Двигателя с фазным ротором

Принципиальная схема асинхронного двигателя с фазным ротором изображена на рис. 1, а его основные элементы—на рис. 2.

Магнитная система. В асинхронных двигателях ротор и cтатop собраны из листов электротехнической стали, изолированных один от другого изоляционной лаковой пленкой, окалиной и пр. (рис.3), в результате этого уменьшается вредное действие вихревых токов, возникающих в стали статора и ротора при вращении магнитного поля. Листы статора и ротора имеют пазы открытой, полузакрытой или закрытой формы, в которых располагаются проводники соответствующих обмоток. В статоре чаще всего применяют полузакрытые пазы прямоугольной или овальной формы, а в машинах большой мощности – открытые пазы прямоугольной формы.

Сердечник статора 7 (см. рис. 2) запрессовывают в литую станину 6 и укрепляют в ней стопорными винтами. Сердечник ротора 9 напрессовывают на вал ротора который вращается в шариковых или роликовых подшипниках, установленных в двух подшипниковых щитах 2 и 12. Воздушный зазор между статором и ротором стремятся сделать минимально возможным.

Обмотка статора. Обмотка статора выполняется из проводников круглого или прямоугольного сечения. Проводники, находящиеся в пазах, соединяются между собой, образуя ряд катушек. Все катушки расчленяются на одинаковые группы по числу фаз, которые распола­гаются симметрично вдоль окружности статора или ротора. В каждой такой группе все катушки электрически соединяются между собой, образуя одну фазу обмотки, т. е. отдельную электрическую цепь. При больших значениях фазового тока или при необходимости переключения отдельных катушек фазы могут иметь несколько параллельных ветвей.

Простейшим элементом обмотки является виток, состоящий из двух проводников, размещенных в пазах, находящихся друг от друга на некотором расстоянии. Обычно витки, образованные проводниками, лежащими в одних и тех же пазах, объединяются в одну или две пазовые катушки. Иногда их называют секциями. Они укладываются таким образом, что в каж­дом пазу размещается одна сторона катушки или две стороны - одна над другой. В соответствии с этим различают однослойные и двухслойные обмотки.

Фазы обмотки статора всегда сдвинуты одна относительно другой на 120 электрических градусов независимо от того, сколько полюсов в машине, т. е. на какой геометрический угол они в действительности сдвинуты между собой. частями обмотки. (ярусах). Отдельные фазы обмотки статора могут соединяться в звезду или треугольник. Для этой цели начала и концы обмоток каждой фазы выводят к шести зажимам клеммной коробки двигателя.

Обмотка ротора. В двигателях с фазным ротором обмотку ротора выполняют, так же как и обмотку статора, в виде системы из нескольких катушек, объединенных в три фазы. Последние сдвинуты одна относительно другой на 120 электрических градусов. Число полюсов обмотки статора и ротора берется одинаковым. Обмотку фазного ротора обычно соединяют в звезду. Концы ее присоединяют к трем контактным кольцам, к которым посредством щеток подключают трехфазный пусковой реостат (рис. 1), т.е. в каждую фазу ротора в момент пуска вводят дополнительное активное сопротивление.

Для уменьшения износа контактных колец и щеток двигатели с фазовым ротором иногда снабжают приспособлениями для подъема щеток и замыкания колец накоротко после выключения реостата.

В большинстве случаев двигатели снабжены вентиляторами, насаженными на вал ротора. Они осуществляют принудительную вентиляцию нагретых частей машины (обмоток и стали статора и ротора), позволяя получить от двигателя большую мощность.

Рис.4. Электрическая схема подключения фазного ротора к пусковому реостату:

1- рубильник; 2- предохранитель; 3- статорная обмотка; 4- роторная обмотка; 5- контактные кольца;

6- пусковой реостат.

СВОЙСТВА АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И ОБЛАСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

Максимальное значение к.п. д. для асинхронных двигателей средней и большой мощности составляет 0,75—0,95 (машины большой мощности имеют соответственно больший к. п. д.) Коэффициент мощности cosφ асинхронных двигателей средней и большой мощности при полной нагрузке равен 0,7—0,9. Следовательно, они загружают электрические станции и сети значительными реактивными токами (от 70 до 40% номинального тока), что является существенным недостатком этих двигателей. При нагрузках 25— 50% от номинальной, которые весьма часто встречаются при эксплуатации различных механизмов, коэффициент мощности уменьшается до весьма неудовлетворительных с энергетической точки зрения значений (0,5- 0,75).

При снятии нагрузки с двигателя (при холостом ходе) коэффи­циент мощности уменьшается до 0,25—0,3; поэтому нельзя допускать работу асинхронных двигателей при холостом ходе и значительных недогрузках.

Преимущества асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором следующие:

1. приблизительно постоянная скорость при разных нагрузках;

2. возможность кратковременных механи­ческих перегрузок;

3. простота конструкции;

4. простота пуска и легкость его автоматизации;

5. более высокие соsφ и к. п. д., чем у двигателей с фазным ротором.

Их недостатки:

1.затруднения в регулировании скорости враще­ния;

2. большой пусковой ток;

3. низкий соsφ при недогрузках.

4. невысокий пусковой момент.

Практически асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором применяются в тех случаях, когда не требуется регу­лирования скорости вращения двигателя и возможен пуск на холостом ходу.

Преимущества асинхронных электродвигателей с фазным ротором:

1. большой начальный вращающий момент;

2. возможность кратко­временных механических перегрузок;

3. приблизительно постоянная скорость при различных нагрузках;

4. меньший пусковой ток по срав­нению с двигателями с короткозамкнутым ротором;

5. возможность применения автоматических пусковых устройств.

Практически асинхронные электродвигатели с фазным ротором применяются в тех случаях, когда требуется уменьшить пусковой ток и повысить пусковой момент, а также когда требуется регулиро­вание скорости в небольших пределах.

Перегрузочная способность электродвигателей характеризуется отношением максимального момента двигателя Мmaks к его номинальному моменту Мном. в зависимости от величины мощности и назначения двигателя отношение Мmaks/ Мном колеблется примерно в пределах 1-3.

Работа при пониженном напряжении и обрыве одной из фаз.

Понижение напряжения сети не оказывает существенного влияния на частоту вращения асинхронных двигателей. Однако, в этом случае сильно уменьшается максимальный вращающий момент, который может развить асинхронный двигатель (при понижении напряжения на 30% он уменьшается примерно в два раза). Поэтому при падении напряжения двигатель может остановиться, а при низком напряже­нии - не включиться в работу.

При обрыве одной из фаз двигатель продолжает работать, но по неповрежденным фазам будут протекать токи повышенной величины, вызывающие увеличенный нагрев обмоток такой режим является ненормальным и не должен допускаться. Пуск двигателя с оборванной фазой невозможен, т.к. при этом не создаётся вращающееся магнитное поле, поэтому ротор не будет вращаться.

Дата добавления: 2015-07-14