Асинхронная машина

Материал из Machinepedia
Перейти к: навигация, поиск

Содержание

Асинхронная машина

J22T.jpg

Асинхронная машина — это 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 вследствие того, что ток в обмотке ротора индуцируется вращающимся полем статора.Асинхронные машины сегодня составляют большую часть электрических машин. В основном они применяются в качестве электродвигателей и являются основными преобразователями электрической энергии в механическую.


Достоинства:

  • Лёгкость в изготовлении.
  • Отсутствие электрического контакта ротора со статической частью машины.

Недостатки:

  • Небольшой пусковой момент.
  • Значительный пусковой ток.


Конструкция

Асинхронная машина имеет статор и ротор, разделённые воздушным зазором.Её активными частями являются обмотки и магнитопровод (сердечник); все остальные части — конструктивные, обеспечивающие необходимую прочность, жёсткость, охлаждение, возможность вращения и т. п.


Обмотка статора представляет собой трёхфазную (в общем случае — многофазную) обмотку, проводники которой равномерно распределены по окружности статора и пофазно уложены в пазах с угловым расстоянием 120 эл.град.Фазы обмотки статора соединяют по стандартным схемам «треугольник» или «звезда» и подключают к сети трёхфазного тока.Магнитопровод статора перемагничивается в процессе изменения тока в обмотке статора, поэтому его набирают из пластин электротехнической стали для обеспечения минимальных магнитных потерь.Основным методом сборки магнитопровода в пакет является шихтовка.


По конструкции ротора асинхронные машины подразделяют на два основных типа: с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором.Оба типа имеют одинаковую конструкцию статора и отличаются лишь исполнением обмотки ротора.Магнитопровод ротора выполняется аналогично магнитопроводу статора — из пластин электротехнической стали.

Короткозамкнутый ротор

Короткозамкнутая обмотка ротора, часто называемая «беличья клетка» из-за внешней схожести конструкции, состоит из медных или алюминиевых стержней, замкнутых накоротко с торцов двумя кольцами.Стержни этой обмотки вставляют в пазы сердечника ротора.Сердечники ротора и статора имеют зубчатую структуру.В машинах малой и средней мощности обмотку обычно изготавливают путём заливки расплавленного алюминиевого сплава в пазы сердечника ротора.Вместе со стержнями «беличьей клетки» отливают короткозамыкающие кольца и торцевые лопасти, осуществляющие вентиляцию машины. В машинах большой мощности «беличью клетку» выполняют из медных стержней, концы которых соединяют с короткозамыкающими кольцами при помощи сварки.


Зачастую пазы ротора или статора делают скошенными для уменьшения высших гармонических ЭДС, вызванных пульсациями магнитного потока из-за наличия зубцов, магнитное сопротивление которых существенно ниже магнитного сопротивления обмотки, а также для снижения шума, вызываемого магнитными причинами.

Для улучшения пусковых характеристик асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, а именно, увеличения пускового момента и уменьшения пускового тока, на роторе применяют специальную форму паза.При этом внешняя от оси вращения часть паза ротора имеет меньшее сечение чем внутренняя.Это позволяет использовать эффект вытеснения тока, за счет которого увеличивается активное сопротивление обмотки ротора при больших скольжениях (при пуске).


Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором имеют небольшой пусковой момент и значительный пусковой ток, что является существенным недостатком «беличьей клетки».Поэтому их применяют в тех электрических приводах, где не требуются большие пусковые моменты.Из достоинств следует отметить лёгкость в изготовлении, и отсутствие электрического контакта со статической частью машины, что гарантирует долговечность и снижает затраты на обслуживание.При специальной конструкции ротора, когда вращается в воздушном зазоре только полый цилиндр из алюминия, можно достичь малой инерционности двигателя.


Массивный ротор

Существует разновидность асинхронных машин с массивным ротором.Такой ротор изготавливают полностью из ферромагнитного материала, то есть фактически это стальной цилиндр.Ферромагнитный ротор одновременно выполняет роль как магнитопровода, так и проводника (вместо обмотки).Вращающееся магнитное поле индуцирует в роторе вихревые токи, которые взаимодействуя с магнитным потоком статора создают вращающий момент.


Достоинства:

  • Простота изготовления, дешевизна
  • Высокая механическая прочность (важно для высокоскоростных машин)
  • Высокий пусковой момент

Недостатки:

  • Большие потери энергии в роторе

Особенности:

  • Имеют пологую механическую характеристику
  • Ротор значительно нагревается даже при небольших нагрузках.

Существуют разные способы улучшения массивных роторов: припаивание медных колец по торцам, покрытие ротора слоем меди.


Отдельно можно поставить машины с полым ротором, Это может быть полый цилиндр из ферромагнитного или просто из проводящего материала.

Фазный ротор

Фазный ротор имеет трёхфазную (в общем случае — многофазную) обмотку, обычно соединённую по схеме «звезда» и выведенную на контактные кольца, вращающиеся вместе с валом машины.С помощью графитовых или металлографитовых щёток, скользящих по этим кольцам, в цепь обмотки ротора: включают пускорегулирующий реостат, выполняющий роль добавочного активного сопротивления, одинакового для каждой фазы.Снижая пусковой ток, добиваются увеличения пускового момента до максимального значения (в первый момент времени).Такие двигатели применяются для привода механизмов, которые пускают в ход при большой нагрузке или требующих плавного регулирования скорости.


Сопротивление дросселей зависит от частоты протекающего тока, а, как известно, в роторе в первый момент пуска частота токов скольжения наибольшая.По мере раскрутки ротора частота индуцированных токов снижается, и вместе с нею снижается сопротивление дросселя.Индуктивное сопротивление в цепи фазного ротора позволяет автоматизировать процедуру запуска двигателя, а при необходимости — «подхватить» двигатель, у которого упали обороты из-за перегрузки.Индуктивность держит токи ротора на постоянном уровне.


Включают источник постоянного тока, получая таким образом синхронную машину. включают питание от инвертора, что позволяет управлять оборотами и моментными характеристиками двигателя.Это особый режим работы (машина двойного питания).Возможно включение напряжения сети без инвертора, с фазировкой, противоположной той, которой запитан статор.

Личные инструменты
Пространства имён

Варианты
Действия
Присоединиться сейчас к бесплатной торговой площадке №1 для промышленников в России machinebook
Навигация
Навигация
Рекламодателям
Инструменты
Яндекс.Метрика