Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором. Устройство. Принцип действия. Скольжение

С 3-мя фазами обмотки статора (по 120˚) соед либо в треугольник, либо в звезду.

A, B, C- начала фаз (C₁, C₂, C₃); X, Y, Z-концы (C₄, C₅, C₆);

Рис Короткозамкнутый ротор и короткозамкнутая обмотка ротора и рис сечения двигателя.

Короткозамкнутая обмотка состоит из стержней 1, расположенных в пазах, и замыкающих колец 2. Стержни присоединены к замыкающим кольцам, в результате чего обмотка оказывается короткозамкнутой. Стержни и замыкающие кольца в одних двигателях изготовляют из меди, других – из алюминия, в третьих – из бронзы и т.д. Алюминиевую обмотку получают путем заливки в пазы жидкого алюминия. По внешнему виду короткозамкнутая обмотка напоминает беличье колесо, поэтому ее иногда называют «беличьей клеткой».

Принцип работы ТАД.

После включения двигателя в сеть и возбуждения вращающегося магнитного в статоре машины в проводниках обмотки ротора (стержнях) индуцируется ЭДС, под действием которой возникает ток обмотки ротора.

Взаимодействие тока обмотки ротора с вращающимся магнитным полем приводит к появлению э/магнитного момента, действующего на ротор. Ротор приходит во вращение в соответствии с уравнением движения

Разгон двигателя прекратится, когда скорость ротора почти сравняется со скоростью поля. Если допустить, что что n=n₀– ротор вращается со скоростью поля, нет ЭДС, нет тока, нет момента.

Суть асинхронизма заключается в принципиальной невозможности равенства n=n₀в отличии от синхронного двигателя, в котором устойчивая работа возможна только при равенстве n=n₀.

Относительная разность скоростей поля и ротора в АД называется скольжением

24.Пояснить условия,при которых асинхронная машина может работать в одном из 3-х режимов:двигательном,генераторном,э/м тормоза. Иллюстрировать мех.хар-кой машины.

Двигательный режим

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 возникает 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 n[об/мин] соответствует равенству электромагнитного момента тормозному, создаваемого нагрузкой на валу, силами трения в подшипниках, вентиляцией и т.д. Частота вращения ротора не может достигнуть частоты вращения магнитного поля, так как в этом случае угловая скорость вращения магнитного поля относительно обмотки ротора станет равной нулю, магнитное поле перестанет индуцировать в обмотке ротора ЭДС и, в свою очередь, создавать крутящий момент; таким образом, для двигательного режима работы асинхронной машины справедливо неравенство: 0 n₀.

Относительная разность частот вращения магнитного поля и ротора называется скольжением:

S=

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 перейдёт в генераторный режим. При этом изменит направление и электромагнитный момент, который станет тормозящим. В генераторном режиме работы скольжение s<0.

Для работы АД в генераторном режиме требуется источник реактивной мощности, создающий поток возбуждения. При отсутствии первоначального магнитного поля в обмотке статора поток возбуждения создают с помощью постоянных магнитов, либо при активной нагрузке за счёт остаточной индукции машины и конденсаторов, параллельно подключенных к фазам обмотки статора.

Асинхронный генератор потребляет намагничивающий ток значительной силы и требует наличия в сети генераторов реактивной мощности в виде синхронных машин, синхронных компенсаторов, батарей статических конденсаторов (БСК). Несмотря на простоту обслуживания, асинхронный генератор применяют сравнительно редко, в основном как вспомогательный источник небольшой мощности и как тормозное устройство (например, двигатель лифта или эскалатора метрополитена, идущего вниз, работает в генераторном режиме, отдавая энергию в сеть).

Режим электромагнитного тормоза

Если изменить направление вращения ротора или магнитного поля так, чтобы они вращались в противоположных направлениях, то ЭДС и активная составляющая тока в обмотке ротора будут направлены так же, как в двигательном режиме, и машина будет потреблять из сети активную мощность. Однако электромагнитный момент будет направлен встречно моменту нагрузки, являясь тормозящим. Для режима справедливы неравенства:n<0,s>1.

Этот режим применяют кратковременно, так как при нём выделяется много тепла, которое двигатель не способен рассеять, что может вывести его из строя.

Механическая характеристика асинхронной машины: а — режим рекуперации энергии в сеть (генераторный режим), б — двигательный режим, в — режим противовключения (режим электромагнитного тормоза).