Электрические двигатели

Физической основой работы большинства электродвигателей является закон Ампера.

Асинхронный двигатель.

Конструкция:

Металлическая оболочка, на которой крепятся отдельные детали двигателя; подводящие клемы питания, подшипник, ось и элементы крепления. На внешней оболочке расположена охлаждающая рубашка.

Внутри находятся статор и ротор.

Статор представляет собой пакет плотно сбитых и изолированных между собой пластин из электротехнической стали. Статор – это замкнутый круговой магнитопровод, в котором имеются пазы с уложенной в них трёхфазной обмоткой. Обмотка статора включается в трёхфазную сеть и предназначена для создания вращающего магнитного поля статора.

На подшипниках установлен ротор – цилиндр, изготовленный из листов электротехнической стали, насаженных на ось, проходящую через подшипники корпуса. Ротор свободно вращается.

Существуют 2 типа роторов:

1. Короткозамкнутый.

2. Фазный.

Короткозамкнутый имеет пазы, в которых литьём закладывается обмотка из материала высокой электропроводимости.

Электропроводящая рамка – замкнутая конструкция, напоминающая «беличье колесо».

Принцип работы асинхронного двигателя.

Вращающее магнитное поле статора, пересекая витки короткозамкнутого ротора, наводит в нём токи, которые имеют собственное магнитное поле. Магнитное поле ротора взаимодействует с магнитным полем статора, в результате чего ротор вращается в сторону вращающего поля статора.

N₁=f/p,

Где п₁ – частота вращающего магнитного поля статора,

F –частота сети,

Р – число пар полюсов.

Частота вращения ротора должна отставать от частоты вращения статора – поэтому двигатель нгазывается асинхронным.

Разница величин частот вращения статора и ротора называется скольжением.

S=((n₁-n₂)/n₁)∙100%

1-7% - пределы скольжения при нормальной работе.

Способы изменения частоты вращения асинхронного двигателя:

1. Изменение числа пар полюсов;

2. Изменение частоты питающей сети. Для этого используют специальные электронные преобразователи. Частоту можно изменять от нуля до двойного значения номинальной частоты.

3. Изменение скольжения (для АД с фазным ротором)

Способы изменения направления вращения АД:

Изменить порядок чередования фаз.

Ротор вращаясь пересекает проводники статора, и в статоре индуцируется э.д.с.

Напряжение витков:

_ _ _ _

U_B=E_B-I_Br_B-Ix_B

E – э.д.с. самоиндукции, противоположна направлению питающего напряжения.

I_Br_B – падение напряжения оммической составляющей.

Ix_B – падение напряжения реактивной составляющей.

r_B – оммическое сопротивление.

x_B – реактивное сопротивление.

В момент включения Е=0 и ток в обмотке статора определяется только активным и реактивным сопротивлениями обмотки.чем мощнее двигатель, тем массивнее ротор, тем дольше ротор разгоняется до максимальной частоты вращения.

Токи, возникающие в момент включения АД, называются пусковыми. Их величина для мощных машин может в десятки раз превышать номинальную.

Способы для уменьшения влияния пусковых токов:

1. Включение в цепь двигателя на время пуска дополнительных сопротивлений.

2. Включение дополнительной индуктивности в сеть.

3. Комбинация 1 и 2.

4. Установка специального графика включения оборудования.

В процессе работы АД должно выполняться уравнение механического равновесия:

М_вр=М_торм

Момент вращения равен моменту торможения.

n₀

Зависимость между моментом АД и числом оборотов вала называется механической характеристикой. Она показывает как изменяется число оборотов двигателя при изменении момента на валу.

М_n – пусковой момент

Условие запуска АД:

Λ=(М_n/ М_н)=1,1-1,3

Способ изменения частоты АД:

Изменение числа пар полюсов.

Преимущества АД:

1. Дешевизна

2. Простота изготовления

3. Малое содержание меди

4. Не требует ухода во время эксплуатации

Фазный ротор выполняется многовитковой обмоткой, концы которой выведены на коллектор, выполненный в виде колец. Противоположные концы обмоток соединены в роторе вместе в одну точку. Т.о. обмотка соединена звездой. К кольцам прижимаются скользящие контакты (щётки). В цепь обмоток включаются реостаты, которые могут изменять величину тока обмоток ротора. Это даёт возможность в широких пределах изменять скольжение, а значит и частоту оборотов вала.

Дата добавления: 2014-01-06