Асинхронный двигатель с фазным ротором

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Асинхронные машины

асинхронный ротор добровольский двигатель

Асинхронная машина - это машина, в которой при работе возбуждается вращающееся магнитное поле, но ротор которой вращается асинхронно, т.е. со скоростью, отличной от скорости поля.

Предложена русским изобретателем М.О. Доливо-Добровольским в 1888г. 95% приводов производственных механизмов имеют в своем составе асинхронный двигатель (подъемно-транспортные системы; устройства электропривода станков; медицинское оборудование и бытовые приборы).

Достоинства:

* простота конструкции; надежность

* низкая себестоимость

* высокий срок службы

* высокий пусковой момент и перегрузочная

Cпособность

Асинхронный двигатель может работать с длительной перегрузкой, допускает частые пуски и реверсы. Основной недостаток - сложность регулирования частоты вращения. Мощность асинхронных двигателей составляет от десятков мегаватт до долей ватт. Выпускаются в виде серий, охватывающих определенный набор мощностей, частот вращения и напряжений. Машины одной серии имеют общее конструктивное решение, технологию изготовления и однотипность материалов (4А от 0,06 до 400 кВт).

Асинхронная машина состоит из статора и вращающегося ротора.

Сердечник статора - полый цилиндр, собранный из колец (электротехническая сталь - 0,5 мм). Кольца изолированы друг от друга слоями лака (уменьшение магнитных потерь). Пакет колец запрессован в станину, которая крепится к основанию.

В пазах статора размещаются три фазные обмотки.

Каждая фазная обмотка состоит из нескольких последовательно включенных катушек

Начала и концы фаз выведены на щиток, закреплённый на станине.

На щитке, 660/380, Y/ ?. Двигатель включать в сеть с U л = 660 В по схеме Y или в сеть с U л =380 В - по схеме ?

Ротор - цилиндрический сердечник, собранный из листов электротехнической стали, изолированных друг от друга лаком. Сердечник ротора насажен на вал, закрепленный в подшипниках. В пазах расположены витки обмотки ротора.

В большинстве двигателей применяется короткозамкнутый ротор (дешевле, обслуживание проще, надежен, т.к. нет подвижных контактов)

Торцевые концы стержней замыкаются накоротко кольцами из того же материала. Часто обмотка изготавливается путем заливки пазов ротора расплавленным алюминием

Доливо-Добровольский создал двигатель с короткозамкнутым ротором и исследовал его свойства. Он выяснил, что у таких двигателей есть очень серьёзный недостаток - ограниченный пусковой момент из-за сильно закороченного ротора. Им же была предложена конструкция двигателя с фазным ротором.

Обмотка фазного ротора выполняется изолированным проводом (обычно трехфазная с тем же числом катушек, что и обмотка статора).

Три фазные обмотки ротора соединяются звездой, а свободные концы соединяются с тремя контактными кольцами ( чугун или медь ), укрепленными на валу машины.

На кольца наложены щетки, установленные в щеткодержателях. Через щетки и кольца обмотка присоединена к трехфазному реостату

На щитке машины приводятся данные: Р Н, U Н, I Н, n Н, а также тип машины. Р Н - это номинальная полезная мощность (на валу)

U Н и I Н - номинальные значения линейного напряжения и тока для указанной схемы соединения. Например, тип машины 4AH315S8. Это асинхронный двигатель (А) четвёртой серии защищённого исполнения. Если буква Н отсутствует, то двигатель закрытого исполнения. 315 - высота оси вращения в мм; S - установочные размеры (они задаются в справочнике); 8 - число полюсов машины.

2. Создание вращающегося магнитного поля

Если три катушки, расположенные под углом 120 0, включить в трехфазную сеть ~ тока, а в центре поместить магнитную стрелку на оси, то стрелка придет во вращение. Следовательно, катушки создают вращающееся магнитное поле. Основное условие создания такого поля - пространственный и временной сдвиг. За период направление суммарного магнитного поля сделает один оборот. Обмотка статора создаст магнитное поле с одной парой полюсов (р=1). При стандартной частоте переменного тока f=50 Гц частота вращения магнитного поля статора двухполюсной машины

n1= 50 * 60 = 3000 об / мин

Изменив обмотку статора, можно получить вращающееся магнитное поле с несколькими парами полюсов. Если каждая фаза будет состоять из двух катушек, то магнитное поле будет иметь 2 пары полюсов (р=2)

3. Режимы работы трехфазной асинхронной машины

Режим двигателя: на обмотку статора подается симметричная система токов и в машине создается вращающееся магнитное поле (ВМП) с частотой вращения n 1.

Силовые линии этого поля пересекают обмотку ротора, и в ней по закону электромагнитной индукции наводится ЭДС и так как обмотка ротора замкнута, то по обмотке протекает ток i 2

Взаимодействие ВМП и токов ротора создает вращающий момент М ВР, увлекающий ротор за ВМП. Ротор приходит во вращение и его установившаяся частота вращения n 2 соответствует равенству М ВР тормозному М Т, приложенному к валу от приводимого во вращения механизма и внутренних сил трения. При этом n 1 >n 2

Двигатель преобразует электрическую энергию в механическую.

Режим генератора: если на работающем двигателе ротор разогнать с помощью двигателя до частоты > n 1 в том же направлении, то машина перейдет в режим генератора и избыток механической мощности преобразуется в электрическую.

В режиме генератора - S < 0

АГ потребляет из сети реактивную мощность, а отдает - активную. АГ не может работать независимо, а работая параллельно на сеть ухудшает коэффициент мощности установки.

Автономная работа АГ

При вращении ротора в обмотке статора Ф ост индуцирует Е ост, которая создает в конденсаторах ток I С, который протекая по обмотке статора усиливает его Ф.

ЭДС увеличивается Е и токи конденсаторов возрастают

Начало самовозбуждения АГ также можно обеспечить путем разряда на обмотку статора заряженной конденсаторной батареи.

Чтобы I C обеспечивал подмагничивание АГ необходимо выполнение условия:

U Г - U C > 0

Самовозбуждение продолжается пока ВАХ генератора не пересечется с ВАХ конденсатора ( т. А )

С увеличением нагрузки U падает ( т. В ). Для его стабилизации необходимо увеличивать емкость конденсаторов, чтобы скомпенсировать реактивную энергию, потребляемую нагрузкой

Режим электромагнитного тормоза: (s>1) ротор вращается против вращения поля статора. Это возможно при реверсе (поле поменяло направление вращения, а ротор все еще вращается в противоположном направлении), если М Т >М ВР. Применяется для быстрой остановки двигателя, для торможения приводного механизма (крановые и подъемные устройства при спуске грузов) Особенностью а. м. является наличие скольжения. Только при этом условии в проводниках ротора индуктируется ЭДС и возникает момент.

Размещено на Allbest.ru