Существует два типа трехфазных электродвигателей, которые различаются по конструкции вращающейся части (ротора). Подвижную часть двигателя иногда называют якорем, но будет правильнее и профессиональнее называть ее ротором.
Асинхронные электродвигатели.
Если у электродвигателя ротор не имеет своей обмотки (к ротору не подводиться напряжение через щетки), то это двигатель с короткозамкнутым ротором, или как еще называю его асинхронный двигатель. Асинхронный он, потому, что в этом двигателе скорость изменения магнитной индукции в обмотках статора не совпадает (не синхронна) со скоростью вращения ротора. Таких трехфазных двигателей выпускается большее количество, из-за простоты конструкции.
Трехфазный асинхронный двигатель имеет трехфазную обмотку на статоре. Ротор является либо раневым, либо состоит из медных стержней, закороченных на каждом конце, и в этом случае он известен как ротор с короткозамкнутым ротором. Трехфазный ток, создаваемый статором из трехфазного питания, создает магнитное поле, вращающееся с синхронной скоростью в воздушном зазоре. Магнитное поле разрезает проводники ротора, вызывающие электродвижущие силы, которые циркулируют в них токами.
Загрузка генератора с помощью нагрузочной стойки резистора по очереди нагружает двигатель. Когда двигатель приводит в движение нагрузку, он должен проявлять больше крутящего момента. Поскольку крутящий момент пропорционален произведению потока и тока, при увеличении нагрузки также должна увеличиваться относительная скорость между ротором и вращающимся магнитным полем.
Электродвигатель с фазным ротором.
Трехфазный электродвигатель, у которого ротор имеет собственные обмотки и к этим обмоткам подводиться напряжение через щетки, называют двигателем с фазным ротором. Сложная конструкция такого электродвигателя оправдана, когда нужно регулировать скорость вращения и необходимо снизить пусковые токи мощного двигателя.
Трехфазный асинхронный двигатель ведет себя как трансформатор, вторичная обмотка которого может вращаться. Основное различие заключается в том, что нагрузка механическая. Ток холостого хода двигателя иногда достигает 30% -40% от полной нагрузки. Поскольку он работает со скоростью, отличной от синхронной. Как и любой другой, асинхронный двигатель имеет две основные части: ротор и статор.
Ротор короткозамкнутого ротора, Ротор скольжения или раневой ротор или фазовый ротор. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором Асинхронный электродвигатель с проскальзывающим кольцом или асинхронный двигатель с намоткой или асинхронный двигатель с фазовой намоткой. Он действует как покрытие и обеспечивает защиту и механическую прочность ко всем внутренним частям машины. Каркас трехфазного асинхронного двигателя должен быть очень прочным и жестким, так как длина воздушного зазора трехфазного асинхронного двигателя очень мала, в противном случае ротор не останется концентрическим с помощью статора, что приведет к несбалансированному магнитному натяжению. Ядро статора: основная функция сердечника статора - переносить переменный поток. Для уменьшения потерь сердечник статора ламинируется. Этот слоистый тип конструкции состоит из тиснения толщиной от 4 до 5 мм. Все штамповки штампованы вместе, образуя сердечник статора, который затем размещается в раме статора. Штампы, как правило, состоят из кремниевой стали, что уменьшает обмотку статора или обмотку поля: прорези на периферии сердечника статора трехфазного асинхронного двигателя имеют три фазовые обмотки. Эта трехфазная обмотка питается от трехфазного переменного тока. Три фазы обмотки соединены либо в звезду, либо в треугольнике в зависимости от того, какой тип метода запуска используется. Двигатель с короткозамкнутым ротором в основном запускается статор-дельта-статером, и поэтому статор двигателя с короткозамкнутым ротором соединен треугольником. Трехфазный асинхронный двигатель с проскальзывающим кольцом запускается путем вставки так, что обмотка статора может быть подключена либо в звезду, либо в треугольник. Обмотка на статоре трехфазного асинхронного двигателя также называется обмоткой поля, и когда эта обмотка возбуждается трехфазным электропитанием переменного тока, она производит вращение.
- Статорная рама Статорная обмотка Обмотка статора или обмотка возбуждения.
- Рама статора: это внешняя часть.
- Его основная функция - поддерживать сердечник статора и обмотку поля.
- Рама изготовлена из литой или изготовленной стали.
Статор (неподвижная часть) у всех трехфазных электродвигателей делается одинаковым по устройству. Конструктивно в магнитопровод статора вкладываются обмотки из медных обмоточных проводов. Количество отдельных обмоток может быть от 3, 6, 9 12. С тремя обмотками электродвигатель, при подключении к сети, будет вращаться со скоростью 3000 об. в мин. С шестью, девятью, двенадцатью обмотками электродвигатели будут вращаться, соответственно со скоростями 1500, 1000, 750 об. в мин, но с большими вращающими моментами, чем двигатель на 3000 об. в мин.
Они обеспечивают бесступенчатую регулировку скорости вращения и используются прежде всего в промышленном секторе. Благодаря регулированию скорости производственные процессы могут быть спроектированы и оптимизированы для повышения энергоэффективности. Платформа контроллера привода с двигателем подходит для всех применений с постоянным и переменным крутящим моментом и является идеальным решением для независимой от производителя децентрализованной технологии привода. Он отвечает высоким требованиям задач в машиностроении и машиностроении.
Все приведенные значения скорости вращения для отдельных двигателей достигаются только при подключении в трехфазную сеть с напряжением 380В, когда обмотки статора соединении по схеме «звезда».
Принцип действия.
Все дело в магнитной индукции, которая также совершает полезную работу в электромагнитах и трансформаторах. Благодаря магнитной индукции, к включенным электромагнитам притягиваются металлические предметы. Благодаря этой же силе в трансформаторах передается электроэнергия от одной катушки до другой, которые изолированы друг от друга.
При фиксированном монтаже не требуется клеммная коробка и внешние кабели двигателя. Так как электрические соединения с двигателем находятся в закрытом корпусе из алюминия, подавление радиопомех значительно облегчается. Это значительно упрощает соединение. Он подходит для плавного дооснащения существующих редукторных двигателей и может поставляться с аварийным выключателем, если это необходимо.
Поэтому он идеально подходит для независимых одиночных дисков. Если у вас есть какие-либо вопросы или вы ищете правильное решение для вашего приложения, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к нам. Мы являемся вашим специалистом для двигателей с редуктором червя!
В электродвигателях магнитная индукция проявляется, когда создается бесконтактная связь между статором и ротором. Более подробно, это происходит следующим образом. Ток, проходя через обмотки статора электродвигателя, создает магнитное поле. Это поле не постоянно, как в электромагните или трансформаторе. А быстро поочередно изменяет свою полярность, и возвращается в начальное состояние, когда сделает оборот по обмоткам статора.
Они изготовлены для различных применений с выходами до нескольких мегаватт. Последний построил первый однокамерный ротор, а затем и первый двухкамерный ротор. Принцип управления вращающимся полем, общим для трехфазного асинхронного двигателя и трехфазного синхронного двигателя, описан в трехфазном двигателе. Схематический чертеж ротора сепаратора.
Ротор трехфазного асинхронного двигателя имеет обмотку, которая обычно коротко замыкается. Эта обмотка спроектирована либо как обмотка катушки, либо как каркас проводника. В массовом производстве листовой металл ротора часто снабжен проводящими канавками, которые выливаются из алюминия, в то же время также обрабатываются ребра охлаждающего вентилятора.
А польза от этого электромагнитного поля в том, что оно благодаря силе индукции намагничивает отдельный участок на поверхности ротора, параллельный к физической оси двигателя. А дальше, переменное магнитное поле тянет его за собой, таким образом, заставляя вращаться статор вокруг своей оси.
Аварийный режим работы (при обрыве фазы).
Электродвигатель с фазным ротором
Международная инициатива по повышению эффективности рекомендует заменить алюминий медью. В частности, в области верхнего класса рабочих характеристик двигатели с абразивным кольцевым ротором экономически и технически выгодны для определенных требований.
Подключение к однофазной сети
Статор или статор состоит из корпуса, корпуса сердечника статора и обмотки статора, вставленной в него, которая всегда спроектирована как многофазная обмотка. Корпус должен поддерживать крутящий момент относительно фундамента. Часто корпус также имеет охлаждающие ребра для двигателя.
Любой обрыв проводов двигателя является аварийной ситуацией, которая приводит к порче, как самого двигателя, так и пусковых устройств подключенных к нему. Серьезность последствий при обрыве фазы зависит от того, по какой схеме подключены обмотки двигателя к питающей сети.
При подключении электродвигателя по схеме «звезда».
Рабочая цепь может быть реализована на этой клеммной колодке таким образом, чтобы, с одной стороны, адаптироваться к заданному рабочему напряжению или схеме запуска с помощью подходящей цепи контактора, Например, схема звезды-треугольника может быть выполнена.
Принцип работы двигателя
Чтобы защитить особенно слабые сети, асинхронные двигатели часто запускаются с помощью схемы звезда-треугольник. Это приводит к уменьшению тока во внешних проводниках на коэффициент. Одновременно пусковой крутящий момент уменьшается примерно на коэффициент. С цепью звезда-треугольник двигатель переключается на дельта-режим, реверсив контакторы после времени нарастания.
Если двигатель работал, то ротор будет и дальше крутиться с неизменным моментом, но заметно снизиться скорость его вращения. При этом в остальных обмотках, которые остались подключенными к напряжению, будет протекать завышенный ток, одинаковый по величине в двух этих обмотках.
Если оставить двигатель долго работать при обрыве фазы, две подключенные обмотки равномерно нагреются. В конечном итоге двигатель не максимально нагруженный, и качественно сделанный, может остаться относительно целым. Но снизиться сопротивление изоляции обмоточных проводов, так как они обуглятся при перегреве. И повторных таких мучений электродвигатель уже не выдержит.
На частотном преобразователе с переключением полюсов в качестве ротора скользкого кольца в качестве суб - или сверхсинхронного каскада. В зависимости от типа конструкции и текущей нагрузки реальная частота вращения двигателя немного ниже этих значений.
Соответственно, скорость вращения вращательного поля изменяется. Наиболее распространенная схема даландеров - это схема дельта-дельта-стартер. Сегодня с торможением трехфазных инверторов переменного тока требуются почти исключительно двигатели с короткой цепью. Асинхронный двигатель обязан своим именем для этого типа работы как «рабочая лошадка» электроприводной технологии. Как единственный электродвигатель, он способен работать без дополнительных инструментов даже против больших противодействий рабочих машин.
При подключении электродвигателя по схеме «треугольник».
Если двигатель работал, то ротор будет и дальше крутиться, как и в предыдущем рассмотренном случае. Но при этом, в одной из оставшихся подключенных обмоток, будет протекать завышенный 1,73 раза ток, чем при нормальном режиме работы.
Так что, если оставить двигатель долго работать при обрыве фазы, одна из двух подключенных обмоток сильно нагреется. А сам двигатель, в конечном итоге задымиться и остановиться. Так как, разрушиться эмалевая изоляция на обмоточных проводах внутри двигателя, и произойдет короткое замыкание.
Длительный срок службы, низкие эксплуатационные расходы, отсутствие щетки износа, на короткое время сильно загружены почти постоянная скорость, без «разгона» простоя использования в опасных зонах, так как нет щеток или контактных колец сравнительно низких производственных затрат ротор под напряжением начать против высоких встречных моментов без вспомогательных средств очень прочная конструкция, совместимости средств массовой информации активной части высокая скорость, поэтому при работе с высокой мощностью инвертора высокая эффективность в области ослабления поля. Изменение скорости возможно только для специальных конструкций с переключением полюсов или с дополнительным преобразователем частоты, особенно для небольших версий ок. 30% больше объема на крутящий момент по сравнению с синхронными двигателями с постоянным намагничиванием 3 внешних проводника для обеспечения меньшего КПД по сравнению с синхронной станцией с постоянным намагничением с высоким коэффициентом крутящего момента сложными теоретическими методами расчета. Диапазон мощности до 200 кВт относится к низковольтным стандартным двигателям.
Если попытаться запустить электродвигатель с оборванной фазой, он или вовсе не начнет вращаться, или будет очень медленно набирать обороты. И без разницы, по какой схеме двигатель подключен. При этом двигатель будет сильно шуметь, из-за чрезмерного магнитного потока, что проходит через часть магнитопровода двигателя.
При обрыве двух фаз работающий электродвигатель остановиться, не работающий двигатель не запуститься, и никаких вредных последствий не будет.
В области стандартных двигателей, для которых публикуются крупные производители с опубликованными техническими данными, двигатели классифицируются по классам крутящего момента. Как правило, эти двигатели могут запускаться с удвоенным номинальным крутящим моментом.
Высота оси является ориентиром для конструкции. Внешний ротор со статором внутри, ротор снаружи Линейный двигатель с плоской «свернутой» геометрией Статор в форме линейной трубки для транспортировки жидких металлов в трубчатый ротор в виде алюминиевого цилиндра или диска в воздушном зазоре. Асинхронный генератор: конструкция и режим работы.
Подключение к однофазной сети.
Очень часто появляется необходимость использовать трехфазный двигатель вместо однофазного на стиральной машине, вентиляторе, различных деревообрабатывающих станках, водных насосах, шлифовальных станках.
Чаще всего электродвигатели подключаются по схеме «звезда», так как в этом случае их можно использовать в трехфазной сети, то есть при максимальном рабочем напряжении 380В. Но при подключении к однофазной сети, на пониженное напряжение 220В, такая схема совсем не годиться. Потому что электродвигатель, подключенный по схеме «звезда» к однофазной сети, потеряет половину своей мощности.
В случае роторных машин с проскальзывающим кольцом выход проскальзывания из цепи ротора можно вернуть обратно в сетку через преобразователь, или питание подается на ротор. Этот метод используется для больших приводов с ограниченным диапазоном скоростей, таких как ветровые электростанции, насосы подачи котла или рельсовые преобразователи. В режиме генератора ротор вращается быстрее, чем магнитное поле, и подает энергию в сетку.
Асинхронный генератор по существу соответствует асинхронному двигателю, но в большинстве случаев он имеет очень малую магнитную пластину качества статора и ротора. Реактивная мощность от подключенного источника питания и подает на него электроэнергию. В отличие от двигателя, который всегда должен выполняться асинхронно, он работает с чрезмерно синхронной скоростью, процентное соотношение между 10 и 15% выше синхронной скорости.
Конкретно, подключение по схеме «звезда», это когда концы трех обмоток скручены вместе, а начала этих обмоток подключаются к питающей сети.
Вот как подключаются провода до клемной колодки и так нужно расположить перемычки в распределительной коробке (борне) электродвигателя при подключении по схеме «звезда».
По схеме «треугольник».
Если нужно подключить трехфазный электродвигатель к однофазной сети с напряжением 220В, тогда желательно собрать обмотки по схеме «треугольник». По тому что, при такой схеме включения двигатель потеряет всего лишь 30% от номинальной мощности. И к тому же, вовсе не снизиться скорость вращения.
В общем, чтобы выполнить подключение по схеме «треугольник», нужно конец одной обмотки подключить к началу другой, и так последовательно соединить все обмотки, а места их соединения подключить к питающей сети.
Так вот должны быть подключены провода до клемной колодки, и так расположены перемычки в борне электродвигателя при подключении по схеме «треугольник».
Будьте внимательны! Существуют трехфазные электродвигатели, рассчитанные на рабочие напряжения 220/127В. И если переключить в борне такой двигатель на схему «треугольник», то есть на пониженное напряжение 127В, а дальше включить его в однофазную сеть стандартного напряжения 220В, то двигатель быстро сгорит.
Для того, чтобы трехфазный электродвигатель работал в однофазной сети необходим еще будет фазосдвигающий, или как его еще называют рабочий конденсатор.
В конечном итоге, нужно концы фазосдвигающего конденсатора подключить к двум клеммам в борне, а два провода от сети подкинуть так: один к любому выводу конденсатора; второй до свободной клеммы в борне.
То, что асинхронные двигатели сегодня используются во всех отраслях промышленности и сельского хозяйства, необходимо поклониться русскому инженеру М.О. Доливо-Добровольскому. Именно он в 1889 году (а точнее 8 марта) изобрел трехфазный асинхронный двигатель, который преобразовывает электроэнергию в энергию механическую (вращения). Это, по сути, стало прорывом в технике и началом новой эры.
Самое главное, что электрические моторы данного типа оказались очень надежными, их производство достаточно простое, что влияет на небольшую себестоимость изделия. Плюс несложная конструкция, которая легко поддается не только производству, но и ремонту. Если обратиться к статистическим данным, то по ним можно сделать вывод, что асинхронные двигатели являются самыми производимыми в мире. На их счет приходится до 90% выпуска. Так что цифры говорят сами за себя.
Но почему эти приборы названы асинхронными? Все дело в том, что частота вращения магнитного поля статора всегда больше вращения ротора. Кстати, у электродвигателей этого типа принцип работы основан именно на вращении магнитного поля.
Принцип работы двигателя
Чтобы понять, как работают электродвигатели асинхронные трехфазные, необходимо провести один несложный эксперимент. Для этого вам понадобиться обычный магнит подковообразного типа и медный стержень. При этом магнит надо хорошо закрепить к рукоятке, с помощью которой его можно крутить на одном месте вокруг своей оси. Медный стержень закрепляется в подшипниках и устанавливается в пространство между концами (полюсами) магнита-подковы. То есть, стержень оказывается как бы внутри магнита, а, точнее сказать, внутри его плоскости вращении.
Теперь надо просто вращать магнитное устройство за ручку. Лучше по часовой стрелке. Так как между полюсами есть магнитное поле, то оно также будет вращаться. При этом поле будет пересекать или рассекать своими силовыми линиями медный стержень-цилиндр. И тут включается закон электромагнитной индукции. То есть, внутри медного стержня начнут возникать вихревые токи. Они, в свою очередь, начнут образовывать свое собственное магнитное поле, которое будет взаимодействовать с основным магнитным полем.
При этом стержень начнет вращаться в ту же сторону, что и магнит. И вот тут возникает один момент, который также лежит в принципе работы электродвигателя. О нем было уже упомянуто. Если скорость вращения стержня будет такое же, как у магнита, то их силовые линии пересекаться не будут. То есть, вращения не будет в виду отсутствия вихревых токов.
И еще пару нюансов:
- Магнитное поле вращается с той же скоростью, что и сам магнит, поэтому скорость называют синхронной.
- А вот стержень вращается с меньшей скоростью, поэтому ее и называют асинхронной. Отсюда, в принципе, название и самого электрического мотора.
Внимание! Разница скоростей вращения магнитных полей не очень большая. Эту величину называют скольжением.
Кстати, определить величину скольжения несложно, для этого необходимо воспользоваться формулой:
S=n-n1/n, где
- S – это величина скольжения;
- n – скорость вращения магнита;
- n1 – скорость вращения ротора.
Устройство двигателя
Конечно, показанное выше устройство назвать электродвигателем никак нельзя, потому что для примера был использован магнит, которого в моторе просто нет. Поэтому необходимо создать такую конструкцию, в которой электрический ток создавал бы это самое магнитное поле. К тому же оно должно еще и вращаться. Русскому ученому это оказалось под силу с помощью трехфазного переменного тока.
Поэтому в конструкции трехфазного асинхронного двигателя установлены три обмотки, расположенные относительно друг друга под углом в 120º. Каждая обмотка подсоединена к фазному контуру трехфазной сети переменного тока. Обмотки закрепляются к статору, который собой представляет металлический сердечник в виде полого корпуса. Они же закрепляются к полюсам сердечника.
Внимание! У каждой обмотки два свободных конца. Один соединяется с фазой сети, второй с двумя другими концами двух других обмоток, то есть, в единый контур.
Внутри полого сердечника на подшипниках закрепляется ротор. По сути, это тот же стержень-цилиндр. Ниже показана схема подключения обмоток и расположение ротора.
Как только электрический ток начинает подаваться на обмотки, образуется вращающееся магнитное поле, которое воздействует на ротор, заставляя его вращаться тоже.
Как работает
Чтобы понять принцип действия трехфазного асинхронного двигателя, необходимо рассмотреть график его работы. Чтобы облегчить данную задачу, предлагаем рассмотреть схему, расположенную ниже.
- Итак, позиция «А». В ней на первом полюсе фаза равна нулю, второй полюс является северным, то есть, отрицательным, в третьей фазе положительный заряд. Поэтому ток движется по стрелкам, указанным на рисунке. Тот, кто забыл школьную программу физики, напоминаем, что движение магнитного поля действует по правилу правой руки. Значит, вращение его будет направлено от севера к югу, то есть, от второй катушки (обмотки) к третьей.
- Позиция «Б». Теперь ноль расположен на второй обмотке, на первой юг (плюс), на третьей север (минус). То есть, магнитный поток будет теперь направлен от катушки №3 на катушку №1. Получается так, что полюсы сместились на 120º.
- В позициях «В» и «Г» произошли точно такие же сдвиги полюсов на 120º.
Смена полярности создает вращение магнитного потока, который в свою очередь увлекает за собой ротор. Последний начинает вращаться. Как было сказано выше, из энергии электрической получается энергия вращения (механическая).
Внимание! Если поменять местами вторую и третью обмотку, то вращение электродвигателя начнется в противоположную сторону. Конечно, сами обмотки не переставляются, а просто производится смена подключения к разным фазам сети.
Нами была рассмотрена конструкция электродвигателя асинхронного трехфазного с тремя обмотками на статоре, в котором используется двухполюсная схема магнитного поля. Число его оборотов вращения равна числу колебаний электрического тока в минуту. Если в сети переменного тока число колебания в секунду равно 50 Гц, то за минуту это значение станет 3000 (об/мин).
Но в статор можно заложить не три обмотки. К примеру, можно установить шесть или десять. При этом магнитное поле станет четырехполюсным и шестиполюсным соответственно. При этом измениться и скорость вращения ротора. В первом случае она будет равна: (50X60)/2=1500 об/мин. Во втором: (50X60)/3=1000 об/мин.
Выше нами уже упоминалось, что существует определенное отставание вращения ротора от вращения магнитного поля. Правда, это значение незначительно. К примеру, в холостом режиме работы данный показатель будет всего лишь 3%, при действующих нагрузках 5-7%. Даже 7% — значение небольшое, что и является одним из достоинств асинхронного двигателя.
Как использовать
К сожалению, не во всех частных домах есть трехфазное напряжение. Поэтому подключение трехфазного асинхронного двигателя к однофазной сети производится через конденсаторы определенной емкости. Обычно расчет ведется в соответствии: на 1 кВт мощности 70 мкФ емкости. Но есть в этом деле еще одна проблема – невозможность регулировать скорость вращения ротора. Поэтому специалисты рекомендуют подключить к мотору регулятор частоты вращения трехфазных асинхронных двигателей.
- Во-первых, установив его, отпадает необходимость устанавливать конденсаторы.
- Во-вторых, с помощью данного устройства выравнивается мощность электродвигателя до номинальной.
- В-третьих, можно регулировать частоту вращения, а также повышать ее больше номинала.
- В-четвертых, можно регулировать пусковой момент.
Эти устройства сегодня продаются в специализированных магазинах, но нет проблем их сделать и своими руками.
Ротор
По конструкции ротора электродвигатели асинхронные делятся на две группы:
- С фазным ротором.
- Короткозамкнутым.
Первый вариант – это двигатели с большой мощностью, которым необходим большой пусковой момент. В конструкции их ротора установлены контактные кольца. Второй вариант – это конструкция, в пазы которой заложены медные стержни. Это типичные электродвигатели, простые и дешевые. Но у них есть пара недостатков: большой пусковой ток и слабое усилие при начале вращения.
Технические характеристики
На что обычно надо обратить внимание, выбирая электродвигатели? Технических характеристик, в принципе, немного. Это мощность, измеряемая в кВт, скорость вращения ротора в об/мин. Все остальные технические характеристики не столь важны именно для выбора. Хотя, к примеру, масса изделия может помочь рассчитать нагрузку на подставку или монтажную раму.
Заключение по теме
Итак, были рассмотрены асинхронные электродвигатели – электрическое оборудование, которое нередко используется в частных домах для бытовых нужд. Устройство и принцип работы мотора вам теперь понятно, а вот как правильно подключить двигатель к однофазной сети, читайте в другой статье.
Похожие записи:
