Sw-motors.ru

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

Что такое статор асинхронного двигателя

123. Устройство обмоток статора и ротора асинхронных двигателей

Для того чтобы получить вращающееся магнитное поле, на статоре двигателя располагают трехфазную обмотку. Обмотка помещается в пазы и состоит из ряда катушек, соединенных между собой. Каждая катушка сделана из одного или нескольких витков проводника, изолированных между собой и от стенок паза. Изоляция обмоток зависит от величины напряжения, температуры, на которую рассчитывается обмотка, формы и размеров паза, а также от типа обмотки. Если в пазу помещается одна катушечная сторона, то обмотка называется однослойной, если две — двухслойной. Катушка может быть сделана из нескольких секций, состоящих в свою очередь из одного или нескольких витков. На фиг. 235 показана катушка, изготовленная из двух секций, при этом каждая секция состоит из трех витков. Если через z обозначить общее число пазов статора, через 2р — число полюсов, то число пазов, приходящихся на одно полюсное деление, будет:

Полюсным делением называется расстояние по окружности статора или ротора между осями двух соседних полюсов. На расстоянии полюсного деления должны находиться пазы всех трех фаз. Следовательно, число пазов, приходящихся на полюс и фазу трехфазной обмотки, будет.

Шагом обмотки y называется расстояние между началом и концом катушки (или секция обмотки). Шаг обмотки выражается в долях полюсного деления или числом пазов. В двухслойных обмотках ширина секции берется обычно меньше (укороченный шаг), что позволяет лучше использовать медь обмотки.

На фиг. 236, a показана обмотка статора асинхронного двигателя. У этой обмотки каждая катушка состоит из двух проводников. Однако при намотке большого числа витков проводники закроют статор изнутри и ротор нельзя будет поставить на место. Отгибая проводники по сторонам, получим обмотку, показанную на фиг. 236, б. Обмотка, состоящая из трех катушек, создает магнитное поле с двумя полюсами. За один период трехфазного тока магнитное поле cде-

лает один оборот. При частоте 50 гц это будет соответствовать 50 об /сек. или 3000 об /мин.

На фиг. 236, в и г показана обмотка, у которой каждая сторона катушки состоит из двух проводников.

Скорость вращения магнитного поля четырехполюсного статора вдвое меньше скорости вращения поля двухполюсного статора, т. е. 1500 об/мин (при 50 гц). Обмотка четырехполюсного статора с одним проводником на полюс н фазу показана на фиг. 236, д, а с двумя проводниками на полюс и фазу — на фиг. 236, е.

Магнитное поле шестиполюсного статора имеет втрое меньшую скорость, чем двухполюсного, т. е. 1000 об/мин (при 50 гц). Обмотка шестиполюсного статора с одним проводником на полюс и фазу представлена на фиг. 236, ж.

Число всех пазов на статоре равно утроенному произведению числа полюсов статора на число пазов, приходящееся на полюс и фазу.

Развернутая схема трехфазной однослойной обмотки показана на фиг. 237, а двухслойной петлевой обмогкн с укороченным шагом — на фиг. 238.

Шесть концов обмотки статора выводятся на щиток зажимов двигателя.

Принцип работы асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Пожалуй, нет ни одного серьезного механизма или машины, где не применялись бы электрические двигатели. В автомобиле, с стиральной машине, сельхозтехнике и мелких бытовых приборах — везде используется электрический двигатель. Наибольшее распространение получил асинхронный электрический двигатель и о нем сегодня мы поговорим.

Содержание:

Синхронные и асинхронные двигатели в машиностроении и в быту

Благодаря своей простоте и экономичности, асинхронный электромотор может пригодиться не только в машиностроении и в быту, но мы рассмотрим именно такие двигатели, которые встречаются чаще всего. Причиной популярности асинхронного двигателя переменного тока стали его доступность, возможность подключения к любой розетке электропитания без всяких выпрямителей и согласовательных устройств, а также простотой обслуживания и ремонта в случае чего.

Читать еще:  Шевроле авео какие двигателя ставили

Существуют два вида асинхронных электромоторов — с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором. Но для начала стоит разобраться в конструкции и узнать принцип работы асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, после чего станет понятна причина его популярности. Несмотря на то, что асинхронный мотор был разработан еще в конце 19 века, до сих пор его конструкция особенных изменений не претерпела.

Преимущества АС двигателя

Главной особенностью характеристик этого двигателя и самым ценные их проявлением, считают тот факт, что нагрузка на двигатель практически никак не зависит от частоты вращения вала. Магнитные поля и электродвижущую силу изучают уже лет двести, а наш асинхронный двигатель стал лучшим подтверждением тому, это один из самых эффективных методов трансформации энергии.

Принцип работы этого мотора как раз основан на взаимодействии подвижного магнитного поля и токопроводящего элемента, распложенного внутри этого поля. Двигатель, как известно еще со школьной скамьи, состоит из двух базовых узлов — рoтора и статора. Статoр как раз генерирует вращающееся магнитное поле. Конструктивно, статoр представляет собой металлический сердечник, на него намотана обмотка из медной проволоки с термолаковой изоляцией.

Внутри статора, внутри его магнитного поля, поместили ротор, который представляет собой вал с сердечником и обмоткой. На рисунке ниже изображена схема устройства асинхронного мотора.
По схеме понятно, что статор состоит из наборных пластин и нескольких обмоток, которые намотаны на пластинчатый сердечник. Эти обмотки могут подсоединяться по разным схемам, в зависимости от типа напряжения. Каждая их обмоток сдвинута друг отнoсительно друга на 120 градусов. А ротор такого двигателя может быть принципиально двух типов.

Двигатель с фазным ротором

Ротор фазного типа принципиально не отличается обмoткой от статора. Это трехфазная обмотка, концы которой соединены по схеме «звезда». Свободные концы обмоток подключены к токоприемным кольцам. Кольца контактируют с проводником посредством щеток и поэтому есть возможность установить в схему подключения дополнительный ограничивающий резистор.

Резистор, как устройство плавного пуска, служит для того, чтобы была возможность уменьшать значения пускового тока, который может достигать довольно крупных значений.

Короткозамкнутый ротор и его особенности

Короткoзамкнутый ротор представляет собой наборной сердечник из специальной листовой стали. Сердечник имеет каналы, которые не изолируют обмотки друг от друга, а наоборот — они залиты расплавленным легкоплавким легким металлом, а он образует прутки, которые в торцах фиксируются на кольцах.

Металл, из которого выполняют эти прутки и которым заливают пространства между сердечниками, зависит от требуемых характеристик двигателя и это может быть как медь, так и алюминий.

Как работает магнитное поле

Работает двигатель на основе процесса получения механической работы в результате воздействия на проводник движущегося магнитного поля. На обмотку статора подают напряжение, причем каждая фаза образует свой магнитный поток. Частота магнитного потока напрямую зависит от частоты подаваемого тока на концы обмотки.

За счет того, что обмотки сдвинуты на 120 градусов, сдвигаются и магнитные поля, причем сдвигаются они как в пространстве, так и во времени. Суммарный магнитный поток и будет вращать ротор двигателя. Это происходит потому, что вращающийся поток суммы частот каждой из обмоток, образуют в роторе электродвижущую силу. Поскольку ротор — короткозамкнутый, то он имеет свою собственную электрическую цепь, которая взаимодействуя с магнитным полем статора, образует крутящий момент, направленный в сторону движения магнитного потока статора.

Читать еще:  Что такое вихревой дизельный двигатель

Следовательно, принцип работы асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, объясняется вращением магнитного суммарного потока статора и его взаимодействия с возникшим в результате подачи тока, магнитным полем ротора.

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.

Читать еще:  Что такое задросселированный двигатель

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.

Устройство статора

Статор — неподвижная часть двигателя состоит из станины 1, сердечника 2, обмоток 3 (рисунок 7.1, а), подшипниковых щитов, закрывающих машину с торцов, и клеммной коробки, куда выводятся начала и концы обмоток и куда подключается питающая двигатель сеть.

Станина выполняется литой из чугуна, стали, алюминия или сплавов легких металлов — для маломощных двигателей. Для лучшего охлаждения внешняя поверхность станины иногда делается ребристой.

Станина является основой для всей машины, и к ней крепятся все остальные элементы. Чаще в верхней части станины делается круглое цилиндрическое отверстие, в которое вставляется сердечник и ротор.

Для уменьшения вихревых токов сердечник статора (магнитопровод) набирается из отштампованных кольцеобразных листов электротехнической стали толщиной 0,35…0,5 мм. В машинах большой мощности листы с обеих сторон покрываются изоляционным лаком (оксидной пленкой).

В пазы сердечника укладываются обмотки статора, чаще всего выполненные из медных изолированных проводов. Число обмоток у трехфазных машин делается кратным трем, следовательно, минимальное число обмоток — три. Каждая обмотка состоит из катушек (секций), число которых может быть от одной до нескольких. Катушки состоят из витков. Виток состоит из двух или нескольких параллельных проводников 1 и 2, которые размещаются в пазах, находящихся друг от друга на расстоянии шага обмотки у (рисунок 7.1, б). Начало и конец каждой обмотки маркируется и обозначается. Например, начала трех обмоток обозначаются буквами А, В, С, и они в клеммной коробке крепятся к клеммам С1, С2, С3 (рисунок 7.2). Концы этих обмоток соответственно Х, У, Z и крепятся к клеммам С4, С5, С6. Обмотки соединяются в звезду или треугольник.

Схема соединения зависит от номинального напряжения, на которое рассчитаны обмотки, и от напряжения питающей сети. Обычно в паспортных данных двигателя указывается напряжение, на которое рассчитаны обмотки, например Y/D 380V/220V. Это означает, что если в сети линейное напряжение Uл = 220 В, то соединять обмотки необходимо в треугольник (рисунок 7.2, а).

Рисунок 7.1 — Статор асинхронного двигателя (а) и размещение обмоток в пазах (б)

Рисунок 7.2 — Клеммная коробка ТАД при включении обмоток по схеме:
а — «треугольник», б — «звезда»

Если же Uл = 380 В, то обмотки необходимо соединить в «звезду» (рисунок 7.2, б). Однако в любом случае на каждой обмотке будет Uном = UФ = 220 В.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector