Тема: «Электрические машины переменного тока»

1. Трехфазный асинхронный электродвигатель

Для преобразования электрической энергии в механическую применяют трехфазный асинхронный двигатель. Он применяется для привода машин и механизмов, не требующих строго постоянной частоты вращения и регулирования ее. Он прост, дешев и надежен в эксплуатации, имеет хорошие механические характеристики и строится на мощности от долей ватт до тысяч киловатт.

Трехфазный асинхронный двигатель состоит из двух частей: неподвижной – статора, вращающейся – ротора.

Статор состоит из станины (корпуса) и сердечника с обмотками. Станину современных двигателей изготавливают из сплавов алюминия; сердечник собирают из штампованных листов электротехнической стали, изолированных друг от друга. Обмотка статора укладывается в виде секций в пазе сердечника статора. Каждая обмотка одной фазы должна занимать равное число пазов. Начала и концы обмоток статора присоединяются зажимам двигателя на клеммном щитке.

Трехфазные обмотки статора могут быть включены в сеть звездой или треугольником.

Ротор имеет цилиндрическую форму и собирается из отдельных штампованных листов электротехнической стали. На валу рядом с ротором монтируются лопасти вентилятора, который служит для охлаждения двигателя. В пазы сердечника ротора укладывается обмотка ротора.

Обмотки ротора бывают: короткозамкнутые и фазные (с контактными кольцами).

В зависимости от устройства ротора и сами асинхронные двигатели называются соответственно двигателями с контактными кольцами (к.к.) или двигателями с короткозамкнутым ротором (к.з.р.).

Короткозамкнутая обмотка представляет собой рад стержней из меди или алюминия, соединенных на обеих торцевых сторонах с электрически замыкающими их кольцами.

В настоящее время к.з. обмотки изготовляют путем заливки пазов ротора расплавленным алюминием, причем кольца и лопасти вентилятора представляют собой одну отливку. Такого рода обмотка прочна, дешева, надежна в работе, поэтому асинхронные двигатели с к.з. ротором получили наибольшее распространение.

Фазная обмотка ротора выполняется трехфазной и не отличается от трехфазной обмотки статора. Концы обмотки соединяют вместе, а начала подводят к трем медным кольцам, расположенным на валу машины и изолированным от него. На кольца накладывают щетки, с помощью которых можно соединять обмотку ротора, например, с пусковым реостатом.

Асинхронные двигатели с фазным ротором применяют в лифтах, грузоподъемниках.

2. Принцип действия асинхронного двигателя

При включении обмоток статора в трехфазную сеть по ним протекает трехфазный ток, создающий во круг неподвижных обмоток статора вращающееся магнитное поле, т.е. магнитный поток , не изменяющийся по величине и вращающийся в пространстве в одну и ту же сторону. Частота вращения магнитного поля статора (синхронная частота) определяется по формуле:

,

где – частота вращения магнитного поля, мин ^–1

– частота тока в обмотках статора, равная 50 Гц

– число пар полюсов магнитного поля;

,

где – число обмоток статора.

Вращающееся магнитное поле пересекает проводники ротора и наводит в них э.д.с. и ток ; ток ротора взаимодействует с вращающимся магнитным полем, в результате чего на ротор начинает действовать вращающий электромагнитный момент, который приводит ротор во вращение в направлении вращающегося магнитного потока статора.

Частота вращения ротора никогда не может быть равной частоте вращения магнитного поля статора: , поэтому двигатель называют асинхронным.

Если бы , то провода ротора не пересекались бы магнитными линиями магнитного поля статора, в них не наводились бы э.д.с. и токи, взаимодействие которых с вращающимся полем и вызывает вращение ротора.

Обычно частота вращения ротора меньше частоты вращения магнитного поля статора .