Avtoargon.ru

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

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором и фазным ротором

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором и фазным ротором

Статор современного асинхронного электродвигателя имеет невыраженные полюсы, т. е. внутренняя поверхность статора сделана совершенно гладкой.

Чтобы уменьшить потери на вихревые токи, сердечник статора набирают из тонких штампованных стальных листов. Собранный сердечник статора закрепляют в стальном корпусе.

Рисунок 6.6. Асинхронный двигатель

В пазы статора закладывают обмотку из медной проволоки. Фазовые обмотки статора электродвигателя соединяются «звездой» или «треугольником», для чего все начала и концы обмоток выводятся на корпус — на специальный изоляционный щиток. Такое устройство статора очень удобно, так как позволяет включать его обмотки на разные стандартные напряжения.

Ротор асинхронного двигателя, подобно статору, набирается из штампованных листов стали. В пазы ротора закладывается обмотка.

В зависимости от конструкции ротора асинхронные электродвигатели делятсяна двигатели с короткозамкнутым ротором и фазным ротором.

Наиболее простым, дешевым и надежным является асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором (рис. 6.7), но этот двигатель обладает некоторыми недостатками — малым усилием при трогании с места и большим пусковым током.

Обмотка короткозамкнутого ротора сделана из медных стержней, закладываемых в пазы ротора. Торцы стержней соединены при помощи медного кольца. Такая обмотка называется обмоткой типа «беличьей клетки». Заметим, что медные стержни в пазах не изолируются.

В некоторых двигателях «беличью клетку» заменяют литым ротором.

Короткозамкнутые асинхронные двигатели пускаются в ход двумя способами:
1) Непосредственным подключением трехфазного напряжения сети к статору двигателя. Этот способ самый простой и наиболее популярный.

2) Снижением напряжения, подводимого к обмоткам статора. Напряжение снижают, например, переключая обмотки статора со «звезды» на «треугольник».

Пуск двигателя в ход происходит при соединении обмоток статора «звездой», а когда ротор достигнет нормального числа оборотов, обмотки статора переключаются на соединение «треугольником».

Ток в подводящих проводах при этом способе пуска двигателя уменьшается в 3 раза по сравнению с тем током, который возник бы при пуске двигателя прямым включением в сеть с обмотками статора, соединенными «треугольником». Однако этот способ пригоден лишь в том случае, если статор рассчитан для нормальной работы при соединении его обмоток «треугольником».

Недостатки короткозамкнутого ротора в значительной мере устраняются применением фазного ротора, но применение такого ротора значительно удорожает двигатель и требует пускового реостата. Фазный ротор имеет трехфазную обмотку (для трехфазного двигателя). Концы фаз соединены в общий узел, а начала выведены к трем контактным кольцам, размещенным на валу. На кольца накладывают неподвижные контактные щетки. К щеткам подключают пусковой реостат. После пуска двигателя сопротивление пускового реостата плавно уменьшают до нуля

Асинхронный двигатель с фазным ротором (с контактными кольцами) применяется обычно в электродвигателях большой мощности и в тех случаях; когда необходимо, чтобы электродвигатель создавал большое усилие при трогании с места. Достигается это тем, что в обмотки фазного двигателя включается пусковой реостат.

Контрольные вопросы

1. Что означает понятие статор с невыраженными полюсами?

2. Как в зависимости от конструкции ротора делятся асинхронные электродвигатели?

3. Какая обмотка называется обмоткой типа «беличьей клетки»?

4. Где применяется асинхронный двигатель с фазным ротором?

5. Перечислите недостатки короткозамкнутого ротора.

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

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором и фазным ротором

Статор современного асинхронного электродвигателя имеет невыраженные полюсы, т. е. внутренняя поверхность статора сделана совершенно гладкой.

Чтобы уменьшить потери на вихревые токи, сердечник статора набирают из тонких штампованных стальных листов. Собранный сердечник статора закрепляют в стальном корпусе.

В пазы статора закладывают обмотку из медной проволоки. Фазовые обмотки статора электродвигателя соединяются «звездой» или «треугольником», для чего все начала и концы обмоток выводятся на корпус — на специальный изоляционный щиток. Такое устройство статора очень удобно, так как позволяет включать его обмотки на разные стандартные напряжения.

Ротор асинхронного двигателя, подобно статору, набирается из штампованных листов стали. В пазы ротора закладывается обмотка.

В зависимости от конструкции ротора асинхронные электродвигатели делятсяна двигатели с короткозамкнутым ротором и фазным ротором.

Обмотка короткозамкнутого ротора сделана из медных стержней, закладываемых в пазы ротора. Торцы стержней соединены при помощи медного кольца. Такая обмотка называется обмоткой типа «беличьей клетки». Заметим, что медные стержни в пазах не изолируются.

В некоторых двигателях «беличью клетку» заменяют литым ротором.

Асинхронный двигатель с фазным ротором (с контактными кольцами) применяется обычно в электродвигателях большой мощности и в тех случаях; когда необходимо, чтобы электродвигатель создавал большое усилие при трогании с места. Достигается это тем, что в обмотки фазного двигателя включается пусковой реостат.

Короткозамкнутые асинхронные двигатели пускаются в ход двумя способами:
1) Непосредственным подключением трехфазного напряжения сети к статору двигателя. Этот способ самый простой и наиболее популярный.

2) Снижением напряжения, подводимого к обмоткам статора. Напряжение снижают, например, переключая обмотки статора со «звезды» на «треугольник».

Пуск двигателя в ход происходит при соединении обмоток статора «звездой», а когда ротор достигнет нормального числа оборотов, обмотки статора переключаются на соединение «треугольником».

Ток в подводящих проводах при этом способе пуска двигателя уменьшается в 3 раза по сравнению с тем током, который возник бы при пуске двигателя прямым включением в сеть с обмотками статора, соединенными «треугольником». Однако этот способ пригоден лишь в том случае, если статор рассчитан для нормальной работы при соединении его обмоток «треугольником».

Читать еще:  Что стучит в двигателе мопеда альфа

Наиболее простым, дешевым и надежным является асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, но этот двигатель обладает некоторыми недостатками — малым усилием при трогании с места и большим пусковым током. В пазах ротора с короткозамкнутой обмоткой размещены алюминиевые или медные стержни. По торцам стержни замкнуты алюминиевыми или медными кольцами. Статор и ротор набирают из листов электротехнической стали, чтобы уменьшить потери на вихревые токи.

Недостатки короткозамкнутого ротора в значительной мере устраняются применением фазного ротора, но применение такого ротора значительно удорожает двигатель и требует пускового реостата. Фазный ротор имеет трехфазную обмотку (для трехфазного двигателя). Концы фаз соединены в общий узел, а начала выведены к трем контактным кольцам, размещенным на валу. На кольца накладывают неподвижные контактные щетки. К щеткам подключают пусковой реостат. После пуска двигателя сопротивление пускового реостата плавно уменьшают до нуля

Контрольные вопросы

1. Что означает понятие статор с невыраженными полюсами?

2. Как в зависимости от конструкции ротора делятся асинхронные электродвигатели?

3. Какая обмотка называется обмоткой типа «беличьей клетки»?

4. Где применяется асинхронный двигатель с фазным ротором?

5. Перечислите недостатки короткозамкнутого ротора.

Тема 7. Полупроводниковые приборы

Электропроводность полупроводников.

Электронно-дырочный переход

Полупроводникаминазываются материалы, имеющие на внешнем уровне по 4 электрона. Особенностью полупроводников является то, что каждый электрон образует общую орбиту с электроном соседнего атома.

Химическую связь двух соседних атомов называют ковалентнойили парноэлектронной.

При отсутствии примесей и температуре, близкой к абсо­лютному нулю, все валентные электроны атомов в кристалле полупроводника взаимно связаны и свободных электронов нет, полупроводник не обладает проводимостью.

При повышении температуры или при облучении увеличивается энергия электронов, что приводит к частичному нарушению ковалентных связей и появлению сво­бодных электронов.

Уже при комнатной температуре под действи­ем внешнего электрического поля свободные электроны переме­щаются и в кристалле возникает электрический ток.

Электропровод­ность, обусловленная перемещением свободных электронов, называ­ется электронной проводимостью полупроводника или n-проводимостью.

При появлении свободных электронов в ковалентных связях образуется свободное не заполненное электроном место — «электронная дырка». Так как дыр­ка возникла в месте отрыва электрона от атома, то в области ее образования возника­ет избыточный положительный заряд. При наличии дырки какой-либо из электронов со­седних связей может занять место дырки и нормальная ковалентная связь в этом месте восстановится, но будет нарушена в том месте, откуда ушел электрон. Новую дырку займет следующий электрон и т. д.

Перемещение дырок подобно перемещению положительных зарядов и называется дырочной электропроводностью или р-проводимостью. Под действием внешнего электрического поля дырки перемещаются в направлении сил поля, т. е. противоположно перемещению элек­тронов.

Процесс образования пары электрон-дырка называется генерацией.

Таким образом, при электронной проводимости один свободный электрон проходит весь путь в кристалле, а при дырочной прово­димости большое число электронов поочередно замещают друг друга в ковалентных связях и каждый из них проходит свой отрезок пути.

В кристалле чистого полупроводника при нарушении ковалент­ных связей возникает одинаковое число свободных электронов и дырок. Одновременно с этим происходит обратный процесс — ре­комбинация, при которой свободные электроны заполняют дырки, образуя нормальные ковалентные связи.

При определенной темпе­ратуре число свободных электронов и дырок в единице объема полупроводника в среднем остается постоянным.

При повышении температуры число свободных электронов и дырок сильно воз­растает, и проводимость полупроводника значительно увеличивается, т. е. полупроводники имеют отрицательный температурный коэффициент сопротивления.

Электропроводность полупроводника при отсут­ствии в нем примесей называется собственной.

Свойства полупроводника в сильной степени меняются при наличии в нем ничтожного малого количества примесей. Вводя в кристалл полупроводника атомы других элементов можно получить в кристалле преобладание свободных электронов над дырками и наоборот.

Например, при замещении в кристаллической решетке атома полупроводника атомом 5-валентного вещества (фосфор, мышьяк, сурьма) четыре электрона этого вещества образуют заполненные связи с соседними атомами полупроводника, а пятый окажется свободным, т.е. число электронов увеличится. Такая примесь называется донорной, полупроводник – n-типа.

При замещении атома полупроводника атомом 3-валентного вещества (алюминий, индий, галлий) его электроны образуют ковалентные связи с тремя соседними атомами полупроводника, а связи с четвертым атомом не будет, т.к. четвертого электрона у примеси нет. Создание связи возможно, если недостающий четвертый электрон будет получен от ближайшего атома полупроводника. Но в этом случае появится дырка. Такая примесь вызывает преобладание дырочной проводимости и называется акцепторной.

Носители заряда, определяющие собой тип проводимости в примесном полупроводнике, называются основными, противоположного знака – не основными.

1. Какие материалы называются полупроводниками?

2. Какую связь называют ковалентной или парноэлектронной?

3. Как влияет изменение температуры на поведение электронов?

4. Дайте определение электронной проводимости.

5. Дайте определение генерации.

6. Дайте определение дырочной проводимости.

7. Опишите процесс рекомбинации.

8. Дайте определение собственной электропроводности.

9. Дайте определение донорной примеси.

10. Дайте определение акцепторной примеси.

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования.

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот.

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между.

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.).

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

Онлайн журнал электрика

Статьи по электроремонту и электромонтажу

  • Справочник электрика
    • Бытовые электроприборы
    • Библиотека электрика
    • Инструмент электрика
    • Квалификационные характеристики
    • Книги электрика
    • Полезные советы электрику
    • Электричество для чайников
  • Справочник электромонтажника
    • КИП и А
    • Полезная информация
    • Полезные советы
    • Пусконаладочные работы
  • Основы электротехники
    • Провода и кабели
    • Программа профессионального обучения
    • Ремонт в доме
    • Экономия электроэнергии
    • Учёт электроэнергии
    • Электрика на производстве
  • Ремонт электрооборудования
    • Трансформаторы и электрические машины
    • Уроки электротехники
    • Электрические аппараты
    • Эксплуатация электрооборудования
  • Электромонтажные работы
    • Электрические схемы
    • Электрические измерения
    • Электрическое освещение
    • Электробезопасность
    • Электроснабжение
    • Электротехнические материалы
    • Электротехнические устройства
    • Электротехнологические установки
Читать еще:  Электрическое обозначение двигателей на принципиальных электрических схемах

Асинхронные электродвигатели с фазным ротором

В текущее время, на долю асинхронных движков приходится более 80% всех электродвигателей, выпускаемых индустрией. К ним относятся и трехфазные асинхронные движки.

Трехфазные асинхронные электродвигатели обширно употребляются в устройствах автоматики и телемеханики, бытовых и мед устройствах, устройствах звукозаписи и т.п.

Плюсы асинхронных электродвигателей

Обширное распространение трехфазных асинхронных движков разъясняется простотой их конструкции, надежностью в работе, неплохими эксплуатационными качествами, низкой ценой и простотой в обслуживании.

Устройство асинхронных электродвигателей с фазным ротором

Основными частями хоть какого асинхронного мотора является недвижная часть – статор и крутящая часть, именуемая ротором.

Статор трехфазного асинхронного мотора состоит из шихтованного магнитопровода, запрессованного в литую станину. На внутренней поверхности магнитопровода имеются пазы для укладки проводников обмотки. Эти проводники являются сторонами многовитковых мягеньких катушек, образующих три фазы обмотки статора. Геометрические оси катушек смещены в пространстве друг относительно друга на 120 градусов.

Фазы обмотки можно соединить по схеме »звезда» либо «треугольник» зависимо от напряжения сети. К примеру, если в паспорте мотора указаны напряжения 220/380 В, то при напряжении сети 380 В фазы соединяют «звездой». Если же напряжение сети 220 В, то обмотки соединяют в «треугольник». В обоих случаях фазное напряжение мотора равно 220 В.

Ротор трехфазного асинхронного мотора представляет собой цилиндр, набранный из штампованных листов электротехнической стали и насаженный на вал. Зависимо от типа обмотки роторы трехфазных асинхронных движков делятся на короткозамкнутые и фазные.

В асинхронных электродвигателях большей мощности и особых машинах малой мощности для улучшения пусковых и регулировочных параметров используются фазные роторы.
В этих случаях на роторе укладывается трехфазная обмотка с геометрическими осями фазных катушек
(1), сдвинутыми в пространстве друг относительно друга на 120 градусов.

Фазы обмотки соединяются звездой и концы их присоединяются к трем контактным кольцам (3), насаженным на вал (2) и электрически изолированным как от вала, так и друг от друга.
При помощи щеток (4), находящихся в скользящем контакте с кольцами (3), имеется возможность включать в цепи фазных обмоток регулировочные реостаты (5).

Асинхронный движок с фазным ротором имеет наилучшие пусковые и регулировочные характеристики, но ему присущи огромные масса, размеры и цена, чем асинхронному движку с короткозамкнутым ротором.

Механизм работы асинхронных электродвигателей

Механизм работы асинхронной машины основан на использовании вращающегося магнитного поля. При подключении к сети трехфазной обмотки статора создается крутящееся магнитное поле, угловая скорость которого определяется частотой сети f и числом пар полюсов обмотки p, т. е. ω1=2πf/p

Пересекая проводники обмотки статора и ротора, это поле индуктирует в обмотках ЭДС (согласно закону электрической индукции). При замкнутой обмотке ротора ее ЭДС наводит в цепи ротора ток. В итоге взаимодействия тока с результирующим малнитным полем создается электрический момент. Если этот момент превосходит момент сопротивления на валу мотора, вал начинает крутиться и приводить в движение рабочий механизм. Обычно угловая скорость ротора ω2 не равна угловой скорости магнитного поля ω1, именуемой синхронной. Отсюда и заглавие мотора асинхронный, т. е. несинхронный.

Работа асинхронной машины характеризуется скольжением s, которое представляет собой относительную разность угловых скоростей поля ω1 и ротора ω2:
s=(ω1-ω2)/ω1

Значение и символ скольжения, зависящие от угловой скорости ротора относительно магнитного поля, определяют режим работы асинхронной машины. Так, в режиме безупречного холостого хода ротор и магнитное поле крутятся с схожей частотой в одном направлении, скольжение s=0, ротор неподвижен относительно вращающегося магнитного пол, ЭДС в его обмотке не индуктируется, ток ротора и электрический момент машины равны нулю. При пуске ротор в 1-ый момент времени неподвижен: ω2=0, s=1. В общем случае скольжение в двигательном режиме меняется от s=1 при пуске до s=0 в режиме безупречного холостого хода.

При вращении ротора со скоростью ω2>ω1 в направлении вращения магнитного поля скольжение становится отрицательным. Машина перебегает в генераторный режим и развивает тормозной момент. При вращении ротора в направлении, обратном направлению вращения магнитного поли (s>1), асинхронная машина перебегает в режим противовключения и также развивает тормозной момент. Таким макаром, зависимо от скольжения различают двигательный (s=1÷0), генераторный (s=0÷-∞) режимы и режим противовключення (s=1÷+∞). Режимы генераторный и противовключения употребляют для торможения асинхронных движков.

Ротор асинхронного двигателя с фазным ротором: применение в асинхронных машинах

Асинхронный двигатель – это электрическая машина, предназначенная для преобразования электрической энергии в механическую. Конструкция состоит из нескольких частей, но сегодня мы рассмотрим только подвижную часть электродвигателя – ротор.Также мы уделим внимание тому, как устроен ротор асинхронного двигателя с фазным ротором.

Конструкция ротора

Чаще всего устройство ротора асинхронного двигателя выглядит так: ротор — это стальной вал, на который напрессованы пластины холоднокатанной анизотропной электротехнической стали. Ротор выполняется пластинами, которые изолированы между собой слоем оксидной пленки. Это необходимо для уменьшения вихревых токов, которые влияют на КПД двигателя.

Читать еще:  Что такое газотурбинный двигатель для кораблей

Виды обмоток ротора асинхронного двигателя

Вам будет интересно: Масло в интеркулере дизельного двигателя: причины и методы решения проблемы

Далее мы разберем еще один момент. Нам предстоит выяснить то, какими бывают обмотки ротора асинхронного двигателя, для чего они нужны, разновидности, конструктивные особенности, а также методы укладки. Существует 2 типа обмотки ротора: короткозамкнутый и фазный ротор. Короткозамкнутый ротор встречается чаще, он более дешевый в исполнении, чем фазный.

Вам будет интересно: Система старт-стоп: что это такое, для чего предназначена, принцип работы и отзывы

Двигатели с таким ротором требуют меньше обслуживания, чем с фазным ротором. Фазный ротор применяется реже, он немного дороже в исполнении, а также из-за наличия контактных колец требует более частого обслуживания. Далее станет ясно, для чего инженеры внедрили эту конструкцию. Теперь поговорим конкретнее о каждом роторе.

Короткозамкнутый ротор

На роторе асинхронного электродвигателя имеются обмотки, которые залиты или запаяны в пазы. Для машин низкой и средней мощности обычно материалом обмоток является алюминий, а для более мощных – медь. Это необходимо для создания электромагнита, который будет как бы тянуться вслед за вращающимся магнитным потоком. Ротор под воздействием вращающегося в пространстве магнитного поля намагничивается.

Вот так и получается, что ротор имеет свое магнитное поле, которое как бы тянется вслед за вращающемся магнитным полем, расположенным в статоре.Такая конструкция обмоток ротора называется «беличья клетка». Беличья клетка контактирует напрямую с ротором, и на ней, подобно трансформатору, индуцируется магнитное поле, и, соответственно, некая электродвижущая сила. Несмотря на это, напряжение равно нулю. Ток ротора асинхронного двигателя меняется в зависимости от механической нагрузки на вал. Чем выше нагрузка, тем выше ток, протекающий в обмотках ротора.

Фазный ротор

Основная часть конструкции устроена подобно короткозамкнутому ротору. Все тот же стальной вал, на который напрессованы пластины электротехнической стали с пазами. Особенностью ротора асинхронного двигателя с фазным ротором является наличие в пазах не залитой или впаянной обмотки, а уложенной, как в статоре, обычной медной обмотки. Эти обмотки соединены между собой звездой.

То есть все концы — в одну скрутку, а оставшиеся 3 конца выводятся к контактным кольцам. Фазный ротор изготавливается для ограничения пускового тока. К контактным кольцам присоединены меднографитовые щетки, которые скользят по ним. Затем от щеток выводятся обычно контакты в клейменную коробку, где пусковой ток регулируется или реостатом, или жидким реостатом путем изменения глубины погружения электродов в электролит.

Как уже сказано, эта мера позволяет ограничить пусковой ток. Современные электродвигатели для уменьшения износа щеток оснащены конструкцией, которая после пуска откидывает щетки и коротко замыкает между собой все обмотки. По остановке двигателя щетки возвращаются на свое место.

Особенности обслуживания привода с фазным ротором

Обслуживание ротора асинхронного двигателя с фазным ротором представляет из себя регулярный осмотр щеток, контактных колец, проверку состояния или уровня жидкости в реостате. Также стоит осмотреть погружаемые электроды. По результатам осмотра ротора асинхронного двигателя с фазным ротором при необходимости щетки подлежат замене, но мастера еще сразу советуют протереть ветошью контактные кольца и полость, где расположены кольца. Так как абразив электропроводен, это создает опасность неправильной работы или даже короткого замыкания.

В случае износа контактных колец их заменяют. Если кольца износились слишком быстро, то это значит то, что щетки используются не из того материала. Также на них могут быть раковины, но их демонтируют, и затем стачивают в несколько проходов, чтобы поверхность, прилегающая к щеткам, была гладкой. Эту работу выполняют на токарном станке для сохранения соосности.

Скорость вращения

Частоту вращения ротора асинхронного двигателя задает количество полюсных пар, ног она не более 3000 при включении непосредственно в нашу сеть. Это обусловлено частотой сети 50 Гц. Именно с такой скоростью вращается магнитный поток в статоре электродвигателя. Ротор за ним чуть запаздывает, собственно поэтому двигатель и асинхронный. Запаздывание обусловлено конструктивно и устанавливается отдельно для каждого двигателя.

При 1 полюсной паре скорость вращения магнитного поля составит 3000 об/мин, при 2 полюсных парах — 1500 об/мин, при 4 — 750 об/мин. При необходимости увеличить или регулировать число оборотов в минуту без внесения значительных изменений, в конструкцию устанавливают частотный преобразователь. На выходе из частотного преобразователя может быть частота и 100, и 200 Гц. Для того, чтобы найти скорость, следует воспользоваться формулой (60*50)/1 =3000, где:

• 1 – количество полюсных пар;

• 3000 – обороты в минуту магнитного поля при данной частоте.

Предположим, что мы можем регулировать частоту некоторого двигателя, и подняли ее до 75 Гц. Воспользуемся формулой, чтобы найти скорость вращения: 1/(60*75) = 4500 оборотов в минуту. Теперь мы разобрали то, что частота вращения ротора асинхронного двигателя не зависит от самого ротора, а зависит от количества полюсных пар.

В заключение хотим сказать, что в бытовом исполнении электрические машины с фазным ротором практически не встречаются. Эти машины предназначены для промышленного использования в местах, где нежелательна просадка напряжения. Также это применимо для огромных машин, пусковой ток которых может быть и в 20 раз больше номинального. Установка таких машин подразумевает экономию ресурсов и средств при монтаже. На скорость вращения не влияет то, какой ротор в асинхронном двигателе: с фазным или короткозамкнутым ротором.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector