Устройство и принцип работы асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Влияние скольжения на эдс в обмотке ротора.
Асинхронный двигатель - представляет собой электрическую машину, служащую для преобразования электрической энергии трехфазного тока в механическую.
Устройство: двигатель имеет две основные части: неподвижную — статор и вращающуюся — ротор. Статор состоит из корпуса 1, представляющего собой основание всего двигателя. Он должен обладать достаточной механической прочностью и выполняется из стали, чугуна или алюминия. С помощью лап 8 двигатель крепится к фундаменту или непосредственно к станине производственного механизма. Существуют и другие способы крепления двигателя к производственному механизму.
Принцип действия:в обмотке статора, включенной в сеть трехфазного тока, под действием напряжения возникает переменный ток, который создает вращающееся магнитное поле. Магнитное поле пересекает проводники обмотки ротора и наводит в них (на основании закона электромагнитной индукции е = Blv) переменную ЭДС, направление которой определяется по правилу правой руки и указано на рисункекрестиками. Поскольку обмотка ротора замкнута, ЭДС вызывает в ней ток того же направления.
В результате взаимодействия тока ротора с вращающимся магнитным полем (на основании закона Ампера F = ВlI) возникает сила, действующая на проводники ротора, направление которой определяется по правилу левой руки. Сила создает момент, действующий в ту же сторону.
Под действием момента ротор приходит в движение и после разбега вращается в том же направлении, что и магнитное поле, с несколько меньшей частотой вращения, чем поле:
n = (0,92 ÷ 0,98) n0*.
*Для двигателей общего назначения.
В корпус 1 вмонтирован сердечник 2 статора, представляющий собой полый цилиндр,
на внутренней поверхности которого имеются пазы 3 с обмоткой статора 4. Часть
обмотки 4',находящаяся вне пазов 3, называется лобовой; она отогнута к торцам
сердечника статора.
Влияние скольжения на ЭДС в обмотке ротора
Скольжение – величина безразмерная, представляющая собой частоту вращения
ротора относительно поля статора, выраженную в долях частоты вращения поля
статора. Когда ротор неподвижен (n = 0).
ЭДС обмотки ротора пропорциональна скольжению.
Назначение и устройство асинхронного двигателя с фазным ротором. Скольжение электродвигателя.
Основными частями любого асинхронного двигателя является неподвижная часть – статор и вращающая часть, называемая ротором.Статор трехфазного асинхронного двигателя состоит из шихтованного магнитопровода, запрессованного в литую станину. На внутренней поверхности магнитопровода имеются пазы для укладки проводников обмотки. Эти проводники являются сторонами многовитковых мягких катушек, образующих три фазы обмотки статора. Геометрические оси катушек сдвинуты в пространстве друг относительно друга на 120 градусов.
Фазы обмотки можно соединить по схеме ''звезда'' или "треугольник" в зависимости от напряжения сети. Например, если в паспорте двигателя 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 двигателя равно 220 В. Ротор трехфазного асинхронного двигателя представляет собой цилиндр, набранный из штампованных листов электротехнической стали и насаженный на вал. В зависимости от типа обмотки роторы трехфазных асинхронных двигателей делятся на короткозамкнутые и фазные. В асинхронных электродвигателях большей мощности и специальных машинах малой мощности для улучшения пусковых и регулировочных свойств применяются 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. С помощью щеток (4), находящихся в скользящем контакте с кольцами (3), имеется возможность включать в цепи фазных обмоток регулировочные реостаты (5).
Разность скоростей вращения магнитного поля статора и ротора асинхронного двигателя характеризуется величиной скольжения s = (n1 - n2) / n2. При работе с номинальной нагрузкой скольжение обычно мало, так для электродвигателя, например, с n1 = 1500 об/мин, n2 = 1 460 об/мин, скольжение равно: s = ((1500 - 1460) / 1500 ) х 100 = 2,7%
Асинхронный двигатель не может достичь синхронной скорости вращения даже три отсоединенном механизме, так как при ней проводники ротора не будут пересекаться магнитным полем, в них не будет наводиться ЭДС и не будет тока. Асинхронный момент при s = 0 будет равен нулю. По мере ускорения ротора частота тока в нем будет определяться скольжением асинхронного двигателя: f2 = s х f1, где f1 - частота тока, подводимого к статору. Сопротивление ротора зависит от частоты тока в нем, причем чем больше частота, тем больше его индуктивное сопротивление. С увеличением индуктивного сопротивления ротора увеличивается сдвиг фаз между напряжением и током в обмотках статора.
При пуске асинхронных двигателей коэффициент мощности поэтому значительно ниже, чем при нормальной работе. Величина тока определяется эквивалентным значением сопротивления электродвигателя и приложенным напряжением.
Величина эквивалентного сопротивления асинхронного двигателя с изменением скольжения изменяется по сложному закону. При уменьшении скольжения в пределах 1 - 0,15 сопротивление увеличивается, как правило, не более чем в 1,5 раза, в пределах от 0,15 до sном в 5-7 раз по отношению к начальному значению при пуске.
Ток по величине изменяется обратно пропорционально изменению эквивалентного сопротивления Таким образом, при пуске до скольжения порядка 0,15 ток опадает незначительно, а в дальнейшем быстро уменьшается.
Критическое скольжение определяется отношением сопротивления ротора к эквивалентному сопротивлению (обусловлено активным сопротивлением статора и индуктивным сопротивлением рассеяния статора и ротора).
Увеличение только активного сопротивления ротора сопровождается увеличением критического скольжения и перемещением максимума момента в область более высоких скольжений (меньшей скорости вращения). Таким путем может быть достигнуто изменение характеристик моментов.