Асинхронный двигатель принцип работы. Что такое асинхронный двигатель

Технологии и техника
Что такое асинхронный двигатель - Скорость вращения поля статора Двухфазный асинхронный двигатель Правило левой руки для определения направления электромагнитной силы Отрицательные моменты в эксплуатации асинхронных двигателей Режим электромагнитного тормоза

Когда по обмотке статора протекают трехфазные (как правило, полифазные) токи, создается вращающееся магнитное поле, отношение которого к последнему составляет частоту вращения Гц.

Двигатель асинхронный

Асинхронные двигатели — это электрические машины переменного тока, в которых скорость курсора не равна (меньше) скорости магнитного поля, создаваемого током в обмотке статора. Асинхронные двигатели являются наиболее распространенным типом электрических двигателей. Они используются в основном в качестве электродвигателей и являются основными преобразователями механической электроэнергии.

Как и другие электромеханические двигатели, асинхронные машины имеют статор и бегунок, разделенные воздушным зазором. Активной частью является обмотка и магнитная цепь — все остальные части являются конструктивными и обеспечивают необходимую прочность, жесткость, охлаждение, вращательную способность и т.д.

Более старые обмотки — это трехфазные (в общем случае — полифазные) обмотки, проводники которых равномерно распределены вокруг статора и намотаны в прорези на угловом расстоянии 120°. Фазы обмотки статора соединяются по стандартной схеме треугольника или звезды и подключаются к трехфазной сети. Магнитопроводы статора изготовлены из листовой электротехнической стали для обеспечения минимальных магнитных потерь, так как они репетируют в процессе изменения магнитного потока стимула.

С точки зрения конструкции курсоров, существует два основных типа асинхронных двигателей: рабочие сепараторы и фазовращатели. Оба типа имеют одинаковую конструкцию статора и отличаются конструкцией бегущих обмоток. Бегунковые катушки изготавливаются так же, как и катушки статора — электродное железо и чугун.

Короткозамкнутый ротор

Короткие циркулирующие бегущие обмотки, часто называемые «ушными сепараторами» из-за схожей внешней конструкции, состоят из медных или алюминиевых шин, соединенных на концах двумя кольцами. Стержни вставляются в прорези в сердцевине курсора. В машинах малой и средней мощности роторы обычно изготавливаются путем заливки расплавленного алюминиевого сплава в паз в сердечнике ротора. В дополнение к замыкающему стержню, короткое замыкающее кольцо и крайние ребра отлиты в форму, обеспечивая самодостаточность самого курсора и вентиляцию всей машины. На машинах большей мощности короткозамыкатель изготавливается из медной шины, концы которой привариваются к короткозамыкающему кольцу.

Часто курсор или старая канавка имеют коническую форму для снижения шума, вызванного магнитной причиной, уменьшения максимальной гармоники Hed, вызванной магнитным импульсом из-за зубьев, магнитное сопротивление которых намного меньше магнитного сопротивления обертки.

Асинхронные двигатели с таким курсором имеют небольшой пусковой момент и значительный пусковой ток. Это важный недостаток коротких циркулирующих клеток. В результате они используются в электроприводах, где не требуется высокий пусковой момент. Преимуществами являются простота конструкции, низкий крутящий момент на входе и отсутствие механического контакта со статичными частями машины, что обеспечивает долговечность и низкие эксплуатационные расходы.

Фазный ротор

Фазовращатели имеют трехфазные (как правило, полифазные) обмотки, обычно соединенные в звезду и приводимые в движение контактными кольцами, вращающимися вокруг оси машины. Переменный коэффициент скорости добавляется в цепь курсора с помощью металлических щеток, которые скользят по этим кольцам. Он действует как дополнительный активный резистор и одинаков для каждой фазы.

Если ротор неподвижен или частота его вращения меньше синхронной, то вращающееся магнитное поле пересекает проводники обмотки ротора и индуцирует в них ЭДС, под действием которой по обмотке ротора начинает течь ток. На проводники с током этой обмотки, расположенные в магнитном поле обмотки возбуждения, действуют электромагнитные силы; их суммарное усилие образует электромагнитный вращающий момент, увлекающий ротор за магнитным полем. Если этот момент достаточно велик, то ротор приходит во вращение, и его установившаяся частота вращения

Разница между относительными скоростями магнитного поля и курсора называется скольжением.

«ширина =» «высота =» » />.

Очевидно, что при двигательном режиме

Генераторный режим

Если ротор разогнать с помощью внешнего момента (например, каким-либо двигателем) до частоты, большей частоты вращения магнитного поля, то изменится направление ЭДС в обмотке ротора и активной составляющей тока ротора, то есть асинхронная машина перейдет в генераторный режим. При этом изменит направление и электромагнитный момент, который станет тормозящим. В генераторном режиме работы скольжение

При отсутствии начального магнитного поля при обмотке статора ток возбуждения создается с помощью постоянных магнитов или за счет индукции остатков двигателя и стартерных конденсаторов, присоединенных к схеме звезды старой фазы обмотки.

Асинхронные генераторы переменного тока потребляют значительный поток от магнита и требуют генератора инертной энергии в виде современной машины, новейшего преступления, статического конденсатора. Несмотря на простоту обслуживания, асинхронные генераторы используются редко и в основном применяются как вспомогательные источники малой мощности и в качестве тормозных устройств.

Стрелку можно повернуть в противоположном направлении. В этом случае необходимо заменить кабели и маркировку. Стрела должна отклоняться только в одну сторону.

Асинхронный двигатель: что это

Асинхронные двигатели — это асинхронные электрические двигатели, используемые для преобразования электричества в механику. Асинхронный буквально означает не в одно и то же время. В данном случае это означает, что магнитное поле асинхронного двигателя всегда быстрее, чем курсор, который, казалось бы, пытается ему помешать. Эти машины оснащены сетями переменного тока.

Асинхронный двигатель состоит из двух основных элементов: курсора и статора. Эти части никогда не соприкасаются друг с другом и разделены воздушным зазором, через который создается движущееся магнитное поле.

Статор асинхронной машины состоит из следующих частей

  1. Корпус. Служит для скрепления всех деталей мотора. Для двигателей небольшого размера, как правило, используют цельные литые корпусы из чугуна, стальных и алюминиевых сплавов.
  2. Сердечник или магнитопроводник. Собирается из пластин, для изготовления которых применяют специальную электрическую сталь. Запрессовывается в корпус и улучшает магнитно-индукционные качества машины. Каждая пластина сердечника покрывается особым лаком, позволяющим уменьшить потери при возникновении вихревых токов. В некоторых случаях устройство асинхронного двигателя предусматривает установку корпуса-сердечника, совмещающего в себе обе функции.
  3. Обмотки. Устанавливаются в пазы сердечника. Представляет собой три катушки из меднопроволочных секций, расположенные под углом в 120˚ относительно друг друга. Называется первичной, потому что подключается к сети напрямую.

Конструкция ротора состоит из основного блока с рабочим колесом, поддерживаемым венцом. Связь между ротором и движущейся машиной осуществляется через прямые связи, редукторы или другие механические передачи энергии. Для асинхронных двигателей используются два типа бегунков.

  1. Массивный ротор – единая схема из прочного ферромагнитного соединения. Внутри неё индуцируются токи, и она же выполняет в конструкции роль магнитопровода.
  2. Короткозамкнутый ротор (изобретён великим русским инженером Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским, как и весь трёхфазный ток) – система соединенных с помощью колец проводников, похожая по внешнему виду на беличье колесо. Внутри него индуцируются токи, чье электромагнитное поле вступает во взаимодействие с магнитным полем статора, в результате чего ротор приводится в движение.

Мы рекомендуем посмотреть это видео, в котором показано, как используется асинхронный движок в асинхронном движке. Несмотря на свою давность, она интересна и познавательна. Это позволит вам охватить те моменты, которые вам непонятны.

Трехфазный асинхронный двигатель. Принцип работы

Принцип работы асинхронного двигателя заключается во взаимном расположении обмоток и трехфазного напряжения, что приводит к возникновению вращающегося магнитного поля, которое выступает в качестве движущей силы.

Более подробно, при подаче напряжения на первичную обмотку в фазах создаются три магнитных тока, которые изменяются в зависимости от частоты входного напряжения. Они смещаются не только в пространстве, но и во времени, в результате чего возникает вращающийся магнитный ток.

Во время вращения возникающие токи создают электромагнитные напряжения в проводниках бегунка. Поскольку обмотка бегунка представляет собой замкнутый контур, в обмотке бегунка возникает ток, создающий пусковой момент в направлении вращения магнитного поля статора. Это приводит к вращению ротора, когда крутящий момент на входе превышает тормозной момент. Явление в этой точке известно как скольжение. Это отношение частоты магнитного поля к частоте курсора. (N1 — статор — N2 частота магнитного поля — скорость курсора)

Скольжение — очень важный параметр. Первоначально он всегда равен 1 и, естественно, становится меньше по мере увеличения разницы между N1 и N2, что сопровождается снижением мощности и крутящего момента. Во время работы на холостом ходу проскальзывание минимально и увеличивается по мере увеличения статического крутящего момента. Достижение критического скольжения (обозначается как SCR) может привести к опрокидыванию двигателя. Если тормозной момент и электромагнитный момент находятся в равновесии, изменение размера прекращается.

Таким образом, принцип работы асинхронного двигателя основан на взаимодействии магнитного поля вращающегося бегунка и курсорного тока того же поля. Необходимым условием для возникновения крутящего момента является разница в частоте вращения между полями.

Однофазный асинхронный двигатель

На практике каждый асинхронный электродвигатель является трехфазным и должен быть подключен к трехфазной сети с напряжением 380 В. При подключении к однофазной сети 200 В его называют однофазным или двухфазным. Две обмотки. При такой схеме основная обмотка управляется чистой фазой от сети, а другая обмотка управляется через фазосдвигающий элемент, обычно конденсатор. Такая схема позволяет создать необходимую индукцию и перевести запуск курсорного и асинхронного двигателя с однофазной сети. Нет необходимости даже поддерживать стартер (подключенный через конденсатор), пусковой стартер стремится продолжить работу двигателя.

Трехфазный асинхронный двигатель заключается в том, что питание одного из силовых кабелей отключается во время работы и продолжает работать (при малых нагрузках) даже при имитации монофазной функции. Это связано с тем, что результирующее магнитное поле остается вращающимся.

Кстати, направление вращения вращающегося магнитного поля статора и, следовательно, направление вращения вала двигателя может быть обратным. Это делается путем переключения двух проводников трехфазного напряжения. Мы упоминали об этом в нашей статье о реверсе двигателя и чередовании фаз.

Отличие от синхронного двигателя

Помимо простых асинхронных двигателей, современные двигатели также используются в промышленности. Основным отличием современных двигателей является наличие вспомогательной обмотки на курсоре, используемой для создания фиксированного магнитного потока, как показано на рисунке 4 ниже.

Различия между асинхронными двигателями и современными двигателями

Рисунок 4.Различия между асинхронными и современными двигателями

Эта обмотка создает магнитный поток, который не зависит от старой движущей силы электродвигателя. Таким образом, когда современный двигатель стимулируется, его вал начинает вращаться одновременно с полем статора. В отличие от асинхронного типа, существует разница в движении. Это естественным образом выражается как скольжение и рассчитывается по типу

где S — величина скольжения, измеряемая в процентах, n1 — частота, с которой вращается старое поле, n2 — частота, с которой вращается ротор.

Современные двигатели используются в тех случаях, когда важно поддерживать высокую степень синхронизации между подачей энергии и началом движения. Они также обеспечивают поддержание рабочей функции в начале работы.

На самом деле, существует так много вариантов асинхронных электродвигателей, что они различаются как по сфере применения, так и по выходной мощности в соответствии с ГОСТ 12139-84. Поскольку перечислить все варианты невозможно, будут рассмотрены наиболее важные критерии, по которым асинхронные машины классифицируются на типы.

Фазы можно различать в зависимости от количества фаз питания.

  • трехфазные – используются в сетях, где есть возможность подключиться сразу ко всем фазам, но в частных случаях могут запускаться и в однофазной сети;
  • двухфазные – применяются во многих бытовых приборах, состоят из двух рабочих обмоток, одна из которых питается напряжением сети, а вторая подключается через фазосдвигающий конденсатор.
  • однофазные – как и предыдущая модель содержат две обмотки, одна из которых рабочая, а вторая пусковая.

Различаются по типу ротора:.

  • с короткозамкнутым ротором – имеет тяжелый пуск, но и меньшую стоимость;
  • с фазным ротором – на роторе устанавливается вспомогательная обмотка, делающая работу электродвигателя более плавной.

в зависимости от способа подачи:.

  • статорные – классические модели, в которых рабочие обмотки устанавливают на статор;
  • роторные – рабочие обмотки помещаются на вращающемся элементе, широкое применение на практике получили асинхронные двигатели Шраге-Рихтера .

Способы пуска и схемы подключения

Асинхронные короткозамкнутые двигатели имеют низкую стоимость, высокий пусковой ток и низкую пусковую мощность. Поэтому различные методы запуска могут использоваться для разных целей, уменьшая пусковой ток в обмотках и повышая эффективность.

  • прямой – напряжение на электродвигатель подается через пускатели или контакторы;
  • переключение схемы соединения обмоток электродвигателя со звезды на треугольник;
  • понижение напряжения;
  • плавный пуск;
  • изменение частоты питающего напряжения.

Однофазные асинхронные двигатели.

Для однофазных асинхронных двигателей можно использовать три основных метода запуска

Трехфазные асинхронные двигатели.

Как запустить трехфазный двигатель

Трехфазные асинхронные машины могут быть соединены с помощью

  • Напрямую в цепь через пускатель или контактор, что обеспечивает простоту процесса, но формирует максимальные токи. Этот способ не подходит в случае больших механических нагрузок на вал.
  • Переключением схемы со звезды на треугольник – применяется для снижения токов в обмотках электродвигателя за счет уменьшения питающего напряжения с линейного на фазное.
  • Путем подключения через преобразователь напряжения, реостаты или автотрансформатор для снижения разности потенциалов. Также используется изменение числа пар полюсов, частоты питающего напряжения и прочие.

Кроме того, трехфазные асинхронные двигатели могут использовать прямую и обратную схему подключения. Первый вариант используется только для вращения вала двигателя в одном направлении. Реверсивная схема позволяет переключаться между движением инструмента вперед и назад.

Необратимые цепи постоянного тока

Рис. 9: Схема нереверсивного прямого привода

Рассмотрим нереверсивную схему запуска асинхронного двигателя (рис. 9). Здесь трехполюсный выключатель QF1 подает питание на стартер KM1. При нажатии кнопки SB2 подается напряжение на обмотку двигателя, а двигатель останавливается с помощью кнопки SB1. Тепловое реле KK1 используется для контроля температуры нагрева, а лампа HL1 сигнализирует о состоянии активации контактора.

План немедленного запуска с реверсированием

Рис. 10: Обратная рабочая цепь

Схема реверса (см. рис. 10) аналогична, но в ней используются два пускателя КМ1 и КМ2. Асинхронный двигатель приводится в действие напрямую с помощью переключателя SB2, а в обратном направлении используется переключатель SB3.

Применение

Области применения асинхронных двигателей охватывают достаточно большую часть человеческой деятельности. Поэтому их можно встретить в различных типах станков (токарных, шлифовальных, фрезерных, прокатных и т.д.). краны, лифты, канатные дороги и другие машинные операции.

Они используются для лифтов, горных машин, землеройной техники, эскалаторов и конвейеров. В быту их можно встретить в вентиляторах, микроволновых печах, хлебопечках и другом вспомогательном оборудовании. Такая популярность асинхронных двигателей обусловлена их значительными преимуществами.

Оцените статью
Uhistory.ru