Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Циркуляционные насосы с синхронным двигателем (журнал Акватерм №18,)

«Циркуляционные насосы с синхронным двигателем» (журнал «Акватерм» №18 ,12.2005)

Известно, что циркуляционные насосы имеют небольшое потребление электроэнергии. Тем не менее эксплуатируются они круглый год, – и «набегает» немало. Существуют два способа снижения расходов: можно повысить КПД насоса или путем электронного регулирования частоты вращения оптимизировать постоянно меняющиеся потребности системы. Оба они нашли применение: в циркуляционных насосах с электронным регулированием числа оборотов, асинхронными и синхронными двигателями, с постоянным магнитом.

Преимущество насосов с электронным регулированием числа оборотов и асинхронными двигателями – в экономии электроэнергии при длительной и надежной эксплуатации по сравнению с нерегулируемыми насосами, об этом известно давно. В системе отопления они в автоматическом режиме отслеживают изменение расхода теплоносителя и нужным образом корректируют свою работу, согласовывая мощность электродвигателя с параметрами нагрузки системы. Несмотря на то, что насос со встроенной системой регулирования обойдется потребителю дороже насоса без указанной системы, за весь срок службы общие расходы на эксплуатацию и техническое обслуживание у регулируемого прибора окажутся ниже. Но такие насосы обычно имеют асинхронный двигатель, недостатки которого – значительный пусковой ток и невозможность плавного изменения скорости вращения, так как скорость вращения магнитного поля зависит от частоты тока.

По технологическим и ценовым критериям снижение потребляемой мощности регулируемых насосов с классическими асинхронными двигателями невозможно. Необходимость снижения затрат на электроэнергию привела к созданию насосов с синхронными двигателями. Принципиальное отличие синхронного двигателя от асинхронного – в исполнении ротора. У синхронного двигателя — это магнит, выполненный при относительно небольших мощностях на базе постоянного магнита. Поскольку разноименные полюсы магнитов притягиваются, то вращающееся магнитное поле статора, которое можно интерпретировать как вращающийся магнит, увлекает за собой магнитный ротор, причем их скорости равны. В асинхронных машинах скорость вращения ротора несколько меньше скорости вращения поля. Это и объясняет название таких двигателей.

Положительные свойства синхронных двигателей с постоянными магнитами – высокая стабильность скорости вращения в синхронном режиме, сравнительно высокие энергетические показатели, повышенная перегрузочная способность, большая удельная мощность на единицу массы, хорошая синфазность вращения.

Основной недостаток – сложность пуска, при котором нужно раскрутить ротор в сторону вращения магнитного поля, создаваемого статором. Именно поэтому подавляющее большинство синхронных двигателей запускаются как асинхронные, для чего снабжаются пусковой обмоткой. В момент пуска двигатель работает как асинхронный, а когда скорость ротора приближается к скорости вращения поля, ротор синхронизируется, и далее уже двигатель работает по этой схеме. Однако, в отличие от двигателей с электромагнитным побуждением, постоянные магниты на время пуска невозможно «отключить». Поэтому в процессе разгона магнитный поток от них индуцирует в обмотке статора ЭДС, под действием которой по обмотке через источник протекает ток. Взаимодействуя с полем постоянного магнита, он создает момент по своей природе аналогичный асинхронному моменту, развиваемому пусковой обмоткой. Этот момент – не движущий, а тормозящий. При увеличении тормозного момента, действующего на ротор, уменьшается число оборотов, приводя к увеличению ЭДС, возникающей в обмотке ротора, магнитного поля ротора, и крутящего момента при любой постоянной скорости вращения. Энергия, необходимая для приведения двигателя в действие, обеспечивается за счет магнитов, установленных в роторе, а не только за счет электропитания.

Наряду с хорошим качеством регулирования, синхронный двигатель позволяет получить более высокий КПД, как при полной, так и частичной нагрузке. Принцип нашел применение в циркуляционных насосах с мокрым ротором Grundfos, Wilo, Сalpeda. Инновационные методы, включающие в себя производство магнитов под высоким давлением, лазерную сварку и уникальный процесс намагничивания, позволили получить требуемые результаты. А применение передовой электроники, полнофункционального программного обеспечения и современных
методов производства гарантируют их длительный срок службы и высокоэффективную эксплуатацию. Принцип их работы, устройство и возможности рассмотрим на насосах NC фирмы Сalpeda. Это – технология электронной коммутации двигателя с ротором на постоянных магнитах.
Двигатель не блокируется, так как:
— рабочие характеристики синхронного двигателя позволяют увеличивать зазор между ротором и камерой-статором, что в асинхронных двигателях невозможно без снижения КПД;
— ротор выполнен из керамики и менее подвержен образованию известняковых наростов, чем традиционный металлический;
- электроника прибора в состоянии определить возникновение затруднений во вращении двигателя: в такой ситуации электронный блок несколько раз «пробует» запустить двигатель с пиковым моментом вращения, на порядок большим, чем у традиционных двигателей;
- запатентованная «квадратная камера» исключает возможность остановки ротора.

Есть у таких насосов и другие плюсы. Постоянная скорость двигателя позволяет ограничить перепады давления при изменении уровня потерь давления. Кроме того, работа насосов Сalpeda не зависит от температуры и напряжения в сети. Традиционные насосы могут работать в данном режиме, но для этого используется очень сложная и дорогостоящая электроника. Надежная электроника обеспечивает режим работы электронасоса с двигателем по классу нергоэфективности «А», а двойная электрическая изоляция – максимальную безопасность. Низкая рабочая температура двигателя позволяет использовать материалы, обеспечивающие высокую электроизоляцию, предотвращая опасность вредной электрической дисперсии, присутствующей в традиционных насосах. Повышенный КПД снижает потребление тока и, следовательно, уменьшает расход электроэнергии. Следовательно, экономия гарантирована примерно на 49 % по сравнению с традиционными насосами.

“ОТОПЛЕНИЕ И ГВС”
(журнал «Акватерм» №18 ,12.2005)

СОЦИАЛЬНЫЕ СЕТИ

Подписывайтесь на наши каналы, следите за новостями, получайте свежую информацию об акциях и скидках. On-Line консультирование
Возникли вопросы?

ПРИВОДНЫЕ ДВИГАТЕЛИ НАСОСОВ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ

Требования, предъявляемые к приводным электродвигателям насосных агрегатов:

— простота соединения с насосом;

— легкая автоматизация управления;

— низкие эксплуатационные затраты;

— необходимость выполнения пуска двигателей под нагрузкой;

— допуск продолжительного вращения ротора в обратную сторону;

— возможность частых повторных пусков.

Асинхронные электродвигатели

Данные двигатели нашли широкое применение по причине:

При работе этих двигателей частота вращения магнитного поля статора постоянна и зависит от:

— частоты питающей сети (стандартная частота 50 Гц);

— числа пар полюсов статора.

В зависимости от типа обмотки ротора различают асинхронные двигатели:

— с короткозамкнутым ротором;

— с фазным ротором.

Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором отличаются:

— низкой стоимостью по отношению к другим двигателям;

— являются наиболее подходящими для небольших насосов (до 100 кВт);

— условиями прямого асинхронного пуска;

— высокой кратностью пускового тока, который в 5 – 7 раз выше номинального тока.

Кратковременный скачек пускового тока относительно безопасен для двигателя, но вызывает резкое снижение напряжения в сети, что может неблагоприятно сказаться на других потребителях энергии.

Асинхронные двигатели с фазным ротором имеют более сложную и дорогую конструкцию, так как обмотки ротора у них соединяются с наружным пусковым реостатом через три контактные кольца со скользящими по ним щетками.

Перед пуском такого электродвигателя в цепь ротора с помощью реостата вводят дополнительное сопротивление, благодаря чему при включении электродвигателя уменьшается сила пускового тока. По мере увеличения частоты вращения двигателя сопротивление постепенно уменьшается.

Читать еще:  Асинхронный двигатель как узнать обороты

Для насосов с горизонтальным валом в нашей стране выпускаются асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором единой серии 4А мощностью 0,06 – 400 кВт при n > = 3000 об/мин и высоте оси вращения 50 – 355 мм.

Электродвигатели мощностью 0,06 – 0,37 кВт изготовляются на напряжение 220 и 380 В.

Электродвигатели мощностью 0,55 – 11 кВт изготовляются на напряжение 220, 380 и 660 В.

Электродвигатели мощностью 15 – 110 кВт изготовляются на напряжение 220/380 и 380/660 В.

Электродвигатели мощностью 132 – 400 кВт изготовляются на напряжение 380/660 В.

Для привода вертикальных насосов выпускаются асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором серии ВАН мощностью 315 – 2500 кВт, напряжением 6000 В и номинальной частотой вращения 375 – 1000 об/мин.

Синхронные электродвигатели

Синхронные двигатели переменного тока применяются для привода мощных насосов, характеризуемых большой продолжительностью работы.

Ротор синхронной машины отличается от ротора асинхронной наличием рабочей обмотки для создания постоянного магнитного поля, взаимодействующего с вращающимся магнитным полем статора. Рабочая обмотка ротора запитывается постоянным током от возбудителя, которым может служить либо генератор постоянного тока, либо тиристорный возбудитель.

Основным недостатком синхронных двигателей является то, что момент на их валу при пуске равен нулю, поэтому их необходимо раскручивать тем или иным способом до скорости, близкой к синхронной. Для этой цели в роторе предусматривают дополнительную пусковую короткозамкнутую обмотку, аналогичную обмотке ротора асинхронного двигателя.

Напряжение приводного двигателя принимают в зависимости от:

— напряжения сети энергосистемы к которой подключена насосная станция.

Если питание насосной станции осуществляется от энергосети напряжением 3,6 и 10 кВт и мощность электродвигателей превышает 250 кВт, то рекомендуется устанавливать двигатели на том же напряжении.

Напряжение электродвигателей мощностью 200 – 250 кВт определяется схемой электропитания и условиями перспективного увеличения их мощности.

Электродвигатели мощностью до 200 кВт следует принимать низковольтными, напряжением 220, 380 и реже 500 В.

В зависимости от особенностей среды производственных помещений применяют двигатели следующих конструктивных исполнений:

— защитное исполнение (для нормальной среды помещений);

— закрытое исполнение (для открытого воздуха);

— влагостойкое исполнение (для низких температур);

— капле- или брызгозащитное исполнение с влагостойкой изоляцией (в особо сырых помещениях).

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Управление электродвигателем насосов. Насосные станции.

Сложно себе представить функционирование каких либо промышленных отраслей без использования электрической энергии. Абсолютно все промышленные отрасли являются потребителями электрической энергии.

Более того, большую часть всей производимой электроэнергии потребляют именно промышленные объекты. И одним из крупнейших секторов в этой области является направление (или отрасль) связанная с насосным оборудованием. В частности, для работы насосов, компрессоров и других подобных механизмов обязательно необходимо обеспечение подачи электроэнергии. Управление электродвигателем насосов в насосных станциях осуществляется по определенной схеме, которая призвана оптимизировать работу системы.
Использование насосных установок характерно для предприятий машиностроения, металлообработки, водоснабжения и пр. С их помощью осуществляется перегон жидкостей: воды, эмульсии, составов для пропитки, лакокрасочных материалов.

Центробежные и поршневые насосы

Чаще всего используются центробежные насосы. Механизм работы такой системы следующий: двигатель вращает колесо и направляет жидкость в центр, где расположен трубопровод, а центробежная сила «выбрасывает» жидкость через задвижку из корпуса. С помощью созданного эффекта разряжения жидкость движется непрерывно и равномерно. Когда насос заполнен водой или другой жидкостью, его необходимо запустить приводным двигателем. Существует три способа пуска: при закрытой и открытой задвижке, а также пуск с запуском привода напорной задвижки.
Помимо центробежных насосов в промышленных отраслях находят применение поршневые насосы. Этот тип насоса подходит для работы с жидкостями, которые необходимо поднять на большую высоту. Поршневой насос характеризуется неравномерной работой и пульсирующей нагрузкой на валу. Жидкость во время работы поршневого насоса течет неравномерно. Для того, чтобы сгладить пульсации и сделать ход более равномерным, специалисты используют маховик на валу и несколько цилиндров.

Что питает насосы

Систему электропривода для работы насоса необходимо выбирать тщательно, так как от нее зависит работа всего механизма. Основные особенности, которыми характеризуются насосные станции, — длительный режим работы, постоянная нагрузка. Если насосные агрегаты не предусматривают электрическое регулирование скоростного режима и требуют для работы небольшую мощность, для их функционирования применяется электродвигатель асинхронный с короткозамкнутым ротором. Если привод насоса требует мощности 100кВт и более, то необходимы двигатели синхронного и асинхронного типа, работающие от полного напряжения сети.
Соединение электродвигателя у тихоходного поршневого насоса осуществляется с помощью зубчатой или клинкерной передачи. Насосы центробежного типа отличаются быстроходностью, то есть их необходимо соединять с валом напрямую, а двигатель должен обладать высокой угловой скоростью. В случае работы с центробежным насосом важную роль играет угловая скорость. От этого параметра зависят напор, производительность, мощность, момент на валу.
Для работы насосной установки необходимо функционирование контактора, промежуточного реле, пускателя, универсального переключателя. Кроме перечисленной выше аппаратуры обязательны реле, отвечающие за контроль количества жидкости, давление, заливку центробежного насоса и струйные реле. Простейший насосный агрегат может работать в автоматическом и ручном режиме управления. Выбирается режим путем переключения рукоятки. Отключает и включает насос оператор. Он же отвечает за количество жидкости, загруженной в резервуар.

Электродвигатели синхронного и асинхронного типа

Электродвигатели переменного тока особенно популярны для организации работы насосов различного типа в силу их компактной конструкции, простоте в установке и эксплуатации, а также возможности автоматизировать управление при низких материальных затратах. Однако приводные электродвигатели, которые производятся с целью работы на насосных агрегатах, должны обладать определенными критериями. Основная необходимая характеристика – возможность пуска двигателя при условии большой нагрузки. Система работы двигателя должна предусматривать возможность его долгого вращения в обратную сторону. Это необходимо для правильной работы системы во время слива воды в случае остановки насоса в аварийном или плановом режиме.
Хорошо, если электродвигатель предусматривает частые повторные пуски, тогда энергетические системы будут работать в хороших условиях. Особенно это необходимо для насосных станций с большой мощностью. Однако в этом случае обмотка статора и пусковая обмотка должны быть повышенного качества, так как от их конструктивных особенностей и от степени нагревания зависит длительность паузы и возможное количество пусков за конкретное время.
Как говорилось ранее, для работы насосных станций могут применяться как синхронные, так и асинхронные двигатели. Основная характеристика вторых – постоянная частота вращения в магнитном поле статора, зависимая от количества парных полюсов и частоты сети. Большая популярность асинхронного двигателя связана с простотой обращения с ним и невысокой цене. Тип обмотки ротора определяет еще одну характеристику: имеет ли он короткозамкнутый или фазный ротор.
В случае работы с маленьким насосом лучше использовать электродвигатель асинхронный короткозамкнутый. Они выигрывают по стоимости по сравнению с другими типами электродвигателей, а преобразователь частоты в них работает значительно проще. Управлять автоматически всеми агрегатами насосной станции можно с помощью прямого асинхронного пуска. Однако при установки асинхронного электродвигателя необходимо учитывать, что при работе частотника есть угроза кратности пускового тока. Если мощность двигателя колеблется между 0,6 и 100 кВт, а показатель п=750Н и более мин»‘, то пусковой ток будет больше номинального в 7 раз максимум. Кратковременные толчки тока не приводят к проблемам с двигателем, однако есть вероятность воздействия на другие потребители энергии, которые работают от этой же сети. Это дает возможность ограничить номинальную мощность двигателя асинхронного типа, которые запускается методом прямого включения, до 100 кВт. В любом случае этот показатель будет зависеть от сетевой мощности.
Фазный ротор более дорогой и имеет более сложные конструктивные особенности. Это обусловлено соединением обмоток ротора с пусковым реостатом, находящимся снаружи, с помощью трех контактных колец с щетками. Для того, чтобы запустить данный электродвигатель, необходимо ввести дополнительное сопротивление реостатом с целью уменьшить силу пускового тока. Как только частота вращения двигателя начнет увеличиваться, сопротивление будет уменьшаться. Основная цель: достичь нормальной частоты вращения, чтобы вывести реостат и укоротить обмотки. Так, двигатель станет короткозамкнутым. Насосы, имеющие горизонтальный вал, работают с помощью асинхронных электродвигателей, выпускаемых в рамках серии 4А. Для вертикальных насосов подходит серия асинхронных электродвигателей ВАН.

Читать еще:  Шаговый двигатель как определить провода

Серия ВАН предусматривает подвесные вертикальные электродвигатели, имеющие подпятник и направляющие подшипники, фланцевый конец вала, служащий присоединяющим к насосу элементом. Электродвигатель вентилируется путем движения напора воздуха по циклу. Воздух образуется благодаря вращению ротора и вентиляторов. Воздух попадает в инвертор и другие элементы электродвигателя с нижней и верхней сторон. Снизу для этого приспособлена фундаментная яма, а сверху – окна. Корпусные отверстия служат для выброса нагретого воздуха. Модификации асинхронного электродвигателя могут различаться в зависимости от внутренних особенностей. В частности это может быть повышенный пусковой момент, энергетические показатели (частотники с высоким КПД предназначаются для насосов, работающих круглосуточно), наличие фазного ротора, упрощенных условий пуска.

На рынке предлагаются также асинхронные электродвигатели с возможностью обеспечения различных скоростей. С их помощью может регулироваться напор воды в насосе, ее подача. Для этого необходимо изменять частоту вращения. Для насосной станции использование такого электродвигателя – это очевидная выгода, так как и технические, и экономические показатели значительно улучшаются. Примером такого типа электродвигателей являются серия ДВДА с двумя скоростями. Мощности колеблются между 500/315 и 1600/1000 кВт. Для того, чтобы изменить частоту вращения, необходимо отключить одну обмотку статора и включить другую.
Для работы насосов высокой мощности необходимы синхронные электродвигатели. Они способны обеспечить продолжительную бесперебойную работу системы. Частота вращения такого типа электрического двигателя находится в прямой зависимости от частоты включенной сети переменного тока. Одно из различий между синхронным и асинхронным двигателем состоит в том, что ротор синхронного имеет рабочую обмотку, что позволяет создать постоянное магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем статора, осуществляющим вращение. Питание рабочей обмотки осуществляется за счет работы возбудителя и создания постоянного тока. В качестве возбудителя может выступать генератор тока, размещенный на валу или отдельно от двигателя. В случае расположения вне электродвигателя генератор самовозбуждается.

Какой электродвигатель лучше?

Чаще всего для обеспечения работы насосов и насосных станций отдается предпочтение именно синхронному электродвигателю. Его преимущества заключаются в возможности работы с высоким коэффициентом мощности. Так, коэффициент мощности сети также становится лучше, что позволяет сэкономить на энергозатратах. Часто в сети могут происходить колебания напряжения, что для синхронного двигателя не является большой проблемой. В ходе колебаний может лишь снижаться напряжение до 0,6 на короткое время. Но у синхронных двигателей есть и небольшие недостатки. Самый существенный – это момент на валу во время пуска, приближающийся к нулю. Для того, чтобы начать работу, электродвигатель раскручивается различными способами для достижения синхронной скорости. Для увеличения скорости сегодня используются коротко-замкнутые обмотки. Такие же используются и для работы ротора на асинхронном двигателе.
На насосы, имеющие горизонтальные валы, устанавливаются двигатели синхронного типа серий СДЗ, СДНЗ-2, СДН-2, СД2. Их мощность варьируется от 132 до 4000 кВт при частоте вращения от 100 до 1500. Значения возможного напряжения обычно указываются в диапазоне от 380 до 6000 В. Вертикальные насосы работают с помощью синхронных двигателей с тремя фазами тока. Их рабочие характеристики обычно следующие: частота 50 Гц, мощность от 630 до 12,5 тыс кВт, напряжение 10 кВт,
Установка необходимого типа электродвигателя находится в тесной зависимости от показателей напряжения сети, а также мощности электрического двигателя. В случае показателя напряжения 3,6/10 кВт, и мощности более 250 кВт, двигатель должен иметь аналогичный уровень напряжения. Тогда Вам не нужно будет устанавливать специальную трансформаторную подстанцию для снижения напряжения, а значит и стоимость возведения насосной станции снизится.
Конструктивное исполнение электрического двигателя также зависит от отдельных аспектов водопроводной системы, канализационного пути и производственных помещений в целом. Защищенная конструкция электродвигателя требуется для нормальной среды. Расположение на открытом пространстве обязывает использование закрытой конструкции, если насосная станция работает при низкой температуре, то исполнение электродвигателя должно быть морозо- и влагостойким.

ПРИВОДНЫЕ ДВИГАТЕЛИ НАСОСОВ РАЗЛИЧНЫХ ТИПОВ

К приводным электродвигателям насосных агрегатов помимо их большой мощности предъявляется ряд специфических требований. Одним из определяющих является необходимость пуска двигателей под нагрузкой. Конструкция электродвигателя должна также допускать довольно продолжительное вращение ротора в обратную сторону (с угонной скоростью, определяемой характеристикой насоса), вызываемое сливом воды из напорных трубопроводов после отключения электродвигателя от сети при плановой или аварийной остановке агрегата.

Несмотря на то, что поставщики электроэнергии заявляют достаточно жесткие параметры, на практике значения напряжения сильно варьируются. Это происходит по разным причинам. Например, вблизи трансформаторов низкого напряжения его значения будут выше на 3-5%. При пиковой нагрузке на магистральные провода из-за омического сопротивления напряжение будет падать, порой на значительную (до 10%) величину.
Такие ситуации крайне вредны для электродвигателей. При скачках напряжения крутящий момент и частота вращения вала электродвигателя отклоняются от своих номинальных значений. В результате происходит падение КПД. Это увеличивает потребляемую мощность, а, следовательно, происходит повышенное теплообразование.

Опыт показывает, что если на электродвигатель при полной нагрузке поступает напряжение на 10% ниже номинального, то потребляемый ток увеличивается примерно на 5%, а температура — на 20%. В пределе, такое превышение может превзойти максимально допустимую температуру изоляции обмоток, что приведет к короткому замыканию и разрушению статора. Возникающее в результате пониженного напряжения длительное повышение температуры обмоток двигателя приводит к быстрому старению изоляции и, следовательно, к уменьшению срока службы. При перенапряжении сети потребляемая мощность и теплообразование в обмотках электродвигателя также возрастают.

Читать еще:  Гидрокомпенсатор двигателя принцип работы

Для особенно сложных случаев ведущие компании разрабатывают специальные серии электродвигателей промышленного назначения (как правило, мощностью от 2,2 до 22 кВт) с высоким КПД.

Удар молнии. Поражение высоковольтной сети создает скачки напряжения, которые частично поглощаются через молниеотвод на трансформаторной подстанции и отводятся на шину заземления. Если удар молнии попал в низковольтную сеть, то опасность возникновения скачков напряжения от 10 до 20 кВ существует только для распределительного шкафа насоса. Когда шкаф управления и сам электродвигатель не защищены, соответственно, громоотводом и заземлением, то установка может быть повреждена. В тех областях, где часты удары молнии, наилучший способ защиты электродвигателей например погружных насосов состоит в том, чтобы на приводной стороне главного выключателя установить молниеотвод и соединить его со стержневым заземлителем или, по возможности, с водоподъемной трубой скважины в том случае, если эта труба изготовлена из стали. Следует отметить, что современные погружные электродвигатели, имеют класс защиты изоляции до 15 кВ. Это – максимальное значение напряжения, которое может пройти через электродвигатель, например, при ударах молнии вблизи него.

Компактность конструкций, простота соединений с насосом, легкая автоматизация управления и относительно низкие эксплуатационные затраты предопределили массовое применение электродвигателей переменного тока в качестве привода для насосов систем водоснабжения и канализации.

Весьма желательной для улучшения условий работы энергетических систем, где применяются мощные насосные станции, является возможность частых повторных пусков, что, в свою очередь, предъявляет повышенные требования к конструкциям обмотки статора и пусковой обмотки электродвигателя, нагревание которых определяет продолжительность требуемой паузы между пусками и допустимое число пусков за рассматриваемый период.

Асинхронный двигатель

Асинхронным двигателем называется машина, преобразующая электрическую энергию переменного тока в механическую. Асинхронные двигатели бывают трехфазные, двухфазные и однофазные и состоят из двух основных частей: статора и ротора. Статор — неподвижная часть двигателя (рис. 34 а). С внутренней его стороны сделаны пазы, в которые укладываются фазные обмотки. У трехфазного асинхронного двигателя три обмотки. Они выполнены одинаково и размещаются под углом 120°. По обмоткам протекает трехфазный ток, который создает магнитное поле, вращающееся с частотой

где n — частота вращения, мин -1 ; f — частота переменного тока, Гц; р — число пар полюсов.

Рисунок 34 — Устройство асинхронного двигателя

а статор; б короткозамкнутая обмотка ротора (беличья клетка); в ротор в собранном

виде; 1 клеммный щиток; 2 станина; 3 обмотка; 4 сердечник; 5 лапа.

Рисунок 35 — Асинхронный двигатель с фазным ротором

а — общий вид; б — ротор двигателя с контактными кольцами.

В двигателях с фазным ротором последний имеет фазные обмотки (рис. 35 а, б). Они выполняются по типу обмоток статора и имеют такое же число фаз. Обмотки соединяются в «звезду», т. е. концы их соединены в одну точку, а начала подсоединяются к медным кольцам, закрепленным на валу.

У таких двигателей есть приспособление, дающее возможность либо

включать роторную обмотку последовательно с реостатом во время пуска, либо замыкать ее накоротко во время работы.

Для уменьшения потерь на вихревые токи статоры и роторы асинхронных двигателей набираются из отдельных, изолированных друг от друга, листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм.

Если подключить статорные обмотки двигателя к сети трехфазного переменного тока, то внутри статора возникает вращающееся магнитное поле. Это поле пересекает одновременно обмотки статора и ротора. В статорных обмотках индуктируются противоэлектродвижущие силы, определяющие величину сил токов обмотки.

В роторных обмотках индуктируется ЭДС, под действием которой в обмотках протекают токи, которые, взаимодействуя с вращающимся магнитным полем статора, создают вращающий момент, в результате которого ротор начинает вращаться в сторону вращения поля статора.

Если предположить, что ротор вращается с такой же скоростью, с какой вращается магнитное поле, то токи в обмотках ротора исчезнут. Исчезновение токов приведет к тому, что ротор начнет вращаться медленнее, чем поле статора. При этом поле статора начнет пересекать обмотки ротора и на него вновь будет воздействовать вращающий момент.

Следовательно, ротор при своем вращении всегда должен иметь частоту вращения меньшую, чем частота вращения поля статора. Отсюда двигатель получил название асинхронного (неодновременного). Разница между частотой вращения поля статора n частотой вращения ротора n1 характеризуется величиной S, называемой скольжением:

Для асинхронного двигателя скольжение изменяется от единицы до величины, близкой к нулю.

Во время пуска двигателя, когда ротор еще неподвижен (s = 1), частота пересечения обмоток ротора вращающимся магнитным полем наибольшая. В обмотках ротора индуктируются наибольшие ЭДС, которые вызывают большую сила тока.

Токи обмоток ротора создают свое вращающееся магнитное поле, направленное навстречу вращающемуся магнитному полю статора, и уменьшают его. В результате уменьшается противоэлектродвижущая сила, а токи в обмотках статора растут. Пусковой ток превышает номинальный в 4—7 раз.

Частота вращения ротора двигателей с короткозамкнутым ротором, регулируется либо переключением числа пар полюсов, либо изменением величины подводимого напряжения.

Частота вращения ротора двигателя с фазным ротором регулируется реостатом, включенным в обмотки ротора. Изменяя сопротивление реостата, изменяют силу тока в роторе, при этом изменяется поле ротора, соответственно изменяется сила взаимодействия полей ротора и статора. Таким образом, изменяется величина скольжения.

Для изменения направления вращения асинхронных двигателей (реверсирования) необходимо изменить чередование фаз питающего напряжения (поменять местами любые две фазы). Широко применяются однофазные асинхронные двигатели. Они отличаются от трехфазных тем, что на статоре име­ются две обмотки, сдвинутые в пространстве на угол 90°.

По обмоткам протекают токи со сдвигом по фазе, равным 90°. Такая система сдвига токов в пространстве и по фазе создает вращающееся магнитное поле. Ротор двухфазных двигателей короткозамкнутый.

Синхронный двигатель

Синхронные электрические машины чаще всего применяют в качестве генераторов. Синхронные электродвигатели применяют значительно реже, чем асинхронные, и только в тех случаях, если при данной мощности и режиме работы они оказываются экономичнее.

Машину называют синхроннойпотому, что ее ротор вращается с той же скоростью, что и вращающийся магнитный поток, созданный током в обмотке статора, т. е. ротор и магнитный поток вращаются синхронно.

Устройство синхронной машины. Синхронная машина, так же как и асинхронный двигатель, состоит из неподвижного статора и вращающегося ротора. Статор ничем не отличается от статора трехфазного асинхронного электродвигателя. Ротор представляет собой вращающийся электромагнит, катушки которого питаются постоянным током.

Синхронные двигатели имеют абсолютно жесткую механическую характеристику, т. е. скорость вращения постоянна. В промышленности и на строительстве эти двигатели применяются для привода компрессорных и насосных установок, а также для привода камнедробилок и экскаваторов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector