Устройство и принцип действия асинхронных электродвигателей

Асинхронный трехфазный двигатель – самый распространенный в промышленности и сельском хозяйстве. Около 95% всех двигателей – асинхронные.

Принцип действия асинхронного двигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля, создаваемого в трехфазной обмотке статора, и проводников с током, из которых состоит обмотка ротора.

Представим себе вращающееся магнитное поле в виде кольца с двумя постоянными магнитами.

В середине кольца помещена обмотка ротора в виде короткозамкнутой беличьей клетки.

Вращающееся магнитное поле статора индуктирует в проводах обмотки ротора токи, направление которых определяют по правилу правой руки. При этом нужно иметь в виду, что если магнитное поле вращается по часовой стрелке, то относительное вращение проводника нужно принимать против часовой стрелки.

В проводах, находящихся под северным полюсом, ток направлен к нам и направление его обозначим точкой.

Рисунок 54 – Принцип действия асинхронного двигателя

При взаимодействии магнитного поля статора и ротора к проводу приложена сила , заставляющая его перемещаться в сторону движения поля статора.

Если поле статора вращается со скоростью , которую называют синхронной, то ротор вращается с меньшей скоростью , которую называют асинхронной.

Отставание ротора от поля статора называют скольжением и обозначают буквой .

Величина скольжения может быть определена из уравнения

(6.1)

Скольжение – основная переменная величина асинхронной машины, от которой зависит режим ее работы.

Число оборотов ротора при номинальных нагрузке, напряжении и частоте указывают на заводском щитке двигателя.

Величина скольжения асинхронных двигателей составляет примерно =0,01÷0,06. Скольжение может быть определено также в процентах.

У асинхронного двигателя при неподвижном роторе скольжение имеет максимальное значение =1, так как =0.

Рисунок 55 – Асинхронная машина с короткозамкнутым ротором в разрезе:

1 – станина, 2 – сердечник статора, 3 – обмотка статора, 4 – сердечник ротора с короткозамкнутой обмоткой, 5 – вал

Асинхронный двигатель состоит из неподвижной части – статора и вращающейся – ротора.

Статор представляет собой стальной сердечник в виде пустотелого цилиндра, набираемого из отдельных листов электротехнической стали, изолированных между собой лаком. Внутри цилиндра выштампованы пазы, куда укладывают обмотку статора. По устройству статор асинхронного двигателя почти ничем не отличается от статора синхронной машины. Обмотки статоров асинхронной и синхронной машин рассчитывают и выполняют аналогично.

Внутри статора помещается ротор, представляющий собой стальной цилиндр, который набирают из отдельных листов электротехнической стали, покрытых изоляционным лаком.

Роторы бывают двух типов: короткозамкнутые и фазные.

В пазы короткозамкнутого ротора укладывают обмотку в виде беличьей клетки, выполняемую из медных стержней, которую с торцовых сторон замыкают кольцами.

В двигателях небольшой мощности, до 100 кВт, беличью клетку изготовляют путем заливки пазов ротора алюминием под давлением. Беличью клетку от стали ротора не изолируют, так как проводимость проводников обмотки в десятки раз больше проводимости стали. При отливке беличьей клетки из алюминия одновременно отливают и боковые кольца вместе с вентиляционными крыльями.

Рисунок 56 – Короткозамкнутый ротор: а — беличья клетка, б — в сборе:

1 – вал, 2 – сердечник, 3 – алюминиевая обмотка, 4 – боковые кольца с крыльчаткой

Выводы обмоток асинхронных двигателей обозначают следующим образом:

Рисунок 57 – Соединение обмоток в коробке выводов

Обмотки двигателя могут быть соединены в звезду или в треугольник. Для удобства соединения обмоток в треугольник выводы обмоток присоединены к зажимам по схеме приведенной на рисунке выше. На том же рисунке показаны способы и схемы соединения обмоток. Если на паспорте двигателя написано 220/380 В и стоит обозначение D/Y, то это значит, что при линейном напряжении в сети 220 В обмотки нужно соединить в треугольник, а при линейном напряжении 380 В – в звезду. Выводы обмоток ротора обозначают буквами Р1, Р2, Р3.