Классификация электрических машин

КЛАССИФИКАЦИЯ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ.

Устройство асинхронных двигателей.

УСТРОЙСТВО АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ.

Электрическим двигателем называется машина, преобразующая электрическую энергию в механическую, а генератором – машина преобразующая механическую энергию в электрическую. Поэтому любая электрическая машина обратима, т.е. конструктивно двигатель и генератор выполнены одинаково.

Асинхронный двигатель был сконструирован М.И. Доливо-Добровольским и получил широкое практическое применение.

Асинхронный двигатель состоит из двух основных частей: статора (неподвижная часть машины) и ротора (вращающейся части машины).

Рис.№1. Основные части АД с к.з. ротором:

1- сердечник статора; 2- обмотка статора; 3- корпус двигателя; 4- к.з. обмотка ротора; 5- сердечник ротора; 6- вал ротора; 7 и 8- подшипниковые щиты.

Статор и ротор состоят из сердечника (магнитопровода) и обмоток.

Сердечники статора и ротора набирается из стальных пластин толщиной 0,5 мм, изолированных лаком или тонкой бумагой для уменьшения потерь на вихревые токи. Пластины штампуются с впадинами (пазами), собираются в отдельные пакеты и крепятся в станине двигателя (статор), или на валу машины (ротор). Между поверхностями статора и ротора имеется небольшой воздушный зазор размером 0,8 - 1,5 мм.

В пазы статора укладывается трёхфазная обмотка проводники которой соединяются ”звездой” или ”треугольником”. Обычно на щитке машины имеется шесть зажимов, к которым присоединяются начала и концы обмоток.

Приняты следующие обозначения выводов фаз обмотки статора: начала фаз маркируются С₁, С₂, С₃; их концы соответственно С₄, С₅, С₆.

“звезда” “треугольник”

“звезда” “треугольник” … “звезда” “треугольник”

Статорные обмотки сдвинуты одна относительно другой на 120º. Поэтому результирующее магнитное поле образованное тремя фазами является вращающимся и его скорость определяется по формуле:

n₁=60f/p

где: n₁- скорость магнитного поля статора; f – частота питающей сети (50 Гц); p – число пар полюсов.

В зависимости от типа роторной обмотки машина может быть с фазным и короткозамкнутым ротором.

Фазная обмотка ротора выполнена подобно статорной, т. е. проводники обмотки ротора соответствующим образом соединены между собой, образуя трехфазную систему. Эти обмотки соединены в звезду или в треугольник, причем начало каждой фазы звездной обмотки или же точки соединения начала и конца соседних фаз треугольной обмотки приключены к трем контактным медным кольцам. Эти контактные кольца изолированы друг от друга, укреплены на валу двигателя и вращаются вместе с ротором. При вращении колец поверхности их скользят по угольным или медным щеткам, неподвижно укрепленным над кольцами. Обмотка ротора может быть замкнута на какое-либо сопротив­ление или накоротко при посредстве указанных выше щеток.

Короткозамкнутая обмотка ротора выполняется по типу ”беличьего колеса”. В пазах ротора уложены массивные стержни, соединенные на торцовых сторо­нах медными кольцами.

Двигатели с короткозамкнутым ротором проще и надежнее в эксплуатации, значительно дешевле, чем двигатели с фазным ротором. Однако двигатели с фазным ротором обладают более хорошими пусковыми свойствами.

В настоящее время асинхронные двигатели выполняются преимущественно с короткозамкнутым - ротором и лишь при больших мощностях используется фазная обмотка ротора.

Асинхронные двигатели являются наиболее распространенным типом двигателей, благодаря простоте устройства и малой стоимости. В России производятся асинхронные двигатели мощностью от нескольких десятков ватт до 15000 кВт при напряжениях об­мотки статора до 6 кв. Между статором и ротором имеется воз­душный зазор, величина которого оказывает очень существенное влияние на рабочие свойства двигателя.

Помимо положительных качеств - простота конструкции обслуживания, малая стоимость - асинхронный двигатель обладает рядом недостатков, из которых наиболее существенным является низкий коэффициент мощности (cosj) . У асинхронного двигателя при полной нагрузке может достигать значений 0,85—0,9; при недогрузках двигателя его cosj резко уменьшается и при снятии нагрузки составляет 0,2—0,3.

Низкий коэффициент мощности асинхронного двигателя объясняется большим потреблением реактивной мощности, которая необходима для создания магнитного поля.

Магнитный поток в асинхронном двигателе встречает на своём пути воздушный зазор между статором и ротором, который в большой степени увеличивает магнитное сопротивление, а следовательно, и потребляемую двигателем реактивную мощность для создания магнитного поля.

В целях повышения коэффициента мощности (cosj ) асинхронных двигателей воздушный зазор их стремятся сделать возможно меньшим, доводя его у двигателей малой мощности (2-5 кВт) до 0,3 мм.

В двигателях большой мощности воздушный зазор приходится увеличивать по конструктивным соображениям до 2 – 2,5 мм.