3.4.2. Устройство асинхронных двигателей
По своему устройству асинхронные двигатели разделяют на два типа, отличающиеся конструкцией ротора - двигатели с короткозамкнутым ротором и двигатели с фазным ротором:
Двигатели с короткозамкнутым ротором (рис. 46) имеют наиболее широкое применение. Неподвижная часть (статор) состоит из корпуса 11 и ферромагнитного сердечника 10 с трёхфазной обмоткой, в расточке которого расположена подвижная часть (короткозамкнутый ротор) (рис. 47), состоящая из вала 1 и ферромагнитного сердечника 9 с короткозамкнутой обмоткой («беличье колесо»).
Рис. 46. Устройство трёхфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
Вал ротора вращается в подшипниках 2 и 6, расположенных в подшипниковых щитах 3 и 7. Охлаждение двигателя осуществляется вентилятором 5, прикрытым кожухом 8. Концы обмоток фаз выведены на зажимы коробки 4. Монтаж двигателя осуществляется либо посредством лап 12, либо посредством фланца, а для перемещения и установки служит рым- болт 13. Обычно асинхронные двигатели предназначены для включения в сеть на два разных напряжения, отличающиеся в √3 раз. При этом обмотки соединяют «звездой» или «треугольником».
Рис. 47. Короткозамкнутый ротор: обмотка «беличье колесо» (а); ротор с обмоткой, выполненной методом литья под давлением (б); 1 – вал; 2 – короткозамыкающие кольца; 3 – вентиляционные лопатки.
Двигатели с фазным ротором (рис. 48) конструктивно отличаются двигателей с короткозамкнутым ротором главным образом устройством ротора.
Рис. 48. Устройство трёхфазного асинхронного двигателя с фазным ротором.
Статор состоит из корпуса 3 и ферромагнитного сердечника 4 с трёхфазной обмоткой. В расточке статора расположен ротор, состоящий из вала 8 и ферромагнитного сердечника 5 с трёхфазной обмоткой, аналогичной обмотке статора. Эту обмотку соединяют «звездой», а её концы присоединяют к трём контактным кольцам 11, расположенным на валу и изолированным друг от друга. На каждое контактное кольцо обычно накладывают две щётки 12, которые располагают в щёткодержателях 13. Вал ротора вращается в подшипниках 1 и 7, расположенных в подшипниковых щитах 2 и 6. Для перемещения и установки служит рым- болт 14. Асинхронные двигатели с фазным ротором более сложны и менее надёжны, чем с короткозамкнутым ротором, но они обладают лучшими регулировочными и пусковыми характеристиками. Для пуска обмотка ротора обычно имеет пусковой реостат (ПР). На корпусах асинхронных двигателей устанавливают таблички, на которых указывают тип двигателя, завод-изготовитель, год выпуска, полезную мощность, напряжение, ток, коэффициент мощности, частоту вращения и КПД.
3.4.3. Потери и кпд асинхронного двигателя
Преобразование электрической энергии в механическую в асинхронном двигателе , как и у других электрических машинах, связано с потерями энергии, поэтому полезная мощность на выходе двигателя P2 всегда меньше мощности на входе (потребляемой) P1 на величину потерь ∑P:
P2 = P1-∑P.
Потери принято делить на основные и добавочные:
1) Основные потери включают в себя:
а) электрические Pэ – вызваны нагревом обмоток статора и ротора,
б) магнитные Pм – вызваны потерями на гистерезис и вихревые токи,
в) механические Рмех – потери на вентиляцию, на трение в подшипниках, на трение движущихся частей о воздух.
2) Добавочные потери Pдоб – включают в себя все виды трудноучитываемых потерь, вызванных действием высших гармоник МДС, пульсаций магнитной индукции в зубцах и другими причинами.
Сумма всех потерь асинхронного двигателя:
∑P = Pэ+Pм+Рмех+Pдоб.
КПД асинхронного двигателя η определяется отношением полезной мощности P2 к потребляемой мощности P1:
η = P2/P1 = 1-∑P/P1.
КПД с изменением нагрузки меняет свою величину: в режиме х. х. η = 0, затем с ростом нагрузки увеличивается, достигая максимума при нагрузке (0,7÷0,8) Pном. При дальнейшем увеличении нагрузки КПД незначительно снижается, а при перегрузке (P2˃Pном) он резко убывает, т. к. при этом растут потери. КПД трёхфазных асинхронных двигателей общего назначения при номинальной нагрузке составляет: для двигателей мощностью от 1 до 10 кВт ηном = (75÷88)%, для двигателей мощностью более 10кВт ηном = (90÷94)%.