2. Трёхфазные асинхронные двигатели.

2.1 Назначение:

Асинхронная машина – это бесколлекторная машина переменного тока, у которой в установившемся режиме магнитное поле, участвующее в основном процессе преобразования энергии, и ротор, вращаются с разными скоростями [2]. Преимущества АД: простота конструкции, высокая надежность, простейшие требования к уходу, отсутствие искрящихся частей, что позволяет широко применять их в лесообрабатывающей промышленности. Трехфазные асинхронные двигатели достигают мощности 5000 кВт. При мощности до 1000 Вт двигатели выполняют и однофазными (для стиральных машин, бытовых холодильников и т.д.).

Устройство, ТАД с короткозамкнутым и фазным ротором:

Самый распространённый вид. Статор содержит корпус из любого материала, ферро-магн. сердечник –полый цилиндрический из тонких (0.35мм) листов эл. тех. стали. Сердечник имеет на внутренней поверхности равномерно распределённые по окружности продольные пазы в которые уложена обмотка статора. С торца имеются подшипниковые щиты которые крепятся к корпусу. Сбоку или сверху к корпусу крепятся вводные устройства закрытые крышкой. Основным устройством является изоляционная панель с 6-ю токопроводящими шпильками. К каждой шпильке присоед 1 провод обмотки статора. Обмотка статора состоит из 3х идентичных катушек (фаз) сдвинутых в пространстве на 120. начала и концы фаз маркируют чтоб можно было соеденить звездой или треугольник.

Начала и концы выводятся на панель вводного устройства.

Способ соединения фаз зависит от номинального линейного напряжения питающей сети и номинального напряжения двигателя. На паспортной табличке которая крепится к корпусу указаны 2 номинальных напряжения двигателя через дробь. Если номинальное напряжение сети равно меньшему номинальному напряжению двигателя то обмотку следует соединить треугольником, если большему то звездой. В любом случае на каждой фазе напряжения равны меньшему значению.

Для удобства соединение фаз вводного устройства имеет вид

Ротор содержит вал на валу закреплен ферро-магн. сердечник в виде цилиндра из листов эл. тех. стали. На внешней поверхности сердечника имеются равномерно распред-е по окружности продольные пазы в которые уложена обмотка ротора. Двители делят на 2 вида- с короткозамкнутым и ротором. Обмотка фазн ротора выполняется по аналогии с обмоткой статора соединённой звездой и 3 свободных конца припаеваются к 3м медным контактным кольцам. Кольца жёстко закреплены на валу и изолированы друг от друга и от вала. На кольца накладывают неподвижные щётки с помощью которых каждую фазу ротора можно включить пусковую, либо регулировочную аппаратуру. Обмотка короткозамкнутого ротора напоминает белечье колесо. Состоит из продольных стержней из Al , с торца эти стержни соединены кольцами. На валу закреплен вентилятор который обивается защитным кожухом.

Назначение основных конструктивных элементов:

Корпус служит для охлаждения и крепления паспортной таблички, изготовляется из любого материала;

Сердечник статора из отдельных листов электротехнической стали. Он является частью магнитной системы;

Сердечник ротора состоит из отдельных листов электротехнической стали, часть электромагнитной системы;

Вводное устройство, с помощью него присоединяется двигатель к источнику питания;

Вал служит для крепления сердечника он передаёт вращающийся момент.

Возбуждение кругового – вращающегося магнитного поля обмоткой статора:

Работа АД основана на использовании вращающихся магнитных полей.

Рис. 4.1. Схема устройства и подключения

статора трехфазного АД к сети

Создание вращающегося магнитного поля. Статор АД (рис. 4.1) аналогичен статору трехфазного генератора. При включении катушек такого статора в трехфазную сеть переменного тока частотой f₁ в них под действием напряжений сети будет возникать симметричная система токов , и , временная диаграмма которых показана на рис. 4.2, а. Каждая из катушек создает свою МДС ( – число витков катушки). В момент времени (см. рис. 4.2, а) ток положителен в фазе АХ ( ), в фазах BY и CZ токи отрицательны ( = = ), т.е. они направлены (рис. 4.3) в катушках от А к Х, от Y к B и от Z к C. Токи в катушках создают МДС , = = , направления которых в соответствии с правилом буравчика указаны на рис. 4.3, а. В результате совместного действия этих токов образуется общая МДС , причем , которая создает общий магнитный поток (силовые линии его показаны пунктиром). Выполняя такие построения для моментов времени t₂ и t₃ (см. рис. 4.2, а), получим аналогичные картины распределения токов, МДС и потока тех же значений, но с поворотом (смещением) в пространстве соответственно на 120 и 240. Таким образом, за счет поочередного наступления максимумов тока в катушках (сдвиг во времени токов , и ) и сдвиг катушек в пространстве совокупность трех неподвижных катушек с переменными МДС образует результирующие вращающиеся МДС и магнитное поле постоянной величины.

а) б)

Рис. 4.2. Временная (а) и векторная (б) диаграммы ЭДС

трехфазного двигателя

Особенности поля:

1. поле эквивалентно полю вращающегося двухполюсного магнита с полюсами N и S, поэтому внутреннюю поверхность статора можно рассматривать состоящей из двух полюсных делений  (рис. 4.3, а);

2. за один период тока поле делает один оборот, т.е. каждая его точка (например, полюс N) перемещается относительно неподвижной точки статора (например, А) на длину 2. За 1 с поле сделает f₁ оборотов, т.е. частота вращения поля об/мин;

3. вращение поля происходит в направлении чередования токов в обмотках ( , затем и ), т.е. от катушки А к катушке В и С;

4. для изменения направления вращения поля нужно изменить порядок следования фаз токов в катушках. Для этого изменяют порядок подключения катушек к сети (пунктир и скобки на рис. 4.1; чередование фаз токов в катушках становится от В к А и С – обратное вращение поля).

а) б) в)

Рис. 4.3. Образование вращающихся МДС и магнитного потока АД:

а) ; б) ; в)