Тема №2. Асинхронные двигатели

2.1. Устройство и принцип действия 3-ч фазного ад Способы соединения обмоток статора. Разновидности конструкций ротора.

Наиболее используемый тип машин переменного тока.

Устройство: состоит из неподвижного статора и вращающегося ротора. Статор представляет собой полый цилиндр, собранный из пластин электротехнической стали, изолированных друг от друга лаком. Толщина пластин зависим от частоты, при f=50 Гц толщина 0,3-0,5 мм. Материал пластин магнитомягкая сталь. В пазы статора укладывается 3-ф обмотка в случае 3-ф двигателей. Концы фазных обмоток выводятся на щиток, где соединяются по схемам звезда или треугольник в зависимости от соотношения Uф обмотки и U питающей сети. Если Uф обмотки = Uф сети, то звезда. Если Uф обмотки = Uлин сети, то треугольник.

Конструкция ротора: КОРОТКОЗАМКНУТЫЙ РОТОР представляет собой цилиндр, набранный из отдельных пластин магнитомягкой стали с пазами в них. Пластины электрически изолированы друг от друга, жестко стянуты между собой. В пазы укладывается обмотка статора. Выполняется она из алюминиевых или медных неизолированных стержней, замкнутых по торцам кольцами из того же материала. Такую обмотку называют беличьим колесом. ФАЗНЫЙ РОТОР: сердечник выполнен аналогично. Обмотка трехфазная из изолированного провода. Фазные обмотки делятся на секции, укладываемые в смежные пазы сердечника. Т.е. обмотка ротора (как и статора) является распределенной, это позволяет приблизить форму индукции магнитного поля к синусоиде. Этой же цели служит и специальная форма пазов (чаще всего трапецеидальная). Синусоидальная форма распределения индукции магнитного поля позволяет обеспечить максимальные момент АД и КПД. Концы фазных обмоток ротора соединяются в нейтральную точку, а вторые концы этих обмоток выведены к кольцам, жестко насаженным на вал ротора. На кольца ротора жестко накладываются щетки, неподвижно закрепленные в щеткодержателях, находящихся на статоре. В свою очередь, к этим щеткам могут быть электрически подключены фазы 3-ф внешнего генератора. Этот реостат, включаемый последовательно с цепь обмотки ротора, позволяет увеличить пусковой момент АД, уменьшить пусковой ток АД, обеспечить регулирование скорости вращения АД. Подключение реостата реализуется посредством скользящего контакта «щетки-кольца». ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ АД: в основе принципа действия АД лежит взаимодействие магнитного поля с проводниками с токами в них. Известно, что со стороны магнитного поля на проводник с током действует сила Ампера, направление которой можно определить по правилу левой руки. Пара сил, приложенная к сторонам витка обмотки ротора, порождает вращающий момент, воздействующий на эту обмотку, жестко закрепленную в пазах ротора. Благодаря этому моменту ротор, опирающийся на подшипники, начинает вращаться. С вращающегося ротора снимается момент, передаваемый на элементы электропривода. В АД источником магнитного поля является многофазная (3-ф) обмотка статора, подключенная к 3-ф питающей сети. Ток, который во взаимодействии с магнитным полем статора, порождает вращающий момент, имеет место в обмотке ротора. Причем, он появляется в ней согласно принципу электромагнитной индукции под воздействием изменения величины магнитного потока, пересекающего плоскости фазных обмоток статора. Таким образом, чтобы получить токи в фазных обмотках ротора нужно, чтобы в них индуцировались фазные ЭДС под воздействием магнитного поля, порождаемого обмоткой статора. Это становится возможным в силу того, что магнитное поле обмотки статора является вращающимся, т.е. перемещающимся с определенной скоростью относительно самого статора и ротора с обмотками на нем. Очевидно, что ЭДС в фазной обмотке ротора Еф=-wф*dФ/dt, в случае концентрированной (сосредоточенной) одной паре пазов обмотки ротора.