Асинхронные машины. Принцип действия и особенности конструкции

Принцип действия и устройство асинхронной машины

В асинхронной машине по сравнению с трансформаторами первичная обмотка расположена на статоре, она неподвижна, вторичная обмотка находится на роторе и вращается.

Между ротором и статором имеется воздушный зазор. Обмотка статора трехфазная, соединена в треугольник или в звезду и равномерно распределена по окружности. Обмотка ротора трех- или многофазная, все фазы закорочены.

Принцип действия: При подаче питания на обмотку статора (трехфазное напряжение) по ней протекает ток, который создает магнитное поле, вращающееся с частотой:

где p – число пар полюсов.

Если ротор неподвижен или вращается с частотой , то в нем будет индуцироваться ЭДС под действием магнитного потока Ф и потечет ток I₂. Ток I₂ взаимодействует с потоком Ф и создает электромагнитный вращающий момент.

Для момента времени, когда ток в обмотке статора протекает как на рисунке 1.3.1 – направление ЭДС, индуктированной в проводниках ротора при вращении Ф по часовой стрелке определяется по правилу правой руки:

Ладонь правой руки располагают так, Рисунок 1.3.1 что силовые линии магнитной индукции входят в ладонь, большой палец, отогнутый на ,

направлен_{­ ­}по направлению движения проводника относительно магнитного поля, тогда остальные 4 пальца покажут направление ЭДС в проводнике.

Суммарная сила F_рез от всех проводников ротора создает момент, под действием которого ротор вращается.

На проводники с током, расположенные в магнитном поле, действуют силы, направление которых определяется правилом левой руки.

Ладонь левой руки располагают так, что магнитно-силовые линии входят в ладонь, 4 пальца по направлению тока. Тогда большой палец, отогнутый на покажет направление силы, действующий на проводник с током.

Рисунок 1.3.2

Электрическая схема асинхронного двигателя показана на рисунке 1.3.2.

Относительная разность частот вращения магнитного поля и ротора называется скольжением.

При двигательном режиме .

Асинхронная машина может работать в режимах электромагнитного тормоза и генератора. Графически можно пояснить значение скольжения во всех режимах:

Рисунок 1.3.3

Генераторный режим получается, если ротор разогнать до частоты большей частоты вращения поля , тогда изменяется направление ЭДС в проводниках ротора и активной составляющей тока ротора. При этом изменится направление электромагнитного момента, который станет тормозящим. Асинхронная машина получает механическую энергию и преобразует ее в электрическую – отдает в сеть, .

Если изменить направление вращения ротора или магнитного поля так, чтобы поле и ротор вращались в противоположных направлениях, ЭДС и активная составляющая тока в проводниках будут направлены как и в двигательном режиме. Машина получает из сети активную мощность, момент направлен против вращения ротора, то есть является тормозящим. Это режим электромагнитного тормоза.

Устройство асинхронной машины: По конструкции асинхронные машины делятся на два типа – с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором (с контактными кольцами). Статор одинаковый – ротор отличается.

1. Двигатель с короткозамкнутым ротором имеет магнитную систему из электротехнической стали, обмотка однослойная или двухслойная, одно-двухслойная. Обмотка ротора – «беличья клетка», заливается алюминием (или из медных стержней). Число фаз обмотки (равно числу пазов ротора).

Форма паза ротора может быть различна (рис. 1.3.4)

Рисунок 1.3.4

Ротор вращается в подшипниках. На статоре или роторе выполняют скос пазов для уменьшения влияния высших зубцовых гармоник и уменьшения уровня шума.

2. Двигатели с фазным ротором. Обмотка статора выполнена как у асинхронной машины с короткозамкнутым ротором. На роторе имеется трехфазная обмотка с тем же числом пар полюсов. Обмотка ротора соединяется звездой, концы выводятся к контактным кольцам, вращающимся вместе с валом. По контактным кольцам скользят щетки, в цепь ротора включают пусковой реостат, то есть в каждую фазу ротора вводят добавочное активное сопротивление.

Охлаждение асинхронных машин осуществляется с помощью вентилятора на валу.

Дата добавления: 2014-01-13