Контрольные вопросы
Вопрос 1. Объясните устройство и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Ответ 1 Двигатель состоит из неподвижного статора и вращающегося ротора.
Статор изготовлен в виде полого стального цилиндра c пазами на внутренней стороне. В пазах статора расположена 3-х фазная обмотка (несколько токовых катушек с осями под углом α =120°/р, где p число пар катушек- полюсов). Обмотки соединяются по схеме «звезда» или «треугольник».
Ротор представляет собой цилиндрический сердечник, собранный из листов электротехнической стали, изолированных друг от друга лаком. Сердечник ротора насажен на вал, закрепленный в подшипниках. В пазах сердечника ротора располагаются алюминиевые или медные стержни короткозамкнутой обмотки, торцевые концы которых замыкаются накоротко кольцами из того же материала, что и стержни. Если мысленно извлечь обмотку ротора из пакета ротора, то она будет иметь вид, показанный на рис. 34. Этот тип обмотки называется "беличья клетка".
Рис. 34
Статор имеет цилиндрическую форму. Он состоит из чугунного или алюминиевого корпуса, сердечника, набранного из тонких листов электротехнической стали. На внутренней поверхности сердечника вырублены пазы, в которые укладывается трехфазная обмотка.
Принцип действия асинхронного двигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля с токами, которые наводятся этим полем в проводниках ротора. Магнитное поле, пересекая активные проводники обмотки ротора индуцирует в них ЭДС согласно закону электромагнитной индукции. В замкнутых проводниках ротора возникает ток. На проводники ротора в магнитном поле действует сила, направление которой определяется правилом левой руки. Эта сила создает вращающий момент ротора. Ротор начинает вращаться с частотой n2 несколько меньшей n1. При увеличении нагрузки скорость вращения ротора уменьшается. Степень отставания характеризуется параметром скольжение s. s=n1-n2/n1.
Вопрос 2. Какими достоинствами и недостатками обладает трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором?
Ответ 2:
Достоинства:
а) простота конструкции и обслуживания,
б) низкая стоимость,
в) надежность в эксплуатации, экономичность,
г) легко осуществлять реверс,
д) возможность использования во взрывоопасных производствах. ( нет искрения).
Недостатки:
а) Потребление реактивного намагничивающего тока, что снижает коэффициент мощности сети,
б) Плохие пусковые характеристики. Пусковой ток превышает номинальный 6-8 раз,
в) Неудовлетворительные регулировочные характеристики.
Вопрос 3. Дать характеристику магнитного поля асинхронного двигателя.
Ответ 3. Принцип получения вращающегося магнитного поля.
Рис. 35
Рис. 36
Рис. 37
Если подключить катушки статора АХ,ВY,CZ (рис.35) к 3-х фазному напряжению, то ток в каждой из катушек будет изменяться в соответствии с временной диаграммой изменения 3-х фазного напряжения (рис.37) , соответственно магнитное поле создаваемое этими токами будет изменяться аналогичным образом. В каждый момент времени магнитные поля каждой из катушек суммируются и дают результирующее поле. Рассмотрим процесс получения результирующего поля в моменты времени когда токи в фазах А, В и С максимальны и положительны ( интервал времени составит одну треть периода Т/3) .
Пусть в момент времени t1 ток катушки АХ IA положительный и поле этой катушки направлено вдоль оси этой катушки. В это же время токи катушек фаз В и С отрицательны и их магнитные поля направлены противоположно их осям. Оси катушек расположены под углом 120°. Сумма 3х-полей дает магнитное поле направленное вдоль оси катушки АХ (рис.38).
Аналогичные рассуждения в моменты времени t2=t1+T/3 и t3=t3+T/3 дают результирующие поля вдоль осей BY второй катушки и CZ третьей катушки соответственно. Через время равное периоду Т вектор магнитного поля вновь будет расположен вдоль оси АХ первой катушки. Таким образом, мы получили вращающееся магнитное поле. В каждый момент времени поле направлено перпендикулярно продольной оси статора.
Часть магнитного поля статора выходит из статора и замыкается по воздуху. Это поля рассеяния. Они не участвуют в процессе передачи энергии от статора к ротору.