Конструкция асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором — это асинхронный электрический двигатель, ротор которого выполнен с короткозамкнутой обмоткой в виде беличьей клетки.
В каждом электрическом двигателе есть два основных элемента:
- Ротор
- Статор
Статор и рот заключены в защитный кожух. Чтобы охлаждать проводники обмотки на валу устанавливается вентилятор. Данный принцип положен в основу строения всех типов двигателей. Конструкция статора асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором ничем не отличается от строения статора других видов двигателей. Пример схемы конструкции асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором представлен на рисунке ниже.
Рисунок 1. Схема конструкции асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
1 — подшипник; 2 — вал; 3 — подшипниковый щит; 4 — коробка выводов; 5 — сердечник ротора с короткозамкнутой обмоткой; 6 — сердечник статора с обмоткой; 7 — корпус; 8 — кожух вентилятора; 9 — подшипниковый щит; 10 — вентилятор; 11 — подшипник; 12 — обмотка статора; 13 — паспортная табличка; 14 — лапы; 15 — болт заземления; А — литая обмотка; Б — сварная обмотка; В — короткозамкнутая обмотка ротора без сердечника.
Конструкция обмотки ротора похожа на беличью клетку. Данная клетка состоит из алюминиевых стержней, концы которых замыкают короткозамыкающие кольца. В двигателях большой мощности могут быть использованы в качестве обмотки медные стержни. Стержни располагаются поверх сердечников ротора, которые изготавливаются из трансформаторной стали. При производстве роторов сердечники монтируют на валу, а проводники заливают в пазы магнитопровода. При такой конструкции необходимость в изоляции пазов сердечника отпадает. На рисунке ниже представлен пример схемы ротора с короткозамкнутой обмоткой.
Рисунок 2. Схема ротора с короткозамкнутой обмоткой. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
Магнитопроводы таких роторов не нуждаются в лаковой изоляции поверхностей, они относительно просты в изготовлении, что способствует снижению себестоимости всего двигателя. Ротор асинхронно вращается внутри статора. Между ними устанавливается расстояние — воздушные зазоры, размер которых может составлять от 0,2 до 0,5 миллиметров. Для того, чтобы улучшить пусковые характеристики электродвигателя с короткозамкнутым контуром используются роторы со специальной формой пазов - глубокопазные роторы. Данное решение позволяет использовать эффект вытеснения тока, способствующий увеличению активного сопротивления обмотки ротора при больших скольжениях.
В зависимости от числа используемых фаз асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором делятся на однофазные, двухфазные и трехфазные. Двигатели с трехфазными обмотками отличаются высокой стабильностью при функционировании при нормальной нагрузке. У двухфазных двигателей имеются две перпендикулярно расположенные обмотки статора и на каждую из них поступает переменный ток. В однофазных двигателях используется только одна рабочая обмотка.
Функционирование асинхронного двигателя происходит на основе свойств трехфазного тока, который способен создавать вращающееся магнитное поле в обмотках статора. В асинхронных двигателях короткозамкнутого ротора синхронная частота вращения электромагнитного поля связана пропорциональной зависимостью с собственной частотой переменного тока.
Основные характеристики, недостатки и преимущества асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Подключение двигателя
К основным характеристикам асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором относятся: мощность, величина тока при максимальном напряжении, коэффициент полезного действия, частота вращения вала.
К преимуществам асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором относятся:
- Относительно низкая стоимость, по сравнению с моделями на основе фазных роторов.
- Стабильность при функционировании в условиях нормальной нагрузки.
- Высокий коэффициент полезного действия.
- Высокая степень надежности.
- Низкие эксплуатационные затраты.
- Долговечность.
Недостатками асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором являются низкий коэффициент скольжения, высокие пусковые токи, чувствительность к перепадам напряжения, необходимость в коммутационных устройствах управления и т.п.
Статорные обмотки трехфазных асинхронных двигателей могут быть подключены по схеме либо треугольника, либо звезды. Электрический двигатель, который подключается к одной и той же сети разными способами, потребляет разную мощность. Именно поэтому нельзя подключить двигатель, рассчитанный на схему звезда, треугольником, так как в этом случае значительно снизится пусковой момент.
Пусковой момент – это механический вращающий момент, который развивает электрический двигатель на валу во время пуска.
Для того, чтобы уменьшить пусковые токи можно коммутировать контакты звезды в треугольник, однако, это также поспособствует снижению пускового момента. Для того, чтобы подключить трехфазный электрический двигатель с короткозамкнутым ротором к однофазному току используются такие фазосдвигающие элементы, как резисторы и конденсаторы. При этом можно использовать как схему подключения звездой, так и треугольником. Для того, чтобы управлять работой двигателя, в электрическую сеть статора подключаются дополнительные устройства.
