Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Что такое асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором


Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором: конструкция, принцип работы

Учитывая то, что электроснабжение традиционно осуществляется путём доставки потребителям переменного тока, понятно стремление к созданию электромашин, работающих на поставляемой электроэнергии. В частности, переменный ток активно используется в асинхронных электродвигателях, нашедших широкое применение во многих областях деятельности человека. Особого внимания заслуживает асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, который в силу ряда причин занял прочные позиции в применении.

Секрет такой популярности состоит, прежде всего, в простоте конструкции и дешевизне его изготовления. У электромоторов на короткозамкнутых роторах есть и другие преимущества, о которых вы узнаете из данной статьи. А для начала рассмотрим конструктивные особенности этого типа электрических двигателей.

Конструкция

В каждом электромоторе есть две важных рабочих детали: ротор и статор. Они заключены в защитный кожух. Для охлаждения проводников обмотки на валу ротора установлен вентилятор. Это общий принцип строения всех типов электродвигателей.

Конструкции статоров рассматриваемых электродвигателей ничем не отличаются от строения этих деталей в других типах электромоторов, работающих в сетях переменного тока. Сердечники статора, предназначенного для работы при трехфазном напряжении, располагаются по кругу под углом 120º. На них устанавливаются обмотки из изолированной медной проволоки определённого сечения, которые соединяются треугольником или звездой. Конструкция магнитопровода статора жёстко крепится на стенках цилиндрического корпуса.

Строение электродвигателя понятно из рисунка 1. Обратите внимание на конструкцию обмоток без сердечника в короткозамкнутом роторе.

Рис. 1. Строение асинхронного двигателя с КЗ Ротором

Немного по-другому устроен ротор. Конструкция его обмотки очень похожа на беличью клетку. Она состоит из алюминиевых стержней, концы которых замыкают короткозамыкающие кольца. В двигателях большой мощности в качестве короткозамкнутых обмоток ротора можно увидеть применение медных стержней. У этого металла низкое удельное сопротивление, но он дороже алюминия. К тому же медь быстрее плавится, а это не желательно, так как вихревые токи могут сильно нагревать сердечник.

Конструктивно стержни расположены поверх сердечников ротора, которые состоят из трансформаторной стали. При изготовлении роторов сердечники монтируют на валу, а проводники обмотки впрессовывают (заливают) в пазы магнитопровода. При этом нет необходимости в изоляции пазов сердечника. На рисунке 2 показано фото ротора с КЗ обмотками.

Рис. 2. Ротор асинхронного двигателя с КЗ обмотками

Пластины магнитопроводов таких роторов не требуют лаковой изоляции поверхностей. Они очень просты в изготовлении, что удешевляет себестоимость асинхронных электродвигателей, доля которых составляет до 90% от общего числа электромоторов.

Ротор асинхронно вращается внутри статора. Между этими деталями устанавливаются минимальные расстояния в виде воздушных зазоров. Оптимальный зазор находится в пределах от 0,5 мм до 2 мм.

В зависимости от количества используемых фаз асинхронные электродвигатели можно разделить на три типа:

Они отличаются количеством и расположением обмоток статора. Модели с трехфазными обмотками отличаются высокой стабильностью работы при номинальной нагрузке. У них лучшие пусковые характеристики. Зачастую такие электродвигатели используют простую схему пуска.

Двухфазные двигатели имеют две перпендикулярно расположенных обмотки статора, на каждую из которых поступает переменный ток. Их часто используют в однофазных сетях – одну обмотку подключают напрямую к фазе, а для питания второй применяют фазосдвигающий конденсатор. Без этой детали вращение вала асинхронного электродвигателя самостоятельно не начнётся. В связи с тем, что конденсатор является неотъемлемой частью двухфазного электромотора, такие двигатели ещё называют конденсаторными.

В конструкции однофазного электродвигателя используют только одну рабочую обмотку. Для запуска вращения ротора применяют пусковую катушку индуктивности, которую через конденсатор кратковременно подключают к сети, либо замыкают накоротко. Эти маломощные моторчики используются в качестве электрических приводов некоторых бытовых приборов.

Принцип работы

Функционирование асинхронного двигателя осуществляется на основе свойства трёхфазного тока, способного создавать в обмотках статора вращающее магнитное поле. В рассматриваемых электродвигателях синхронная частота вращения электромагнитного поля связана прямо пропорциональной зависимостью с собственной частотой переменного тока.

Существует обратно пропорциональная зависимость частоты вращения от количества пар полюсов в обмотках статора. Учитывая то, что сдвиг фаз составляет 60º, зависимость частоты вращения ротора (в об/мин.) можно выразить формулой:

n= (f1*60) / p, где n1 – синхронная частота,  f1 частота переменного тока, а pколичество пар полюсов.

В результате действия магнитной индукции на сердечник ротора, в нём возникнет ЭДС, которая, в свою очередь, вызывает появление электрического тока в замкнутом проводнике. Возникнет сила Ампера, под действием которой замкнутый контур начнёт вращение вдогонку за магнитным полем. В номинальном режиме работы частота вращения ротора немного отстаёт от скорости вращения создаваемого в статоре магнитного поля. При совпадении частот происходит прекращение магнитного потока, ток исчезает в обмотках ротора, вследствие чего прекращается действие силы. Как только скорость вращения вала отстанет, переменными токами магнитных полей, возобновляется действие амперовой силы.

Разницу частот вращения магнитных полей называют частотой скольжения: ns=n1–n2, а относительную величину s, характеризующую отставание, называют скольжением.

s = 100% * ( n/ n1) = 100% * (n— n2) / n1 , где nsчастота скольжения; n1, n2 – частоты вращений статорных и роторных магнитных полей соответственно.

С целью уменьшения гармоник ЭДС и сглаживания пульсаций момента силы, стержни короткозамкнутых витков немного скашивают. Взгляните ещё раз на рис. 2 и обратите внимание на расположение стержней, выполняющих роль обмоток ротора, относительно оси вращения.

Скольжение зависит от того, какую механическую нагрузку приложено к валу двигателя. В асинхронных электромоторах изменение параметров скольжения происходит в диапазоне от 0 до 1. Причём в режиме холостого хода набравший обороты ротор почти не испытывает активного сопротивления. S приближается к нулю.

Увеличение нагрузки способствует увеличению скольжения, которое может достигнуть единицы, в момент остановки двигателя из-за перегрузки. Такое состояние равносильно режиму короткого замыкания и может вывести устройство из строя.

Относительная величина отставания соответствующая номинальной нагрузке электрической машины называется номинальным скольжением. Для маломощных электромоторов и двигателей средней мощности этот показатель изменяется в небольших пределах – от 8% до 2%. При неподвижности ротора электродвигателя скольжение стремится к 0, а при работе на холостом ходу оно приближается к 100%.

Во время запуска электромотора его обмотки испытывают нагрузку, что приводит к резкому увеличению пусковых токов. При достижении номинальных мощностей электрические двигатели с короткозамкнутыми витками самостоятельно восстанавливают номинальную частоту ротора.

Обратите внимание на кривую крутящего момента скольжения, изображённую на рис. 3.

Рис. 3. Кривая крутящего момента скольжения

При увеличении крутящего момента коэффициент s изменяется от 1 до 0 (см. отрезок «моторная область»). Возрастает также скорость вращения вала. Если скорость вращения вала превысит номинальную частоту, то крутящий момент станет отрицательным, а двигатель перейдёт в режим генерации (отрезок «генерирующая область»). В таком режиме ротор будет испытывать магнитное сопротивление, что приведёт к торможению мотора. Колебательный процесс будет повторяться, пока не стабилизируется крутящий момент, а скольжение не приблизится к номинальному значению.

Преимущества и недостатки

Повсеместное использование асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами обусловлено их неоспоримыми преимуществами:

  • стабильностью работы на оптимальных нагрузках;
  • высокой надёжностью в эксплуатации;
  • низкие эксплуатационные затраты;
  • долговечностью функционирования без обслуживания;
  • сравнительно высокими показателями КПД;
  • невысокой стоимостью, по сравнению с моделями на основе фазных роторов и с другими типами электромоторов.

Из недостатков можно отметить:

  • высокие пусковые токи;
  • чувствительность к перепадам напряжений;
  • низкие коэффициенты скольжений;
  • необходимость в применении устройств, таких как преобразователи частоты, пусковые реостаты и др., для улучшения характеристик электромотора;
  • ЭД с короткозамкнутым ротором нуждаются в дополнительных коммутационных управляющих устройствах, в случаях, когда возникает необходимость регулировать скорость.

Электродвигатели данного типа имеют приличную механическую характеристику. Несмотря на недостатки, они лидируют по показателям их применения.

Основные технические характеристики

В зависимости от класса электродвигателя, его технические характеристики меняются. В рамках данной статьи не ставится задача приведения параметров всех существующих классов двигателей. Мы остановимся на описании основных технических характеристик для электромоторов классов 56 А2 – 80 В2.

В этом небольшом промежутке на линейке моделей эелектромоторов с короткозамкнутыми роторами можно отметить следующее:

Мощность составляет от 0,18 кВт (класс 56 А2) до 2,2 кВт (класс 80 В2).

Ток при максимальном напряжении – от 0,55 А до 5А.

КПД от 66% до 83%.

Частота вращения вала для всех моделей из указанного промежутка составляет 3000 об./мин.

Технические характеристики конкретного двигателя указаны в его паспорте.

Подключение

Статорные обмотки трёхфазного АДКР можно подключать по схеме «треугольник» либо «звезда». При этом для звёздочки требуется напряжение выше, чем для треугольника.

Обратите внимание на то, что электродвигатель, подключенный разными способами к одной и той же сети, потребляет разную мощность. Поэтому нельзя подключать электромотор, рассчитанный на схему «звезда» по принципу треугольника. Но с целью уменьшения пусковых токов можно коммутировать на время пуска контакты звезды в треугольник, но тогда уменьшится и пусковой момент.

Схемы включения понятны из рисунка 4.

Рис. 4. Схемы подключения

Для подключения трёхфазного электрического двигателя к однофазному току применяют фазосдвигающие элементы: конденсаторы, резисторы. Примеры таких подключений смотрите на рисунке 5. Можно использовать как звезду, так и треугольник.

Рис. 5. Примеры схем подключений в однофазную сеть

С целью управления работой двигателя в электрическую цепь статора подключаются дополнительные устройства.

Что такое мотор с короткозамкнутым ротором и как он работает?

Электродвигатели - это машины, которые преобразуют электрическую энергию в механическую, и в настоящее время они доминируют в современной промышленности. Они просты в использовании, имеют базовый дизайн и бывают разных форм, что позволяет им преуспеть практически в любой ситуации. Электродвигатели могут получать питание от постоянного тока (постоянного тока) или переменного тока (переменного тока), и в этой статье будет рассмотрен конкретный двигатель переменного тока, известный как двигатель с короткозамкнутым ротором. Эти двигатели представляют собой особый тип асинхронного двигателя, в котором используется эффект электромагнитной индукции для преобразования электрического тока в энергию вращения (дополнительную информацию можно найти в нашей статье об асинхронных двигателях).В этой статье будут объяснены принципы работы короткозамкнутых электродвигателей, как они работают и для каких областей применения они используются. Таким образом, дизайнеры могут сделать осознанный выбор при выборе правильного двигателя.

Что такое Squirrel Cage Motors?

Двигатели с короткозамкнутым ротором

являются подклассом асинхронных двигателей, которые используют электромагнетизм для генерации движения. Это так называемые двигатели с короткозамкнутым ротором, потому что форма их ротора - внутреннего компонента, соединенного с выходным валом - выглядит как клетка.Две круглые заглушки соединены роторами, на которые воздействует электромагнитное поле (ЭДС), создаваемое статором, или внешним корпусом, состоящим из многослойных металлических листов и витка провода. Статор и ротор являются двумя основными частями любого асинхронного двигателя, а короткозамкнутый каркас - это просто один из способов использования эффекта электромагнитной индукции. Переменный ток, проходящий через статор, создает ЭДС, которая колеблется с частотой переменного тока, которая «вращается» вокруг ротора, вызывая противоположные магнитные поля в стержнях ротора, вызывая тем самым движение.

Как работают моторы с короткозамкнутым ротором?

По сути, двигатели с короткозамкнутым ротором работают не иначе, как большинство других асинхронных двигателей, и отличаются только специфическим взаимодействием между ротором и статором. Наша статья об асинхронных двигателях содержит обсуждение основных законов, лежащих в основе всех асинхронных двигателей, и дает представление о том, как движение создается из магнетизма.

Двигатели с короткозамкнутым ротором максимизируют электромагнитную индукцию, используя роторные стержни для взаимодействия с ЭДС статора.Статор обычно содержит обмотки провода, которые проводят переменный ток; этот ток изменяется синхронно с синусоидальной кривой (или «чередуется»), которая изменяет направление тока в обмотках провода. Когда ток колеблется, генерируемая ЭДС будет следовать его примеру, и в некоторых случаях это заставит его «вращаться» с частотой, аналогичной частоте переменного тока. Эта вращающаяся ЭДС создает противоположное напряжение и ЭДС в стержнях ротора, таким образом, толкая ротор, создавая вращательное движение.

Этот ротор не вращается с точной частотой переменного тока, и поэтому двигатели с короткозамкнутым ротором (как и другие асинхронные двигатели) считаются асинхронными. Между частотой переменного тока и частотой вращения вала всегда есть некоторая потеря или «проскальзывание», и это является следствием того, почему ротор вращается в первую очередь. Если бы ротор вращался с той же частотой, то величина силы на стержнях ротора была бы равна нулю, что не создавало бы движения. Ротор всегда должен быть медленнее, чтобы почувствовать эффект электромагнитной индукции, как будто ротор играет в постоянную игру в магнитный «догон».Чтобы узнать больше, не стесняйтесь посетить нашу статью о типах двигателей переменного тока.

Двигатель с короткозамкнутым ротором Технические характеристики

Наша статья об асинхронных двигателях объясняет спецификации для всех типов асинхронных двигателей и является хорошим местом для ознакомления с различными характеристиками асинхронных двигателей. В этой статье основное внимание будет уделено тому, что необходимо указать для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, что включает в себя фазу, скорость, крутящий момент и ток. Поскольку эти двигатели пользуются огромной популярностью, NEMA и IEC создали стандартизированные классы короткозамкнутых двигателей на основе их скоростных характеристик.Это позволяет заменять двигатели между производителями и упрощает замену двигателя. Эти принципы, а также различные классы стандартных короткозамкнутых электродвигателей будут кратко объяснены ниже.

Тип фазы

Асинхронные двигатели могут приводиться в действие однофазным (одна частота переменного тока) или многофазным (несколько частот переменного тока) в зависимости от входного источника питания. Некоторые из наиболее распространенных типов короткозамкнутых электродвигателей используют три фазы, что означает, что входной ток составляет три одинаковые частоты переменного тока, разделенные на 120 градусов фазы.Трехфазные двигатели запускаются автоматически, то есть единственным необходимым входным сигналом является пусковое напряжение, что делает эти двигатели по сути подключаемыми и работающими. Однофазные двигатели также распространены, но они не запускаются самостоятельно и требуют некоторого начального «толчка». Это связано с тем, что одной частоты переменного тока недостаточно для создания действительно «вращающейся» ЭДС, и необходимо выполнить некоторую компенсацию для моделирования вращающегося поля. Это можно сделать с помощью пускателей, которые могут быть конденсаторами, разделенными фазами или другими компонентами. Более подробную информацию о стартерах можно прочитать в нашей статье о типах моторных стартеров.

Крутящий момент двигателя и кривая крутящий момент-скорость

Несмотря на то, что двигатели с короткозамкнутым ротором работают с базовыми скоростями и крутящими моментами, им необходимо достичь этого устойчивого состояния посредством некоторого кратковременного запуска. Этот запуск, обычно визуализируемый через кривую крутящего момента, жизненно важен для понимания, поскольку он определяет, с какими условиями работы может работать двигатель. На рисунке 1 ниже показаны важные области кривой крутящего момента для любого асинхронного двигателя.

Рисунок 1: Кривая крутящего момента для асинхронных двигателей с обозначением важных областей.

Пусковой момент - это момент при запуске двигателя. Момент отрыва или обрыва - это максимальный момент, достигаемый до максимальной скорости. Номинальный крутящий момент - это постоянный выходной крутящий момент, который обычно указан на паспортной табличке двигателя. Разница между синхронной скоростью и скоростью, достигнутой при номинальном крутящем моменте, определяет скольжение двигателя.

NEMA Классы для многофазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором

Рисунок 2. Кривые крутящего момента для стандартных классов двигателей NEMA.
Таблица 1: Обобщенные характеристики стандартных двигателей с короткозамкнутым ротором NEMA.

NEMA стандарт

S.C.I.M.

Пусковой момент

Пусковой ток

Слип

класс А

Нормальный

Нормальный

Нормальный

класс B

Нормальный

Низкий

Нормальный

класс C

Высокий

Низкий

Нормальный

класс D

Высокий

Низкий

Высокий

На рисунке 2 показаны кривые для различных классов двигателей с короткозамкнутым ротором NEMA.Существует четыре основных класса (A, B, C и D), хотя их больше в зависимости от специфики. Эти четыре класса приведены в Таблице 1 с точки зрения их пускового момента, тока и величины скольжения. Существуют и другие нестандартные двигатели с короткозамкнутым ротором, но обычно они изготавливаются в соответствии с требованиями покупателя.

Двигатели класса

являются наиболее популярным типом короткозамкнутых двигателей. Они имеют нормальный пусковой момент и ток, а также проскальзывание менее 5% от синхронной скорости. Распространенными областями применения являются вентиляторы, компрессоры, конвейеры или любые другие устройства с низкими инерционными нагрузками, которые обеспечивают быстрое ускорение двигателя.

Двигатели

класса B можно запускать при полной нагрузке, что делает их полезными для высокоинерционных применений (большие вентиляторы, центробежные насосы и т. Д.). Они имеют нормальный пусковой момент, меньший пусковой ток, чем двигатели класса А, и имеют менее 5% проскальзывания при полной нагрузке. Эти двигатели иногда взаимозаменяемы с двигателями класса А, особенно когда требуется пониженное пусковое напряжение.

Двигатели класса

C имеют высокий пусковой крутящий момент и низкий пусковой ток благодаря конструкции с двойным ротором. Из-за этого улучшения они дороже, чем двигатели классов A и B, но также обладают способностью выдерживать высокие пусковые моменты, такие как у нагруженных насосов, компрессоров, дробилок и т. Д.Их проскальзывание также обычно составляет менее 5%.

Двигатели класса

имеют самые высокие пусковые моменты, низкий пусковой ток и большое скольжение при полной нагрузке (от 5% до 20% в зависимости от применения). Их крутящий момент срабатывания происходит на гораздо более низкой скорости, чем у других классов двигателей, что можно увидеть из сравнения положений пика каждой кривой на рисунке 2. Высокое сопротивление ротора, которое делает двигатели класса D такими сильными, также отвечает за его более низкий пиковый крутящий момент. скорость, иногда вызывая пиковый крутящий момент при нулевой скорости (100% проскальзывания).Обычные области применения для двигателей класса D включают бульдозеры, литейные машины, прессы для штамповки и т. Д.

Заявки и критерии выбора

Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором являются популярным выбором в промышленности, отчасти из-за их низкой стоимости, простоты обслуживания, высокой эффективности, хорошего регулирования температуры и безопасности. Их самым большим недостатком является отсутствие контроля скорости, поэтому для решения этих задач были разработаны другие двигатели (двигатели с намотанным ротором). Стандартные рамы NEMA облегчают выбор правильного двигателя, требуя только рабочих характеристик проекта.

Так, например, если кузнечный бизнес создает новый силовой молот, который должен наносить быстрые и сильные удары, он должен исследовать двигатели класса D, поскольку они обеспечивают чрезвычайно высокий пусковой момент. Точно так же, если двигатель необходим для простого вентилятора HVAC, двигатели класса A и B будут работать отлично. Определите необходимые крутящие моменты, скорости и напряжения для работы, и на рынке обязательно найдется подходящая клетка для белок.

Резюме

В этой статье представлено понимание того, что такое асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором и как они работают.Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу обнаружения поставщиков Thomas, чтобы найти потенциальные источники поставки или просмотреть подробную информацию о конкретных продуктах.

Источники:

  1. https://geosci.uchicago.edu
  2. http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magn/indmot.html
  3. http://www.egr.unlv.edu/~eebag/Induction%20Motors.pdf
  4. https://www.controleng.com/articles/what-to-consider-when-choosing-an-ac-induction-motor/
  5. http: // ocw.uniovi.es
  6. http://people.ece.umn.edu/users/riaz/animations/sqmovies.html

Больше от машин, инструментов и расходных материалов

,

Что такое асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором?

Трехфазный короткозамкнутый асинхронный двигатель

Чтобы понять управление скоростью, теорию и методы, важно понять основную теорию управляемого компонента, то есть двигателя. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором является наиболее распространенным двигателем в промышленности. Это низкая стоимость и требует низких эксплуатационных расходов по сравнению с другими типами двигателей. Он преобразует электрическую энергию в механическую энергию и используется для обеспечения движения.Процесс преобразования - электромагнитная индукция. Отсюда и название асинхронного двигателя

Взаимодействие статора и ротора с электромагнитным полем

Причина вращения: -

Напряжение питания в каждой обмотке статора создает токи, которые текут и создают магнитное поле, следовательно, поток. Поток - явление проводников с током в магнитном поле.

Из-за переменного (изменяющегося направления) характера источника переменного тока создается вращающееся магнитное поле (поток).Направление этого вращающегося магнитного поля (потока) может быть изменено путем изменения направления напряжения статора.

Вращающийся поток статора вызывает токи, протекающие в стержнях ротора, которые создают вращающееся магнитное поле в роторе.

Взаимодействие магнитного поля статора и индуцированного магнитного поля ротора создает электромагнитную силу, которая заставляет ротор вращаться в том же направлении, что и магнитное поле статора.

Катушка, несущая ток, создает вокруг себя магнитное поле, эти линии электромагнитного поля называются магнитными потоками.

Прохождение или вращение катушки в магнитном поле приводит к току, протекающему в катушке. Этот ток индуцируется в катушке магнитным полем. Это то, что известно как индукция

Ротор будет продолжать ускоряться, пока не будет вращаться с той же скоростью, что и магнитное поле статора. В этот момент больше не происходит резка флюсом, не протекают индуцированные токи ротора, не создается магнитное поле ротора и крутящий момент двигателя падает до нуля.

Поэтому асинхронный двигатель не производит крутящий момент на синхронной скорости.

После того, как двигатель нагружен, скорость ротора упадет до точки, где скорость резания магнитным потоком индуцирует токи ротора достаточной силы, чтобы создать достаточный крутящий момент двигателя, чтобы выдержать нагрузку.

Это уменьшение скорости двигателя при увеличении нагрузки двигателя называется скольжением.

,

Асинхронный двигатель Cage объяснен в деталях.

Трехфазный асинхронный двигатель с квадратным сепаратором, полностью закрытый

Эта простейшая форма асинхронного двигателя AC или асинхронного двигателя является основной универсальной рабочей лошадкой в ​​промышленности. Его общая конструкция показана в Рис. 1 . Обычно он рассчитан на работу с фиксированной скоростью, более высокие номиналы имеют такие особенности, как глубокие роторные стержни для ограничения пусковых токов прямого подключения (DOL).

Электронный преобразователь частоты вращения Технология способна обеспечить необходимое переменное напряжение, ток и частоту, которые требуются асинхронному двигателю для эффективного, динамического и стабильного управления переменной скоростью.

Современная технология электронного управления способна не только сделать асинхронный двигатель переменного тока удовлетворительным для многих современных применений привода, но и значительно расширить его применение и позволить пользователям воспользоваться его низкими капитальными затратами и расходами на техническое обслуживание.

Еще более поразительно то, что разработки в области микроэлектроники сделали возможным высокодинамичное управление асинхронными двигателями благодаря применению векторного управления потоком. Практический эффект состоит в том, что теперь можно управлять асинхронным двигателем переменного тока таким образом, чтобы получить динамические характеристики во всех отношениях лучше, чем можно было бы получить с помощью комбинации привода постоянного тока с фазовым управлением.

Обмотка статора стандартного промышленного асинхронного двигателя в интегральном диапазоне киловатт является трехфазной и имеет синусоидальное распределение. При симметричном трехфазном источнике питания, подключенном к этим обмоткам, результирующие токи создают в воздушном зазоре между статором и ротором магнитное поле бегущей волны постоянной величины и движущееся с синхронной скоростью. Скорость вращения этого поля составляет f / p оборотов в секунду, где f - частота питания (герц), а p - количество пар полюсов (например, четырехполюсный двигатель, имеющий две пары полюсов).Более обычно выражать скорость в оборотах в минуту, как 60 f / p (об / мин).

ЭДС, создаваемая в проводнике ротора, имеет максимум в области максимальной плотности потока, и ЭДС, генерируемая в каждом отдельном проводнике ротора, создает ток, следствием чего является сила, действующая на ротор, которая стремится повернуть его в направлении вращение потока. Чем выше скорость вращения ротора, тем ниже скорость поля потока вращающегося статора относительно обмотки ротора, и, следовательно, тем меньше эдс и ток, генерируемый в обмотке или обмотке ротора.

Скорость, когда ротор вращается с той же скоростью, что и скорость вращающегося поля, называется синхронной скоростью, и проводники ротора в этом случае неподвижны относительно вращающегося потока. Это не создает эдс и тока ротора и, следовательно, крутящего момента на роторе. Из-за трения и ветра ротор не может продолжать вращаться с синхронной скоростью; следовательно, скорость должна падать, и при этом ЭДС и ток ротора, а следовательно, и крутящий момент, будут увеличиваться до тех пор, пока не совпадут с требуемыми потерями, а
- любой нагрузкой на валу двигателя.Разница в скорости ротора относительно скорости вращения вращающегося статора называется скольжением.

Обычно скольжение выражается в процентах от синхронной скорости. Скольжение близко пропорционально крутящему моменту от нуля до полной нагрузки.

Рис. 1 - вид в разрезе полностью закрытого асинхронного двигателя

Самый популярный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором имеет 4-полюсную конструкцию. Поэтому его синхронная скорость при подаче 50 Гц составляет 60 об / мин или 1500 об / мин. В этом случае при скольжении при полной нагрузке в 3% скорость будет (1 с) 60 об / мин или 1455 об / мин.

Характеристики крутящего момента

Недостатком машины с короткозамкнутым ротором является ее фиксированная характеристика ротора. Начальный крутящий момент напрямую связан с полным сопротивлением цепи ротора, а также с процентным скольжением при работе с нагрузкой и скоростью. В идеале, относительно высокое сопротивление ротора требуется для хороших пусковых характеристик (крутящий момент против тока), а низкое сопротивление ротора обеспечивает низкое скольжение скорости при полной нагрузке и высокую эффективность.

Рис. 2 - Типичные профили стержней ротора

Эту проблему можно решить в полезной степени для применения DOL, разработав стержни ротора со специальным поперечным сечением, как показано в Рис.2 , чтобы вихревые токи ротора увеличивали полное сопротивление при запуске, когда частота потока (скольжения) ротора высока.

В качестве альтернативы, для специальных двигателей с высоким пусковым моментом используются два или даже три концентрических набора стержней ротора. Относительно дорогая в конструкции, но способная существенно улучшить пусковые характеристики, эта форма конструкции обеспечивает увеличение скольжения при полной нагрузке. Поскольку потери в машине тесно пропорциональны скольжению по рабочей скорости, увеличение потерь может потребовать снижения мощности при таком высоком пусковом крутящем моменте.

Рис. 3 - Типичные кривые крутящего момента и скорости тока (a - стандартный двигатель, b - двигатель с высоким крутящим моментом (скольжение 6%))

Кривые в Рис. 3 показывают характеристики двигателя с короткозамкнутым ротором. В общем случае, чем выше начальный крутящий момент, тем больше скольжение при полной нагрузке. Это один из важных параметров конструкции короткозамкнутого каркаса, поскольку он влияет на эффективность работы.

ИСТОЧНИК: Справочник Newnes по электроэнергетике - Warne

,

Смотрите также


avtovalik.ru © 2013-2020
Карта сайта, XML.