3. Асинхронные электрические машины.

3.1 Области применения. Конструкция асинхронных машин.

Трехфазный асинхронный двигатель был изобретен в России в 1889 г. Автором является русский ученый М. О. Доливо - Добровольский.

Асинхронной машиной называется машина переменного тока, у которой скорость вращения ротора зависит от нагрузки. Магнитное поле в асинхронной машине создается переменным током обмоток статора и ротора. Скорость вращения ротора отличается от скорости вращения магнитного поля.

Основным типом асинхронной машины является трехфазный двигатель в двух главных исполнениях: двигатель с фазной обмоткой ротора и двигатель короткозамкнутой обмоткой ротора (Рис. 3.1)

Конструктивные схемы этих машин приведена на рис 3.1

Рисунок 3.1 конструктивные схемы асинхронных машин:

а) с фазным ротором; б) с короткозамкнутым ротором.

Обозначения:

1. сердечник магнитопровода, собранный из листовой электротехнической стали; 2. трехфазная обмотка статора, включаемая в сеть переменного тока; 3. сердечник ротора; 4. фазная обмотка ротора; 5. контактные кольца для соединения обмоток ротора с пусковым или регулировочным реостатом; 6. коротко - замкнутая обмотка ротора.

В конструктивном исполнение асинхронные двигатели наиболее просты, они получили наибольшее распространение. Это основной двигатель в промышленности, сельском хозяйстве и в быту. Можно без преувеличения сказать, что производство производиться асинхронными двигателями. В настоящее время асинхронный двигатель выпускаются едиными сериями в огромных количествах.

Только асинхронный двигатель единой серии 4А мощностью от 0,04 до 400 кВт в нашей стране ежегодно выпускаются несколько миллионов штук. Частота вращения магнитного поля от 500 до 3000 об/мин.

Разработана единая серия асинхронной машины 4А, AИ, AИP, 5A и RA.

Распределение асинхронных двигателей по механизмам:

вентиляторы – 35%;

механизмы перемещения – 7,5%;

компрессоры , дробилки – 6%;

транспортеры – 20%;

насосы – 17%;

другие механизмы – 6,5%.

В генераторном режиме асинхронная машина применяется редко, т. к. для создания вращающего магнитного поля в зазоре между статором и ротором необходима реактивная мощность, которая забирается из сети или от других источников реактивной мощности. Это существенный недостаток асинхронной машины ограничивающих их применение.

Асинхронные двигатели мощностью 0,75 до 100 кВт потребляют до 90% от общего потребления электрической энергии другими электрическими машинами.

Неподвижный элемент асинхронной машины – статор, состоит из магнитопровода с обмоткой и станины. Магнитопровод набирается из листов электротехнической стали, изолированных друг от друга и имеющих на внутренней поверхности пазы. В пазы укладывается обмотка. Для магнитопровода используются горячекатаные и холоднокатаные стали толщиной 0,35 и 0,5 мм.

Станины (корпус) асинхронной машины изготавливаются из алюминиевого сплава, для двигателей большой мощности из чугуна. Станины с внешней стороны имеют продольные ребра для улучшения охлаждения и усиления механической прочности машины.

Как отмечалось, по конструктивному исполнению ротора асинхронная машина делится на два основных типа: с короткозамкнутым ротором и фазным ротором, наибольшее распространение получили асинхронные машины с короткозамкнутым ротором.

Обмотки короткозамкнутых роторов выполняются литыми из алюминия или его сплавов. При заливке одновременно отливаются стержни, лежащие в пазах магнитопровода ротора, и короткозамкнутые кольца с размещенными на них вентиляционными лопатками и штырями для крепления балансировочных грузов.

Асинхронные машины с фазным ротором имеют на роторе обмотку из круглых или прямоугольных проводов, которые выполняются так же, как и обмотки статора. Проводники ротора своими началами выведены на контактные кольца. Обмотки ротора соединяются в звезду. Узел контактных колец вынесен из станины и закрыт кожухом. Контактные кольца выполняются чугунными или медными. Токосъемный аппарат состоит, из щеток и щеткодержателей.

При изготовлении серий асинхронных машин предусматривается максимальная их унификация, поэтому большинство деталей одинаковы для машин как с короткозамкнутыми, так и с фазными роторами.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором серии 4А можно разделить на две разновидности по стенке защиты и способу охлаждения. По ГОСТ: IP44, машины закрытые от попадания внутрь ее брызг любого направления и предметов диаметром более 1мм, имеющий внешний обдув вентилятором; IP23. В этих машинах обеспечивается защита от возможности соприкосновения пальцев рук и твердых предметов диаметром более 12,5 мм с токоведущими вращающимися частями машины. Иногда это исполнение называют каплезащищенным т. к. предусмотрена защита от попадания внутрь машины капель, падающих под углом 60˚ к вертикали.

Номинальное напряжение асинхронных двигателей 220, 380 и 660В.

Сердечники ротора выполняются из электротехнической стали обычно толщиной 0,5 мм, изолированных друг от друга лаковой пленкой, а в двигателях малой мощности – слоем окалины, образующейся на поверхности листа электротехнической стали.

Зазор между статором и ротором () должен обеспечить беспрепятственное вращение ротора. В двигателе мощностью 1 – 10 кВт – = 0,25 – 0,35 мм, в двигателях мощностью 250 – 350 кВт – = 1,0 – 1,5 мм.