Асинхронная машина. Асинхронный двигатель изобрел


Как устроены асинхронные машины и кто их изобрел

Причина, по которой асинхронные машины получили широкое распространение, состоит в простоте их устройства, надежности и технологичности изготовления. Применимость для трехфазной и однофазной сети, широкий диапазон мощностей, легкость изменения направления вращения - все это делает их незаменимыми в качестве приводов самых разнообразных устройств, включая станки и транспортирующие системы.

Существенное достоинство, которым обладают асинхронные машины, состоит в их высоком коэффициенте полезного действия.

Самые распространенные электродвигатели – киловаттные, их применение весьма широко, практически на каждом промышленном предприятии они составляют большую часть приводных устройств.

Свое название асинхронные электрические машины получили потому, что их угловая скорость зависит от величины механической нагрузки на вал. При этом чем выше сопротивление вращающему моменту, тем, естественно, он крутится медленнее. Отставание угловой скорости ротора от частоты вращения магнитного поля, создаваемого током, проходящим через обмотки статора, называется скольжением. Рассчитывается оно, как правило, как относительная величина:

S = (ωn-ωp)/ ωn

Где:

ωn - скорость вращения магнитного поля, об./мин.;

ωp - скорость вращения ротора, об./мин.

Зависимость относительной величины скольжения от нагрузки на вал проявляется в частности в том, что в режиме холостого хода S практически равно нулю.

Устройство асинхронной машины такое же, как и любого другого электродвигателя или генератора. Внутренняя поверхность статора снабжена специальными пазами, в которые прокладываются обмотки (в случае трехфазного питания их три, а для однофазных двигателей - две). Ротор также несложен, его конструкция напоминает беличью клетку, а обмотки короткозамкнуты или имеют контактные кольца.

В случае короткозамкнутого ротора за счет индуктивной наводки от токов статора в обмотках ротора возникает ЭДС согласно правилу правой руки. Далее все просто: две рамки, по которым проходит электрический ток, начинают взаимодействовать друг с другом, и возникает вращательный момент.

Асинхронные машины, ротор которых снабжен контактными кольцами, работают еще проще: питание на вращающие обмотки подается непосредственно через графитовые щетки. Такие роторы еще называют фазными.

Однофазные асинхронные двигатели имеют две обмотки, рабочую и стартовую, предназначенную для создания начального вращательного момента и раскручивания ротора до рабочей угловой скорости. Применяются эти моторы там, где трехфазная сеть недоступна, например, для приведения в движение вращающихся частей бытовых приборов.

Помимо двигателей асинхронными бывают машины противоположного назначения, генераторы. Их устройство практически аналогично. К чести российской электротехники, можно уверенно говорить о приоритете нашей страны в области электромоторов этого типа. М. О. Доливо-Добровольский ещё в 1889 г. первым в мире применил трехфазное питание и получил вращающееся магнитное поле. Современные асинхронные машины принципиально ничем не отличаются от первых трехфазных электромоторов великого русского изобретателя и ученого.

fb.ru

Общие сведенияТрехфазный асинхронный электродвигатель изобрел русский инженер М

Задание 4

Расчет эксплуатационных параметров асинхронного электродвигателяОбщие сведения Трехфазный асинхронный электродвигатель изобрел русский инженер М.О.Доливо-Добровольский в 1889 г. Асинхронные электродвигатели отличаются простотой конструкции, высокой надежностью, низкой стоимостью, могут работать в режиме двигателя, генератора, электромагнитного тормоза и благодаря перечисленным достоинствам широко применяются во всем мире во всех отраслях промышленности. В настоящее время асинхронные электродвигатели составляют 90 % общего парка электродвигателей.

Конструктивно, асинхронный электродвигатель состоит из двух основных частей – неподвижного статора и вращающегося относительно статора ротора, при этом статор и ротор разделены небольшим воздушным зазором. Как правило, ротор располагается внутри статора, но существуют также электродвигатели у которых статор располагается внутри ротора.

Статор асинхронного двигателя состоит из станины, внутри которой расположен стальной сердечник – пакет статора. Для уменьшения потерь мощности на вихревые токи он набирается из тонких штампованных листов электротехнической стали. На рисунке 3 представлен внешний вид пакета статора и одного из листов. На внутренней поверхности пакета статора имеются пазы в которые укладываются секции трехфазной статорной обмотки.

Рис.3. Пакет статора и штампованный лист Как правило, имеется возможность соединять обмотки фаз статора звездой или треугольником, для чего на щиток двигателя выводятся шесть концов обмоток.

Пакет ротора асинхронного электродвигателя представляет собой стальной цилиндр также набранный из тонких штампованных листов, закрепленный на валу двигателя. На наружной поверхности ротора имеются пазы, аналогичные пазам статора, в которые помещается роторная обмотка. По устройству обмотки ротора асинхронные электродвигатели делятся на два типа: двигатели с короткозамкнутым ротором и двигатели с фазным ротором.

На рисунке 4а представлена медная стержневая обмотка короткозамкнутого ротора (беличья клетка), впервые предложенная Доливо-Добровольским. Он предложил в пазы пакета ротора вставлять медные стержни, лишенные изоляции, а концы стержней замыкать накоротко медными кольцами. Подобные обмотки применяют в современных двигателях мощностью более 100 кВт.

Рис.4. Варианты конструкции короткозамкнутого ротора На рисунке 4б представлен ротор с медными стержнями в сборе. В менее мощных машинах стержни изготавливают прямой заливкой пазов ротора расплавленным алюминием, заодно со стержнями на обоих торцах ракета отливают кольца с вентиляционными лопастями (рисунок 4в). На рисунке 4г показан стандартный символ асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, применяемый на электрических схемах.

У фазного ротора в пазы пакета уложена трехфазная обмотка аналогичная статорной, при этом фазы обмотки всегда включают звездой, а три свободных конца обмотки присоединяют к трем медным контактным кольцам, закрепленным на валу при помощи диэлектрических втулок. По контактным кольцам скользят щетки, выводы от которых расположены на корпусе статора.

Рис. 5. Продольный разрез асинхронного электродвигателя с фазным ротором На рисунке 5 представлен продольный разрез асинхронного электродвигателя с фазным ротором. Верхняя половина соответствует исполнению на 1500 об/мин, нижняя 1000 об/мин. На рисунке применены следующие обозначения: 1-передний подшипниковый щит, 2 – корпус статора, 3 – рукоятка подъема щеток, 4- задний подшипниковый щит, 5 – контактные кольца, 6 – обмотка статора, 7 – пакет статора, 8 – пакет ротора, 9 – вентилятор

При помощи контактных колец и щеток в цепь обмотки ротора можно вводить активные сопротивления (реостаты). Введение активного сопротивления в цепь ротора при пуске двигателя позволяет с одной стороны уменьшить пусковой ток, а с другой – увеличить пусковой момент на валу.

В ряде конструкций двигателей с фазным ротором имеется приспособление позволяющее после пуска поднимать щетки одновременно замыкая контактные кольца.

Трехфазные асинхронные электродвигатели с контактными кольцами считаются электрическими машинами специализированного исполнения.

Принцип действия асинхронного электродвигателя При подключении обмоток статора к трехфазной сети питания по обмоткам будет протекать переменный ток I1, который создаст внутри статора вращающийся магнитный поток Ф, замыкающийся по сердечникам статора и ротора. Силовые линии этого потока будут пересекать проводники обмоток ротора и статора и в них по закону электромагнитной индукции будут индуцироваться ЭДС Е1 и Е2, как в первичной и вторичной обмотках трансформатора.Под влиянием ЭДС Е2 по обмотке ротора потечет ток I2. Взаимодействие тока I2 и потока Ф создает электромагнитные силы, приводящие ротор во вращение, вслед за вращающимся потоком Ф.

Таким образом, асинхронный электродвигатель с электрической точки зрения, представляет собой трансформатор с вращающейся вторичной обмоткой и способный поэтому превращать электрическую энергию в механическую.

Для реверсирования двигателя нужно поменять местами два любых провода трехфазной сети питания на клеммах двигателя. При этом поменяется порядок чередования фаз и магнитный поток Ф будет вращаться в другую сторону.

Из принципа действия двигателя следует, что ротор всегда имеет частоту вращения отличную от частоты вращения магнитного потока , как бы проскальзывая относительно него. Численно величина проскальзывания определяется по формуле,

а величина называется скольжением асинхронного двигателя.

Чем больше нагрузка на валу двигателя, тем меньше частота вращения ротора, так как больший момент сопротивления должен уравновешиваться большим вращающим моментом на валу двигателя. Последнее возможно только при увеличении Е2 и I2, а следовательно при большем значении

При номинальной нагрузке на валу скольжение составляет от 0,01 до 0,1, при этом меньшая цифра соответствует двигателям большой мощности, а большая – микродвигателям. Основные расчетные соотношения Критическое скольжение – это скольжение, при котором двигатель развивает максимальный момент на валу. В приведенной формуле - коэффициент, определяющий перегрузочную способность двигателя.

Частота вращения магнитного поля двигателя. Число пар полюсов обмотки статора зависит от способа соединения секций обмотки и у двигателей стандартно исполнения не превышает 4. У многоскоростных двигателей имеется возможность изменять число пар полюсов посредством переключения секций статорной обмотки.

Частота вращения ротора. Активная мощность, потребляемая двигателе от сети питания,

или

. Реактивная мощность. Вращающий момент на валу двигателя. Кратность пускового момента. Фазный ток в обмотке статора. Кратность пускового тока. Контрольная задача №4

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором подключен к трехфазной сети. Обмотки статора соединены звездой. Определить число пар полюсов двигателя, номинальное скольжение, номинальные пусковой и вращающие моменты на валу, номинальный и пусковой токи.
U1

В

Р2

Вт

n2

об/мин

%

cos Kп Км
380 1000 890 78 0,72 5,8 1,1 1,8

birmaga.ru

Асинхронный электродвигатель - Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

(перенаправлено с «»)Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 26 июня 2016; проверки требуют 10 правок. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 26 июня 2016; проверки требуют 10 правок.

Асинхро́нная машина — электрическая машина переменного тока, частота вращения ротора которой не равна (в двигательном режиме меньше) частоте вращения магнитного поля, создаваемого током обмотки статора.

В ряде стран к асинхронным машинам причисляют также коллекторные машины. Второе название асинхронных машин — индукционные, это обусловлено тем, что ток в обмотке ротора индуцируется вращающимся полем статора. Асинхронные машины сегодня составляют бо́льшую часть электрических машин, применяясь главным образом в качестве электродвигателей и являются основными преобразователями электрической энергии в механическую, в подавляющем большинстве это асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором (АДКЗ).

Достоинства (для АДКЗ):

  1. Простота изготовления.
  2. Относительная дешевизна.
  3. Высокая надёжность в эксплуатации.
  4. Невысокие эксплуатационные затраты.
  5. Возможность включения в сеть без каких-либо преобразователей (для нагрузок, не нуждающихся в регулировке скорости).

Все вышеперечисленные достоинства являются следствием отсутствия механических коммутаторов в цепи ротора и привели к тому, что большинство электродвигателей, используемых в промышленности — это асинхронные машины, в исполнении АДКЗ.

Недостатки:

  1. Небольшой пусковой момент.
  2. Значительный пусковой ток.
  3. Низкий коэффициент мощности.
  4. Сложность регулирования скорости с необходимой точностью.
  5. Максимальная скорость двигателя ограничена частотой сети (для АДКЗ, питаемых непосредственно от трёхфазной сети 50 Гц — это 3000 об/мин).
  6. Сильная зависимость (квадратичная) электромагнитного момента от напряжения питающей сети (при изменении напряжения в 2 раза вращающий момент изменяется в 4 раза; у ДПТ вращающий момент зависит от напряжения питания якоря в первой степени, что более благоприятно).

Самый совершенный подход к устранению вышеуказанных недостатков — это питание двигателя через частотный преобразователь, в котором управление производится по сложным алгоритмам.

Ротор и статор асинхронной машины 0,75 кВт, 1420 об/мин, 50 Гц, 230—400 В, 3,4—2,0 A

История[ | ]

encyclopaedia.bid

Общие сведенияТрехфазный асинхронный электродвигатель изобрел русский инженер М

Задание 4

Расчет эксплуатационных параметров асинхронного электродвигателяОбщие сведения Трехфазный асинхронный электродвигатель изобрел русский инженер М.О.Доливо-Добровольский в 1889 г. Асинхронные электродвигатели отличаются простотой конструкции, высокой надежностью, низкой стоимостью, могут работать в режиме двигателя, генератора, электромагнитного тормоза и благодаря перечисленным достоинствам широко применяются во всем мире во всех отраслях промышленности. В настоящее время асинхронные электродвигатели составляют 90 % общего парка электродвигателей.

Конструктивно, асинхронный электродвигатель состоит из двух основных частей – неподвижного статора и вращающегося относительно статора ротора, при этом статор и ротор разделены небольшим воздушным зазором. Как правило, ротор располагается внутри статора, но существуют также электродвигатели у которых статор располагается внутри ротора.

Статор асинхронного двигателя состоит из станины, внутри которой расположен стальной сердечник – пакет статора. Для уменьшения потерь мощности на вихревые токи он набирается из тонких штампованных листов электротехнической стали. На рисунке 3 представлен внешний вид пакета статора и одного из листов. На внутренней поверхности пакета статора имеются пазы в которые укладываются секции трехфазной статорной обмотки.

Рис.3. Пакет статора и штампованный лист Как правило, имеется возможность соединять обмотки фаз статора звездой или треугольником, для чего на щиток двигателя выводятся шесть концов обмоток.

Пакет ротора асинхронного электродвигателя представляет собой стальной цилиндр также набранный из тонких штампованных листов, закрепленный на валу двигателя. На наружной поверхности ротора имеются пазы, аналогичные пазам статора, в которые помещается роторная обмотка. По устройству обмотки ротора асинхронные электродвигатели делятся на два типа: двигатели с короткозамкнутым ротором и двигатели с фазным ротором.

На рисунке 4а представлена медная стержневая обмотка короткозамкнутого ротора (беличья клетка), впервые предложенная Доливо-Добровольским. Он предложил в пазы пакета ротора вставлять медные стержни, лишенные изоляции, а концы стержней замыкать накоротко медными кольцами. Подобные обмотки применяют в современных двигателях мощностью более 100 кВт.

Рис.4. Варианты конструкции короткозамкнутого ротора На рисунке 4б представлен ротор с медными стержнями в сборе. В менее мощных машинах стержни изготавливают прямой заливкой пазов ротора расплавленным алюминием, заодно со стержнями на обоих торцах ракета отливают кольца с вентиляционными лопастями (рисунок 4в). На рисунке 4г показан стандартный символ асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, применяемый на электрических схемах.

У фазного ротора в пазы пакета уложена трехфазная обмотка аналогичная статорной, при этом фазы обмотки всегда включают звездой, а три свободных конца обмотки присоединяют к трем медным контактным кольцам, закрепленным на валу при помощи диэлектрических втулок. По контактным кольцам скользят щетки, выводы от которых расположены на корпусе статора.

Рис. 5. Продольный разрез асинхронного электродвигателя с фазным ротором На рисунке 5 представлен продольный разрез асинхронного электродвигателя с фазным ротором. Верхняя половина соответствует исполнению на 1500 об/мин, нижняя 1000 об/мин. На рисунке применены следующие обозначения: 1-передний подшипниковый щит, 2 – корпус статора, 3 – рукоятка подъема щеток, 4- задний подшипниковый щит, 5 – контактные кольца, 6 – обмотка статора, 7 – пакет статора, 8 – пакет ротора, 9 – вентилятор

При помощи контактных колец и щеток в цепь обмотки ротора можно вводить активные сопротивления (реостаты). Введение активного сопротивления в цепь ротора при пуске двигателя позволяет с одной стороны уменьшить пусковой ток, а с другой – увеличить пусковой момент на валу.

В ряде конструкций двигателей с фазным ротором имеется приспособление позволяющее после пуска поднимать щетки одновременно замыкая контактные кольца.

Трехфазные асинхронные электродвигатели с контактными кольцами считаются электрическими машинами специализированного исполнения.

Принцип действия асинхронного электродвигателя При подключении обмоток статора к трехфазной сети питания по обмоткам будет протекать переменный ток I1, который создаст внутри статора вращающийся магнитный поток Ф, замыкающийся по сердечникам статора и ротора. Силовые линии этого потока будут пересекать проводники обмоток ротора и статора и в них по закону электромагнитной индукции будут индуцироваться ЭДС Е1 и Е2, как в первичной и вторичной обмотках трансформатора.Под влиянием ЭДС Е2 по обмотке ротора потечет ток I2. Взаимодействие тока I2 и потока Ф создает электромагнитные силы, приводящие ротор во вращение, вслед за вращающимся потоком Ф.

Таким образом, асинхронный электродвигатель с электрической точки зрения, представляет собой трансформатор с вращающейся вторичной обмоткой и способный поэтому превращать электрическую энергию в механическую.

Для реверсирования двигателя нужно поменять местами два любых провода трехфазной сети питания на клеммах двигателя. При этом поменяется порядок чередования фаз и магнитный поток Ф будет вращаться в другую сторону.

Из принципа действия двигателя следует, что ротор всегда имеет частоту вращения отличную от частоты вращения магнитного потока , как бы проскальзывая относительно него. Численно величина проскальзывания определяется по формуле,

а величина называется скольжением асинхронного двигателя.

Чем больше нагрузка на валу двигателя, тем меньше частота вращения ротора, так как больший момент сопротивления должен уравновешиваться большим вращающим моментом на валу двигателя. Последнее возможно только при увеличении Е2 и I2, а следовательно при большем значении

При номинальной нагрузке на валу скольжение составляет от 0,01 до 0,1, при этом меньшая цифра соответствует двигателям большой мощности, а большая – микродвигателям. Основные расчетные соотношения Критическое скольжение – это скольжение, при котором двигатель развивает максимальный момент на валу. В приведенной формуле - коэффициент, определяющий перегрузочную способность двигателя.

Частота вращения магнитного поля двигателя. Число пар полюсов обмотки статора зависит от способа соединения секций обмотки и у двигателей стандартно исполнения не превышает 4. У многоскоростных двигателей имеется возможность изменять число пар полюсов посредством переключения секций статорной обмотки.

Частота вращения ротора. Активная мощность, потребляемая двигателе от сети питания,

или

. Реактивная мощность. Вращающий момент на валу двигателя. Кратность пускового момента. Фазный ток в обмотке статора. Кратность пускового тока. Контрольная задача №4

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором подключен к трехфазной сети. Обмотки статора соединены звездой. Определить число пар полюсов двигателя, номинальное скольжение, номинальные пусковой и вращающие моменты на валу, номинальный и пусковой токи.
U1

В

Р2

Вт

n2

об/мин

%

cos Kп Км
380 1000 890 78 0,72 5,8 1,1 1,8

www.birmaga.ru

Общие сведенияТрехфазный асинхронный электродвигатель изобрел русский инженер М

Задание 4 Расчет эксплуатационных параметров асинхронного

электродвигателяОбщие сведения Трехфазный асинхронный электродвигатель изобрел русский инженер М.О.Доливо-Добровольский в 1889 г. Асинхронные электродвигатели отличаются простотой конструкции, высокой надежностью, низкой стоимостью, могут работать в режиме двигателя, генератора, электромагнитного тормоза и благодаря перечисленным достоинствам широко применяются во всем мире во всех отраслях промышленности. В настоящее время асинхронные электродвигатели составляют 90 % общего парка электродвигателей.

Конструктивно асинхронный электродвигатель состоит из двух основных частей – неподвижного статора и вращающегося относительно статора ротора, при этом статор и ротор разделены небольшим воздушным зазором. Как правило, ротор располагается внутри статора, но существуют также электродвигатели у которых статор располагается внутри ротора.

16

Статор асинхронного двигателя состоит из станины, внутри которой расположен стальной сердечник – пакет статора. Для уменьшения потерь мощности на вихревые токи он набирается из тонких штампованных листов электротехнической стали. На рисунке 3 представлен внешний вид пакета статора и одного из листов. На внутренней поверхности пакета статора имеются пазы в которые укладываются секции трехфазной статорной обмотки.

Рис.3. Пакет статора и штампованный лист Как правило, имеется возможность соединять обмотки фаз статора звездой или треугольником, для чего на щиток двигателя выводятся шесть концов обмоток.

Пакет ротора асинхронного электродвигателя представляет собой стальной цилиндр, также набранный из тонких штампованных листов и закрепленный на валу двигателя. На наружной поверхности ротора имеются пазы, аналогичные пазам статора в которые помещается роторная обмотка. По устройству обмотки ротора асинхронные электродвигатели делятся на два типа: двигатели с короткозамкнутым ротором и двигатели с фазным ротором.

На рисунке 4а представлена медная стержневая обмотка короткозамкнутого ротора (беличья клетка), впервые предложенная Доливо-Добровольским. Он предложил в пазы пакета ротора вставлять медные стержни, лишенные изоляции, а концы стержней замыкать накоротко медными кольцами. Подобные обмотки применяют в современных двигателях мощностью более 100 кВт.

На рисунке 4б представлен ротор с медными стержнями в сборе. В менее мощных машинах стержни изготавливают прямой заливкой пазов ротора расплавленным алюминием, заодно со стержнями на обоих торцах ракета отливают кольца с вентиляционными лопастями (рисунок 4в). На рисунке 4г показан стандартный символ асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, применяемый на электрических схемах. 17

Рис.4. Варианты конструкции короткозамкнутого ротора У фазного ротора в пазы пакета уложена трехфазная обмотка аналогичная статорной, при этом фазы обмотки всегда включают звездой, а три свободных конца обмотки присоединяют к трем медным контактным кольцам, закрепленным на валу при помощи диэлектрических втулок. По контактным кольцам скользят щетки, выводы от которых расположены на корпусе статора.

Рис. 5. Продольный разрез асинхронного электродвигателя с фазным ротором 18

На рисунке 5 представлен продольный разрез асинхронного электродвигателя с фазным ротором. Верхняя половина соответствует исполнению на 1500 об/мин, нижняя 1000 об/мин. На рисунке применены следующие обозначения: 1-передний подшипниковый щит, 2 – корпус статора, 3 – рукоятка подъема щеток, 4- задний подшипниковый щит, 5 – контактные кольца, 6 – обмотка статора, 7 – пакет статора, 8 – пакет ротора, 9 – вентилятор

При помощи контактных колец и щеток в цепь обмотки ротора можно вводить активные сопротивления (реостаты). Введение активного сопротивления в цепь ротора при пуске двигателя позволяет с одной стороны уменьшить пусковой ток, а с другой – увеличить пусковой момент на валу.

В ряде конструкций двигателей с фазным ротором имеется приспособление позволяющее после пуска поднимать щетки одновременно замыкая контактные кольца.

Трехфазные асинхронные электродвигатели с контактными кольцами считаются электрическими машинами специализированного исполнения.

Принцип действия асинхронного электродвигателя При подключении обмоток статора к трехфазной сети питания по обмоткам будет протекать переменный ток I1, который создаст внутри статора вращающийся магнитный поток Ф, замыкающийся по сердечникам статора и ротора. Силовые линии этого потока будут пересекать проводники обмоток ротора и статора и в них по закону электромагнитной индукции будут индуцироваться ЭДС Е1 и Е2, как в первичной и вторичной обмотках трансформатора.Под влиянием ЭДС Е2 по обмотке ротора потечет ток I2. Взаимодействие тока I2 и потока Ф создает электромагнитные силы, приводящие ротор во вращение, вслед за вращающимся потоком Ф.Таким образом, асинхронный электродвигатель с электрической точки зрения, представляет собой трансформатор с вращающейся вторичной обмоткой и способный поэтому превращать электрическую энергию в механическую.

Для реверсирования двигателя нужно поменять местами два любых провода трехфазной сети питания на клеммах двигателя. При этом поменяется порядок чередования фаз и магнитный поток Ф будет вращаться в другую сторону.

Из принципа действия двигателя следует, что ротор всегда имеет частоту вращения отличную от частоты вращения магнитного потока , как бы проскальзывая относительно него. Численно величина проскальзывания определяется по формуле

19.

,

а величина называется скольжением асинхронного двигателя.

Чем больше нагрузка на валу двигателя, тем меньше частота вращения ротора, так как больший момент сопротивления должен уравновешиваться большим вращающим моментом на валу двигателя. Последнее возможно только при увеличении Е2 и I2, а следовательно при большем значении .

При номинальной нагрузке на валу скольжение составляет от 0,01 до 0,1, при этом меньшая цифра соответствует двигателям большой мощности, а большая – микродвигателям. Основные расчетные соотношения Критическое скольжение – это скольжение, при котором двигатель развивает максимальный момент на валу. В приведенной формуле - коэффициент, определяющий перегрузочную способность двигателя.

Частота вращения магнитного поля двигателя. Число пар полюсов обмотки статора зависит от способа соединения секций обмотки и у двигателей стандартно исполнения не превышает 4. У многоскоростных двигателей имеется возможность изменять число пар полюсов посредством переключения секций статорной обмотки.

Частота вращения ротора. Активная мощность, потребляемая двигателе от сети питания,

или

.

20

Реактивная мощность

. Вращающий момент на валу двигателя. Кратность пускового момента. Фазный ток в обмотке статора. Кратность пускового тока. Контрольная задача Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором подключен к трехфазной сети. Обмотки статора соединены звездой. Определить число пар полюсов двигателя, номинальное скольжение, номинальные пусковой и вращающие моменты на валу, номинальный и пусковой токи. Расчетные данные к задаче 4

Вариант U1

В

Р2

Вт

n2

об/мин

%

cos Kп Км
1 380 1000 2800

90

0,8 5,0 1,1 1,8
2 380 750 1360 88 0,85 5,5 1,0 1,9
3 380 3000 680 89 0,75 5,2 1,2 1,75
4 380 3000 2750 92 0,8 5,5 1,15 1,8
5 380 1000 940 85 0,8 6,0 1,1 1,65
6 380 1500 1440 86 0,82 5,5 1,2 2,0
7 660 1000 2800

85

0,75 5,2 1,0 1,7

21

Вариант U1

В

Р2

Вт

n2

об/мин

%

cos Kп Км
8 660 3000 2820 89 0,8 5,1 1,15 1,75
9 660 3000 1440 89 0,85 6,0 1,2 1,9
10 660 1500 1440 85 0,87

5,3

1,1 1,85
11 660 1600 2810 88 0,85 5,2 1,25 1,8
12 660 3000 2820 89 0,89 5,0 1,1 1,75
13 660 6000 2850 90 0,86 4,9 1,2 1,8
14 660 1000 690 86 0,7 5,6 1,2 1,9
15 380 1000 890 78 0,7 5,8 1,1 1,8
16 380 1000 1380 78 0,75

6,0

1,2 1,9
17 380 3000 1380 79 0,8 6,0 1,25 1,85
18 380 3000 2890 80 0,81 5,9 1,1 1,9
19 380 3000 680 79 0,78 6,2 1,15 1,8
20 380 1500 680 79 0,8 6,3 1,2 2,0
21 660 7500 1380 85 0,79 6,0 1,1 1,8
22 660 7500 2850 84 0,75

5,8

1,25 1,7
23 660 3000 2840 87 0,82 5,1 1,2 1,8
24 660 3000 1460 87 0,81 5,1 1,15 1,7
25 660 6000 1480 89 0,83 6,0 1,3 1,68
26 660 6000 2880 88 0,82 6,1 1,2 1,6

www.birmaga.ru

Общие сведенияТрехфазный асинхронный электродвигатель изобрел русский инженер М

Задание 4 Расчет эксплуатационных параметров асинхронного

электродвигателяОбщие сведения Трехфазный асинхронный электродвигатель изобрел русский инженер М.О.Доливо-Добровольский в 1889 г. Асинхронные электродвигатели отличаются простотой конструкции, высокой надежностью, низкой стоимостью, могут работать в режиме двигателя, генератора, электромагнитного тормоза и благодаря перечисленным достоинствам широко применяются во всем мире во всех отраслях промышленности. В настоящее время асинхронные электродвигатели составляют 90 % общего парка электродвигателей.

Конструктивно асинхронный электродвигатель состоит из двух основных частей – неподвижного статора и вращающегося относительно статора ротора, при этом статор и ротор разделены небольшим воздушным зазором. Как правило, ротор располагается внутри статора, но существуют также электродвигатели у которых статор располагается внутри ротора.

16

Статор асинхронного двигателя состоит из станины, внутри которой расположен стальной сердечник – пакет статора. Для уменьшения потерь мощности на вихревые токи он набирается из тонких штампованных листов электротехнической стали. На рисунке 3 представлен внешний вид пакета статора и одного из листов. На внутренней поверхности пакета статора имеются пазы в которые укладываются секции трехфазной статорной обмотки.

Рис.3. Пакет статора и штампованный лист Как правило, имеется возможность соединять обмотки фаз статора звездой или треугольником, для чего на щиток двигателя выводятся шесть концов обмоток.

Пакет ротора асинхронного электродвигателя представляет собой стальной цилиндр, также набранный из тонких штампованных листов и закрепленный на валу двигателя. На наружной поверхности ротора имеются пазы, аналогичные пазам статора в которые помещается роторная обмотка. По устройству обмотки ротора асинхронные электродвигатели делятся на два типа: двигатели с короткозамкнутым ротором и двигатели с фазным ротором.

На рисунке 4а представлена медная стержневая обмотка короткозамкнутого ротора (беличья клетка), впервые предложенная Доливо-Добровольским. Он предложил в пазы пакета ротора вставлять медные стержни, лишенные изоляции, а концы стержней замыкать накоротко медными кольцами. Подобные обмотки применяют в современных двигателях мощностью более 100 кВт.

На рисунке 4б представлен ротор с медными стержнями в сборе. В менее мощных машинах стержни изготавливают прямой заливкой пазов ротора расплавленным алюминием, заодно со стержнями на обоих торцах ракета отливают кольца с вентиляционными лопастями (рисунок 4в). На рисунке 4г показан стандартный символ асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, применяемый на электрических схемах. 17

Рис.4. Варианты конструкции короткозамкнутого ротора У фазного ротора в пазы пакета уложена трехфазная обмотка аналогичная статорной, при этом фазы обмотки всегда включают звездой, а три свободных конца обмотки присоединяют к трем медным контактным кольцам, закрепленным на валу при помощи диэлектрических втулок. По контактным кольцам скользят щетки, выводы от которых расположены на корпусе статора.

Рис. 5. Продольный разрез асинхронного электродвигателя с фазным ротором 18

На рисунке 5 представлен продольный разрез асинхронного электродвигателя с фазным ротором. Верхняя половина соответствует исполнению на 1500 об/мин, нижняя 1000 об/мин. На рисунке применены следующие обозначения: 1-передний подшипниковый щит, 2 – корпус статора, 3 – рукоятка подъема щеток, 4- задний подшипниковый щит, 5 – контактные кольца, 6 – обмотка статора, 7 – пакет статора, 8 – пакет ротора, 9 – вентилятор

При помощи контактных колец и щеток в цепь обмотки ротора можно вводить активные сопротивления (реостаты). Введение активного сопротивления в цепь ротора при пуске двигателя позволяет с одной стороны уменьшить пусковой ток, а с другой – увеличить пусковой момент на валу.

В ряде конструкций двигателей с фазным ротором имеется приспособление позволяющее после пуска поднимать щетки одновременно замыкая контактные кольца.

Трехфазные асинхронные электродвигатели с контактными кольцами считаются электрическими машинами специализированного исполнения.

Принцип действия асинхронного электродвигателя При подключении обмоток статора к трехфазной сети питания по обмоткам будет протекать переменный ток I1, который создаст внутри статора вращающийся магнитный поток Ф, замыкающийся по сердечникам статора и ротора. Силовые линии этого потока будут пересекать проводники обмоток ротора и статора и в них по закону электромагнитной индукции будут индуцироваться ЭДС Е1 и Е2, как в первичной и вторичной обмотках трансформатора.Под влиянием ЭДС Е2 по обмотке ротора потечет ток I2. Взаимодействие тока I2 и потока Ф создает электромагнитные силы, приводящие ротор во вращение, вслед за вращающимся потоком Ф.Таким образом, асинхронный электродвигатель с электрической точки зрения, представляет собой трансформатор с вращающейся вторичной обмоткой и способный поэтому превращать электрическую энергию в механическую.

Для реверсирования двигателя нужно поменять местами два любых провода трехфазной сети питания на клеммах двигателя. При этом поменяется порядок чередования фаз и магнитный поток Ф будет вращаться в другую сторону.

Из принципа действия двигателя следует, что ротор всегда имеет частоту вращения отличную от частоты вращения магнитного потока , как бы проскальзывая относительно него. Численно величина проскальзывания определяется по формуле

19.

,

а величина называется скольжением асинхронного двигателя.

Чем больше нагрузка на валу двигателя, тем меньше частота вращения ротора, так как больший момент сопротивления должен уравновешиваться большим вращающим моментом на валу двигателя. Последнее возможно только при увеличении Е2 и I2, а следовательно при большем значении .

При номинальной нагрузке на валу скольжение составляет от 0,01 до 0,1, при этом меньшая цифра соответствует двигателям большой мощности, а большая – микродвигателям. Основные расчетные соотношения Критическое скольжение – это скольжение, при котором двигатель развивает максимальный момент на валу. В приведенной формуле - коэффициент, определяющий перегрузочную способность двигателя.

Частота вращения магнитного поля двигателя. Число пар полюсов обмотки статора зависит от способа соединения секций обмотки и у двигателей стандартно исполнения не превышает 4. У многоскоростных двигателей имеется возможность изменять число пар полюсов посредством переключения секций статорной обмотки.

Частота вращения ротора. Активная мощность, потребляемая двигателе от сети питания,

или

.

20

Реактивная мощность

. Вращающий момент на валу двигателя. Кратность пускового момента. Фазный ток в обмотке статора. Кратность пускового тока. Контрольная задача Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором подключен к трехфазной сети. Обмотки статора соединены звездой. Определить число пар полюсов двигателя, номинальное скольжение, номинальные пусковой и вращающие моменты на валу, номинальный и пусковой токи. Расчетные данные к задаче 4

Вариант U1

В

Р2

Вт

n2

об/мин

%

cos Kп Км
1 380 1000 2800

90

0,8 5,0 1,1 1,8
2 380 750 1360 88 0,85 5,5 1,0 1,9
3 380 3000 680 89 0,75 5,2 1,2 1,75
4 380 3000 2750 92 0,8 5,5 1,15 1,8
5 380 1000 940 85 0,8 6,0 1,1 1,65
6 380 1500 1440 86 0,82 5,5 1,2 2,0
7 660 1000 2800

85

0,75 5,2 1,0 1,7

21

Вариант U1

В

Р2

Вт

n2

об/мин

%

cos Kп Км
8 660 3000 2820 89 0,8 5,1 1,15 1,75
9 660 3000 1440 89 0,85 6,0 1,2 1,9
10 660 1500 1440 85 0,87

5,3

1,1 1,85
11 660 1600 2810 88 0,85 5,2 1,25 1,8
12 660 3000 2820 89 0,89 5,0 1,1 1,75
13 660 6000 2850 90 0,86 4,9 1,2 1,8
14 660 1000 690 86 0,7 5,6 1,2 1,9
15 380 1000 890 78 0,7 5,8 1,1 1,8
16 380 1000 1380 78 0,75

6,0

1,2 1,9
17 380 3000 1380 79 0,8 6,0 1,25 1,85
18 380 3000 2890 80 0,81 5,9 1,1 1,9
19 380 3000 680 79 0,78 6,2 1,15 1,8
20 380 1500 680 79 0,8 6,3 1,2 2,0
21 660 7500 1380 85 0,79 6,0 1,1 1,8
22 660 7500 2850 84 0,75

5,8

1,25 1,7
23 660 3000 2840 87 0,82 5,1 1,2 1,8
24 660 3000 1460 87 0,81 5,1 1,15 1,7
25 660 6000 1480 89 0,83 6,0 1,3 1,68
26 660 6000 2880 88 0,82 6,1 1,2 1,6

birmaga.ru

Общие сведенияТрехфазный асинхронный электродвигатель изобрел русский инженер М

Задание 4Расчет эксплуатационных параметров асинхронного электродвигателяОбщие сведенияТрехфазный асинхронный электродвигатель изобрел русский инженер М.О.Доливо-Добровольский в 1889 г. Асинхронные электродвигатели отличаются простотой конструкции, высокой надежностью, низкой стоимостью, могут работать в режиме двигателя, генератора, электромагнитного тормоза и благодаря перечисленным достоинствам широко применяются во всем мире во всех отраслях промышленности. В настоящее время асинхронные электродвигатели составляют 90 % общего парка электродвигателей.

Конструктивно, асинхронный электродвигатель состоит из двух основных частей – неподвижного статора и вращающегося относительно статора ротора, при этом статор и ротор разделены небольшим воздушным зазором. Как правило, ротор располагается внутри статора, но существуют также электродвигатели у которых статор располагается внутри ротора.

Статор асинхронного двигателя состоит из станины, внутри которой расположен стальной сердечник – пакет статора. Для уменьшения потерь мощности на вихревые токи он набирается из тонких штампованных листов электротехнической стали. На рисунке 3 представлен внешний вид пакета статора и одного из листов. На внутренней поверхности пакета статора имеются пазы в которые укладываются секции трехфазной статорной обмотки.

Рис.3. Пакет статора и штампованный листКак правило, имеется возможность соединять обмотки фаз статора звездой или треугольником, для чего на щиток двигателя выводятся шесть концов обмоток.

Пакет ротора асинхронного электродвигателя представляет собой стальной цилиндр также набранный из тонких штампованных листов, закрепленный на валу двигателя. На наружной поверхности ротора имеются пазы, аналогичные пазам статора, в которые помещается роторная обмотка. По устройству обмотки ротора асинхронные электродвигатели делятся на два типа: двигатели с короткозамкнутым ротором и двигатели с фазным ротором.

На рисунке 4а представлена медная стержневая обмотка короткозамкнутого ротора (беличья клетка), впервые предложенная Доливо-Добровольским. Он предложил в пазы пакета ротора вставлять медные стержни, лишенные изоляции, а концы стержней замыкать накоротко медными кольцами. Подобные обмотки применяют в современных двигателях мощностью более 100 кВт.

Рис.4. Варианты конструкции короткозамкнутого ротораНа рисунке 4б представлен ротор с медными стержнями в сборе. В менее мощных машинах стержни изготавливают прямой заливкой пазов ротора расплавленным алюминием, заодно со стержнями на обоих торцах ракета отливают кольца с вентиляционными лопастями (рисунок 4в). На рисунке 4г показан стандартный символ асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, применяемый на электрических схемах.

У фазного ротора в пазы пакета уложена трехфазная обмотка аналогичная статорной, при этом фазы обмотки всегда включают звездой, а три свободных конца обмотки присоединяют к трем медным контактным кольцам, закрепленным на валу при помощи диэлектрических втулок. По контактным кольцам скользят щетки, выводы от которых расположены на корпусе статора.

Рис. 5. Продольный разрез асинхронного электродвигателя с фазным роторомНа рисунке 5 представлен продольный разрез асинхронного электродвигателя с фазным ротором. Верхняя половина соответствует исполнению на 1500 об/мин, нижняя 1000 об/мин. На рисунке применены следующие обозначения: 1-передний подшипниковый щит, 2 – корпус статора, 3 – рукоятка подъема щеток, 4- задний подшипниковый щит, 5 – контактные кольца, 6 – обмотка статора, 7 – пакет статора, 8 – пакет ротора, 9 – вентилятор

При помощи контактных колец и щеток в цепь обмотки ротора можно вводить активные сопротивления (реостаты). Введение активного сопротивления в цепь ротора при пуске двигателя позволяет с одной стороны уменьшить пусковой ток, а с другой – увеличить пусковой момент на валу.

В ряде конструкций двигателей с фазным ротором имеется приспособление позволяющее после пуска поднимать щетки одновременно замыкая контактные кольца.

Трехфазные асинхронные электродвигатели с контактными кольцами считаются электрическими машинами специализированного исполнения.

Принцип действия асинхронного электродвигателяПри подключении обмоток статора к трехфазной сети питания по обмоткам будет протекать переменный ток I1, который создаст внутри статора вращающийся магнитный поток Ф, замыкающийся по сердечникам статора и ротора. Силовые линии этого потока будут пересекать проводники обмоток ротора и статора и в них по закону электромагнитной индукции будут индуцироваться ЭДС Е1 и Е2, как в первичной и вторичной обмотках трансформатора.Под влиянием ЭДС Е2 по обмотке ротора потечет ток I2. Взаимодействие тока I2 и потока Ф создает электромагнитные силы, приводящие ротор во вращение, вслед за вращающимся потоком Ф.

Таким образом, асинхронный электродвигатель с электрической точки зрения, представляет собой трансформатор с вращающейся вторичной обмоткой и способный поэтому превращать электрическую энергию в механическую.

Для реверсирования двигателя нужно поменять местами два любых провода трехфазной сети питания на клеммах двигателя. При этом поменяется порядок чередования фаз и магнитный поток Ф будет вращаться в другую сторону.

Из принципа действия двигателя следует, что ротор всегда имеет частоту вращения отличную от частоты вращения магнитного потока , как бы проскальзывая относительно него. Численно величина проскальзывания определяется по формуле,

а величина называется скольжением асинхронного двигателя.

Чем больше нагрузка на валу двигателя, тем меньше частота вращения ротора, так как больший момент сопротивления должен уравновешиваться большим вращающим моментом на валу двигателя. Последнее возможно только при увеличении Е2 и I2, а следовательно при большем значении

При номинальной нагрузке на валу скольжение составляет от 0,01 до 0,1, при этом меньшая цифра соответствует двигателям большой мощности, а большая – микродвигателям.Основные расчетные соотношенияКритическое скольжение – это скольжение, при котором двигатель развивает максимальный момент на валу.В приведенной формуле - коэффициент, определяющий перегрузочную способность двигателя.

Частота вращения магнитного поля двигателя.Число пар полюсов обмотки статора зависит от способа соединения секций обмотки и у двигателей стандартно исполнения не превышает 4. У многоскоростных двигателей имеется возможность изменять число пар полюсов посредством переключения секций статорной обмотки.

Частота вращения ротора.Активная мощность, потребляемая двигателе от сети питания,

или

.Реактивная мощность.Вращающий момент на валу двигателя.Кратность пускового момента.Фазный ток в обмотке статора.Кратность пускового тока.Контрольная задача №4Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором подключен к трехфазной сети. Обмотки статора соединены звездой. Определить число пар полюсов двигателя, номинальное скольжение, номинальные пусковой и вращающие моменты на валу, номинальный и пусковой токи.

U1

В

Р2

Вт

n2

об/мин

%

cos Kп Км
380 1000 890 78 0,72 5,8 1,1 1,8

microbik.ru