Устройство и принцип действия асинхронных машин

Электромагнитная схема трехфазной асинхронной машины, образование вращающегося магнитного поля. Режимы работы асинхронной машины, генератора и электромагнитного торможения. Описание устройства асинхронных двигателей. Схема двигателя с фазным ротором.

Рубрика Физика и энергетика
Вид лекция
Язык русский
Дата добавления 16.02.2015
Размер файла 373,1 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Модуль 2: «Асинхронные машины»

(Конспект лекций)

1. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

асинхронный машина устройство двигатель

1.1 Общие вопросы

Асинхронной машиной (АМ) называется двухобмоточная электрическая машина переменного тока, у которой одна обмотка (первичная) получает питание от электрической сети с частотой 1, а вторая обмотка (вторичная) замыкается накоротко или на электрические сопротивления. ЭДС и ток во вторичной обмотке появляются в результате электромагнитной индукции. Их частота 2 является функцией угловой скорости ротора, которая, в свою очередь, зависит от вращающего момента, приложенного к валу.

Асинхронные машины - наиболее распространенные электрические машины. Как всякая электрическая машина, асинхронная машина обратима и используется как преобразователь электрической энергии в механическую или для обратного преобразования. Чаще всего асинхронные машины работают в качестве электродвигателей.

Асинхронные генераторы применяют значительно реже. В системах автоматики используют большое количество разновидностей и модификаций асинхронных машин: двухфазные исполнительные асинхронные двигатели, тахогенераторы, сельсины, вращающиеся трансформаторы. В соответствии с этим мощность асинхронных машин, изготавливаемых электропромышленностью, колеблется в широких пределах от долей ватта до многих тысяч киловатт. Номинальные напряжения в асинхронных машинах большой мощности достигают 10000 вольт.

В двигателях специального исполнения частота доходит до нескольких тысяч герц, а частота вращения - до нескольких десятков тысяч об/мин. Асинхронные двигатели потребляют до половины всей вырабатываемой в мире электроэнергии и широко применяются в электроприводах различных механизмов: вентиляторах, насосах, транспортерах, компрессорах, обрабатывающих станках и т. д. Это объясняется простотой конструкции, надежностью и высоким значением КПД этих электрических машин.

Особенно широко применяются трехфазные асинхронные двигатели на напряжение до 1000 В мощностью до 100 кВт.

Первые двухфазные асинхронные двигатели были предложены итальянским ученым Г. Феррарисом и югославским ученым Н. Тесла, предложившим способ получения вращающегося магнитного поля при двухфазном токе. Наибольшую роль в создании асинхронных двигателей сыграл русский ученый М.О. Доливо-Добровольский. В 1889 году он впервые использовал трехфазный ток, применил на статоре распределенную трехфазную обмотку и короткозамкнутую роторную обмотку в виде беличьей клетки, а также трехфазную обмотку ротора, выведенную на контактные кольца, для подключения с их помощью пускового реостата в цепь ротора. Принципиальные конструкторские решения, предложенные М. О. Доливо-Добровольским, за столетнюю историю развития АМ в основном остались неизменными.

Для бытовых приборов и специальных приводов используют одно-фазные асинхронные двигатели.

Асинхронные двигатели в нашей стране выпускают едиными сериями. В эксплуатации единые серии значительно облегчают выбор, установку, обслуживание и ремонт электрооборудования.

Опыт разработки и внедрения крупных серий асинхронных двигателей показал необходимость совместной работы расчетчиков, конструкторов и технологов, начиная с момента разработки технического задания в серию. Создание высокоэкономичных асинхронных двигателей единых серий - сложная научно-техническая задача. Применение современных компьютерных технологий позволяет в кратчайшие сроки разрабатывать и запускать в серийное производство новые серии АМ. Грамотная эксплуатация асинхронных двигателей - залог длительной работы самих двигателей и сложного оборудования, основным звеном которого являются эти двигатели.

1.2 Принцип действия и устройство асинхронных машин

Анализ электромеханических преобразователей показывает, что функции преобразования энергии выполняются при периодическом пространственном изменении магнитного поля, т.е.

,

так как только в этих

случаях Мэ м 0, Рэм 0, здесь - угол поворота.

Магнитные поля (потокосцепления), индуктивности и взаимные индуктивности не могут быть монотонно возрастающими функциями токов и угла поворота подвижной части (ротора) и, следовательно, единственно возможным является случай их периодического изменения в зависимости от взаимного перемещения индуктора и якоря. При этом можно перемещать индуктор просто механически или создавать условия для перемещения (вращения) магнитного поля, созданного обмотками.

Создание вращающихся магнитных полей в ЭМ осуществляют многофазными обмотками, т.е. при т 2. Для этого требуется также многофазная сеть - источник питания. Необходимо выполнить всего два условия:

1. Обмотка т-фазная подключается к т-фазному источнику питания.

2. Оси фаз обмотки располагают в ЭМ с пространственным сдвигом на угол

электрических градусов, равным временному сдвигу фаз источника.

Для трехфазной обмотки: т=3, =120, ф=120.

В асинхронной машине выполняются вышеперечисленные условия. Конструктивно асинхронная машина, как всякий ЭМП, состоит из двух совершенно необходимых частей:

1. Магнитной, предназначенной для локализаций магнитного поля в заданном объеме;

2. Электрической, выполняющей две функции: во-первых, создание магнитного поля, во-вторых, восприятие действия созданного в АМ магнитного поля.

Принцип действия асинхронного двигателя заключается в следующем. Обмотка статора подключается к трехфазной сети (или источнику) и создает вращающееся магнитное поле с частотой вращения

,

где f1 - частота тока в первичной обмотке (статора).

1. Если обмотка ротора замкнута, то поле наводит в ней ЭДС с частотой f2. Следовательно, образуется ток и собственное магнитное поле ротора, которое будет вращаться относительно ротора с частотой

,

поскольку обмотка ротора многофазная. При n2 = 0, f2 = f1 и

.

2. При взаимодействии полей обмоток создается результирующее магнитное поле и электромагнитный момент, под действием которого ротор приходит в движение в сторону вращения поля статора. При этом поля взаимодействуют, если неподвижны относительно друг друга. Так как п2 0, то поле ротора всегда вращается относительно ротора с и суммарная скорость поля в пространстве равна

n2 + n'2 = n1

3. Следовательно, частота тока в обмотке ротора зависит от скорости ротора

.

Вводя понятие относительной разности скоростей - скольжения

,

Получим

Или

f2 = f1s.

При достижении частоты вращения ротора, равной частоте вращения магнитного поля (синхронной частоте), ток в роторе будет равен нулю, электромагнитный момент не образуется, т.е. преобразование становится невозможным, поэтому эта машина названа асинхронной.

Магнитная система асинхронной машины выполняется (из листовой электротехнической стали) в виде двух концентрических цилиндров, из которых внутренний (ротор), укрепленный на валу в подшипниках, может свободно вращаться внутри неподвижного внешнего (статора).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Обмотка 1 (рис. 1.1) размещается равномерно по окружности статора так, чтобы отдельные ее фазы были сдвинуты на 120. Обмотка 2 на роторе выполняется трехфазной или многофазной и в простейшем случае замыкается накоротко. Для лучшей магнитной связи воздушный зазор 3 между статором и ротором выбирается минимально возможным.

Если обмотку статора присоединить к источнику трехфазного переменного тока, то, протекая по обмотке, ток создаст магнитное поле, ось которого непрерывно перемещается (вращается) в пространстве. Это вращающееся магнитное поле наводит токи в замкнутой обмотке ротора, которые, взаимодействуя с полем, создают электромагнитные силы, стремящиеся двигать ротор в направлении вращения поля.

Принцип образования вращающегося магнитного поля в машине переменного тока рассмотрен на примере статора с простейшей обмоткой (рис. 1.2), в которой каждая фаза состоит из одного витка или двух проводников (первая фаза - проводники А и Х, вторая фаза - проводники В и Y, третья фаза - проводники С и Z).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проводники каждого витка (фазы) расположены друг от друга на расстоянии полюсного деления

, (1.1)

где диаметр внутренней расточки статора, а число пар полюсов.

На рис. 1.2 полюсное деление составляет половину окружности. Шаг витка или обмотки называют полным (). Двойному полюсному делению соответствует угол по окружности статора В электромеханике для обозначения пространственного расположения обмоток пользуются понятием «электрический градус», который соответствует р геометрическим градусам: 1 = р эл. в 360 эл. Начала фаз А, В, С сдвинуты относительно друг друга на 120 эл., что в данном случае составляет треть окружности.

На рис. 1.2, а показаны направления токов в проводниках обмотки статора для момента времени , когда и

.

Через четверть периода токи изменят фазу на 90 (рис. 1.2, б):

.

Распределение токов по окружности статора (рис. 1.3) составляет две зоны, каждая величиной , а направления токов в этих зонах противоположны и токи распределены по поверхности статора по синусоидальному закону.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Токи проводников обмотки статора двухполюсной машины создают (рис. 1.2) двухполюсный магнитный поток Ф1, проходящий через статор, ротор и воздушный зазор. При изменении фазы токов на 90 кривая распределения токов и магнитный поток поворачиваются в направлении следования фаз на 90. При изменении фазы токов еще на 90 ось магнитного потока повернется еще на 90. Таким образом, обмотка статора двухполюсной машины при питании ее трехфазным током создает двухполюсное вращающееся магнитное поле. При этом за период изменения тока поле поворачивается на или на 360.

Частота вращения магнитного поля

, (1.2)

где частота тока статора.

Магнитное поле вращается в направлении чередования фаз А, В, С обмотки статора. Для изменения направления вращения поля на обратное достаточно переменить местами на зажимах обмотки статора концы двух проводников, идущих от питающей сети.

При полюсное деление составляет четверть окружности и каждая фаза простейшей трехфазной обмотки статора состоит из двух витков с шагом , которые сдвинуты относительно друг друга на и соединены последовательно или параллельно. Отдельные фазы и их начала А, В, С при этом также сдвинуты относительно друг друга на 120 эл., составляющих в данном случае 1/6 окружности (рис. 1.4, а).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Такая обмотка, как видно из рис. 1.4, создает кривую распределения тока и магнитное поле с . Это поле также является вращающимся и за один период тока поворачивается на величину двойного полюсного деления , что в данном случае составляет половину окружности (рис. 1.4, б), вследствие чего частота вращения магнитного поля

(1.3)

В общем случае можно изготовить обмотку с и т. д. При этом получается кривая распределения тока и магнитное поле с парами полюсов. Магнитное поле вращается с частотой (в оборотах в секунду)

(1.4)

или в оборотах в минуту

. (1.5)

В табл. 1.1 приведены частоты вращения магнитного поля обмоток с различными числами полюсов при стандартной частоте промышленного тока = 50 Гц.

Таблица 1.1

1

2

3

4

5

6

8

10

, об/мин

3000

1500

1000

750

600

500

375

300

При своем вращении магнитный поток, пересекая витки обмоток статора и неподвижного в момент включения ротора, индуцирует в них, согласно закону электромагнитной индукции, ЭДС соответственно

.

Если обмотка ротора замкнута, то в ней возникают токи , частота которых при неподвижном роторе () равна частоте сети f1.

Если обмотка ротора трехфазная, то в ней индуцируется трехфазный ток. Этот ток создает вращающийся магнитный поток ротора при числе полюсов , направление и частота вращения которого при такие же, как и у потока статора:

(1.6)

Поэтому потоки и вращаются синхронно и образуют общий вращающийся поток двигателя . В стержнях короткозамкнутого ротора индуцируется многофазная система токов со сдвигом в соседних стержнях по фазе на угол

, (1.7)

где число стержней ротора. Токи создают вращающийся поток , число полюсов, направление и частота вращения которого такие же, как у потока фазного ротора. Значит, и в этом случае в двигателе образуется общий магнитный поток . Поэтому рассматривают ЭДС, индуцируемые этим магнитным полем.

В результате взаимодействия токов ротора с потоком возникают действующие на проводники ротора механические силы (силы Ампера

и вращающий электромагнитный момент М.

Характер действия этих сил поясняет рис. 1.5, в верхней части которого показаны вращающаяся со скоростью 1 синусоидальная волна общего магнитного поля машины и направления ЭДС е2, индуктируемых этим полем в проводниках обмотки неподвижного ротора. В нижней части рис. 1.5 показаны направления токов i2 проводников обмотки ротора и действующих на них сил для двух случаев: когда угол сдвига фаз 2 между е2 и i2 равен нулю и когда 2 = 90. При 2 = 0 (в роторе создается только активная составляющая тока) все силы действуют в сторону вращения магнитного поля. Поэтому вращающий момент

(1.8)

отличен от нуля и также действует в сторону вращения поля. При 2 = 90 (индуктивный ток) силы действуют в разные стороны и момент равен нулю.

Отсюда следует, что вращающий момент создается только активной составляющей тока ротора:

. (1.9)

Размещено на http://www.allbest.ru/

Этот вывод справедлив для всех машин переменного тока. Отсюда следует и другой вывод: магнитное поле создается реактивным током; следовательно, асинхронная машина всегда потребляет для своего намагничивания реактивный ток и всегда работает с отстающим коэффициентом мощности.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Цепь ротора асинхронного двигателя обладает активным сопротивлением, поэтому при пуске двигателя () всегда . В результате развиваемый момент и если он больше статического тормозного момента на валу, то ротор двигателя придет во вращение. Рис. 1.6 иллюстрирует получение вращающего момента в асинхронном двигателе. При вращении магнитного потока по часовой стрелке по правилу правой руки определено направление ЭДС (для этого мысленно останавливают поле и перемещают проводники ротора в сторону, противоположную вращению поля). Активная составляющая тока совпадает по направлению с ЭДС (условные обозначения - крестики и точки - показывают одновременно направление ЭДС и активной составляющей тока). По правилу левой руки определено направление механической силы . Суммарное усилие, приложенное ко всем проводникам ротора, образует электромагнитный момент М, увлекающий ротор за вращающимся магнитным полем с некоторой частотой вращения , т. е. ротор будет вращаться с отставанием относительно поля статора.

Относительную разность частот вращения поля статора и ротора называют скольжением и выражают в относительных единицах (о. е.):

(1.10)

или в процентах:

. (1.11)

В зависимости от режима работы асинхронной машины скольжение изменяется в широких пределах.

1.3 Режимы работы асинхронной машины

В двигательном режиме электрическая энергия, подводимая к машине, преобразуется в механическую на валу. При пуске двигателя частота вращения и , скорость пересечения проводников ротора вращающимся магнитным полем максимальна. ЭДС, индуктируемая полем, в обмотке ротора тоже максимальна. Ток , вступая во взаимодействие с потоком , создает на роторе вращающий электромагнитный момент

.

Под действием момента ротор начинает вращаться в том же направлении, что и поле. Пока электромагнитный момент больше момента на валу (статического тормозного), частота вращения ротора увеличивается. При равенстве электромагнитного и статического моментов (М = МС) наступает установившийся процесс: двигатель работает с постоянной частотой вращения п, величина которой определяется согласно формуле (1.10):

. (1.12)

При вращении ротора синхронно с полем статора (с синхронной частотой вращения) скольжение . При этом условии магнитное поле статора относительно ротора неподвижно и токи в роторе наводится не будут, значит, и такой частоты вращения ротор самостоятельно достичь не может. Вследствие этого в режиме двигателя всегда и . Всякое изменение статического момента влечет за собой изменение частоты вращения ротора: при увеличении частота вращения уменьшается, а разность соответственно увеличивается. Пропорционально разности увеличиваются ЭДС и ток : ротор двигателя вращается с меньшей частотой, развивает больший момент на валу (до sкр).

Генераторный режим асинхронной машины наступает при частоте вращения ротора, превышающей синхронную. Этот режим достигается при увеличении частоты вращения ротора вспомогательным двигателем. При , проводники ротора и поле статора неподвижны относительно друг друга: ЭДС и ток обращаются в нуль. При дальнейшем увеличении частоты вращения ротора в проводниках его обмотки вновь появляются ЭДС и ток, но другого направления: машина переходит в генераторный режим. Рис. 1.7, а подтверждает этот вывод.

Пользуясь правилом правой ладони и считая поле неподвижным, а проводники - перемещающимися вправо с частотой вращения , определим по правилу левой ладони направление механической силы , направленной против направления вращения ротора.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Таким образом, в двигательном режиме электромагнитный момент машины движущий, вращающий; в генераторном - тормозной, действующий против вращающего МВР.

В генераторном режиме частота вращения может быть увеличена до бесконечности. Следовательно, этот режим определяет скольжение от до ().

Для работы асинхронной машины в генераторном режиме необходим намагничивающий (реактивный) ток, создающий магнитное поле. Реактивный ток можно получить из сети (при параллельной работе асинхронного генератора с сетью) или создать режим самовозбуждения. В этом случае необходима остаточная намагниченность магнитопровода машины и батарея конденсаторов, включенная на зажимы статора машины и являющаяся источником реактивной мощности. Наличие батареи конденсаторов, ее большие габариты и масса являются серьезным недостатком асинхронных генераторов. Тем не менее в последнее время асинхронные генераторы применяют в качестве автономных источников питания (ветро- и гидроэнергоустановки малой мощности).

Тормозной режим асинхронной машины характеризуется вращением ротора в сторону, противоположную вращению поля статора (рис. 1.7, б). Этот режим может наступить при спуске двигателем груза (рис. 1.8, а) или реверсировании машин с полной скорости: постепенно увеличивая груз, можно сначала остановить (затормозить) двигатель (рис. 1.8, б), а затем, продолжая увеличивать груз, развернуть его (рис. 1.8, в) в другую сторону (против поля).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Частота вращения ротора относительно поля статора возрастет до и резко возрастет ток . Направления токов в проводниках ротора и электромагнитного момента останутся теми же. В таком режиме ротор вращается в обратном направлении (по отношению к направлению магнитного поля), поэтому , границы изменения скольжения . В рассматриваемом режиме энергию машина получает как со стороны ротора (механическую), так и со стороны статора (электрическую).

Тормозной режим наиболее тяжел для машины и часто приводит к перегреву обмоток, но пользуются им достаточно широко, ограничивая токи включением добавочных сопротивлений в цепь ротора.

1.4 Описание устройства асинхронных двигателей

Асинхронные двигатели подразделяют на два основных типа: с короткозамкнутым ротором и фазным ротором (их называют двигателями с контактными кольцами). Конструктивно статоры этих двигателей отличий не имеют. По степени защиты двигатели выполняют закрытыми обдуваемыми (исполнение IP44, IP54) и защищенными (исполнение IP23). В закрытых двигателях со степенями защиты IP44 и IP54 более 90 % тепла, обусловленного потерями мощности, отводится воздухом с поверхности корпуса.

Двигатели с короткозамкнутым ротором являются наиболее дешевыми, надежными и поэтому самыми распространенными из всех электрических двигателей; электропромышленность выпускает их десятки миллионов в год.

На рис. 1.9 показан общий вид наиболее распространенного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором закрытого обдуваемого исполнения. В сердечнике статора 1 расположена трехфазная обмотка 2. Обмотка ротора 3 - короткозамкнутая, в виде «беличьего колеса» (общепринятое название «обмотка в виде беличьей клетки»).

Сердечник статора закрепляют в корпусе 4, а сердечник ротора 5 - на валу 6 (машины малой мощности) или на ободе с крестовиной и втулкой, надетой на вал (машины большой мощности). Вал ротора вращается в подшипниках 7, установленных в подшипниковых щитах 8, прикрепляемых к корпусу статора. Конструкция оболочки (корпус, щиты и т. д.) в значительной степени зависит от исполнения машины по степени защищенности и от выбранной системы охлаждения. В обдуваемой машине (рис. 1.9) для лучшего охлаждения корпус снабжен ребрами 9. Центробежный вентилятор 10, расположенный на валу двигателя снаружи оболочки машины, обдувает ребристый корпус двигателя. Вентилятор закрыт воздухонаправляющим кожухом 11.

Внутри машины воздух перемешивается вентиляционными лопатками 12, отлитыми вместе с короткозамыкающими кольцами 13 обмотки 3 ротора. В мощных двигателях для повышения интенсивности охлаждения воздух прогоняется через аксиальные каналы ротора, образованные воздухопроводящими трубками и дисками, предотвращающими попадание наружного воздуха и влаги к обмоткам статора. На корпусе крепится коробка выводов 14, в которой установлена клеммная панель с выведенными концами обмотки статора. Количество выводов обмотки может быть шесть (начала и концы всех трех фаз обмотки, для возможности соединения обмотки статора по схеме «звезда» или «треугольник») или три, если в двигателе предусмотрена лишь одна схема соединения обмоток статора.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Сердечник статора (магнитопровод) набирают из отштампованных кольцеобразных листов электротехнической стали толщиной 0,350,5 мм. С внутренней стороны кольца выштампованы пазы для размещения обмотки. Листы изолируют оксидной пленкой или лаком и спрессовывают в сердечник, скрепляя его сваркой, скобками или шпильками. В машинах свыше 400 кВт в сердечниках для лучшего охлаждения выполняют радиальные каналы: разделяют сердечник на ряд пакетов с установкой между ними стальных прокладок.

В пазы магнитопровода статора укладывают обмотку, изготовленную из медного изолированного провода круглого или прямоугольного сечения. Обмотки из провода прямоугольного сечения изготавливают в виде жестких секций и укладывают в открытые или полуоткрытые пазы (рис. 1.10, а, б). Обмотки из провода круглого сечения всыпают в полузакрытые пазы через шлиц в пазу (рис. 1.11) с помощью специальных станков.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

В современных асинхронных машинах в качестве межвитковой и корпусной изоляции используют изоляционные материалы классов нагревостойкости В и F, а для специальных машин, работающих в тяжелых условиях, материалы класса Н.

Магнитопровод ротора набирают из изолированных листов электротехнической стали с выштампованными пазами. В короткозамкнутых роторах пазы заливают алюминием; при этом образуются стержни «беличьей клетки» (рис. 1.9). Одновременно отливают короткозамыкающие торцевые кольца и вентиляционные лопасти. В более крупных машинах в пазы ротора вставляют медные (бронзовые, латунные) стержни, концы которых вваривают (впаивают) в короткозамыкающие медные кольца. Магнитопровод ротора вместе с короткозамкнутой обмоткой напрессовывают на вал.

Двигатели с фазным ротором находят меньшее применение, чем с короткозамкнутым ротором, и выпускаются промышленностью главным образом мощностью свыше 100 кВт. На рис. 1.12 представлен общий вид асинхронного двигателя с фазным ротором защищенного исполнения.

Статор двигателя с фазным ротором конструктивно не отличается от статора двигателя с короткозамкнутым ротором. Сердечник статора 1, как и в двигателе с короткозамкнутым ротором, запрессован в корпус 2. В пазах сердечника статора размещена обмотка 3. В пазах сердечника ротора 4 уложена распределенная трехфазная обмотка 5. Для лучшего охлаждения магнитопроводы статора и ротора в машинах большой и средней мощности разделены на отдельные пакеты, между которыми имеются вентиляционные каналы. Лопасти вентилятора 6, установленного на валу 7, засасывают воздух в машину через отверстия 8 в подшипниковых щитах 9 и выбрасывают его через отверстия 17 в корпусе 2 двигателя.

Контактные кольца 12 расположены вне оболочки машины.

Выводные концы 10 обмотки ротора 5 проходят через центральное отверстие в валу 7 и подключаются к трем контактным кольцам 12 болтами. Щеткодержатели 13 со щетками прикрепляются щеточной траверсой 14 к подшипниковому щиту 11. Токосъемное устройство закрыто коробкой 16. В роторах этих двигателей применяют обмотку всыпную из провода круглого сечения или обмотку, состоящую из жестких секций, укладываемых в открытые пазы, в том числе из отдельных стержней, вкладываемых в полузакрытые пазы с торца. Обмотку ротора при изготовлении соединяют в звезду (иногда в треугольник). Три конца от фазных обмоток присоединяют к контактным кольцам, установленным на вал двигателя.

Асинхронные двигатели являются основными двигателями промышленных электроприводов. В нашей стране выпуск трехфазных асинхронных двигателей превышает 10 млн штук в год.

В современном электромашиностроении асинхронные двигатели, как правило, выпускают сериями. В СССР впервые в мировой практике в 1946-1948 г. была разработана первая единая государственная серия асинхронных машин общего назначения мощностью до 100 кВт - серия А (АО). В 60-е годы ХХ века была разработана серия А2 (АО2).

В 70-е годы в СССР была разработана и освоена единая серия асинхронных двигателей 4А. Впервые одновременно с разработкой конструкции электродвигателей серии 4А создавались типовая технология и технологическое оборудование с автоматизацией обмоточных работ. Для унификации и взаимозаменяемости технологического оборудования для двигателей серии стандартизованы шкала мощностей и установочно-присоединительные размеры в соответствии с рекомендациями Международной электротехнической комиссии (МЭК) по стандартизации параметров и характеристик электротехнических изделий. Необходимость международной стандартизации в этой области обусловлена развитием международной торговли электротехническим и промышленным оборудованием.

Двигатели серии 4А выпускались в 80-х годах ХХ столетия массово и в настоящее время эксплуатируются практически на всех промышленных предприятиях России и СНГ. Серия охватывает диапазон мощностей от 0,6 до 400 кВт и построена на 17 стандартных высотах оси вращения от 50 до 355 мм. Серия включает основное исполнение двигателей, ряд модификаций и ряд специализированного исполнения.

Двигатели основного исполнения - это двигатели с короткозамкнутым ротором общего назначения, рассчитанные на частоту сети 50 Гц. Их исполнение по степени защиты - IP 44 (закрытое исполнение) во всем диапазоне высот вращения и IP 23 (защищенное исполнение) в диапазоне высот осей вращения 160-355. IP - первые буквы английских слов International Protection (защита по международному классу). Две цифры характеризуют степень защиты персонала от соприкосновения с токоведущими частями, находящимися внутри машины; вторая - степень защиты машины от проникновения воды внутрь машины. Машины закрытого исполнения работают в более тяжелых по условиям охлаждения режимах, чем машины защищенного исполнения. Их выполняют с меньшими электромагнитными нагрузками.

Обозначение двигателя основного исполнения серии 4А состоит из девяти позиций:

. (1.13)

Позиции в порядке следования номеров означают:

1 - порядковый номер серии (четвертая);

2 - род двигателя (асинхронный);

3 - исполнение по степени защиты: буква Н - исполнение IP23, отсутствие буквы - исполнение IP44;

4 - исполнение по материалу станины и щитов: буква А - станина и щиты алюминиевые, буква Х - станина алюминиевая, щиты чугунные или наоборот, отсутствие буквы - станина и щиты чугунные или стальные;

5 - высота оси вращения (две или три цифры), мм;

6 - установочный размер по длине станины (условная длина станины: буквы S - меньший, М - средний, L - больший);

7 - длина сердечника статора: буквы А - меньшая или В - большая при одинаковом установочном размере S, М, или L; отсутствие бук-вы означает, что при данном установочном размере выполняется только одна длина сердечника;

8 - число полюсов двигателя (одна или две цифры);

9 - климатическое исполнение (буква У);

10 - категория размещения (цифры 3 или 2).

Примеры условного обозначения основного исполнения трехфазных асинхронных двигателей серии 4А:

4АА80В6У3 - асинхронный двигатель четвертой серии с короткозамкнутым ротором, степень защиты IP44, щиты и станина алюминиевые, высота оси вращения 80 мм, сердечник статора большей длины (В), шестиполюсный, для эксплуатации в условиях умеренного климата (У), в закрытых неотапливаемых помещениях (3);

4АНК250SА4У3 - асинхронный двигатель четвертой серии с фазным ротором, степень защиты IP23, станина и щиты чугунные, высота оси 250 мм, сердечник статора малой длины (А), четырехполюсный, для эксплуатации в условиях умеренного климата (У), в закрытых неотапливаемых помещениях (3).

Двигатели различных модификаций и специализированного исполнения имеют те же обозначения, что и основного, но с добавочными буквами, проставляемыми либо после названия серии, либо после цифры, обозначающей число полюсов:

4АР… - двигатели с повышенным пусковым моментом;

4АС… - двигатели с повышенным номинальным скольжением;

4АК, 4АНК… - двигатели с фазным ротором исполнения IP44 и IP23 соответственно.

В многоскоростных двигателях (ступенчатое регулирование частоты вращения переключением числа пар полюсов) числа пар полюсов обозначаются через черту: 4А160М12/8/6/4У3 - двигатель, обмотки статора которого переключают по двенадцати-, восьми-, шести- и четырехполюсной схеме, соответственно частота вращения магнитного поля двигателя 500/750/1000/1500 об/мин. Габаритные, установочные и присоединительные размеры многоскоростных асинхронных двигателей соответствуют односкоростным двигателям, на базе которых они спроектированы.

В 80-х годах ХХ столетия разработана серия асинхронных двигателей АИ. В ее разработке приняли участие страны Восточной Европы, входившие в организацию «Интерэлектро», что отражено в названии серии. Серия охватывает диапазон номинальных мощностей от 0,025 до 400 кВт. Серия разработана на 18 стандартных высотах оси вращения от 45 до 355 мм. В качестве основного исполнения двигателей серии АИ принято закрытое исполнение со степенью защиты IP54, защищенное исполнение IP23 отнесено к модификациям. Двигатели выпускают по привязке мощностей в двух вариантах: для размещения внутри страны (в обозначении буква Р) и для поставки на экспорт (в обозначении буква С). После обозначения варианта двигателя по привязке мощностей следуют обозначения, аналогичные обозначениям серии 4А, начиная с 3-го номера формулы (1.13), например, АИРХ160S8.

Отличие этой серии состоит в изготовлении двигателей закрытого исполнения по степени защиты IP54.

В серии АИ предусмотрены практически такие же модификации и специализированные исполнения, что и в серии 4А с сохранением символов и их расположения в обозначении двигателя.

Результатом модернизации и совершенствования конструкции двигателей серий 4А и АИ являются двигатели выпускаемых серий 5А, 6А и RA (Российская асинхронная).

ТЕСТ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ АСИНХРОННЫХ МАШИН

1. Режимы работы электрической машины переменного тока:

а) только двигателем;

б) генераторами, двигателями;

в) генераторами, двигателями, компенсаторами.

(Эталон: б, в)

2. Магнитное поле создаваемое обмоткой трехфазного двигателя является…

а) вращающимся;

б) постоянным по величине;

в) синусоидальным;

г) пульсирующем во времени.

(Эталон: а).

3. Выражение, определяющее частоту вращения магнитного поля:

a. ;

b. ;

c. ;

d. .

(Эталон: г)

4. Число полюсов асинхронного двигателя при и равно:

а) 4;

б) 6;

в) 8;

г) 10;

д) 12.

(Эталон: в).

5. Выражение, определяющее скольжение асинхронной машины:

а) ;

б) ;

в) ;

г) .

(Эталон: а, г)

6. Частота вращения ротора шестиполюсного асинхронного двигателя при примерно равна ___ об/мин:

а) 1430;

б) 960;

в) 735;

г) 585;

д) 478.

(Эталон: б).

7. Соответствие числа пар полюсов и синхронной частоты вращения поля:

а) 3000

б) 2000

в) 1500

г) 1200

д) 1000

(Эталон: 1-а, 2-в, 3-д).

8. Вращение поля обмотки статора изменится на обратное при смене чередования фаз А, В, С на:

а) А, С, В.

б) С, В, А.

в) В, С, А.

(Эталон: а, б).

9. Полюсное деление простейшей трех фазной обмотки при составит ____ окружности.

а) половину

б) четверть

в) две третьи

(Эталон: б).

10. Ротор асинхронной машины в двигательном режиме вращается _____ магнитного поля статора.

а) медленнее;

б) быстрее;

в) синхронно

(Эталон: а).

11. Электрическая энергия трехфазного переменного тока в двигательном режиме асинхронной машины

а) преобразуется в механическую

б) генерируется в сеть

(Эталон: а).

12. Перевод асинхронной машины в режим генератора осушествляется при:

а) включении в обмотку статора емкости;

б) уменьшении частоты вращения ротора тормозным моментом;

в) вращении ротора машины встречно магнитному полю;

г) включении в обмотку статора активного сопротивление;

д) вращении ротора быстрее магнитного поля

(Эталон: д).

13. Перевод асинхронной машины в режим электромагнитного тормоза осуществляется при:

а) включении в обмотку статора активного сопротивления;

б) уменьшении частоты вращения ротора тормозным моментом;

в) вращении ротора машины встречно магнитному полю;

г) включении в обмотку статора емкости;

д) вращении ротора быстрее магнитного поля.

(Эталон: в).

14. Сердечник статора электрической машины переменного тока изготавливают…

а) из изолированных листов электротехнической стали;

б) отливая массивным из магнитной стали или чугуна;

в) из неизолированных листов электротехнической стали;

г) отливая массивным из немагнитной стали;

(Эталон: а)

15. Металлы, применяемые для изготовления обмотки ротора асинхронной машины:

а) электротехническая сталь;

б) латунь;

в) медь;

г) алюминий.

(Эталон: б, в, г)

16. Сердечник ротора электрической машины переменного тока изготавливают…

а) из изолированных листов электротехнической стали;

б) отливая массивным из магнитной стали или чугуна;

в) из неизолированных листов электротехнической стали;

г) отливая массивным из немагнитной стали;

(Эталон: а)

17. Контактные кольца асинхронного двигателя с фазным ротором предназначены для:

а) подачи напряжения на обмотку ротора;

б) подачи напряжения на обмотку статора;

в) соединения обмотки ротора с сопротивлением;

г) соединения обмотки статора с сопротивлением

(Эталон: а, в)

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

  • Простота устройства, большая надежность и низкая стоимость асинхронных двигателей. Принцип действия асинхронной машины и режимы ее работы. Получения вращающегося магнитного поля. Устройство синхронной машины, холостой ход синхронного генератора.

    презентация [443,8 K], добавлен 12.01.2010

  • Функционирование асинхронных машин в режиме генератора. Устройство асинхронных двигателей и их основные характеристики. Получение вращающегося магнитного потока. Создание вращающего момента. Частота вращения магнитного потока статора и скольжения.

    реферат [206,2 K], добавлен 27.07.2013

  • Способы управления асинхронным двигателем. Ротор асинхронной машины типа "беличья клетка". Устройство, принцип работы, пусковые условия асинхронных электродвигателей с фазным ротором. Применение пускового реостата. Реостатный способ регулирования частоты.

    реферат [860,5 K], добавлен 17.03.2012

  • Основные законы электротехники. Принцип действия электрического генератора. Образование вращающегося магнитного поля в асинхронном двигателе. Потери мощности в асинхронных машинах. Электромагнитный момент машины. Пусковой момент электродвигателя.

    презентация [1,6 M], добавлен 21.10.2013

  • Принцип действия асинхронного двигателя. Устройство асинхронных электродвигателей с фазным ротором. Схемы присоединения односкоростных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Режимы работы электродвигателей, их монтаж и центровка.

    презентация [674,1 K], добавлен 29.04.2013

  • Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Конструкция асинхронного двигателя с фазным ротором. Снижение тока холостого хода. Магнитопровод и обмотки. Направление электромагнитных сил. Генераторный режим работы.

    презентация [1,5 M], добавлен 09.11.2013

  • Стендовое испытание асинхронной машины с фазным ротором в двигательном и генераторном режимах, в режимах холостого хода и короткого замыкания. Ознакомление со способом пуска машины в ход. Обучение построению круговой диаграммы и ее использованию.

    лабораторная работа [165,0 K], добавлен 27.01.2011

  • Главные размеры асинхронной машины и их соотношения. Обмотка, пазы и ярмо статора. Параметры двигателя. Проверочный расчёт магнитной цепи. Схема развёртки обмотки статора. Расчёт пусковых сопротивлений. Схема управления при помощи командоконтроллера.

    курсовая работа [618,0 K], добавлен 21.05.2013

  • Образование вращающегося магнитного поля. Подключение обмотки статора к цепи переменного трехфазного тока. Принцип действия асинхронного двигателя. Приведение параметров вторичной обмотки к первичной. Индукция магнитного поля. Частота вращения ротора.

    презентация [455,0 K], добавлен 21.10.2013

  • Устройство асинхронной машины: статор и вращающийся ротор. Механическая характеристика асинхронного двигателя, его постоянные и переменные потери. Методы регулирования частоты вращения двигателя. Работа синхронного генератора в автономном режиме.

    презентация [9,7 M], добавлен 06.03.2015

  • Особенности расчета характеристик и определение параметров асинхронных короткозамкнутых двигателей по каталожным данным. Расчеты параметров обмоток статора и ротора, характеристики двигателя в двигательном режиме и в режиме динамического торможения.

    курсовая работа [801,8 K], добавлен 03.04.2010

  • Режимы работы и области применения асинхронных машин. Конструкции и обмотки асинхронных машин. Применение всыпных обмоток с мягкими катушками и обмотки с жесткими катушками. Отличительные черты короткозамкнутых и фазных обмоток роторов асинхронных машин.

    реферат [708,3 K], добавлен 19.09.2012

  • Понятие электрических машин, их виды и применение. Бытовая электрическая техника и оборудование предприятий. Устройство и принцип действия трёхфазного электрического двигателя, схемы соединения его обмоток. Формулы 3-х фазных ЭДС. Виды асинхронных машин.

    презентация [2,8 M], добавлен 02.02.2014

  • Принцип работы машины постоянного тока. Статистические характеристики и режимы работы двигателя независимого возбуждения. Способы регулирования скорости двигателя. Расчет параметров электрической машины. Структурная схема замещения силовой цепи.

    курсовая работа [438,8 K], добавлен 13.01.2011

  • Конструкция асинхронного электродвигателя. Асинхронные и синхронные машины. Простые модели асинхронного электропривода. Принцип получения движущегося магнитного поля. Схемы включения, характеристики и режимы работы трехфазного асинхронного двигателя.

    презентация [3,0 M], добавлен 02.07.2019

  • Принцип работы и устройство асинхронного двигателя. Способ измерения электромагнитного момента асинхронного двигателя. Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей. Изменение скольжения, числа пар полюсов, частоты источника питания двигателя.

    реферат [397,1 K], добавлен 16.05.2016

  • Расчет параметров обмотки статора и ротора асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Расчет механической характеристики асинхронного двигателя в двигательном режиме по приближенной формуле М. Клосса и в режиме динамического торможения.

    курсовая работа [827,2 K], добавлен 23.11.2010

  • Конструкция и принцип действия машины постоянного тока. Характеристики генератора независимого возбуждения. Внешняя характеристика генератора параллельного возбуждения. Принцип обратимости машин постоянного тока. Электромагнитная обмотка якоря в машине.

    презентация [4,1 M], добавлен 03.12.2015

  • Принцип действия и структура синхронных машин, основные элементы и их взаимодействие, сферы и особенности применения. Устройство и методика использования машин постоянного тока, их разновидности, оценка Э.д.с., электромагнитного момента этого типа машин.

    учебное пособие [7,3 M], добавлен 23.12.2009

  • Основные достоинства и недостатки асинхронных (индукционных) машин, история их создания. Устройство асинхронного двигателя. Двигатели с улучшенными пусковыми свойствами. Анализ принципа подключения асинхронного двигателя через магнитный пускатель.

    презентация [5,1 M], добавлен 26.08.2015

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.