Назначение, устройство и принцип действия АД.
Асинхронные электродвигатели (в дальнейшем АД) находят в народном хозяйстве наиболее широкое применение. По разным данным до 70% всей электрической энергии, преобразуемой в механическую энергию вращательного движения, потребляется АД. Электрическую энергию в механичекую энергию поступательного движения преобразуют линейные асинхронные электродвигатели, которые используются вэлектрической тяге, для выполнения различных технологических операций.
Широкое применение АД связано с рядом их достоинств. АД — это самые простые в конструктивном отношении, в изготовлении, надежные и самые недорогостоящие из всех типов электрических двигателей. Они не имеют щеточно-коллекторного узла, что помимо высокой надежности обеспечивает минимальные эксплуатационные расходы.
В зависимости от числа питающих фаз различают трехфазные и однофазные АД. Трехфазный АД при определенных условиях может успешно выполнять свои функции и при питании от однофазной сети. Трехфазные и однофазные АД широко применяются в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве, в частном секторе, в быту, в домашних мастерских, на садовых участках и др. Однофазные АД приводят во вращение стиральные машины, вентиляторы, небольшие деревообрабатывающие станки, электрический инструмент, насосы для подачи воды и т. д.
Трехфазный асинхронный двигатель традиционного исполнения, обеспечивающий вращательное движение, представляет собой электрическую машину, состоящую из двух основных частей: неподвижного статора и ротора, вращающегося на валу двигателя.
Статор двигателя состоит из станины, в которую впрессовывают так называемое электромагнитное ядро статора, включающее магнитопровод и трехфазную распределенную обмотку статора. Назначение ядра — намагничивание машины или создание вращающегося магнитного поля. Магнитопровод статора состоит из тонких (от 0,28 до 1 мм), изолированных друг от друга, листов, штампованных из специальной электротехнической стали. В листах различают зубцовую зону и ярмо (рис. 3.1,о). Листы собирают и скрепляют таким образом, что в магнитопроводе формируются зубцы и пазы статора (рис. 3.1,6). Назначение магнитопровода заключается в том, что он, во-первых, представляет собой наименьшее магнитное сопротивление для магнитного потока, создаваемого обмоткой статора, во-вторых, магнитопровод, благодаря явлению намагничивания, этот поток усиливает.
Рис. 3.1. Отдельный лист (а) и пакет магнитопровода
(б) статора в сборе
В пазы магнитопровода укладывается распределенная трехфазная обмотка статора. Обмотка в простейшем случае состоит из трех фазных катушек, оси которых сдвинуты в пространстве по отношению друг к другу на 120°. Чтобы распределить многовитковую катушку по нескольким пазам, нужно ее разделить на соответствующее число соединенных последовательно секций (рис.3.2,а).
Рис. 3.2. Катушка обмотки, состоящая из нескольких секций (а)
и схема концентрической обмотки (б)
В свою очередь каждая секция состоит из нескольких витков. На схемах обмоток обычно показываются не отдельные витки, а только стороны секций. Секции обмотки укладываются в пазы. Если статор мысленно разрезать по образующей и развернуть его в плоскость, то легко получить представление о конфигурации обмотки статора в целом.
На рис. 3.2,б показана схема концентрической обмотки статора при числе полюсов 2р = 4 (каждая фаза имеет по две катушки), числе пазов z = 24, числе пазов на полюс и фазу q = 2.
Фазные катушки соединяют между собой по схемам «звезда», либо «треугольник» (рис. 3.3).
Рис. 3.3. Схемы соединения фазных обмоток трехфазного АД в «звезду» и в «треугольник»
Ротор двигателя состоит из магнитопровода, также набранного из штампованных листов стали, с выполненными в нем пазами, в которых располагается обмотка ротора.
Различают два вида обмоток ротора: короткозамкнутую и фазную.
Наибольшее применение получила короткозамкнутая обмотка типа «беличьей клетки». Обмотка ротора крупных двигателей включает латунные или медные стержни, которые вбивают в пазы а по торцам устанавливают короткозамыкающие кольца, к которым припаивают или приваривают стержни.
Для серийных АД малой и средней мощности обмотку ротора изготовляют путем литья под давлением из алюминиевого сплава. При этом в пакете ротора / заодно отливаются стержни 2 и короткозамыкающие кольца 4 с крылышками вентиляторов для улучшения условий охлаждения двигателя, затем пакет напрессовывается на вал 3 (рис. 3.4). На разрезе, выполненном на этом рисунке, видны профили пазов, зубцов и стержней ротора.
Рис. 3.4. Ротор АД с короткозамкнутой обмоткой
Фазная обмотка аналогична обмотке статора, соединенной в «звезду». Концы обмотки ротора соединяют вместе и изолируют, а начала присоединяют к контактным кольцам, располагающимся на валу двигателя. На контактные кольца, изолированные друг от друга и от вала двигателя и вращающиеся вместе с ротором, накладываются неподвижные щетки, к которым присоединят внешние цепи. Это позволяет, изменяя сопротивление ротора, регулировать скорость вращения двигателя, ограничивать пусковые токи и т. д.
Общий вид асинхронного двигателя серии 4А представлен на рис. 3.5.
Рис. 3.5. Общий вид асинхронного двигателя серии 4А
В расточке магнитопровода 6 с обмоткой 8, впрессованного в станину 7, располагается ротор 5, который напрессовывается на вал 2 и устанавливается на подшипниках 1 и 11 в подшипниковых щитах 3 и 9, прикрепляемых к торцам статора с двух сторон. К свободному концу вала присоединяют нагрузку. На другом конце вала укрепляют вентилятор 10 (двигатель закрытого обдуваемого исполнения), который закрывается колпаком 12. Вентилятор обеспечивает более интенсивное отведение тепла от двигателя, чем обеспечивается соответствующая нагрузочная способность.
Для лучшей теплоотдачи станину отливают с ребрами 13 практически по всей поверхности станины.
Статор и ротор разделены воздушным зазором, который для машин небольшой мощности находится в пределах от 0,2 до 0,5 мм.
Для прикрепления двигателя к фундаменту, раме или непосредственно к приводимому в движение механизму, на станине предусмотрены лапы 14 с отверстиями для крепления. Выпускаются также двигатели фланцевого исполнения. У таких машин на одном из подшипниковых щитов (обычно со стороны вала) выполняют фланец, обеспечивающий присоединение двигателя к рабочему механизму. Для заземления корпуса служит винт 15.
Выпускаются также двигатели, имеющие и лапы, и фланец. Установочные размеры двигателей (расстояние между отверстиями на лапах или фланцах), а также их высоты оси вращения нормируются (см. гл. 1).
Возможности асинхронного двигателя, как и всякой другой электрической машины, характеризуется его параметрами, которые приводятся в каталогах а также, большей частью, и паспорте двигателя. Паспорт — небольшая металлическая табличка, прикрепленная к корпусу статора. Номинальными называют параметры, которые двигатель может выдерживать в течение всего срока эксплуатации.
К номинальным (паспортным) данным двигателя относятся: мощность на валу Рн, номинальные напряжение обмотки статора Uн, ток статора 1н, частота напряжения сети fн, частота вращения ротора nн в об/мин, КПД ηн, коэффициент мощности cosφн.
В паспорте АД обычно приводят два значения напряжения, например, 380/220 В. Меньшее значение напряжения — это фазное напряжение обмотки статора. Большее значение напряжения относится к соединению обмотки статора в «звезду», меньшее — в «треугольник». Соответственно указывают два значения тока статора.
В каталогах на двигатели приводят также кратность пускового тока IП/IН; кратность пускового момента μП = МП /Мн; кратность максимального момента μМ=ММ/МН, которая называется перегрузочной способностьюдвигателя.
Дата добавления: 2021-12-14; просмотров: 333;