7.3.2 Устройство асинхронного двигателя.

Магнитная система (магнитопровод) асинхронного двигателя состо-ит из двух частей: наружной неподвижной, имеющей форму полого ци-линдра (рисунок 7.5) и внутренней – вращающегося цилиндра.

152

Обе части асинхронного двигателя собираются из листов электро-технической стали толщиной 0,5 мм. Эти листы для уменьшения потерь на вихревые токи изолированы друг от друга слоем лака.

Неподвижная часть машины называется статором, а вращающаяся – ротором (от латинского stare – стоять и rotate – вращаться). 12345a)б)

1 - статор; 2 – ротор; 3 – вал; 4 – витки обмотки статора; 5 – витки обмотки ротора

Рисунок 7.5 – Схема устройства асинхронного двигателя: попереч-ный разрез (а); обмотка ротора(б)

В пазах с внутренней стороны статора уложена трехфазная обмотка, токи которой возбуждают вращающееся магнитное поле машины. В пазах ротора размещена вторая обмотка, токи в которой индуктируются вра-щающимся магнитным полем.

Магнитопровод статора заключен в массивный корпус, являющийся внешней частью машины, а магнитопровод ротора укреплен на валу.

Роторы асинхронных двигателей изготавливаются двух видов: ко-роткозамкнутые и с контактными кольцами. Первые из них проще по уст-ройству и чаще применяются.

Обмотка короткозамкнутого ротора представляет собой цилиндриче-скую клетку («беличье колесо») из медных шин или алюминиевых стерж-ней, замкнутых накоротко на торцах двумя кольцами (рисунок 7.5,б). Стержни этой обмотки вставляются без изоляции в пазы магнитопровода.

Применяется также способ заливки пазов магнитопровода ротора расплавленным алюминием с одновременной отливкой и замыкающих ко-лец.

7.3.3 Характеристики асинхронного двигателя.

Скорость вращения вращающегося магнитного поля определяется либо угловой частотой ω, либо числом оборотов в минуту. Эти две ве-личины связаны формулой n

153

πω⋅=30n

(7.6)

Характерной величиной является относительная скорость вращаю-щегося магнитного поля, называемая скольжением S: ωωωpS−= или nnnSp−=,

где pω – угловая частота ротора, рад/с;

pn – число оборотов в минуту, об/мин.

Чем ближе скорость ротора к скорости вращающегося магнитно-го поля , тем меньше ЭДС, индуктируемые полем в роторе, а, следова-тельно, и токи в роторе. pnpn

Убывание токов уменьшает вращающий момент , воздействую-щий на ротор, поэтому ротор двигателя должен вращаться медленнее вра-щающегося магнитного поля – асинхронно. врМ

При увеличении механической нагрузки асинхронного двигателя тормозящий момент на валу становится больше вращающегося и скольже-ние S возрастает.

Увеличение скольжения вызывает возрастание ЭДС и токов в обмот-ке ротора, благодаря чему увеличивается вращающий момент и вос-станавливается динамическое равновесие вращающего и тормозящего моментов: врМврМтМ

МММтвр==.

Таким образом, увеличение нагрузки асинхронного двигателя вызы-вает увеличение его скольжения.

У современных асинхронных двигателей скольжение даже при пол-ной нагрузке невелико – около 0,04 (четыре процента) у малых и около 0,015-0,02 (полтора-два процента) у крупных двигателей.

Характерная кривая зависимости М от скольжения S показана на рисунке 7.6,а.

Максимум вращающегося момента разделяет кривую )S(fМ= на устойчивую часть от 0=S до и неустойчивую часть от до kSkS 1 =S, в пределах которой вращающий момент уменьшается с ростом скольжения.

На участке от 0=S до при уменьшении тормозящего момента на валу асинхронного двигателя увеличивается скорость вращения, скольжение уменьшается, так что на этом участке работа асинхронного двигателя устойчива. kSтМ

На участке от до 1kS=S с уменьшением скорость вращения увеличивается, скольжение уменьшается и вращающий момент увеличива-тМ

154

ется, что приводит к еще большему возрастанию скорости вращения, так что работа двигателя неустойчива.

Таким образом, пока тормозящий момент maxтMМ<, динамическое равновесие моментов автоматически восстанавливается. Когда же , при дальнейшем увеличении нагрузки возрастание скольже-ния приводит к уменьшению вращающегося момента maxтMМ>M и двигатель оста-навливается вследствие преобладания тормозящего момента над вращаю-щим.

Для практики большое значение имеет зависимость скорости двига-теля от нагрузки на валу pn)M(Fnp=. Эта зависимость носит название механической характеристики (рисунок 7.6,б).

Как показывает кривая рисунка 7.6,б, скорость асинхронного двига-теля лишь незначительно снижается при увеличении вращающего момента в пределах от нуля до максимального значения . Такую зависимость называют жесткой. maxМ

НеустойчивыйУстойчивыйSSSS1ММММММn0nkmахmахкркрminначa)б)

Рисунок 7.7 – Зависимость вращающего момента на валу асинхрон-ного двигателя от скольжения (а) и механическая характеристика (б)

При перегрузке свыше максимального момента двигатель вхо-дит в область неустойчивого режима и останавливается. maxМ

Асинхронные двигатели получили широкое распространение благо-даря следующим достоинствам:

- простоте устройства;

- высокой надежности в эксплуатации;

- низкой стоимости.

С помощью асинхронных двигателей приводятся в движение подъ-емные краны, лебедки, лифты, эскалаторы, насосы, вентиляторы и другие механизмы.

К недостаткам асинхронных двигателей относятся:

155

- ток при пуске асинхронного двигателя в 5-7 раз превышает ток в номинальном режиме ()нпII75−=;

- пусковой вращающий момент относительно момента в номиналь-ном режиме мал ()нпМ,,М6121−=;

- регулирование скорости вращения ротора затруднено.