136

Лабораторная работа № 7Трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором Цель работы:

• ознакомление с устройством, принципом действия и характеристиками трехфазного асинхронного электродвигателя;

• приобретение практических навыков пуска, эксплуатации и остановки асинхронного двигателя;

• получение экспериментального подтверждения теоретических сведений о характеристиках асинхронного двигателя.

Основные теоретические положения Устройство трехфазных асинхронных двигателей

Асинхронные двигатели являются простейшими из электрических машин. Любой из них имеет две обязательные части — неподвижный статори вращающийсяротор. Для всех трехфазных асинхронных двигателей статоры выполнены конструктивно одинаковыми, но по устройству обмотки ротора двигатели должны быть подразделены на два типа—с короткозамкнутой обмоткой (короткозамкнутые) и с фазной обмоткой (двигатели сфазным ротором, носящие также название двигателей сконтактными кольцами).

Трехфазный двигатель предназначен для включения в трехфазную сеть, поэтому он обладает обмоткой статора, составленной из трех фазных обмоток, при прохождении через которые токи, поступающие из промышленной трехфазной сети, возбуждают вращающееся магнитное поле. Это поле, пересекая проводники обмотки ротора, наводит в них ЭДС, благодаря чему в замкнутых обмотках ротора течет ток. Взаимодействие вращающегося магнитного поля, создаваемого переменным током в обмотке статора и проводниками с током в обмотке ротора приводит к возникновению вращающего момента. Так как вращение магнитного поля статора происходит асинхронно с вращением ротора, двигатель называют асинхронным.

На рис. 1 схематически представлена конструктивная схема поперечного разреза асинхронного двигателя, состоящего из корпуса (станины) статора 1, отлитой из чугуна, стали или алюминиевого сплава и закрепляемой на специальной опоре 5, называемойлапой.

В станину установлен сердечник статора2, выполненный в виде полого цилиндра, собранного из отдельных тонких листов специальной электротехнической стали, изолированных друг от друга лаком, обладающим высокими диэлектрическими свойствами для уменьшения потерь мощности в магнитопроводе на гистерезис и вихревые токи. Сердечник закрепляется внутри станины с помощьюпрокладок4, сделанных из немагнитного материала во избежание образования в них магнитных полей и, следовательно, вихревых токов.

Рис. 1

По внутренней поверхности сердечника статора прорезаны специальные пазы 3, в которые укладываются три одинаковыефазные обмотки, сдвинутые на угол 120⁰. Обмотки выполняются изолированным медным или алюминиевым проводом и закрепляются в пазах специальными диэлектрическими клиньями. Фазные обмотки соединены между собой треугольником или звездой в зависимости от величины подводимого к двигателю напряжения.

Ротор асинхронного двигателя собирается, как и статор, из тонких лакированных листов электротехнической стали, оснащается пазами, в которые уложена и закреплена обмотка ротора. Обмотка ротора может быть, как уже указывалось выше, короткозамкнутой или фазной.

Короткозамкнутая обмотка, иначе называемая обмоткой типа беличьей клетки, показана на рис. 2. Она состоит из толстых проводящих стержней (медь, алюминий), соединенных по торцам кольцами из того же материала, что и стержни. Иногда, для двигателей малой и средней мощности, ее изготовляют путем заливки расплавленного алюминиевого сплава в продольные пазы сердечника. Одновременно при этом отливаются и коротко замыкающие торцевые кольца. Двигатели с короткозамкнутым ротором просты в изготовлении, надежны в эксплуатации, но к их недостаткам следует отнести сравнительно небольшой пусковой момент. Поэтому их применение ограничивается использованием в приводах машин, где не требуется большой пусковой момент, а также в машинах малой мощности и при изготовлении микродвигателей.

Устройство фазной обмотки ротора аналогично устройству обмотки статора. В продольные пазы сердечника ротора укладываются три одинаковые изолированные обмотки (фазы), выполненные по типу статорных, то есть смещенных друг относительно друга на 120⁰. При этом концы фаз объединены в звезду в общей точке, а начала присоединены к трем контактным кольцам, сделанным из меди или из износостойкой латуни и размещенным на валу. С помощью угольных или медно-графитовых токосъемных щеток, прижимающихся к кольцам, в каждую фазу обмотки ротора можно ввести добавочное активное сопротивлениерегулировочных или пусковых реостатовтак, как показано на рис. 3.

Рис. 2

С увеличением активного сопротивления обмотки ротора уменьшается пусковой ток, что облегчает запуск двигателя и увеличивает пусковой момент. Кроме того, изменяя с помощью реостата активное сопротивление цепей ротора, можно регулировать частоту вращения двигателя.

Все перечисленные факторы позволяют применять двигатели с фазным ротором для привода машин и механизмов, требующих при пуске больших пусковых моментов (компрессоры, подъемно-транспортные механизмы и т.д.).