Кузовной ремонт автомобиля

 Покраска в камере, полировка

 Автозапчасти на заказ

Из чего состоит ротор асинхронного двигателя


принцип работы и устройство :: SYL.ru

Из всего спектра выпускаемых в настоящее время электрических моторов наибольшее распространение получил двигатель асинхронный трёхфазный. Практически половина производимой в мире электроэнергии используется именно этими машинами. Они широко применяются в металлообрабатывающей и деревообрабатывающей промышленности. Асинхронный двигатель незаменим на фабриках и насосных станциях. Без таких машин не обойтись и в быту, где они используются и в другой домашней технике, и в ручном электроинструменте.

Область применения этих электрических машин расширяется с каждым днём, так как совершенствуются и сами модели, и используемые для их изготовления материалы.

Каковы же основные части этой машины

Разобрав двигатель асинхронный трехфазный, можно наблюдать два главных элемента.

1. Статор.

2. Ротор.

Одна из важнейших деталей - статор. На фото сверху эта часть двигателя расположена слева. Он состоит из следующих основных элементов:

1. Корпус. Он необходим для соединения всех деталей машины. Если двигатель небольшой, то корпус изготавливают цельнолитым. В качестве материала используют чугун. Применяются также сталь или сплавы алюминия. Иногда корпус малых двигателей совмещает функции сердечника. Если же двигатель имеет большие размеры и мощность, то корпус сваривают из отдельных частей.

2. Сердечник. Этот элемент двигателя запрессовывается в корпус. Служит он для улучшения качеств магнитной индукции. Выполняется сердечник из пластин электрической стали. Для того чтобы снизить потери, неизбежные при появлении вихревых токов, каждая пластина покрывается слоем специального лака.

3. Обмотка. Она размещается в пазах сердечника. Состоит из витков медной проволоки, которые собираются в секции. Соединённые в определённой последовательности, они образуют три катушки, которые в совокупности являются обмоткой статора. Подключается она непосредственно к сети, поэтому называется первичной.

Ротор — это подвижная часть двигателя. На фото он находится справа. Служит он для преобразования силы магнитных полей в механическую энергию. Состоит ротор асинхронного двигателя из следующих деталей:

1. Вал. На хвостовиках его закреплены подшипники. Они запрессовываются в щиты, крепящиеся болтами к торцовым стенкам коробки статора.

2. Сердечник, который собирается на валу. Состоит из пластин специальной стали, обладающей таким ценным свойством, как низкое сопротивление магнитным полям. Сердечник, обладая формой цилиндра, и является основой для укладки обмотки якоря. Роторная, или, как её ещё называют, вторичная обмотка получает энергию благодаря магнитному полю, которое появилось вокруг катушек статора при прохождении по ним электрического тока.

Двигатели по типу изготовления подвижной части

Различают двигатели:

1. Имеющие короткозамкнутую обмотку ротора. Один из вариантов исполнения этой детали показан на рисунке.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором имеет обмотку, сделанную из алюминиевых стержней, которые располагаются в пазах сердечника. В торцевой части они замкнуты кольцами накоротко.

2. Электродвигатели, имеющие ротор, изготовленный с контактными кольцами.

У обоих типов асинхронных двигателей конструкция статора одинаковая. Различаются они только исполнением якоря.

Каков же принцип работы

Якорь трёхфазного асинхронного двигателя, исполненный подобным образом, приводится во вращение благодаря эффекту возникновения переменного магнитного поля в статорных катушках. Чтобы понять, каким образом это происходит, необходимо вспомнить физический закон самоиндукции. Он гласит, что вокруг проводника, по которому проходит поток заряженных частиц, возникает магнитное поле. Величина его будет прямо пропорциональна индуктивности провода и интенсивности протекающего в нём потока заряженных частиц. Кроме того, это магнитное поле формирует силу с определённой направленностью. Именно она нас и интересует, так как является причиной вращения ротора. Для эффективной работы двигателя необходимо иметь мощный магнитный поток. Создаётся он благодаря специальному способу монтажа первичной обмотки.

Известно, что источник питания имеет переменное напряжение. Следовательно, магнитное поле вокруг статора будет иметь такую же характеристику, напрямую зависящую от изменения тока в подающей сети. Примечательно то, что каждая фаза смещена одна относительно другой на 120˚.

Что происходит в обмотке статора

Каждая фаза сети питания подключается к соответствующей катушке статора, поэтому возникающее вокруг них магнитное поле будет смещено на 120˚. Источник питания имеет переменное напряжение, следовательно, вокруг катушек статора, которыми располагает асинхронный двигатель, будет возникать переменное магнитное поле. Схема асинхронного двигателя собирается так, чтобы магнитное поле, возникающее вокруг катушек статора, постепенно изменялось и последовательно переходило от одной обмотки к другой. Таким образом создаётся эффект вращающегося магнитного поля. Можно вычислить его частоту вращения. Измеряться она будет в оборотах за минуту. Определяется по формуле: n=60f/p, где f — это частота переменного тока в подключенной сети (Гц), p — соответствует числу пар полюсов, смонтированных на статоре.

Как работает ротор

Теперь необходимо рассмотреть, какие процессы возникают во вторичной обмотке. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором имеет конструкционную особенность. Дело в том, что к его якорной обмотке напряжение не подводится. Оно там возникает благодаря магнитоиндукционной связи с первичной обмоткой. Поэтому и происходит процесс, обратный тому, что наблюдался в статоре, в соответствии с законом, который гласит, что при пересечении проводника, а в нашем случае это короткозамкнутая обмотка ротора, магнитным потоком в нём возникает электрический ток. Откуда берётся магнитное поле? Оно возникло вокруг первичной катушки при подключении трёхфазного источника питания.

Соединим статор и ротор. Что получится?

Таким образом, имеем асинхронный короткозамкнутый двигатель с ротором, в обмотке которого проходит электрический ток. Он и будет причиной возникновения магнитного поля вокруг якорной обмотки. Однако полярность этого потока будет отличаться от созданного статором. Соответственно, и сила, образуемая им, будет вступать в противодействие с той, которая вызвана магнитным полем первичной обмотки. Это и приведёт в движение ротор, так как на нём собрана вторичная катушка, и хвостовики вала якоря закреплены в корпусе двигателя на подшипниках.

Рассмотрим ситуацию взаимодействия сил, возникающих от магнитных полей статора и ротора, с течением времени. Знаем, что магнитное поле первичной обмотки вращается и обладает определённой частотой. Созданная им сила будет перемещаться, имея аналогичную скорость. Это заставит асинхронный двигатель заработать. И его ротор будет свободно вращаться вокруг оси.

Эффект скольжения

Ситуация, когда силовые потоки ротора как бы отталкиваются от вращающегося магнитного поля статора, получила название скольжения. Следует отметить, что частота асинхронного двигателя (n1) всегда меньше той, с которой перемещается магнитное поле статора. Объяснить это можно так. Чтобы в роторной обмотке возник ток, она должна быть пересечена магнитным потоком с определённой угловой скоростью. И поэтому справедливо утверждение, что скорость вращения вала больше либо равна нулю, но меньше интенсивности перемещения магнитного поля статора. Ротор имеет частоту вращения, зависящую от силы трения в подшипниках, а также от величины отбора мощности с вала ротора. Поэтому он как бы отстаёт от магнитного поля статора. Именно из-за этого частота называется асинхронной.

Таким образом, электроэнергия питающего источника преобразовалась в кинетическую энергию вращающегося вала. Скорость его вращения прямо пропорциональна частоте тока питающей сети и количеству пар полюсов статора. Для увеличения частоты вращения якоря можно использовать частотные преобразователи. Однако работа этих устройств должна быть согласована с количеством пар полюсов.

Как подключить двигатель к источнику питания

Чтобы осуществить пуск асинхронного двигателя, его необходимо подключить к сети трёхфазного тока. Схема асинхронного двигателя собирается двумя способами. На рисунке показана схема соединения выводов двигателя, в которой статорные обмотки собраны способом «звезда».

На этом рисунке изображён другой способ соединения, именуемый «треугольник». Собираются схемы в клеммной коробке, закреплённой на корпусе.

Следует знать, что начала каждой из трёх катушек, их ещё называют обмотками фаз, именуются С1, С2, С3 соответственно. Аналогично подписываются концы, которые имеют названия С4, С5, С6. Если в клеммной коробке нет маркировки выводов, то начала и концы придётся определить самостоятельно.

Как сделать реверс

При возникновении потребности осуществить пуск асинхронного двигателя, изменив направление вращения якоря, надо просто поменять местами два провода подключаемого источника трехфазного напряжения.

Однофазный асинхронных двигателей

В быту проблематично использовать трёхфазные двигатели из-за отсутствия требуемого источника напряжения. Поэтому существует однофазный асинхронный двигатель. Он также имеет статор, но с существенным конструкционным отличием. Оно заключается в количестве и способе расположения обмоток. Это определяет и схему запуска машины.

Если однофазный асинхронный двигатель имеет статор с двумя обмотками, то расположены они будут со смещением по окружности под углом в 90˚. Катушки называются пусковой и рабочей. Соединяются они параллельно, но, чтобы создать условия для появления вращающееся магнитного поля, дополнительно вводится активное сопротивление или конденсатор. Это создаёт сдвиг фаз токов обмоток, близкий к 90˚, благодаря чему создаётся условие для образования вращающегося магнитного поля.

Если статор имеет только одну катушку, то подключённый к ней однофазный источник питания будет причиной пульсирующего магнитного поля. В замкнутой накоротко обмотке ротора появится переменный ток. Он станет причиной возникновения своего магнитного потока. Результирующая двух образовавшихся сил будет равна нулю. Поэтому для запуска двигателя, имеющего такую конструкцию, требуется дополнительный толчок. Создать его можно, подключив конденсаторную схему пуска.

Подключить двигатель к однофазной цепи

Изготовленный для работы от трёхфазного источника питания электромотор может работать и от домашней однофазной сети, но при этом существенно снизятся его характеристики, такие как КПД, коэффициент мощности. Кроме того, снизятся мощность и пусковые показатели.

Если же без подключения не обойтись, то требуется из трёх обмоток статора собрать схему, где их будет только две. Одна рабочая, а другая пусковая. Например, есть три катушки с началами С1, С2, С3 и концами С4, С5, С6 соответственно. Для создания первой (рабочей) обмотки двигателя объединяем концы С5 и С6, а их начала С3 и С2 подключаем к источнику однофазного тока, например, бытовой сети 220 вольт. Роль второй, пусковой обмотки, будет выполнять оставшаяся незадействованная катушка стартера. Она подключается к источнику питания через конденсатор, соединённый с ней последовательно.

Параметры асинхронного двигателя

При подборе таких машин, а также при дальнейшей их эксплуатации необходимо учитывать характеристики асинхронного двигателя. Они бывают энергетические - это коэффициент полезного действия, коэффициент мощности. Важно учитывать и механические показатели. Основным из них считается зависимость между скоростью вращения вала и рабочим усилием, прикладываемым к нему. Существуют ещё пусковые характеристики. Они определяют пусковой, минимальный и максимальный моменты и их соотношение. Важно также знать, каков пусковой ток асинхронного двигателя. Для наиболее эффективного использования двигателя необходимо учитывать все эти параметры.

Нельзя оставить без внимания вопрос энергосбережения. В последнее время он рассматривается не только с позиции уменьшения эксплуатационных затрат. Экономичность электродвигателей снижает уровень экологических проблем, связанных с производством электроэнергии.

Перед производителями постоянно ставятся задачи разработки и выпуска энергосберегающих двигателей, повышения эксплуатационного ресурса, уменьшения шумового уровня.

Улучшить энергосберегающие показатели можно путём снижения потерь при эксплуатации. А они напрямую зависят от рабочей температуры машины. Кроме того, совершенствование этой характеристики неизбежно приведёт к увеличению срока эксплуатации двигателя.

Снизить температуру обмоток можно, применяя вентилятор наружного обдува, закреплённый на хвостовике вала ротора. Но это приводит к неизбежному повышению шума, производимого двигателем при работе. Особенно ощутим этот показатель при высокой скорости вращения ротора.

Таким образом, видно, что асинхронный двигатель имеет один существенный недостаток. Он не способен поддерживать постоянную частоту вращения вала при возрастающих нагрузках. Зато такой двигатель имеет множество преимуществ по сравнению с образцами электродвигателей других конструкций.

Во-первых, он имеет надёжную конструкцию. Работа асинхронного двигателя не вызывает никаких сложностей при его использовании.

Во-вторых, асинхронный двигатель экономичен в производстве и эксплуатации.

В-третьих, эта машина универсальна. Имеется возможность её использования в любых устройствах, которые не требуют точного поддержания частоты вращения вала якоря.

В-четвёртых, двигатель с асинхронным принципом действия востребован и в быту, получая питание только от одной фазы.

Электродвигатель | Британика

Самый простой тип асинхронного двигателя показан в поперечном сечении на рисунке. Трехфазный набор обмоток статора вставлен в пазы утюга статора. Эти обмотки могут быть подключены либо в конфигурации «вай», обычно без внешнего подключения к нейтральной точке, либо в конфигурации «треугольник». Ротор состоит из цилиндрического железного сердечника с проводниками, размещенными в пазах вокруг поверхности. В наиболее обычной форме эти проводники ротора соединены вместе на каждом конце ротора проводящим торцевым кольцом.

Поперечное сечение трехфазного асинхронного двигателя. Encyclopædia Britannica, Inc.

Основу работы асинхронного двигателя можно разработать, предположив сначала, что обмотки статора подключены к трехфазному источнику электропитания и что набор из трех синусоидальных токов формы, показанной на рисунке, течет в обмотках статора. На этом рисунке показано влияние этих токов на создание магнитного поля через воздушный зазор машины в течение шести мгновений в цикле.Для простоты показана только центральная петля проводника для каждой фазовой обмотки. В момент времени t 1 на рисунке ток в фазе a является максимально положительным, в то время как в фазах b и c половина этого значения отрицательна. В результате создается магнитное поле с приблизительно синусоидальным распределением вокруг воздушного зазора с максимальным наружным значением вверху и максимальным внутренним значением внизу. В момент времени т 2 на рисунке (т.е.то есть, одна шестая часть цикла позже), ток в фазе c является максимально отрицательным, в то время как в фазе b и в фазе a является половинным положительным значением. Результат, как показано для t 2 на рисунке, снова представляет собой синусоидально распределенное магнитное поле, но повернутое на 60 ° против часовой стрелки. Изучение распределения тока для т 3 , т 4 , т 5 и т 6 показывает, что магнитное поле продолжает вращаться с течением времени.Поле совершает один оборот за один цикл токов статора. Таким образом, объединенный эффект трех одинаковых синусоидальных токов, равномерно смещенных во времени и протекающих в трех обмотках статора, равномерно смещенных в угловом положении, заключается в создании вращающегося магнитного поля с постоянной величиной и механической угловой скоростью, которая зависит от частоты электроснабжение.

Получите эксклюзивный доступ к контенту из нашего первого издания 1768 года с вашей подпиской. Подпишитесь сегодня

Вращательное движение магнитного поля относительно проводников ротора вызывает индуцирование напряжения в каждом, пропорциональном величине и скорости поля относительно проводников.Поскольку проводники ротора закорачиваются вместе на каждом конце, эффект будет вызывать токи в этих проводниках. В простейшем режиме работы эти токи будут примерно равны индуцированному напряжению, деленному на сопротивление проводника. Структура токов ротора для момента т 1 на рисунке показана на этом рисунке. Видно, что токи приблизительно синусоидально распределены по периферии ротора и расположены так, чтобы создавать вращающий момент против часовой стрелки (т.е.крутящий момент в том же направлении, что и вращение поля). Этот крутящий момент действует для ускорения ротора и вращения механической нагрузки. Когда скорость вращения ротора увеличивается, его скорость относительно скорости вращения поля уменьшается. Таким образом, индуцированное напряжение уменьшается, что приводит к пропорциональному уменьшению тока в проводнике ротора и крутящего момента. Скорость ротора достигает постоянного значения, когда крутящий момент, создаваемый токами ротора, равен крутящему моменту, требуемому на этой скорости нагрузкой, при этом избыточный крутящий момент не доступен для ускорения объединенной инерции нагрузки и двигателя.

Вращающееся поле и токи, возникающие в короткозамкнутых проводниках ротора. Encyclopædia Britannica, Inc.

Механическая выходная мощность должна обеспечиваться электрической входной мощностью. Исходные токи статора, показанные на рисунке, достаточны для создания вращающегося магнитного поля. Для поддержания этого вращающегося поля в присутствии токов ротора на фигуре необходимо, чтобы обмотки статора передавали дополнительный компонент синусоидального тока такой величины и фазы, чтобы исключить влияние магнитного поля, которое могло бы возникнуть в противном случае. токами ротора на рисунке.Общий ток статора в каждой фазной обмотке представляет собой сумму синусоидальной составляющей для создания магнитного поля и другой синусоиды, ведущую первую на четверть цикла или на 90 °, чтобы обеспечить требуемую электрическую мощность. Второй или силовой компонент тока находится в фазе с напряжением, приложенным к статору, тогда как первый или намагничивающий компонент отстает от приложенного напряжения на четверть цикла, или на 90 °. При номинальной нагрузке этот намагничивающий компонент обычно находится в диапазоне 0.От 4 до 0,6 величины силовой составляющей.

Большинство трехфазных асинхронных двигателей работают с обмотками статора, подключенными напрямую к трехфазному источнику постоянного напряжения и частоты. Типичные напряжения питания находятся в диапазоне от 230 вольт между линиями для двигателей относительно низкой мощности (например, от 0,5 до 50 кВт) до примерно 15 кВ от линий к линии для двигателей большой мощности до примерно 10 мегаватт.

За исключением небольшого падения напряжения в сопротивлении обмотки статора, напряжение питания соответствует скорости изменения магнитного потока в статоре машины.Таким образом, при питании с постоянной частотой и постоянном напряжении величина вращающегося магнитного поля поддерживается постоянной, а крутящий момент приблизительно пропорционален составляющей мощности тока питания.

При использовании асинхронного двигателя, показанного на предыдущих рисунках, магнитное поле вращается на один оборот за каждый цикл частоты питания. Для источника питания 60 Гц полевая скорость составляет 60 оборотов в секунду, или 3600 в минуту. Скорость ротора меньше скорости поля на величину, достаточную для того, чтобы индуцировать требуемое напряжение в проводниках ротора для создания тока ротора, необходимого для момента нагрузки.При полной нагрузке скорость, как правило, на 0,5-5% ниже, чем полевая скорость (часто называемая синхронной скоростью), причем более высокий процент применяется к двигателям меньшего размера. Эта разница в скорости часто называется скольжением.

Другие синхронные скорости можно получить с помощью источника постоянной частоты, построив машину с большим числом пар магнитных полюсов, в отличие от двухполюсной конструкции на рисунке. Возможные значения скорости магнитного поля в оборотах в минуту составляют 120 f / p , где f - частота в герцах (циклов в секунду), а p - количество полюсов (которое должно быть четное число).Данная железная рама может быть намотана для любого из нескольких возможных чисел пар полюсов с помощью катушек, которые охватывают угол приблизительно (360/ p ) °. Крутящий момент, доступный от рамы машины, останется неизменным, поскольку он пропорционален произведению магнитного поля и допустимому току катушки. Таким образом, номинальная мощность для рамы, являющаяся произведением крутящего момента и скорости, будет примерно обратно пропорциональна числу пар полюсов. Наиболее распространенные синхронные скорости для 60-герцовых двигателей составляют 1800 и 1200 оборотов в минуту.

,Индукционный генератор

- Википедия

Индукционный генератор Асинхронный генератор или представляет собой тип электрического генератора переменного тока (AC), который использует принципы асинхронных двигателей для производства электроэнергии. Индукционные генераторы работают путем механического поворота своих роторов быстрее, чем синхронная скорость. Обычный асинхронный двигатель переменного тока обычно может использоваться в качестве генератора без каких-либо внутренних модификаций. Индукционные генераторы полезны в таких применениях, как мини-гидроэлектростанции, ветряные турбины или для снижения потоков газа высокого давления до более низкого давления, потому что они могут восстанавливать энергию с помощью относительно простых элементов управления.

Индукционный генератор обычно получает энергию возбуждения от электрической сети. Из-за этого асинхронные генераторы обычно не могут запустить обесточенную систему распределения. Однако иногда они самовозбуждаются при использовании фазокорректирующих конденсаторов.

Принцип действия [править]

Индукционный генератор вырабатывает электроэнергию, когда его ротор вращается быстрее, чем синхронная скорость . Для типичного четырехполюсного двигателя (две пары полюсов на статоре), работающего на электрической сети 60 Гц, синхронная скорость составляет 1800 оборотов в минуту (об / мин).Тот же четырехполюсный двигатель, работающий от сети 50 Гц, будет иметь синхронную скорость 1500 об / мин. Двигатель обычно вращается немного медленнее, чем синхронная скорость; Разница между синхронной и рабочей скоростью называется «скольжением» и обычно выражается в процентах от синхронной скорости. Например, двигатель, работающий на 1450 об / мин с синхронной скоростью 1500 об / мин, работает с проскальзыванием + 3,3%.

При нормальной работе двигателя вращение потока статора происходит быстрее, чем вращение ротора.Это заставляет поток статора индуцировать токи ротора, которые создают поток ротора с магнитной полярностью, противоположной статору. Таким образом, ротор тянется вдоль потока статора, при этом токи в роторе индуцируются с частотой скольжения.

При работе генератора первичный двигатель (турбина или двигатель) приводит ротор в движение выше синхронной скорости (отрицательное скольжение). Поток статора по-прежнему индуцирует токи в роторе, но поскольку противоположный поток ротора в настоящее время обрезает катушки статора, активный ток генерируется в катушках статора, и двигатель теперь работает как генератор, отправляя энергию обратно в электрическую сеть.

возбуждений [править]

Эквивалентная схема индукционного генератора

Индукционная машина требует внешнего тока якоря. Поскольку поле ротора всегда отстает от поля статора, асинхронная машина всегда потребляет реактивную мощность, независимо от того, работает ли она в качестве генератора или двигателя.

Источник тока возбуждения для намагничивающего потока (реактивной мощности) статора по-прежнему требуется для индукции тока ротора. Это может быть получено от электрической сети или, как только она начнет производить энергию, от самого генератора.Режим генерации для асинхронных двигателей осложняется необходимостью возбуждения ротора, который начинается только с остаточной намагниченности. В некоторых случаях этой остаточной намагниченности достаточно для самовозбуждения двигателя под нагрузкой. Следовательно, необходимо либо отключить двигатель и на мгновение подключить его к электросети, либо добавить конденсаторы, первоначально заряженные остаточным магнетизмом и обеспечивающие требуемую реактивную мощность во время работы. Аналогичным образом работает асинхронный двигатель параллельно с синхронным двигателем, служащим компенсатором коэффициента мощности.Особенность в режиме генератора параллельно сетке состоит в том, что скорость ротора выше, чем в режиме движения. Затем активная энергия передается в сеть. [1] Другим недостатком асинхронного двигателя-генератора является то, что он потребляет значительный ток намагничивания I 0 = (20-35)%.

Индукционная машина может быть запущена путем зарядки конденсаторов с помощью источника постоянного тока, в то время как генератор вращается, как правило, со скоростью генерации или выше. Как только источник постоянного тока удален, конденсаторы будут обеспечивать ток намагничивания, необходимый, чтобы начать производить напряжение.

Индукционная машина, которая недавно работала, также может самопроизвольно производить напряжение и ток из-за остаточного магнетизма, оставшегося в сердечнике.

Активная мощность [править]

Активная мощность, подаваемая на линию, пропорциональна скольжению выше синхронной скорости. Полная номинальная мощность генератора достигается при очень малых значениях скольжения (в зависимости от двигателя, обычно 3%). При синхронной скорости 1800 об / мин генератор не будет генерировать мощность. Когда скорость движения увеличивается до 1860 об / мин (типичный пример), создается полная выходная мощность.Если первичный двигатель не может вырабатывать достаточную мощность для полного привода генератора, скорость останется в диапазоне от 1800 до 1860 об / мин.

Требуемая емкость [править]

Конденсаторная батарея должна подавать реактивную мощность на двигатель при использовании в автономном режиме. Подаваемая реактивная мощность должна быть равна или превышать реактивную мощность, которую машина обычно потребляет при работе в качестве двигателя.

Крутящий момент против скольжения [править]

Основной фундамент индукционных генераторов - это преобразование механической энергии в электрическую.Это требует внешнего вращающего момента, приложенного к ротору, чтобы вращать его быстрее, чем синхронная скорость. Однако неограниченно увеличивающийся крутящий момент не ведет к неограниченному увеличению выработки электроэнергии. Вращающий момент магнитного поля, возбуждаемый якорем, противодействует движению ротора и предотвращает превышение скорости из-за индуцированного движения в противоположном направлении. По мере увеличения скорости двигателя встречный крутящий момент достигает максимального значения крутящего момента (крутящего момента), которое он может использовать до тех пор, пока рабочие условия не станут нестабильными.В идеале, индукционные генераторы работают лучше всего в стабильной области между состоянием холостого хода и областью максимального крутящего момента.

Номинальный ток [редактировать]

Максимальная мощность, которую может производить асинхронный двигатель, работающий в качестве генератора, ограничен номинальным током обмоток машины.

Сетка и автономные соединения [править]

Типичные соединения при использовании в качестве автономного генератора

В индукционных генераторах реактивная мощность, необходимая для установления магнитного потока в воздушном зазоре, обеспечивается конденсаторной батареей, подключенной к машине в случае автономной системы, и в случае подключения к сети она потребляет реактивную мощность из сети для поддержания своего воздуха зазор потока.Для системы, подключенной к сети, частота и напряжение на машине будут определяться электрической сетью, поскольку она очень мала по сравнению со всей системой. Для автономных систем частота и напряжение являются сложной функцией параметров машины, емкости, используемой для возбуждения, а также значения и типа нагрузки.

Индукционные генераторы часто используются в ветряных турбинах и некоторых микро-гидроустановках из-за их способности производить полезную мощность при различных скоростях вращения ротора. Индукционные генераторы механически и электрически проще, чем другие типы генераторов.Они также более прочные, не требуют щеток или коммутаторов.

Ограничения [править]

Индукционный генератор, подключенный к конденсаторной системе, может генерировать достаточную реактивную мощность, чтобы работать самостоятельно. Когда ток нагрузки превышает способность генератора подавать как реактивную мощность намагничивания, так и мощность нагрузки, генератор немедленно прекращает вырабатывать мощность. Нагрузка должна быть снята, а индукционный генератор перезапущен либо с источником постоянного тока, либо при наличии остаточного магнетизма в сердечнике. [2]

Индукционные генераторы особенно подходят для ветрогенераторных станций, так как в этом случае скорость всегда является переменным фактором. В отличие от синхронных двигателей, асинхронные генераторы зависят от нагрузки и не могут использоваться отдельно для контроля частоты сети.

Пример приложения [править]

В качестве примера рассмотрим использование трехфазного асинхронного двигателя мощностью 10 л.с., 1760 об / мин, 440 В в качестве асинхронного генератора. Ток полной нагрузки двигателя составляет 10 А, а коэффициент мощности полной нагрузки равен 0.{2}}}} = 4567 VAR

Для машины, работающей в качестве асинхронного генератора, батарея конденсаторов должна подавать минимум 4567/3 фазы = 1523 VAR на фазу. Напряжение на конденсатор составляет 440 В, потому что конденсаторы подключены в треугольнике.

Емкостный ток Ic = Q / E = 1523/440 = 3,46 A
Емкостное реактивное сопротивление на фазу Xc = E / Ic = 127 Ом

Минимальная емкость на фазу:

C = 1 / (2 * π * f * Xc) = 1 / (2 * 3,141 * 60 * 127) = 21 микрофарад.

Если нагрузка также поглощает реактивную мощность, размер конденсаторной батареи должен быть увеличен для компенсации.

Скорость первичного двигателя должна использоваться для генерации частоты 60 Гц:

Как правило, скольжение должно быть аналогично значению полной нагрузки, когда машина работает как двигатель, но отрицательно (работа генератора):

, если Ns = 1800, можно выбрать N = Ns + 40 об / мин.
Требуемая скорость первичного хода N = 1800 + 40 = 1840 об / мин.

См. Также [редактировать]

  1. ^ Ошибка цитирования. Huassain, Ashfaq. Электрические машины . Дханпат Рай и Ко. 411.

Список литературы [править]

  • Электрические машины, приводы и силовые системы , 4-е издание, Теодор Уилди, Прентис Холл, ISBN 0-13-082460-7, стр. 311–314.

Внешние ссылки [редактировать]

,

Базовая конструкция трехфазных асинхронных двигателей переменного тока, о которых вы должны знать

Трехфазные асинхронные двигатели переменного тока

Для промышленных и горнодобывающих применений асинхронные двигатели переменного тока являются основными двигателями для подавляющего большинства машин. Этими двигателями можно управлять либо непосредственно от сети, либо от преобразователей частоты.

В современных промышленно развитых странах более половины всей электрической энергии, используемой в этих странах, преобразуется в механическую энергию с помощью асинхронных двигателей переменного тока.

Базовая конструкция трехфазных асинхронных двигателей переменного тока, о которых вы должны знать (Фото любезно предоставлено: capolight.wordpress.com)

Применение этих двигателей охватывает практически все стадии производства и обработки.

Приложения

также распространяются на коммерческие здания и бытовые условия. Они используются для привода насосов, вентиляторов, компрессоров, смесителей, мешалок, мельниц, конвейеров, дробилок, станков, кранов и т. Д. И т. Д.

Не удивительно, что этот тип электродвигателя настолько популярен, если учесть его простоту, надежность и низкую стоимость.В последнее десятилетие все более распространенной практикой стало использование трехфазных асинхронных двигателей переменного тока с короткозамкнутым ротором с преобразователями переменного напряжения (VVVF) для применений с частотно-регулируемым приводом (VSD).

Чтобы четко понять, как работает система VSD, необходимо понять принципы работы этого типа двигателя.

Несмотря на то, что базовая конструкция асинхронных двигателей не претерпела существенных изменений за последние 50 лет, современные изоляционные материалы, компьютерные методы оптимизации конструкции и автоматизированные методы производства привели к получению двигателей меньшего физического размера и более низкой стоимости за кВт .

Международная стандартизация физических размеров и размеров рамы означает, что двигатели большинства производителей физически взаимозаменяемы и имеют сходные рабочие характеристики.

Надежность асинхронных двигателей переменного тока с короткозамкнутым ротором по сравнению с двигателями постоянного тока составляет и . Единственные части мотора короткозамкнутого ротора, которые могут износиться, - это подшипники. Скользящие пружины и щетки не требуются для этого типа конструкции. Усовершенствования в современной конструкции подшипников с предварительной смазкой продлили срок службы этих двигателей.

Несмотря на то, что однофазные асинхронные двигатели переменного тока довольно популярны и распространены для применений с малой мощностью до примерно 2,2 кВт, они редко используются в промышленных и горнодобывающих отраслях. Однофазные двигатели чаще используются в быту.

Информация в этой статье в основном относится к 3-фазным асинхронным двигателям переменного тока с короткозамкнутым ротором, который наиболее часто используется с преобразователями VVVF.


Базовая конструкция

Асинхронный двигатель переменного тока состоит из 2 электромагнитных частей:

  • Стационарная часть называется статором
  • Вращающаяся часть, называемая ротором, поддерживаемая на каждом конце на подшипниках

Статор и ротор каждый состоит из:

  • Электрическая цепь, обычно сделанная из изолированной меди или алюминия, для передачи тока
  • Магнитная цепь, обычно изготовленная из ламинированной стали, для переноса магнитного потока

Статор

Статор является внешней стационарной частью двигателя, которая состоит из:

  • Внешняя цилиндрическая рама двигателя , которая изготовлена ​​из сварной листовой стали, чугуна или литого алюминиевого сплава.Это может включать ножки или фланец для монтажа.
  • Магнитный путь , который содержит набор стальных пластин с прорезями, вдавленных в цилиндрическое пространство внутри внешней рамы. Магнитный путь ламинирован, чтобы уменьшить вихревые токи, снизить потери и уменьшить нагрев.
  • Набор изолированных электрических обмоток , которые размещены внутри прорезей многослойного магнитного пути. Площадь поперечного сечения этих обмоток должна быть достаточно большой для номинальной мощности двигателя.Для 3-фазного двигателя требуется 3 комплекта обмоток, по одной для каждой фазы.
Рисунок 1: Расслоения статора и ротора
ротор

Это вращающаяся часть двигателя. Как и в случае статора, описанного выше, ротор состоит из набора стальных пластин с прорезями, спрессованных вместе в форме цилиндрического магнитного пути и электрической цепи. Электрическая цепь ротора может быть любой:

  • Намоточный ротор типа , который состоит из 3 комплектов изолированных обмоток с соединениями, выведенными на 3 пружины, установленные на валу.Внешние соединения с вращающейся деталью выполнены через щетки на скользящих пружинах. Следовательно, этот тип двигателя часто называют двигателем скольжения.
  • Ротор с короткозамкнутым ротором типа , который содержит набор медных или алюминиевых стержней, установленных в пазы, которые соединены с торцевым кольцом на каждом конце ротора. Конструкция этих обмоток ротора напоминает «беличную клетку». Алюминиевые стержни ротора обычно отливаются под давлением в пазы ротора, что приводит к очень прочной конструкции.Даже если алюминиевые роторные стержни находятся в непосредственном контакте со стальными пластинами, практически весь ток ротора протекает через алюминиевые бруски, а не через пластинки.

Другие части

Другие детали, необходимые для завершения асинхронного двигателя:

  • Два концевых фланца для поддержки двух подшипников, один со стороны привода (DE), а другой со стороны без привода (NDE)
  • Два подшипника для поддержки вращающегося вала, в DE и NDE
  • Стальной вал для передачи крутящего момента на нагрузку
  • Вентилятор охлаждения расположен в NDE для принудительного охлаждения статора и ротора
  • Клеммная коробка сверху или сбоку для подключения внешних электрических соединений
Рисунок 2. Детали сборки типичного асинхронного двигателя переменного тока

Как работают асинхронные двигатели (ВИДЕО)

Справочник // Практические приводы с регулируемой скоростью и силовая электроника by Malcolm Barnes

,

Смотрите также


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