3) Принцип работы и основные элементы конструкции.

В электрических машинах постоянного тока магнитное поле создается обмоткой возбуждения с постоянным электрическим током. Это магнитное поле определенным образом распределено в пространстве и неизменно во времени (рис. 2а).

а б в

Рис. 2. Магнитные цепи электрических машин

а – машина постоянного тока; б – асинхронный двигатель;

в – синхронная машина.

В асинхронном электродвигателе (рис. 2б) магнитное поле создается неподвижной трехфазной электрической обмоткой с трехфазным электрическим током. Такое магнитное поле равномерно вращается в пространстве. Вращающееся магнитное поле, взаимодействуя со второй обмоткой, расположенной на роторе, создает вращающий электромагнитный момент, под действием которого совершается механическая работа.

В синхронной электрической машине (рис. 2в) магнитное поле создается обмоткой возбуждения с постоянным током, расположенной на вращающейся части. При этом постоянное магнитное поле вращается вместе с якорем и взаимодействует с неподвижной трехфазной электрической обмоткой, находящейся на статоре синхронной машины.

1. Асинхронный двигатель.

Рис.3. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

1-вал; 2-подшипниковый щит; 3-корпус статора; 4-обмотка статора; 5-сердечник статора; 6-сердечник ротора; 7-обмотка ротора (короткозамкнутая);8-вентилятор; 9-кожух вентилятора

Сердечники статора и ротора асинхронных машин собираются (шихтуются) из отдельных листов электротехнической стали.

На внутренней поверхности статора и на внешней поверхности ротора имеются пазы, в которых размещаются проводники обмоток.

К конструктивным частям статора относятся: станина, в которую устанавливается магнитопровод, и подшипниковые щиты, служащие для поддерживания вала.

Воздушный зазор между статором и ротором в асинхронных машинах выполняется минимально возможным по условиям производства и надежности работы. В машинах мощностью в несколько киловатт величина зазора составляет около 0,5 мм, с ростом мощности и габаритов машины величина зазора увеличивается.

Принцип действия

Обмотка статора при питании ее трехфазным током с частотой f1 создает вращающейся магнитный поток Ф1 с частотой вращения

n1 = 60 f1 / р,

где р - число пар полюсов обмотки статора. Частота вращения магнитного поля n1 называется синхронной.

Вращающийся магнитный поток Ф1 индуктирует ЭДС в обмотке ротора . Поскольку обмотка ротора замкнута, то возникает система токов ротора I2 и создается вращающийся поток ротора Ф2.

В режиме двигателя под действием этого момента ротор вращается в сторону вращения магнитного поля. В режиме генератора ротор вращается с помощью приводного двигателя со скоростью n > n1 , при этом ЭДС обмотки статора превышает напряжение сети, и машина отдает энергию в сеть.

Частота вращения n ротора асинхронной машины всегда отлична от частоты вращения магнитного поля n1, которую называют синхронной. Отсюда происходит название машины - асинхронная, т.е. несинхронная, в которой n ≠ n1.

Для определения величины отставания введен термин «скольжение», который определяется по следующей формуле: s=(n1-n)/n1.

Обмотка ротора может быть выполнена трехфазной аналогично обмотке статора. Концы фаз такой обмотки ротора соединяются обычно в «звезду», а начала с помощью контактных колец и металлографитных щеток выводятся наружу. Такая асинхронная машина называется машиной с фазным ротором. К контактным кольцам обычно присоединя- ется трехфазный пусковой или регулировочный реостат. Фазная обмотка ротора выполняется с тем же числом полюсов, как и статорная обмотка.

Другая разновидность обмотки ротора - обмотка в виде беличьей клетки (рис.2.3). Концы стержней такой обмотки с обоих торцов соединены накоротко кольцами, поэтому обмотка выводов не имеет. Такая асинхронная машина называется машиной с короткозамкнутым (к.з.) ротором.

Лекция 3.