УСТРОЙСТВО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

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

Основными частями асинхронного двигателя являются (рис. 103 б) статор 1 с рабочей обмоткой, ротор 2 с лопастями вентилятора 3 и два подшипниковых щита 4.

Статор. Скорость вращения магнитного поля. Частями статора являются магнитопровод и корпус. Магнитопровод собран из изолированных фигурных листов (рис.103а,б ) электротехнической стали толщиной порядка 0,3мм.

а б в

Рис. 103

С внутренней стороны полый цилиндр сердечника статора снабжен пазами (углублениями), в которые закладывается трехфазная статорная обмотка. Число катушек, образующих обмотку, должно быть кратно трем ( 3, 6, 9, 12 и т.д.).

Пусть трехфазная обмотка двигателя размещена в шести пазах на внутренней поверхности статора. Изменения тока в каждой катушке представлены рис.104а.

а б

Рис. 104

Выберем четыре произвольных момента времени: t₁, t₂, t₃, t₄. Для каждого из этих моментов последовательно изобразим результирующие магнитные потоки внутри статора трехфазной машины, условно имеющей три обмотки, состоящие каждая из одного витка (рис. б). Обозначим начала обмоток буквами А, В и С, а концы – соответственно X, Y, Z. Ток в начале обмотки будем считать направленным к нам, если его значение положительно. Для момента времени t₁ имеем: обмотка А-Х магнитного потока не создает (i_A = 0); в начале обмотка В ток направлен от нас (i_В <0), а в ее конце Y – к нам; в начале обмотки С ток направлен к нам (i_С>0), а в ее конце Z – от нас. Таким образом, в двух расположенных рядом проводниках С и Y, перпендикулярных к плоскости чертежа, токи направлены одинаково в момент t₁ и создают магнитный поток, направленный по правилу буравчика против часовой стрелки, а токи в проводниках В и Z создают поток, направленный по часовой стрелке. Оба потока внутри статора машины имеют одинаковое направление (вверх). Направление оси общего магнитного потока отметим стрелкой.

Рассматривая таким образом положение магнитного потока для каждого из указанных моментов, приходим к выводу, что направление магнитного потока изменяется на 180⁰ за полпериода. Легко убедиться, что за период ось магнитного потока сделает один оборот, и очевидно, что скорость вращения ее пропорциональна частоте тока.

Мы рассмотрели положение магнитных потоков для фиксированных моментов времени, но ток изменяется непрерывно. Отсюда можно предположить, что магнитный поток поворачивается не скачками, а непрерывно с постоянной скоростью.

Скорость вращения магнитного потока можно представить так:

n₁ = 60 1/T = 60ν = 3000 об/мин. (9-10)

В этом случае обмотка статора создает магнитное поле с одной парой полюсов. Такая обмотка называется двухполюсной.

Если обмотка статора состоит из шести катушек (по две последовательно соединенных катушек на фазу), уложенные в двенадцати пазах, то ось магнитного потока за полпериода повернется на четверть оборота, а за полный период – на полоборота. Поле статора теперь оимеет четыре полюса (две пары полюсов). Скорость вращения магнитного поля статора в этом случае равна

n₁ = 60 0,5/T = 60ν/2 = 1500 об/мин. (9-11)

Увеличивая число пазов и обмоток можно сделать вывод, что скорость вращения магнитного поля в общем случае при р параз полюсов равна

n = 60v/p об/мин. (9-12)

Так как число пар полюсов может быть только целым, то скорость вращения магнитного поля может иметь не произвольные, а вполне определенные значения ( см. таблицу).

Короткозамкнутый ротор. Ротор представляет собой укрепленный на валу цилиндр, собранный так же, как и статор, из листов электротехнической стали (рис. 103б). В большинстве случаев ротор имеет короткозамкнутую обмотку, выполненную из алюминиевых или медных стержней. Торцевые концы стержней замыкаются накоротко кольцами, отлитыми одновременно из того же материала. Такая обмотка, имеющая вид цилиндрической клетки (беличье колесо), показана на рис.103в.

Фазный ротор. Фазный ротор отличается от короткозамкнутого тем, что его обмотка выполнена по типу обмотки статора, соединена обычно звездой, начала выведены и соединены с контактными кольцами (рис.105).

Три кольца укреплены на валу двигателя, изолированы одно от другого и от вала. На кольце наложены контактные щетки, через которые обмотку ротора можно присоединить к реостату с целью улучшения условий пуска двигателя.

а б

Рис. 105 Схема асинхронного двигателя с фазным ротором.