Создание вращающегося магнитного поля в статоре двигателя.

Для понимания процесса создания вращающегося магнитного поля зададимся следующими условиями:

1. Полярности токов, указанные на диаграммах (см.рис.31.4.) показаны для начал обмоток.

2. Если ток положителен на диаграмме, то на начале обмотки ставим точку ( ток течет к нам)

3. Если ток отрицателен на диаграмме, то на начале обмотки ставим крестик ( ток течет от нас)

4. Если ток течет к нам, то магнитные линии направлены против часовой стрелки (правило буравчика)

5. Если ток течет от нас, то магнитные линии направлены по часовой стрелке (правило буравчика)

Отметим на графиках токов произвольно моменты времени t_1, t_2, t_3, t_4.

Выполним следующие построения:

Для времени t₁: На графиках токов ток i_A имеет положительное значение,

токи i_В и i_С – отрицательны. Поэтому, на рисунке для времени t₁ начало обмотки Ан обозначаем точкой, начала обмоток Вн и Сн – крестиками. Тогда конец обмотки Ак обозначится крестиком, а концы обмоток Вк и Ск - точками.

Для времени t₂: На графиках токов ток i_В имеет положительное значение,

токи i_А и i_С – отрицательны. Поэтому, на рисунке для времени t₂ начало обмотки Вн обозначаем точкой, начала обмоток Ан и Сн – крестиками. Тогда конец обмотки Вк обозначится крестиком, а концы обмоток Ак и Ск - точками.

Для времени t₃: На графиках токов ток i_С имеет положительное значение,

токи i_А и i_В – отрицательны. Поэтому, на рисунке для времени t₃ начало обмотки Сн обозначаем точкой, начала обмоток Ан и Вн – крестиками. Тогда конец обмотки Ск обозначится крестиком, а концы обмоток Ак и Вк - точками.

Для времени t₄: На графиках токов ток i_A имеет положительное значение,

токи i_В и i_С – отрицательны. Поэтому, на рисунке для времени t₄ начало обмотки Ан обозначаем точкой, начала обмоток Вн и Сн – крестиками. Тогда конец обмотки Ак обозначится крестиком, а концы обмоток Вк и Ск - точками.

Обводим магнитной линией клеммы обмоток, имеющие одинаковое обозначение (точка) или (крестик), учитывая направления магнитных линий в соответствии с условиями 4 и 5.

Направление этих силовых линий бу­дет аналогично направлению силовых линии поля, созда­ваемого с помощью постоянного магнита, условно обозна­ченного на этом рисунке пунктиром.

Сравним картины магнитного поля для различных времен. При сравнении видно, что за пе­риод изменения времени Тсоздаваемое трехфазным током магнитное поле поворачивается в пространстве на целый оборот, т е. на 360°.

Такое магнитное поле называется вращающимся.

Рис.32.4. Создание вращающегося магнитного поля в неподвижном статоре асинхронного двигателя.

Если изменить чередование каких-либо двух фаз (рис. 31.5), то произойдет изменение направления вращения магнитного поля на противоположное.

Это свой­ство обычно используется при необходимости изменения направления вращения асинхронного электродвигателя, т. е. при осуществлении так называемого реверса двигателя.

В асинхронном электродви­гателе имеются две основные части

• вращающийся ротор
• неподвижный статор.

Занятие 33. Устройство трехфазного асинхрон­ного двигателя

Асинхронный электродвигатель переменного тока состоит из двух основных частей:

- неподвижной части - статора;

- подвижной части- ротора;

Подвижный ротор сопрягается с неподвижным статором с помощью подшипников, установленных в подшипниковые щиты.

Устройство асинхронного двигателя представлено на рисунке 33.1:

На рисунке обозначены:

1 – передний подшипниковый щит

2 – выходной конец вала

3 – уплотнение подшипника

4 – шарикоподшипник

5 – лопатки вентилятора ротора

6 – короткозамыкающее кольцо

7 – болт

8 – станина

9 – рым-болт

10 – сердечник статора

11 – сердечник ротора

12 – обмотка статора

13 – винт крепления кожуха вентилятора

14 – кожух вентилятора

15 – задний подшипниковый щит

16 – вентилятор

17 – стопорное кольцо

18 – стопорный винт вентилятора

Рис.33.1. Устройство асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Рис.33.2. Основные детали асинхронного двигателя

На рисунке обозначены:

1 – сердечник статора

2 – обмотка статора

3 – станина

4 – сердечник ротора

5 – короткозамыкающее кольцо

6 – вал

7 – передний подшипниковый щит

8 – задний подшипниковый щи

Статорсостоит из станины и сердечника с обмоткой.

Станина выполняется из стали, чугуна или алюминиевых сплавов.

Сердечник набирают из штампованных листов электротехнической стали, изолированных между собой бумагой, лаком или слоем окиси. Изоляция необходима для ограничения величины вихревых токов и уменьшения нагрева сердечника.

Обмотка статора выполняется из медной изолированной проволоки круглого или

прямоугольного сечения, которая укладывается в пазы сердечника.

Рис. 33.3 Устройство статора

На рисунке обозначены:

1 – обмотка статора

2 – станина

3 – резьбовое отверстие под рым-болт

4 – болты крепления сердечника

5 – сердечник статора

6 – ребра охлаждения

7 – отверстия для анкерных крепежных болтов

8 – болт заземления

9 - лапа

Подшипниковые щиты - представляют собой крышки, закрывающие станину с двух

сторон. В подшипниковые щиты встраиваются подшипники качения или скольжения которые обеспечивают механическую связь между неподвижным статором и подвижным ротором.

Ротор состоит из стального вала, сердечника и обмотки. В зависимости от конструкции роторы бывают:

· ротор короткозамкнутый;

· ротор фазный ;

Короткозамкнутый роторпредставляет собой сердечник, набранный из листов электротехнической стали и напрессованный на вал. В пазы сердечника заливается расплавленный алюминий , который при застывании образует алюминиевую обмотку, состоящую из стержней замкнутых накоротко алюминиевыми кольцами. Такая обмотка называется " беличье колесо " , а ротор - короткозамкнутым.

Рис.33.4. Короткозамкнутый ротор

На рисунке обозначены:

1 – вал

2 – лопатки вентилятора ротора

3 – короткозамыкающее кольцо

4 – сердечник ротора

5 – шпонка сердечника

6 – стяжная шпилька

7 – шпонка вентилятора двигателя

Фазный ротор .

У фазного ротора в пазы сердечника уложена трехфазная обмотка . Три конца этой

обмотки соединены в общую точку ,а три начала обмоток соединены с контактными кольцами, которые в свою очередь через щеточные скользящие контакты соединяются с пусковыми реостатами. Включение пусковых реостатов в цепь обмотки ротора позволяет значительно уменьшить ток в машине в момент пуска . По мере раскрутки двигателя пусковой ток уменьшается и пусковые реостаты выводятся из цепи обмоток ротора .

Рис.33.5. Фазный ротор

1 — трехфазная обмотка ротора

2 — вал двигателя

3 — контактные кольца

4 — скользящие контакты (щетки)

5 — пусковые реостаты

6 - сердечник ротора

7 - подшипник

Рис. 32.6.Запуск фазного ротора в работу.

На рисунке:

1 — трехфазная обмотка ротора

2 — вал двигателя

3 — контактные кольца

4 — скользящие контакты (щетки)

5 — пусковые реостаты

6 - сердечник ротора

7 - подшипник

На паспортной табличке, прикрепленной к корпусу двигателя указывают следующие данные двигателя :

· мощность [ кВт ]

· напряжение [ В ]

· схема соединения обмоток [* или ∆ ]

· потребляемый ток [ А ]

· число оборотов вала [ об/мин ]

· коэффициент мощности cos φ

· КПД [ % ]

· частота тока;

Занятие 34. Принцип действия трехфазного асинхрон­ного двигателя

Наибольшее распространение среди электрических двигателей получили трехфазные асинхронные двигатели. Асинхронный двигатель состоит из двух принципиально важных частей :

- неподвижной части – статора

- подвижной – ротора.

На статоре расположена трехфазная обмотка. При подключении обмотки статора к трехфазной сети в ней возникает вращающееся магнитное поле. Скорость вращения зависит от числа полюсов обмотки статора и определяется формулой:

(об / мин)

Где: f₁ =50 Гц - частота тока в сети.

p – число пар полюсов обмотки статора.

Таким образом, при одной паре полюсов n₁= 3000 об/мин, при р=2, n₁ = 1500 , при р=3, n₁ = 1000 , при р=4, n₁ = 750 об / мин.

На роторе устанавливается, как правило, короткозамкнутая обмотка изготовленная в виде алюминиевых стержней закороченных с обоих сторон кольцами. Такая обмотка называется "беличьим колесом".

В начальный момент ротор неподвижен, поэтому вращающееся магнитное поле статора с большой скоростью пересекает стержни обмотки ротора, наводя в них большую ЭДС. Так как стержни замкнуты накоротко, то в обмотке ротора возникает большой ток . Этот ток называется пусковым. Его значение обычно превышает значение номинального тока в 7 раз. Если этот ток будет действовать длительно, то это может привести к выходу двигателя из строя. При возникновении тока в обмотке ротора в нем также возникает магнитное поле, которое взаимодействуя с вращающимся магнитным полем статора приводит ротор во вращение.

При увеличении скорости вращения ротора взаимная скорость перемещения полей статора и ротора уменьшается, уменьшается ЭДС и ток в роторе, достигая номинального значения.

Однако, исходя из принципа работы двигателя, скорость вращения ротора никогда не станет равной скорости вращающегося магнитного поля статора, так как при этом пропадает возможность индуктирования ЭДС в обмотке ротора и, соответственно, возникновения магнитного поля ротора. Это противоречит принципу работы двигателя. Двигатель потому и называется асинхронным, потому что скорость вращения ротора всегда меньше скорости вращающегося магнитного поля статора.

Относительное отставание ротора от вращающегося магнитного поля статора характеризуется скольжением.

Где: n₁ – скорость вращающегося магнитного поля статора.

n₂ – скорость вращения ротора

При пуске s = 1 , при номинальном режиме работы двигателя s= 4 – 6 % .