0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое в двигателе беличье колесо

Асинхронные двигатели

Машину, преобразующую электрическую энергию в механическую, называют электрическим двигателем.

Электрические двигатели, в зависимости от того, какой ток они потребляют, могут быть постоянного и переменного тока. Двигатели переменного тока разделяются на синхронные, асинхронные и коллекторные.

Наибольшее применение находят асинхронные двигатели.

Асинхронные двигатели состоят из двух основных частей: статора 1 и ротора 2. Статор 1 представляет собой неподвижную часть машины, изготовленную из чугунного литья. Внутри статора помещен сердечник из стальных пластин, которые изолированы друг от друга лаком, окалиной или тонкой бумагой для уменьшения потерь на вихревые токи. В продольных пазах сердечника статора расположена трехфазная обмотка 3. К статору прикреплены боковые крышки, в которых находятся подшипники вала ротора. На статоре установлен щиток, имеющий шесть зажимов, к которым присоединены начала и концы обмоток каждой фазы. Обмотки статора могут быть подключены к трехфазной сети звездой или треугольником.

Ротор — это подвижная часть машины, изготовленная из стального вала, на который напрессован сердечник из стальных пластин. В пазах сердечника уложены медные прутья 4, приваренные по бокам к медным кольцам. Вид такого ротора напоминает беличье колесо. Асинхронные двигатели, имеющие ротор в виде беличьего колеса, называют двигателями с короткозамкнутым ротором. Обмотку короткозамкнутого ротора часто выполняют из алюминия, который заливают в горячем состоянии в пазы ротора под давлением.

Работа асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором основана на принципе использования вращающегося магнитного поля, которое образуется в результате действия трехфазного тока, поступающего в обмотку статора. При пересечении обмотки короткозамкнутого ротора магнитными силовыми линиями в ней индуктируются электродвижущая сила и ток. Ток ротора образует собственное магнитное поле, которое взаимодействует с полем статора, в результате чего создается вращающий момент и ротор начинает вращаться по направлению магнитного поля. Ротор вращается с меньшим числом оборотов в минуту, чем магнитное поле статора. Следовательно, число оборотов вращающегося магнитного поля ротора не совпадает с полем статора. Поэтому такой двигатель называют асинхронным (несовпадающим). Отставание ротора от вращающегося магнитного поля называют скольжением.

Двигатель работает от сети с напряжением 220 и 127 в или 380 и 220 в. Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором широко применяют на многих машиностроительных заводах.

Пуск двигателя и реверсирование. Самый простой способ пуска двигателя — это прямое включение. При таком способе в обмотки статора подается полное напряжение, под действием которого двигатель начинает вращаться. При выключении двигателя обмотка статора отключается от сети. Направление вращения ротора асинхронного двигателя зависит от направления вращения магнитного поля статора. Реверсирование производится переключением двух линейных проводов на статоре двигателя магнитным пускателем. При этом магнитное поле будет вращаться в обратную сторону, увлекая за собой ротор.

Понятие об электрическом приводе. Электрический двигатель с аппаратурой управления, используемый для приведения в движение рабочей машины, называют электрическим приводом. По роду тока электрические приводы могут быть постоянного и переменного тока. Электрические приводы бывают трех типов: групповые, одиночные и многодвигательные.

В групповом электроприводе от одного электродвигателя движение передается группе механизмов или машин через одну или несколько трансмиссий. Групповой электропривод в настоящее время почти не применяется, он уступил место одиночному и многодвигательному электроприводу.

Для одиночного электропривода характерно то, что каждая рабочая машина имеет электродвигатель.

В многодвигательном электроприводе отдельные рабочие органы механизма для приведения их в действие снабжены электродвигателями. Многодвигательный электропривод применяется в сложных металлообрабатывающих станках, металлургических прокатных станах и т. п.

Современный электропривод широко автоматизируется. Для управления электроприводом создано огромное количество различных видов полуавтоматической и автоматической аппаратуры (контакторы, реле, путевые выключатели и т. п.), различных типов регуляторов и т. д.

120. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором (фиг. 225, 226) является самым распространенным из электрических двигателей, применяемых в промышленности.

Устройство асинхронного двигателя следующее. На неподвижной части двигателя — статоре 1 (фиг. 226) размещается трехфазная обмотка 2, питаемая трехфазным током. Начала трех фаз этой обмотки выводятся на общий щиток, укрепленный снаружи на корпусе 3 двигателя.

Так как в обмотках статора протекает переменный ток, то по стали статора будет проходить переменный магнитный поток. Для уменьшения вихревых токов, возникающих в статоре, его делают из отдельных штампованных листов легированной стали толщиной 0,35 и 0,5 мм. Отдельные листы изолируют один от другого лаком. Листы с выштампованными пазами для обмотки стягивают между собой болтами, изолированными от статора. Собранный сердечник статора укрепляют в чугунном корпусе 3 двигателя.

Читать еще:  Двигатель 4g64 gdi как разобрать

Вращающуюся часть двигателя — ротор 4 собирают также из отдельных листов стали. В пазы ротора закладывают медные стержни, которые с двух сторон припаивают к медным кольцам 5.

Если представить себе одну обмотку такого ротора, то она по внешнему виду будет напоминать «беличье колесо» (фиг. 227,а).

В настоящее время у всех двигателей мощностью до 100 кВт «беличье колесо» делается из алюминия путем заливки его под давлением в пазы ротора (фиг. 227, б).

Вал 6 ротора (фиг. 226) вращается в подшипниках, закрепленных в подшипниковых щитах 7 и 8. Щиты при помощи болтов крепятся к корпусу двигателя. На один конец вала ротора насаживается шкив для передачи вращения рабочим машинам или станкам. Пуск двигателя с короткозамкнутым ротором очень прост. Для этого нужно при помощи рубильника (или другого пускового приспособления) включить обмотку статора под напряжение, и ротор начнет вращаться. При пуске двигатель с короткозамкнутым ротором берет из сети пусковой ток в 5—7 раз больший, чем ток, который потребляет двигатель при нормальной работе (номинальный ток).

Большие пусковые токи двигателей вызывают большое падение напряжения в сети, что вредно отражается на работе других потребителей.

В момент пуска, когда частота тока ротора равна частоте тока статора, индуктивное сопротивление роторной обмотки велико, угол сдвига фаз между э. д. с. E2S и током ротора I2 также велик. Поэтому пусковой вращающий момент двигателя будет небольшим. Выше было указано, что путем увеличения

активного сопротивления цепи роторной обмотки можно увеличить вращающий момент двигателя. Можно было бы сделать роторную обмотку большего сопротивления, но это вызвало бы большой нагрев обмотки и уменьшение к. п. д. двигателя. Для улучшения пусковых характеристик асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором применяют двигатели с двумя короткозамкнутыми обмотками на роторе и двигатели с глубоким пазом.

Двигатель с двумя клетками (короткозамкнутыми обмотками) был предложен Доливо-Добровольским. На роторе такого двигателя помещают две клетки (фиг. 228): одну — пусковую, имеющую большое активное сопротивление и малое индуктивное сопротивление, и другую — рабочую, обладающую, наоборот, малым активным сопротивлением и большим индуктивным сопротивлением.

Стержни пусковой клетки изготовляют обычно из марганцовистой латуни. Материалом рабочей клетки служит красная медь. Сечение рабочей клетки делается больше сечения пусковой клетки. В результате подбора материала и сечения клеток сопротивление пусковой клетки получается в четыре-пять раз больше сопротивления рабочей клетки.

Как видно из фиг. 228, б. между стержнями пусковой и рабочей обмоток имеется узкая щель, размеры которой определяют индуктивность нижней рабочей клетки.

Рассмотрим работу двухклеточного двигателя.

В момент пуска двигателя, когда частота токов ротора равна частоте сети, магнитный поток рассеяния рабочей клетки велик И поэтому индуктивность клетки также велика. Благодаря этому сдвиг фаз между током рабочей клетки и э. д. с, индуктированной в ней, будет большим, а момент вращения, создаваемый клеткой, — малым. В результате большого активного сопротивления и малой индуктивности верхней пусковой клетки ток и э. д. с, индуктированные в ней, будут незначительно сдвинуты по фазе и вращающий момент, развиваемый пусковой клеткой, будет большим. Следовательно, при пуске вращающий момент двигателя получается преимущественно за счет пусковой клетки.

С увеличением скорости двигателя частота токов ротора уменьшается, индуктивное сопротивление клеток оказывает на работу двигателя все меньшее влияние и поэтому распределение токов в клетках определяется только их активным сопротивлением. Но как было указано выше, активное сопротивление рабочей клетки в несколько раз меньше сопротивления пусковой клетки. Поэтому при нормальной работе двигателя большая часть тока проходит по рабочей клетке и вращающий момент получается преимущественно за счет рабочей клетки.

На фиг. 229 показана зависимость вращающего момента двухклеточного двигателя от величины скольжения. На диаграмме кривая 1 показывает изменение момента, создаваемого пусковой обмоткой, кривая 2 — изменение момента, создаваемого рабочей обмоткой. Сумма мгновенных значений моментов двух обмоток дает кривую М момента двухклеточного двигателя.

Читать еще:  Двигатель bse плохо заводится

Более простым в изготовлении является ротор, у которого обе клетки заливают алюминием. На фиг. 230 показан внешний вид и частичный разрез ротора с двойной литой алюминиевой клеткой.

Двухклеточный двигатель дороже асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором обычной конструкции на 20—30 0 /. Наши заводы изготовляют двух-клеточные двигатели от 5 до 2000 кВт.

Наряду с двухклеточным двигателем применяются двигатели с глубоким пазом (фиг, 231). Отношение длины паза к ширине берется в пределах 10—12. В момент пуска нижняя часть паза сцеплена с большим числом магнитных линий потока рассеяния, чем верхняя часть паза. Вследствие этого индуктивное сопро-

тивление нижней части паза больше, чем верхней. Это приводит к вытеснению тока ротора в верхнюю часть стержней обмотки. Плотность тока в верхних слоях стержня увеличивается, что равносильно уменьшению сечения стержней и увеличению активного сопротивления обмотки. Это, как известно, приводит к увеличению вращающего момента двигателя. Кроме того, увеличение индуктивного сопротивления обмотки ротора вызывает уменьшение пускового тока. С увеличением скорости двигатель приобретает свойства, соответствующие его нормальной конструкции.

В табл. 17 приведены пусковые характеристики двигателя с короткозамкнутым ротором нормального исполнения, двухклеточного двигателя и двигателя с глубоким пазом. Пусковые свойства даются в виде отношения пускового тока ІП к номинальному току ІH и в виде отношения пускового момента MІП к номинальному моменту M H.

Что такое в двигателе беличье колесо

Асинхронный двигатель изобретен в 1889 г. выдающимся русским электротехником М. О. Доливо-Добровольским. Благодаря простоте конструкции и эксплуатации асинхронный двигатель стал основой современного электропривода.

В основу принципа действия асинхронных двигателей положено явление Араго, демонстрируемое следующим образом. Под горизонтально подвешенным на нити медным или алюминиевым диском помещают вращающийся подковообразный магнит, при этом диск приходит во вращение в ту же сторону, что и магнит. Тот же диск будет вращаться и в случае, если его расположить во вращающемся магнитном поле, создаваемом, например, тремя катушками, включенными в трехфазную сеть.

Вращение диска в описанных опытах объясняется так. Вращающееся магнитное поле, создаваемое механическим вращением постоянного магнита или токами трехфазной системы в катушках, индуцирует в теле диска вихревые токи. Последние взаимодействуют с вращающимся магнитным полем и в соответствии с законом Ленца начинают приводить диск во вращение. По мере увеличения скорости диска относительная скорость диска и поля уменьшается, уменьшаются индукционные токи в диске и электромагнитные силы. За счет механического трения диск начнет приостанавливаться, однако возрастающая при этом относительная скорость диска и поля приводит к увеличению индукционных токов и электромагнитных сил, и диск станет снова «подталкиваться» и т. д. В конечном счете наступит равновесие между электромагнитным и тормозным моментами, при котором диск будет вращаться с некоторой постоянной скоростью, меньшей скорости вращения магнитного поля, т. е. асинхронно.

Явление асинхронного вращения диска из немагнитного металла во вращающемся магнитном поле положено в основу устройства асинхронных двигателей.

Основными частями асинхронного двигателя являются (рис. 5-1): статор 1 с рабочей обмоткой, ротор 2 с лопастями вентилятора 3 и два подшипниковых щита 4 с вентиляционными отверстиями.

Сердечник статора собирают из листов электротехнической стали. В специальных пазах, расположенных на внутренней цилиндрической поверхности статора, укладывают рабочие обмотки двигателя. Для включения обмоток звездой и треугольником у обмоток выведены все шесть концов. Ротор асинхронного двигателя представляет собой стальной цилиндрический сердечник, собранный из листов электротехнической стали, с обмоткой в виде «|беличьего колеса», которое можно рассматривать как многофазную обмотку (рис. 5-2) Здесь каждая пара диаметрально противоположных стержней с соединительными кольцами представляет собой короткозамкнутый виток.

Вращение ротора можно объяснить следующим образом. Если «беличье колесо», способное вращаться вокруг оси, поместить во вращающееся магнитное поле, то под действием ЭДС, возникающих в стержнях, в короткозамкнутых витках появятся токи. Эти токи, взаимодействуя с вращающимся магнитным полем статора, приведут «беличье колесо» в асинхронное вращение в ту же сторону, что и поле. Получается асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, так как стержни «беличьего колеса», выполняющие роль рабочей обмотки ротора, замкнуты накоротко через соединительные кольца. Однако из-за большого рассеяния магнитного потока внутри статора (в воздухе) действующее на ротор усилие со стороны вращающегося поля было бы невелико, поэтому «беличье колесо» располагают на поверхности стального цилиндра. Последний собирают из отдельных листов электротехнической стали.

Читать еще:  Lada kalina характеристики двигателя

Асинхронный электродвигатель

Асинхронный электродвигатель наиболее распространённый преобразователь электричества в механическую энергию, которую можно использовать практически во всех производственных процессах. В асинхронном электродвигателе используются также само, как и в двигателях на постоянный ток, электромагниты на каждой фазе. Выполнено это достаточно просто, за счёт прокладки в специальных пазах шихтованного железа токопроводящих проводников. Причём заложенный в одном пазу проводник будет заходить в следующий паз по кругу через пять пазов, а далее токопроводник будет возвращаться на два паза назад.

Таким образом, одним токопроводником выполнено на одной фазе круговые электромагниты, заложенные в специальные пазы. Такие электромагниты изготавливаются на каждой фазе и закладываются в железо статора, по прямым пазам зачастую изолированных от железа, при помощи электрокартона и пропитанного шерлаком или бакелитовым лаком.

Ротор асинхронного электродвигателя выполнен по принципу беличьего колеса, которое состоит из пазов в шихтованном металле, в которых расположены токопроводники закороченные с одной стороны и выведенные на коллектор — для асинхронного двигателя с фазным ротором.

Но наиболее часто применяется асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, в этом двигателе ротор состоит также само из изолированных от железа токопроводных пазов, но которые закорочены с двух сторон ротора. При запуске асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором остаточное намагничивание железа ротора позволяет создать в короткозамкнутых токопроводящих проводниках электрический ток. Который, взаимодействуя и усиливаясь с магнитным полем, созданным трёхфазными электромагнитами в обмотке статора приводят к разгону электродвигателя на номинальные обороты. Для более щадящего режима запуска и работы асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором»беличье колесо»токопроводящей обмотки ротора немного сдвигается от прямолинейных линий.

Асинхронный двигатель с фазным ротором зачастую использовался в электродвигателях, которые устанавливались на оборудовании где затяжной пуск или необходимо регулировать обороты и момент на валу. Для того чтобы регулировать обороты и момент на валу в цепь фазного ротора через коллектор и щётки подсоединялись активные сопротивления. Что позволяло регулировать обороты и мощность при помощи их подключения или отключения в нужный режим. Также данные сопротивления в цепи ротора использовались для динамического торможения, которые широко востребованы в мощных крановых установках. В настоящее время данный вид двигателей используется крайне редко, так как они достаточно громоздкие и при этом требуют специализированного обслуживания за счёт наличия в них перехода коллектор — щётки.

Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором используются повсеместно. Наряду с основным преимуществом, связанным с дешевизной и надёжностью в данных двигателях до недавнего времени был основной недостаток — это отсутствие регулировки мощности и оборотов. То есть данные двигатели работали на номинальных оборотах постоянно и способны были выдавать на вал номинальную мощность. Если на валу двигателя практически нет механической нагрузки, он работает в режиме холостого хода и потребляет электроэнергии не на много меньше, чем при работе на номинальной нагрузке.

Следует также отметить, что при большой нагрузке на валу, которая значительно выше номинальной мощности выдаваемой двигателем, значение скольжения возрастает, что может привести к тому и приводило, что двигатель выходит с режима синхронизации. Так что при выборе любого электрооборудования независимо от того электродвигатель это или коммутационное, осветительное или защитное, необходимо всегда закладывать в его мощность небольшой запас по мощности.

В настоящее время асинхронные электродвигатели получили возможность использоваться в качестве регулируемых по оборотам и мощности на валу источников механической энергии. Осуществляется это за счёт применения частотных преобразователей, выполненных с применением современных силовых транзисторов. Для того чтобы регулировать обороты и самое главное мощность с изменением потребляемой мощности от сети, частотные преобразователи имеют возможность изменять номинальное напряжение и частоту сети в достаточно широких диапазонах. Что позволяет без потери электричества поступающего из сети регулировать обороты и мощность на валу электродвигателя за счёт программного изменения выходного напряжения с соответствующей частотой с частотного преобразователя.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector