Конструкция и принцип действия асинхронного двигателя

Работа асинхронного двигателя основана на использовании вращающегося магнитного поля, которое создается статорной обмоткой под действием трехфазного тока. Обмотку статора двигателя соединяют звездой или треуголь­ником в зависимости от напряжения сети. Так, например, если в паспорте двигателя указаны напряжения 380/220 В, то при линейном напряжении сети 380 В обмотки соединяют звездой, а при линейном напряжении 220 В — треуголь­ником. Соединение звездой и треугольником выполняется при помощи перемычек на клеммном щитке двигателя, как показано на рис.1.

Рис. 1. Соединение фаз двигателя звездой (а) и треугольником (б).

Ток, потребляемый двигателем из сети и протекающий по обмотке статора, обозначают I1. Скорость вращения магнитного поля зависит от частоты тока f и числа пар полюсов р:

n1 = 60 f1 / р . ( 1 )

В роторной обмотке двигателя, пересекаемой вращающимся магнитным потоком, индуктируется переменный ток I2 , изменяющийся с частотой f2 .

Ток ротора, взаимодействует с вращающимся магнитным потоком Ф, создает электромагнитный вращающий момент.

М = кФI2соsψ2 , ( 2 )

где угол сдвига фаз между э. д. с. и током ротора - ψ2 .

Вращающий момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату напряжения U1, которое приложено к статорной обмотке. Поэтому асинхронные двигатели очень чувствительны к колебаниям напряжения сети. Сниже­ние напряжения вызывает уменьшение момента и может привести к остановке двигателя.

Скорость вращения ротора п2 у двигателя меньше скорости вращения магнитного поля п1. Величина s =( п1 – п2 ) / п1 ( 3 ) называется скольжением. Номинальное значение скольжения у различных асинхронных двигателей составляет 0,05÷0,1 или 5÷10%. Частота тока в роторе f2 пропорциональна s. Рабочие характеристики асинхронного двигателя выражают зависимость потребляемого тока I1, потребляемой мощности Р1 , вращающего момента М, скорости вращения ротора п2, скольжения s, к. п. д. η двигателя от мощности на валу Р2 .

Механическая характеристика двигателя выражает зависимость скорости вращения ротора от момента на валу М.

п 2 = f (M). ( 4 )

Так как момент двигателя зависит от скольжения, то иногда бывает удобнее вместо механической характеристики п2 = f (M) пользоваться
зависимостью М = f (s).

Рабочие и механические характеристики обычно строятся по результатам испытаний двигателя. Во время испыта­ний двигатель нагружается при помощи тормозного устройства, позволяющего измерять величину момента на валу двигателя.

В лабораторной работе: ИСПЫТАНИЕ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ в качестве тормозного устройства используется генератор постоянного тока, нагрузка у которого может регулироваться числом включенных ламп. Крутящий момент на валу двигателя определяется по имеющему­ся графику в зависимости от тока нагрузки генератора.

Испытания полагается проводить при номинальном напряжении и стандартной частоте тока (50 Гц). Ток Iф , мощность Р1, скорость вращения ротора п2 во время испытаний определяются по показаниям измерительных прибо­ров. Мощность двигателя определяется по формуле

Р2 = M n2 / 9550, ( кВт ) ( 5 )

где М — момент двигателя (Нм);

п2 - скорость вращения ротора (об/мин).

Коэффициент мощности cosφ и к.п.д. двигателя вычисляются по следующим формулам:

соsφ = Р1/3UфIф, ( 6 )

η = Р2 / Р1 . ( 7 )