Конструкция трехфазного асинхронного двигателя и его основные параметры
Трехфазный двигатель –это электрический двигатель, который питается от трехфазной электрический сети.
Асинхронный двигатель – это электрический двигатель переменного тока, у которого частота вращения ротора не равна частоте вращения магнитного поля, которое создается статором.
Основными частями трехфазного двигателя, в том числе асинхронного, являются:
- Ротор.
- Статор.
У трехфазного асинхронного двигателя три обмотки располагаются на полюсах железного сердечника, имеющего кольцевую форму, относительно друг друга под углом 120 градусов. Внутри данного сердечника находится металлический цилиндр, который и является ротором. Конструктивные элементы ротора изображены на рисунке ниже.
Рисунок 1. Ротор. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
1 - сердечник; 2 - обмотка; 3 - вал; 4 - контактные кольца; а - короткозамкнутый ротор; б - ротор в фазном исполнении.
Вращение ротора происходит внутри статора. Его вал соединен с деталями двигателя агрегатором. Существуют две разновидности ротора: фазный и короткозамкнутый. Фазный ротор представляет собой двигатель, поддающийся регулировке посредством добавления в его цепь добавочных сопротивлений. Такие двигатели применяются во время пуска с нагрузкой на валу. Увеличение количества сопротивлений, предоставляет возможность увеличения пускового момента. Короткозамкнутый ротор залит в поверхность сердечника и замкнут с обоих концов при помощи двух медных колец. Сам ротор состоит из алюминиевых стержней и двух торцов с двумя кольцами, которые замкнуты накоротко.
Статор представляет собой неподвижную часть, формирующую вращающееся магнитное поле. Конструктивная схема статора изображена на рисунке ниже.
Рисунок 2. Статор. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
1 - станина; 2 - сердечник; 3 - обмотка.
Корпус статора изготавливается из чугуна, иногда из алюминия. В нем помещается сердечник из пластин из электротехнической стали, толщина которой не превышает 0,5 миллиметра. Пластины скрепляются швами или скобками, а станине они закрепляются при помощи стопорных болтов. Обмотки статора сдвинуты относительно друг друга на 120 градусов, они вложены в пазы на внутренней стороне сердечника. Они изготавливаются из изолированного медного или алюминиевого провода квадратного или круглого сечения.
Трехфазный асинхронный двигатель характеризуется конструктивными и электрическими характеристиками, определяющими область его применения. К основным из них относятся:
- Мощность двигателя.
- Напряжение питания двигателя.
- Типовой режима работы.
- Степень защиты.
- Класс нагревостойкости изоляции.
Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя
Совокупность моментов, которые создаются отдельными проводниками, образуют результирующий вращающий момент двигателя, вследствие чего возникает электромагнитная пара сил, стремящаяся повернуть ротор в направлении движения электромагнитного поля ротора. Ротор, приобретая определенную скорость, и магнитное поле начинают вращаться синхронно, то есть с разными скоростями. В асинхронных двигателях, скорость вращения ротора всегда меньше, чем скорость вращения магнитного поля статора.
Вращающий момент двигателя создается силами взаимодействия между токами, которые индуцируются в роторе, и магнитным полем. Сила токов в роторе определяется относительной частотой вращения поля по отношению к ротору, вращающийся в ту же сторону.
Если бы ротор вращался с такой же частотой, как и поле, то никакого движения не было бы. Он находился бы в покое относительно магнитного поля и в нем не могла бы возникнуть какая-либо электродвижущая сила, которая приводила бы его в движение.
При росте нагрузки двигателя должен увеличиваться ток не только в роторе, но и в статоре, поэтому при эксплуатации трехфазных асинхронных двигателей необходимо придерживаться некоторых правил. У используемого двигателя должна быть такая мощность, которая необходима для того, чтобы приводить в движение машину. Если нагрузка не достигает 40 % от нормальной и обмотки статора включены способом треугольник, то имеет смысл переключить их на звезду. Чтобы изменить направление, в котором вращается двигатель нужно поменять местами два линейных провода, которые присоединены к двигателю, для чего применяется двухполюсный переключатель. Осуществляется это автоматически из-за того, что электрический ток в роторе создает в окружающем пространстве собственное магнитное поле, которое воздействует на обмотки статора, индуцируя в них электродвижущую силу. Реакция якоря (связь между магнитными потока статора и ротора) является причиной изменения тока в статоре, обеспечивая согласование электрической мощности, которая отбирается из сети, и механической мощностью, которая отдается двигателем.
