Принцип действия и конструкция
Асинхронная машина – это электрический двигатель переменного тока, у которого частота вращения ротора (в двигательном режиме) не равна частоте вращения магнитного поля, создающегося током обмотки статора.
В асинхронной машине имеются ротор и статор, которые разделяются воздушным зазором. Активными частями асинхронной машины являются сердечник (магнитопровод) и обмотки, все остальные части, обеспечивающие возможность вращения, охлаждение, жесткость и прочность - конструктивные. Обмотка статора представляет собой многофазную обмотку, у которой проводники распределены равномерно по окружности статора и пофазно установлены в пазах. У статора фазы обмотки могут соединяться по схеме “треугольник” или “звезда”. Сердечник статора перемагничивается в процессе процессе изменения тока в статоре, поэтому его собирают из пластин, сделанных из электротехнической стали, с целью обеспечения минимальных магнитных потерь. По конструкции ротора асинхронные машины подразделяются на два основных вида:
- Асинхронная машина с короткозамкнутым ротором. Такие машины обладают небольшим пусковым моментом и значительным пусковым током, что является их недостатком, поэтому они используются в электрических приводах, в которых нет необходимости в больших пусковых моментах.
- Асинхронная машина с фазным ротором. Такие машины допускают плавную регулировку мощности в широком диапазоне. У таких машин в цепь обмотки ротора включается внешняя регулирующая цепь. Элементами такой цепи являются: источники постоянного тока, дроссели, реостат, питание от инвертора
Схемы асинхронных машин с фазным и короткозамкнутым ротором изображены на рисунке ниже
Рисунок 1. Схемы асинхронных машин. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
а) асинхронная машина с короткозамкнутым ротором; б) асинхронная машина с фазным ротором; 1 - обмотка статора; 2 - ротор с короткозамкнутыми стержнями, обмотки фазного ротора; 3 - контактные кольца; 4 - сопротивление в цепи фазного ротора.
Преимущества и недостатки асинхронных машин с короткозамкнутым и фазным двигателем
Асинхронные машины с короткозамкнутым ротором обладают, как преимуществами, так и рядом недостатков. К недостаткам данных машин относятся: значительный пусковой ток, маленький пусковой момент, низкий коэффициент мощности, сильная степень зависимости электромагнитного момента от напряжения питающей сети, отсутствие возможности регулирования скорости в случае подключения к сети. Перечисленные недостатки могут быть устранены при использовании статического частотного преобразователя, как источника питания.
Частотный преобразователь – это электронное устройство, которое используется для изменения частоты напряжения и тока.
Достоинствами асинхронной машины с короткозамкнутым ротором являются простота производства, относительно невысокая стоимость, сравнительно низкие эксплуатационные затраты, высокая надёжность, возможность включения в сеть без преобразователей. Все перечисленные достоинства являются следствием того, что в этих машинах отсутствуют механические коммутаторы в цепи ротора, поэтому они используются на предприятиях в качестве электрических двигателей.
Основными преимуществами асинхронных машин с фазным ротором перед машинами с короткозамкнутым ротором являются: возможность перегрузок, большой вращающий момент в начале, постоянная скорость при перегрузках, возможность использования автоматических пусковых устройств. Данные машины применяются в тех случаях, когда есть необходимость в увеличении пускового момента, уменьшении пускового тока, а также регулировки скорости в некоторых пределах.
Режимы работы асинхронной машины
У асинхронной машины есть четыре режима работы:
- Двигательный. Данный режим работы применяется для приведения во вращение различных механических устройств, насосов, лебедок, механизмов, редукторов и т.п посредством преобразования механической энергии в электрическую. Это происходит благодаря взаимодействию магнитного поля и полей статора и ротора.
- Генераторный. Данный режим работы применяется для отдачи в сеть электрической энергии и является противоположностью двигательному режиму работы.
- Режим электромагнитного торможения. Данный режим работы применяется в транспортировочных и грузоподъемных устройствах. В этом режиме вращение ротора не совпадает с вращением магнитного поля статора, он возможен исключительно при реверсивном подключении.
- Режим холостого хода. Данный режим работы применяется для определения и проверки потери мощности в вентиляторе, подшипниках и сердечнике, а также значений намагничивающего тока.
Все перечисленные режимы работы асинхронной машины, кроме двигательного, являются специальными и используются только при определенных условиях в специальных установках, станках и устройствах.
