Устройство трехфазной асинхронной машины. Возбуждение вращающегося магнитного поля

 Устройство трехфазной асинхронной машины. Возбуждение вращающегося магнитного поля

Неподвижная часть машины называется статор, подвижная - ротор. Сердечник статора набирается из листовой электротехнической стали и запрессовывается в станину. На рис. 3.1.3 показан сердечник статора в сборе. Станина (1) выполняется литой, из немагнитного материала. Чаще всего станину выполняют из чугуна или алюминия. На внутренней поверхности листов (2), из которых выполняется сердечник статора, имеются пазы, в которые закладывается трёхфазная обмотка (3). Обмотка статора выполняется в основном из изолированного медного провода круглого или прямоугольного сечения, реже - из алюминия.

Обмотка статора состоит из трёх отдельных частей, называемых фазами. Начала фаз обозначаются буквами с 1 , с 2 , с 3 , концы - с 4 , с 5 , с 6 .

Рис. 3.1.3 Статор

Начала и концы фаз выведены на клеммник (рис. 3.1.4 а), закреплённый на станине. Обмотка статора может быть соединена по схеме звезда (рис. 2.2 б) или треугольник (рис. 3.1.4 в). Выбор схемы соединения обмотки статора зависит от линейного напряжения сети и паспортных данных двигателя. В паспорте трёхфазного двигателя задаются линейные напряжения сети и схема соединения обмотки статора. Например, 660/380, Y/?. Данный двигатель можно включать в сеть с Uл = 660В по схеме звезда или в сеть с Uл =380В - по схеме треугольник.

Основное назначение обмотки статора - создание в машине вращающего магнитного поля.

Рис. 3.1.4 Вывод фаз статора

Сердечник ротора (рис. 3.1.5 б) набирается из листов электротехнической стали, на внешней стороне которых имеются пазы, в которые закладывается обмотка ротора. Обмотка ротора бывает двух видов: короткозамкнутая и фазная. Соответственно этому асинхронные двигатели бывают с короткозамкнутым ротором и фазным ротором (с контактными кольцами).

Рис. 3.1.5 Короткозамкнутная обмотка

Короткозамкнутая обмотка (рис. 3.1.5) ротора состоит из стержней 3, которые закладываются в пазы сердечника ротора. С торцов эти стержни замыкаются торцевыми кольцами 4. Такая обмотка напоминает “беличье колесо” и называют её типа “беличьей клетки” (рис. 3.1.5 а). Двигатель с короткозамкнутым ротором не имеет подвижных контактов. За счёт этого такие двигатели обладают высокой надёжностью. Обмотка ротора выполняется из меди, алюминия, латуни и других материалов.

Доливо-Добровольский первым создал двигатель с короткозамкнутым ротором и исследовал его свойства. Он выяснил, что у таких двигателей есть очень серьёзный недостаток - ограниченный пусковой момент. Доливо-Добровольский назвал причину этого недостатка - сильно закороченный ротор. Им же была предложена конструкция двигателя с фазным ротором.

На рис. 3.1.6 приведен вид асинхронной машины с фазным ротором в разрезе: 1 - станина, 2 - обмотка статора, 3 - ротор, 4 - контактные кольца, 5 - щетки.

У фазного ротора обмотка выполняется трёхфазной, аналогично обмотке статора, с тем же числом пар полюсов. Витки обмотки закладываются в пазы сердечника ротора и соединяются по схеме звезда. Концы каждой фазы соединяются с контактными кольцами, закреплёнными на валу ротора, и через щётки выводятся во внешнюю цепь. Контактные кольца изготавливают из латуни или стали, они должны быть изолированы друг от друга и от вала. В качестве щёток используют металлографитовые щётки, которые прижимаются к контактным кольцам с помощью пружин щёткодержателей, закреплённых неподвижно в корпусе машины.

Рис. 3.1.6 асинхронная машина с фазным ротором

На рис. 3.1.7 приведено условное обозначение торцевого тороидального асинхронного двигателя с короткозамкнутым (а) и фазным (б) ротором.

На рис. 3.1.8 приведен вид торцевой асинхронной машины с короткозамкнутым ротором в разрезе: 1 - станина, 2 - сердечник статора, 3 - обмотка статора, 4 - сердечник ротора с короткозамкнутой обмоткой, 5 - вал.

На щитке машины, закреплённом на станине, приводятся данные: Р н, U н, I н, n н, а также тип машины.

· Р н - это номинальная полезная мощность (на валу)

· U н и I н - номинальные значения линейного напряжения и тока для указанной схемы соединения. Например, 380/220, Y/?, IнY/Iн?.

· n н - номинальная частота вращения в об/мин.

Тип машины, например, задан в виде 4ТAH315S8. Это торцевой асинхронный двигатель (ТА) четвёртой серии защищённого исполнения. Если буква Н отсутствует, то двигатель закрытого исполнения.

· 315 - высота оси вращения в мм;

· S - установочные размеры (они задаются в справочнике);

· 8 - число полюсов машины.

Асинхронная машина

Материал из Википедии - свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 14 ноября 2013; проверки требуют 3 правки.

Асинхро́нная маши́на - электрическая машина переменного тока, частота вращения ротора которой не равна (в двигательном режиме меньше) частоте вращения магнитного поля, создаваемого током обмотки статора.

В ряде стран к асинхронным машинам причисляют также коллекторные машины. Второе название асинхронных машин - индукционные обусловлено тем, что ток в обмотке ротора индуцируется вращающимся полем статора. Асинхронные машины сегодня составляют большую часть [источник не указан 52 дня ] электрических машин. В основном они применяются в качестве электродвигателей и являются основными [источник не указан 52 дня ] преобразователями электрической энергии в механическую.

Достоинства:

1. Лёгкость в изготовлении.

2. Отсутствие электрического контакта ротора со статической частью машины.

Недостатки:

1. Небольшой пусковой момент.

2. Значительный пусковой ток

Конструкция

Асинхронная машина имеет статор и ротор, разделённые воздушным зазором. Её активными частями являются обмотки и магнитопровод (сердечник); все остальные части - конструктивные, обеспечивающие необходимую прочность, жёсткость, охлаждение, возможность вращения и т. п.

Обмотка статора представляет собой трёхфазную (в общем случае - многофазную) обмотку, проводники которой равномерно распределены по окружности статора и пофазно уложены в пазах с угловым расстоянием 120 °. Фазы обмотки статора соединяют по стандартным схемам «треугольник» или «звезда» и подключают к сети трёхфазного тока. Магнитопровод статора перемагничивается в процессе изменения тока в обмотке статора, поэтому его набирают из пластин электротехнической стали для обеспечения минимальных магнитных потерь. Основным методом сборки магнитопровода в пакет является шихтовка.

По конструкции ротора асинхронные машины подразделяют на два основных типа: с короткозамкнутым ротором и сфазным ротором. Оба типа имеют одинаковую конструкцию статора и отличаются лишь исполнением обмотки ротора. Магнитопровод ротора выполняется аналогично магнитопроводу статора - из пластин электротехнической стали.

Трёхфазный коллекторный асинхронный двигатель с питанием со стороны ротора .

Обращенный (питание с ротора) асинхронный двигатель, позволяющий плавно регулировать скорость от минимальной (диапазон определяется обмоточными данными добавочной обмотки, используемой для получения добавочной ЭДС, вводимой с частотой скольжения во вторичную цепь машины) до максимальной, лежащей обычно выше скорости синхронизма. Физически производится изменением раствора двойного комплекта щёток на каждую «фазу» вторичной цепи двигателя. Таким образом, переставляя при помощи механического устройства (штурвал или иное исполнительное устройство)щёточные траверсы являлось возможным весьма экономично управлять скоростью асинхронного двигателя переменного тока. Идея управления в общем предельно проста и будет реализована впоследствии в так называемых асинхронно-вентильных каскадах, где в цепь фазного ротора включали тиристорный преобразователь, работавший инвертором или в выпрямительном режиме. Сущность идеи - во вторичную цепь асинхронного двигателя вводится добавочная ЭДС изменяемой амплитуды и фазы с частотой скольжения. Задачу согласования частоты добавочной ЭДС с частотой скольжения ротора выполняет коллектор. Если добавочная ЭДС противонаправлена основной, производится вывод мощности из вторичной цепи двигателя с соответствующим уменьшением скорости машины, ограничение скорости вниз диктуется только условиями охлаждения обмоток). В точке синхронизма машины частота добавочной ЭДС равна нулю, то есть во вторичную цепь коллектором подаётся постоянный ток. В случае суммирования добавочной ЭДС с основной производится инвертирование добавочной мощности во вторичную цепь машины, и соответственно - разгон выше синхронной частоты вращения. Таким образом, результатом регулирования являлось семейство достаточно жестких характеристик с уменьшением критического момента при снижении скорости, а при разгоне выше синхронной скорости - с его пропорциональным увеличением.

Определенный интерес представляет собой работа машины с несимметричным раствором щеточных траверс. В этом случае векторная диаграмма добавочной э.д.с. двигателя получает так называемую тангенциальную составляющую, делающую возможным работу с ёмкостной реакцией на сеть.

Конструкционно двигатель представляет собой обращенную машину, где на роторе уложены две обмотки: питание с питанием с контактных колец и обмотку, соединяемую посредством двух пар щеток на «фазу» со вторичной обмоткой статора. Фактически, эти две части вторичной обмотки в зависимости от положения щеточных траверс включается то согласно друг другу, то встречно. Так осуществляется регулирование.

Наибольшее развитие такие двигатели получили в 30-е годы XX века. В Советском Союзе коллекторные машины переменного тока (КМПТ) не получили сколько-нибудь заметного распространения и развития в силу повышенных требований к изготовлению коллекторно-щёточного узла и общей высокой стоимости. На территорию СССР они проникали в основном в составе приобретённого за границей оборудования и при первой возможности заменялись менее эффективными, но более дешевыми машинами постоянного тока или асинхронными двигателями с фазным ротором. Существующие методики расчета КМПТ, разработанные академиком М. П. Костенко (в его учебниках асинхронные машины делятся на коллекторные и бесколлекторные) считают достаточным критерием работоспособности машины проверкой её по условиям коммутации (для сравнения - для двигателя постоянного тока критическим является тепловой расчет).

В настоящее время двигатель Шраге представляет интерес исключительно как великолепное наглядное пособие для студентов. По словам преподавателя кафедры электропривода Липецкого технического университета Л. Я. Теличко «лучшей модели, где теорию и практику каскада можно потрогать руками, найти невозможно».

  • Вопрос 1 Конструкция сердечников трансформатора.
  • Вопрос 2 Конструкция обмоток трансформатора.
  • Вопрос 3 Конструкция бака трансформатора.
  • Вопрос 4 Охлаждение трансформаторов.
  • Вопрос 5 Принцип действия трансформатора.
  • Вопрос 6 Холостой ход трансформатора.
  • Вопрос 7 . Эдс обмоток трансформатора.
  • Вопрос 8 . Векторная диаграмма холостого хода идеального трансформатора.
  • Вопрос 9 Векторная диаграмма холостого хода реального трансформатора.
  • Вопрос 10 Уравнение намагничивающих токов трансформатора.
  • 11 Режим нагрузки реального трансформатора. Основные уравнения.
  • 12 Векторная диаграмма нагруженного реального трансформатора.
  • 13 Автоматическое саморегулирование трансформатора.
  • 14 Внешняя характеристика трансформатора.
  • 15 Конструкция магнитной системы 3-х фазного трансформатора.
  • 16. Приведенный трансформатор. Пересчет параметров вторичной обмотки к числу витков первичной.
  • 17. Т- образная схема замещения трансформатора.
  • 18. Расчет параметров схемы замещения трансформатора по его паспортным данным.
  • Вопрос 19. Способы соединения обмоток 3-х фазного трансформатора.
  • 20. Составляющие прямой обратной и нулевой последовательности эдс обмоток трансформатора.
  • Вопрос 21. Понятие группы соединения обмоток однофазного трансформатора.
  • Вопрос 22. Понятие группы соединения обмоток трехфазного трансформатора
  • Вопрос 23. Опыты холостого хода и короткого замыкания трансформатора. Кпд трансформатора.
  • 24 Условия параллельной работы трансформаторов:
  • №25 Анализ влияния несовпадения коэффициентов трансформации на уравнительный ток при включении
  • Вопрос №26. Влияние несовпадения группы соединения трансформаторов на уравнительный ток при параллельном включении.
  • 27 Параллельная работа трансформаторов
  • 28. Автотрансформатор
  • 29 Специальные типы трансформаторов
  • 30 Обозначение и паспортные данные
  • 31. Устройство трёхфазной асинхронной машины
  • 32 Конструкция ад с короткозамкнутым ротором
  • 33 Конструкция ад с фазным ротором
  • 34 Вращающееся магнитное поле
  • 35. Принцип действия асинхронной машины.
  • 36. Скольжение асинхронного двигателя.
  • 37. Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей
  • 38. Механическая характеристика двигателя.
  • 39.Основные точки механической характеристики: критическое сколь­жение и частота, максимальный момент, пусковой момент, номинальный момент.
  • 40.Конструкция обмоток статора. Однослойные и двухслойные петле­вые обмотки.
  • 41. Обмотки статора. Однослойные и двухслойные волновые обмотки
  • 42. Схемы замещения асинхронной машины. Т-образные и г-образные схемы замещения
  • 43. Приведение обмотки ротора к обмотке статора.
  • 44. Механический момент и механическая мощность ад
  • 45. Схемы пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.
  • 46.Пуск двигателя с фазным ротором.
  • 47. Регулирование скорости вращения асинхронного двигателя с фазным ротором.
  • 48.Включение ад в однофазную цепь.
  • 49.Вращающееся магнитное поле двухфазного тока.
  • 50.Конденсаторные асинхронные двигатели.
  • 51. Асинхронные исполнительные двигатели
  • 52. Оператор поворота вектора
  • 53.Разложение 3-х фазного не синусоидального тока на вектора прямой, обратной и нулевой последовательности.
  • 54.Метод симметричных составляющих. Применение метода для ана­лиза несимметричных режимов. Однофазное кз. Метод симметричных составляющих.
  • 55.Потери мощности и кпд асинхронного двигателя.
  • 56.0. Двухклеточные и глубокопазные ад
  • 56.1. Глубокопазные двигатели
  • 56.2. Двухклеточные двигатели
  • 57.Рабочие характеристики.
  • 58. Динамическое торможение асинхронного двигателя.
  • 59. Торможение асинхронного двигателя методом противовключения.
  • 60.Магнитное поле и мдс катушек и катушечных групп обмоток статора
  • 31. Устройство трёхфазной асинхронной машины

    Неподвижная часть машины называется статор , подвижная – ротор . Сердечник статора набирается из листовой электротехнической стали и запрессовывается в станину. На рис. 2.1 показан сердечник статора в сборе. Станина (1) выполняется литой, из немагнитного материала. Чаще всего станину выполняют из чугуна или алюминия. На внутренней поверхности листов (2), из которых выполняется сердечник статора, имеются пазы, в которые закладывается трёхфазная обмотка (3). Обмотка статора выполняется в основном из изолированного медного провода круглого или прямоугольного сечения, реже – из алюминия.

    Обмотка статора состоит из трёх отдельных частей, называемых фазами . Начала фаз обозначаются буквами c 1 ,c 2 ,c 3 , концы – c 4 ,c 5 ,c 6 .

    Начала и концы фаз выведены на клеммник (рис. 2.2.а), закреплённый на станине. Обмотка статора может быть соединена по схеме звезда (рис. 2.2.б) или треугольник (рис. 2.2.в). Выбор схемы соединения обмотки статора зависит от линейного напряжения сети и паспортных данных двигателя. В паспорте трёхфазного двигателя задаются линейные напряжения сети и схема соединения обмотки статора. Например, 660/380, Y/∆. Данный двигатель можно включать в сеть с U л =660В по схеме звезда или в сеть с U л =380В – по схеме треугольник.

    Основное назначение обмотки статора – создание в машине вращающего магнитного поля.

    32 Конструкция ад с короткозамкнутым ротором

    Сердечник ротора (рис. 2.3.б) набирается из листов электротехнической стали, на внешней стороне которых имеются пазы, в которые закладывается обмотка ротора. Обмотка ротора бывает двух видов: короткозамкнутая и фазная . Соответственно поэтому асинхронные двигатели бывают с короткозамкнутым ротором и фазным ротором (с контактными кольцами).


    Рис. 2.3

    Короткозамкнутая обмотка (рис. 2.3) ротора состоит из стержней 3, которые закладываются в пазы сердечника ротора. С торцов эти стержни замыкаются торцевыми кольцами 4. Такая обмотка напоминает “беличье колесо” и называют её типа “беличьей клетки” (рис. 2.3.а). Двигатель с короткозамкнутым ротором не имеет подвижных контактов. За счёт этого такие двигатели обладают высокой надёжностью. Обмотка ротора выполняется из меди, алюминия, латуни и других материалов.

    Доливо-Добровольский первым создал двигатель с короткозамкнутым ротором и исследовал его свойства. Он выяснил, что у таких двигателей есть очень серьёзный недостаток – ограниченный пусковой момент.

    33 Конструкция ад с фазным ротором

    Доливо-Добровольский назвал причину этого недостатка – сильно закороченный ротор. Им же была предложена конструкция двигателя с фазным ротором.

    На рис. 2.4 приведен вид асинхронной машины с фазным ротором в разрезе: 1 – станина, 2 – обмотка статора, 3 – ротор, 4 – контактные кольца, 5 – щетки.


    У фазного ротора обмотка выполняется трёхфазной, аналогично обмотке статора, с тем же числом пар полюсов. Витки обмотки закладываются в пазы сердечника ротора и соединяются по схеме звезда. Концы каждой фазы соединяются с контактными кольцами, закреплёнными на валу ротора, и через щётки выводятся во внешнюю цепь. Контактные кольца изготавливают из латуни или стали, они должны быть изолированы друг от друга и от вала. В качестве щёток используют металлографитовые щётки, которые прижимаются к контактным кольцам с помощью пружин щёткодержателей, закреплённых неподвижно в корпусе машины. На рис. 2.5 приведено условное обозначение асинхронного двигателя с короткозамкнутым (а) и фазным (б) ротором.

    На рис. 2.6 приведен вид асинхронной машины с короткозамкнутым ротором в разрезе: 1 – станина, 2 – сердечник статора, 3 – обмотка статора, 4 – сердечник ротора с короткозамкнутой обмоткой, 5 – вал.


    На щитке машины, закреплённом на станине, приводятся данные: P н,U н,I н,n н, а также тип машины.

      P н – это номинальная полезная мощность (на валу)

      U н и I н – номинальные значения линейного напряжения и тока для указанной схемы соединения. Например, 380/220, Y/∆, I н Y/I н ∆.

      n н – номинальная частота вращения в об/мин.

    Неподвижная часть машины называется статор , подвижная – ротор . Сердечник статора набирается из листовой электротехнической стали и запрессовывается в станину. На рис. 2.1 показан сердечник статора в сборе. Станина (1) выполняется литой, из немагнитного материала. Чаще всего станину выполняют из чугуна или алюминия. На внутренней поверхности листов (2), из которых выполняется сердечник статора, имеются пазы, в которые закладывается трёхфазная обмотка (3). Обмотка статора выполняется в основном из изолированного медного провода круглого или прямоугольного сечения, реже – из алюминия.

    Обмотка статора состоит из трёх отдельных частей, называемых фазами . Начала фаз обозначаются буквами с 1 , с 2 , с 3 , концы – с 4 , с 5 , с 6 .

    Начала и концы фаз выведены на клеммник (рис. 2.2 а), закреплённый на станине. Обмотка статора может быть соединена по схеме звезда (рис. 2.2 б) или треугольник (рис. 2.2 в). Выбор схемы соединения обмотки статора зависит от линейного напряжения сети и паспортных данных двигателя. В паспорте трёхфазного двигателя задаются линейные напряжения сети и схема соединения обмотки статора. Например, 660/380, Y/∆. Данный двигатель можно включать в сеть с Uл = 660В по схеме звезда или в сеть с Uл =380В – по схеме треугольник.

    Основное назначение обмотки статора – создание в машине вращающего магнитного поля.

    Сердечник ротора (рис. 2.3 б) набирается из листов электротехнической стали, на внешней стороне которых имеются пазы, в которые закладывается обмотка ротора. Обмотка ротора бывает двух видов: короткозамкнутая и фазная . Соответственно этому асинхронные двигатели бывают с короткозамкнутым ротором и фазным ротором (с контактными кольцами).



    Рис. 2.3

    Короткозамкнутая обмотка (рис. 2.3) ротора состоит из стержней 3, которые закладываются в пазы сердечника ротора. С торцов эти стержни замыкаются торцевыми кольцами 4. Такая обмотка напоминает “беличье колесо” и называют её типа “беличьей клетки” (рис. 2.3 а). Двигатель с короткозамкнутым ротором не имеет подвижных контактов. За счёт этого такие двигатели обладают высокой надёжностью. Обмотка ротора выполняется из меди, алюминия, латуни и других материалов.

    Доливо-Добровольский первым создал двигатель с короткозамкнутым ротором и исследовал его свойства. Он выяснил, что у таких двигателей есть очень серьёзный недостаток – ограниченный пусковой момент. Доливо-Добровольский назвал причину этого недостатка – сильно закороченный ротор. Им же была предложена конструкция двигателя с фазным ротором.

    На рис. 2.4 приведен вид асинхронной машины с фазным ротором в разрезе: 1 – станина, 2 – обмотка статора, 3 – ротор, 4 – контактные кольца, 5 – щетки.


    У фазного ротора обмотка выполняется трёхфазной, аналогично обмотке статора, с тем же числом пар полюсов. Витки обмотки закладываются в пазы сердечника ротора и соединяются по схеме звезда. Концы каждой фазы соединяются с контактными кольцами, закреплёнными на валу ротора, и через щётки выводятся во внешнюю цепь. Контактные кольца изготавливают из латуни или стали, они должны быть изолированы друг от друга и от вала. В качестве щёток используют металлографитовые щётки, которые прижимаются к контактным кольцам с помощью пружин щёткодержателей, закреплённых неподвижно в корпусе машины. На рис. 2.5 приведено условное обозначение асинхронного двигателя с короткозамкнутым (а) и фазным (б) ротором.

    На рис. 2.6 приведен вид асинхронной машины с короткозамкнутым ротором в разрезе: 1 – станина, 2 – сердечник статора, 3 – обмотка статора, 4 – сердечник ротора с короткозамкнутой обмоткой, 5 – вал.


    На щитке машины, закреплённом на станине, приводятся данные: Р н, U н, I н, n н, а также тип машины.

    • Р н – это номинальная полезная мощность (на валу)
    • U н и I н – номинальные значения линейного напряжения и тока для указанной схемы соединения. Например, 380/220, Y/∆, IнY/Iн∆.
    • n н – номинальная частота вращения в об/мин.

    Тип машины, например, задан в виде 4AH315S8. Это асинхронный двигатель (А) четвёртой серии защищённого исполнения. Если буква Н отсутствует, то двигатель закрытого исполнения.



    top