двигателях, в частности, в двигателях 1-φ. Энергия, потребляемая для поддержания магнитного поля статора, относительно фиксирована по отношению к изменениям нагрузки.Хотя в полностью загруженном двигателе экономить нечего, напряжение на частично загруженном двигателе может быть уменьшено, чтобы уменьшить энергию, необходимую для поддержания магнитного поля. Это повысит коэффициент мощности и эффективность. Это была хорошая концепция для заведомо неэффективных однофазных двигателей, для которых она предназначалась. Эта концепция не очень применима к большим трехфазным двигателям. Из-за их высокого КПД (90% +) экономия энергии невелика. Более того, двигатель с КПД 95% по-прежнему имеет КПД 94% при 50% крутящем моменте при полной нагрузке (FLT) и 90% КПД при 25% FLT.Потенциальная экономия энергии при переходе от 100% FLT к 25% FLT составляет разницу в эффективности 95% — 90% = 5%. Это не 5% мощности при полной нагрузке, а 5% мощности при пониженной нагрузке. Корректор коэффициента мощности Nola может быть применим к 3-фазному двигателю, который большую часть времени простаивает (ниже 25% FLT), например к пробивному прессу. Срок окупаемости дорогостоящего электронного контроллера был оценен как непривлекательный для большинства приложений. Тем не менее, он может быть экономичным в составе электронного пускателя двигателя или регулятора скорости.Асинхронный двигатель может работать как генератор переменного тока, если это привод
.
Асинхронные двигатели в качестве генераторов переменного тока
Асинхронный двигатель может работать как генератор переменного тока, если он приводится в действие крутящим моментом, превышающим 100% синхронной скорости (рисунок ниже). Это соответствует нескольким% «отрицательного» скольжения, скажем, -1%. Это означает, что, поскольку мы вращаем двигатель быстрее, чем синхронная скорость, ротор продвигается на 1% быстрее, чем вращающееся магнитное поле статора. Обычно он отстает в двигателе на 1%.Поскольку ротор разрезает магнитное поле статора в противоположном направлении (впереди), ротор индуцирует напряжение в статоре, возвращая электрическую энергию обратно в линию электропередачи.
Рисунок 5.15 Отрицательный крутящий момент превращает асинхронный двигатель в генератор
Такой индукционный генератор должен возбуждаться «живым» источником мощностью 50 или 60 Гц. В случае сбоя в электроснабжении энергокомпании выработка электроэнергии невозможна. Этот тип генератора не подходит в качестве резервного источника питания.Преимущество ветряного генератора вспомогательной энергии состоит в том, что он не требует автоматического выключателя отключения питания для защиты ремонтных бригад. Это безотказно.
Небольшие удаленные (от электросети) установки могут быть выполнены с самовозбуждением путем размещения конденсаторов параллельно фазам статора. Если снять нагрузку, остаточный магнетизм может вызвать небольшой ток. Этот ток может протекать через конденсаторы без рассеивания мощности. Когда генератор достигает полной скорости, ток увеличивается, чтобы подать ток намагничивания на статор.В этот момент может быть приложена нагрузка. Слабое регулирование напряжения. Асинхронный двигатель может быть преобразован в генератор с самовозбуждением путем добавления конденсаторов.
Процедура запуска заключается в доведении ветряной турбины до скорости в двигательном режиме путем подачи на статор нормального напряжения линии электропередачи. Любая вызванная ветром скорость турбины, превышающая синхронную, будет развивать отрицательный крутящий момент, возвращая мощность в линию электропередачи, изменяя нормальное направление электрического счетчика киловатт-часов.В то время как асинхронный двигатель представляет отстающий коэффициент мощности для линии электропередачи, асинхронный генератор переменного тока представляет собой ведущий коэффициент мощности. Индукционные генераторы не получили широкого распространения на обычных электростанциях. Скорость привода паровой турбины является постоянной и регулируемой в соответствии с требованиями синхронных генераторов переменного тока. Синхронные генераторы также более эффективны.
Скорость ветряной турбины трудно контролировать, и скорость ветра может изменяться порывами. Асинхронный генератор лучше справляется с этими колебаниями из-за собственного проскальзывания.Это меньше нагружает зубчатую передачу и механические компоненты, чем синхронный генератор. Однако это допустимое изменение скорости составляет всего около 1%. Таким образом, индукционный генератор, подключенный к прямой линии, считается ветряной турбиной с фиксированной скоростью (см. Асинхронный генератор с двойным питанием для истинного генератора переменного тока с регулируемой скоростью). Несколько генераторов или несколько обмоток на общем валу можно переключать для обеспечения высокой и низкой скорости, чтобы приспособиться к переменным ветровым условиям.
Асинхронные двигатели с несколькими полями
Асинхронные двигатели
могут содержать несколько обмоток возбуждения, например, 4-полюсную и 8-полюсную обмотки, соответствующие синхронным скоростям вращения 1800 и 900 об / мин.Подать питание на то или иное поле менее сложно, чем на повторное подключение катушек статора.
Рисунок 5.16 Несколько полей позволяют изменять скорость
Если поле сегментировано с выведенными выводами, оно может быть изменено (или переключено) с 4-полюсного на 2-полюсное, как показано выше для 2-фазного двигателя. Сегменты 22,5 ° переключаются на сегменты 45 °. Для ясности выше показана только проводка для одной фазы. Таким образом, наш асинхронный двигатель может работать на нескольких скоростях. При переключении вышеуказанного двигателя 60 Гц с 4 полюсов на 2 полюса синхронная скорость увеличивается с 1800 до 3600 об / мин.
Q: Если двигатель приводится в движение частотой 50 Гц, каковы будут соответствующие 4-полюсные и 2-полюсные синхронные скорости?
А:
[латекс] N_s = \ frac {120f} {P} [/ latex] [latex] N_s = \ frac {120 * 50Hz} {4} [/ latex] [latex] = 1500 об / мин (4-полюсный) [ / латекс]
[латекс] N_s = \ frac {120f} {P} [/ latex] [latex] N_s = \ frac {120 * 50Hz} {2} [/ latex] [latex] = 3000 об / мин (2-полюсный) [ / латекс]
Асинхронные двигатели с переменным напряжением
Скорость малых асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором для таких применений, как приводные вентиляторы, может быть изменена путем снижения сетевого напряжения.Это снижает крутящий момент, доступный нагрузке, что снижает скорость (см. Рисунок ниже).
Рисунок 5.17 Регулирование переменного напряжения, скорость асинхронного двигателя
Электронное регулирование скорости в асинхронных двигателях
Современная полупроводниковая электроника расширяет возможности управления скоростью. Изменяя сетевую частоту 50 или 60 Гц на более высокие или более низкие значения, можно изменить синхронную скорость двигателя. Однако уменьшение частоты тока, подаваемого на двигатель, также снижает реактивное сопротивление X _L, что увеличивает ток статора.Это может привести к насыщению магнитной цепи статора с катастрофическими последствиями. На практике напряжение на двигателе необходимо уменьшать при уменьшении частоты.
Рисунок 5.18 Электронный частотно-регулируемый привод
И наоборот, частота привода может быть увеличена для увеличения синхронной скорости двигателя. Однако необходимо увеличить напряжение, чтобы преодолеть увеличивающееся реактивное сопротивление, чтобы поддерживать ток на уровне нормального значения и поддерживать крутящий момент. Инвертор приближает синусоидальные волны к двигателю с помощью выходов с широтно-импульсной модуляцией.Это прерывистый сигнал, который может быть включен или выключен, высокий или низкий, процент времени включения соответствует мгновенному напряжению синусоидальной волны.
Когда электроника применяется для управления асинхронным двигателем, становится доступно множество методов управления, от простого до сложного:
Скалярное управление: Описанный выше недорогой метод управления только напряжением и частотой без обратной связи.
Векторное управление: Также известно как векторное управление фазой.Компоненты тока статора, создающие магнитный поток и крутящий момент, измеряются или оцениваются в реальном времени для улучшения кривой крутящего момента двигателя. Это требует больших вычислений.
Прямое управление крутящим моментом: Продуманная адаптивная модель двигателя позволяет более прямое управление потоком и крутящим моментом без обратной связи. Этот метод быстро реагирует на изменения нагрузки.
Многофазный асинхронный двигатель состоит из многофазной обмотки, встроенной в многослойный статор, и проводящей короткозамкнутой клетки, встроенной в многослойный ротор.
Трехфазные токи, протекающие внутри статора, создают вращающееся магнитное поле, которое индуцирует ток и, следовательно, магнитное поле в роторе. Крутящий момент ротора развивается, когда ротор немного проскальзывает за вращающимся полем статора.
В отличие от однофазных двигателей, многофазные асинхронные двигатели самозапускаются.
Пускатели двигателей минимизируют нагрузку на линию питания, обеспечивая при этом больший пусковой крутящий момент, чем требуется во время работы.Снижение линейного тока Пускатели требуются только для больших двигателей.
Трехфазные двигатели при запуске будут работать от однофазных.
Статический преобразователь фазы — это трехфазный двигатель, работающий на одной фазе без нагрузки на вал, генерирующий трехфазный выходной сигнал.
Несколько обмоток возбуждения можно перемонтировать для работы с несколькими дискретными скоростями двигателя, изменив количество полюсов.
Трехфазный двигатель может работать от однофазного источника питания.Однако он не запускается самостоятельно. Его можно запустить вручную в любом направлении, набрав скорость за несколько секунд. Он будет развивать только 2/3 номинальной мощности 3-φ, потому что одна обмотка не используется.
Рисунок 5.19 Двигатель 3-фазн. Питается от мощности 1-фазн., Но не запускается.
Одинарная катушка однофазного двигателя
Одиночная катушка однофазного асинхронного двигателя создает не вращающееся магнитное поле, а пульсирующее поле, достигающее максимальной напряженности при электрическом напряжении 0 ° и 180 °.
Рисунок 5.20 Однофазный статор создает невращающееся пульсирующее магнитное поле
Другая точка зрения состоит в том, что одиночная катушка, возбуждаемая однофазным током, создает два вектора магнитного поля, вращающихся в противоположных направлениях, совпадающих дважды за оборот при 0 ° (рисунок выше-a) и 180 ° (рисунок e). Когда векторы поворачиваются на 90 ° и -90 °, они отменяются на рисунке c. При 45 ° и -45 ° (рисунок b) они частично складываются по оси + x и сокращаются по оси y. Аналогичная ситуация существует на рисунке d.Сумма этих двух векторов — это вектор, неподвижный в пространстве, но чередующийся во времени. Таким образом, пусковой крутящий момент не создается.
Однако, если ротор вращается вперед со скоростью немного меньшей, чем синхронная скорость, он будет развивать максимальный крутящий момент при 10% скольжении относительно вектора прямого вращения. Меньший крутящий момент будет развиваться выше или ниже 10% скольжения. Ротор будет испытывать скольжение на 200-10% относительно вектора магнитного поля, вращающегося в противоположных направлениях. Небольшой крутящий момент (см. Кривую зависимости крутящего момента от скольжения), за исключением двукратной пульсации частоты, создается вектором, вращающимся в противоположных направлениях.Таким образом, однофазная катушка будет развивать крутящий момент после запуска ротора. Если ротор запускается в обратном направлении, он будет развивать такой же большой крутящий момент, поскольку он приближается к скорости вращающегося в обратном направлении вектора.
Однофазные асинхронные двигатели имеют медную или алюминиевую короткозамкнутую клетку, встроенную в цилиндр из стальных пластин, типичных для многофазных асинхронных двигателей.
Двигатель с постоянным разделением конденсаторов
Одним из способов решения проблемы с однофазным двигателем является создание двухфазного двигателя, получающего двухфазное питание от однофазного.Для этого требуется двигатель с двумя обмотками, разнесенными друг от друга на 90 ° , электрический, питаемый двумя фазами тока, смещенными во времени на 90 ° . Это называется конденсаторным двигателем с постоянным разделением.
Рисунок 5.21 Асинхронный двигатель с постоянным разделением конденсаторов
Асинхронный двигатель с постоянным разделением конденсаторов
Этот тип двигателя подвержен увеличению величины тока и сдвигу во времени назад, когда двигатель набирает скорость, с пульсациями крутящего момента на полной скорости. Решение состоит в том, чтобы конденсатор (импеданс) оставался небольшим, чтобы минимизировать потери.Потери меньше, чем у двигателя с экранированными полюсами. Эта конфигурация двигателя хорошо работает до 1/4 лошадиных сил (200 Вт), хотя обычно применяется к двигателям меньшего размера. Направление двигателя легко изменить, включив конденсатор последовательно с другой обмоткой. Этот тип двигателя может быть адаптирован для использования в качестве серводвигателя, описанного в другом месте этой главы.
Рисунок 5.22 Однофазный асинхронный двигатель со встроенными катушками статора
Однофазные асинхронные двигатели могут иметь катушки, встроенные в статор для двигателей большего размера.Тем не менее, меньшие размеры требуют меньшего количества сложностей для создания концентрированных обмоток с выступающими полюсами.
Асинхронный двигатель с конденсаторным пуском
На рисунке ниже конденсатор большего размера может использоваться для запуска однофазного асинхронного двигателя через вспомогательную обмотку, если он отключается центробежным переключателем, когда двигатель набирает скорость. Более того, во вспомогательной обмотке может быть намного больше витков из более тяжелого провода, чем в двигателе с разделенной фазой сопротивления, чтобы уменьшить чрезмерное повышение температуры.В результате для таких тяжелых нагрузок, как компрессоры кондиционеров, доступен больший пусковой крутящий момент. Эта конфигурация двигателя работает настолько хорошо, что доступна в многомощных (несколько киловаттных) размерах.
Рисунок 5.23 Асинхронный двигатель с конденсаторным пуском
Асинхронный двигатель с конденсаторным двигателем
Вариант двигателя с конденсаторным пуском (рисунок ниже) заключается в запуске двигателя с относительно большим конденсатором для высокого пускового момента, но после запуска оставляют конденсатор меньшей емкости на месте, чтобы улучшить рабочие характеристики, не потребляя при этом чрезмерного тока.Дополнительная сложность конденсаторного двигателя оправдана для двигателей большего размера.
Рисунок 5.24 Асинхронный двигатель с конденсаторным двигателем
Пусковой конденсатор двигателя может быть неполярным электролитическим конденсатором с двойным анодом, который может представлять собой два последовательно соединенных поляризованных электролитических конденсатора + к + (или — к -). Такие электролитические конденсаторы переменного тока имеют такие высокие потери, что их можно использовать только в прерывистом режиме (1 секунда во включенном состоянии, 60 секунд в выключенном состоянии), например, при запуске двигателя. Конденсатор для работы двигателя должен иметь не электролитическую конструкцию, а полимерный конденсатор с более низкими потерями.
Асинхронный двигатель с двухфазным электродвигателем с сопротивлением
Если во вспомогательной обмотке намного меньше витков, меньший провод размещен под углом 90 ° к главной обмотке, он может запустить однофазный асинхронный двигатель. При более низкой индуктивности и более высоком сопротивлении ток будет испытывать меньший фазовый сдвиг, чем основная обмотка. Может быть получено около 30 ° разности фаз. Эта катушка создает умеренный пусковой крутящий момент, который отключается центробежным переключателем на 3/4 синхронной скорости.Эта простая (без конденсатора) конструкция хорошо подходит для двигателей мощностью до 1/3 лошадиных сил (250 Вт), управляющих легко запускаемыми нагрузками.
Рисунок 5.25 Сопротивление асинхронного двигателя с расщепленной фазой
Этот двигатель имеет больший пусковой крутящий момент, чем двигатель с экранированными полюсами (следующий раздел), но не такой большой, как двухфазный двигатель, построенный из тех же частей. Плотность тока во вспомогательной обмотке настолько высока во время пуска, что последующий быстрый рост температуры исключает частый перезапуск или медленные пусковые нагрузки.
Корректор коэффициента мощности Nola
Фрэнк Нола из НАСА предложил корректор коэффициента мощности для повышения эффективности асинхронных двигателей переменного тока в середине 1970-х годов. Он основан на предположении, что асинхронные двигатели неэффективны при нагрузке ниже полной. Эта неэффективность коррелирует с низким коэффициентом мощности. Коэффициент мощности меньше единицы возникает из-за тока намагничивания, необходимого для статора. Этот фиксированный ток составляет большую долю от общего тока двигателя по мере уменьшения нагрузки двигателя.При небольшой нагрузке полный ток намагничивания не требуется. Его можно уменьшить, уменьшив подаваемое напряжение, улучшив коэффициент мощности и эффективность. Корректор коэффициента мощности определяет коэффициент мощности и снижает напряжение двигателя, тем самым восстанавливая более высокий коэффициент мощности и уменьшая потери.
Поскольку однофазные двигатели примерно в 2–4 раза менее эффективны, чем трехфазные двигатели, существует потенциальная экономия энергии для двигателей 1-φ. Для полностью нагруженного двигателя экономии нет, так как требуется весь ток намагничивания статора.Напряжение не может быть уменьшено. Но есть потенциальная экономия от менее чем полностью загруженного двигателя. Двигатель с номинальным напряжением 117 В переменного тока рассчитан на работу при напряжении от 127 В переменного тока до 104 В переменного тока. Это означает, что он не полностью загружен при работе при напряжении более 104 В переменного тока, например, при работе холодильника на 117 В переменного тока. Контроллер коэффициента мощности может безопасно снизить сетевое напряжение до 104–110 В переменного тока. Чем выше начальное напряжение в сети, тем больше потенциальная экономия. Конечно, если энергокомпания подаст напряжение ближе к 110 В переменного тока, двигатель будет работать более эффективно без каких-либо дополнительных устройств.
Любой практически неработающий однофазный асинхронный двигатель с 25% FLC или менее является кандидатом на использование PFC. Однако он должен работать большое количество часов в год. И чем больше времени он простаивает, как в пилораме, штамповочном прессе или конвейере, тем выше вероятность оплаты контроллера через несколько лет эксплуатации. За него должно быть втрое легче платить по сравнению с более эффективным 3-φ-двигателем. Стоимость PFC не может быть возмещена для двигателя, работающего всего несколько часов в день.
Краткое описание: Однофазные асинхронные двигатели
Однофазные асинхронные двигатели не могут запускаться самостоятельно без вспомогательной обмотки статора, приводимой в действие противофазным током около 90 ° . После запуска вспомогательная обмотка необязательна.
Вспомогательная обмотка конденсаторного двигателя с постоянным разделением каналов имеет конденсатор, включенный последовательно с ней во время пуска и работы.
Асинхронный двигатель с конденсаторным запуском имеет только конденсатор, включенный последовательно со вспомогательной обмоткой во время запуска.
Конденсаторный двигатель обычно имеет большой неполяризованный электролитический конденсатор, включенный последовательно со вспомогательной обмоткой для запуска, а затем меньший неэлектролитический конденсатор во время работы.
Вспомогательная обмотка двухфазного двигателя с сопротивлением во время пуска развивает разность фаз по сравнению с основной обмоткой из-за разницы в сопротивлении.
.

Устройство и принцип действия асинхронных электродвигателей

Устройство асинхронного электродвигателя.

Принцип действия.

Достоинства и недостатки асинхронных двигателей.

Читайте также статьи:

Принцип действия асинхронного двигателя

Назначение и принцип действия асинхронного двигателя

Назначение асинхронного электродвигателя

Принцип действия асинхронного двигателя

Принцип работы асинхронного двигателя

Строение двигателя

Принцип действия

Как вращается ротор

Гребневые асинхронные двигатели

Подключение

Аналогия с муфтой

Достоинства и недостатки

Трехфазный асинхронный двигатель

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Концепция вращающегося магнитного поля

Действие вращающегося магнитного поля на замкнутый виток

Короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя

Скольжение асинхронного двигателя. Скорость вращения ротора

Преобразование энергии

Параметры асинхронного двигателя

Режимы работы

Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей

Устройство и принцип действия асинхронного двигателя

1. Южно-Казахстанская государственная фармацевтическая академия

2. План

3. Введение

4. Бытовая электрическая техника

5. Электрическое оборудование предприятий

7. Основатели электрических машин

9. Михаил Доливо-Добровольский

10. Электрический двигатель в разрезе

11. Трёхфазный электрический двигатель

12. Принцип действия АД

16. Формулы 3-х фазных ЭДС

17. Графики трёхфазных ЭДС

18. Основные определения и формулы АД

19. Виды асинхронных машин

20. Устройство трёхфазного двигателя

22. Статор А Д

23. Ротор асинхронного двигателя

25. Пуск АД с фазным ротором

27. Тесты по АД

28. Тест №2 по АД

29. Тест №3 по АД

30. Тест №4 по АД

31. Тест №5 по АД

32. Тест №6 по АД

33. Тест №7 по АД

34. Тест №8 по АД

35. Тест №9 по АД

36. Тест №10 по АД

37. Закрепление материала

38. http://www.eti.su/articles/elektroprivod/elektroprivod_36.html

39. Интернет — ссылки

Устройство и принцип действия асинхронного двигателя. АЭ-92

Асинхронный двигатель – принцип работы и особенности управления

Асинхронный двигатель – принцип работы и применение

Устройство асинхронного двигателя и правила обслуживания

Принцип действия асинхронного двигателя – его диагностика и ремонт

| Асинхронный двигатель

Конструкция асинхронного двигателя (асинхронный двигатель)

Статор

Ротор

Трехфазного асинхронного двигателя (асинхронного двигателя)

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Асинхронный двигатель с контактным кольцом или двигатель с фазным ротором

Введение в индукционный электродвигатель и электродвигатель переменного тока

Принцип работы асинхронного двигателя / синхронного двигателя

Конструкция трехфазного асинхронного двигателя

УПРАВЛЕНИЕ СКОРОСТЬЮ ИНДУКЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Применение трехфазных и однофазных двигателей

Преимущества асинхронных двигателей

Каков принцип работы электродвигателя?

Принцип действия электродвигателя: перемещение электродвигателя с помощью электромагнетизма

Принцип действия электродвигателя: правило левой руки Флеминга