Асинхронные двигатели

Асинхронные машины

 

Электротехника

 

Профессиональный  колледж

Асинхронные машины:

 

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

 

    Второе название асинхронных машин — индукционные вследствие того, что ток в обмотке ротора индуцируется вращающимся полем статора.

 

Достоинства:

Лёгкость в  изготовлении. Отсутствие механического контакта со статической частью машины.

 Недостатки:

Небольшой пусковой момент. Значительный пусковой ток.

История создания асинхронных  машин:

 

    Приоритет в создании асинхронного двигателя принадлежит Николе Тесла, который в Будапеште весной 1882 г. решил проблему создания вращающегося магнитного поля при помощи неподвижной многофазной обмотки переменного тока, а в 1884 г. в Страсбурге продемонстрировал действующую модель своего двигателя.

 

Ни́кола Тесла

(1856-1943) — физик, инженер, изобретатель в области электротехники и радиотехники.

История создания асинхронных  машин:

 

   Вклад в развитие асинхронных двигателей внес Галилео Феррарис, который в 1885 г. в Италии построил модель асинхронного двигателя мощностью 3 Вт.

 

Галилер Феррарис (1847 -1897), Итальянский физик и инженер-электрик.

 

  Заслуга Феррариса в том, что сделав ошибочный вывод о небольшом к.п.д. асинхронного двигателя и о нецелесообразности применения систем переменного тока, он привлек внимание многих инженеров к проблеме совершенствования асинхронных машин.

История создания асинхронных  машин:

 

   В 1889 г. Доливо-Добровольский получил патент на трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа «беличья клетка», а в 1890 г. — патенты в Англии и Германии на трёхфазный асинхронный двигатель с фазным ротором.

 

Михаил Осипович Доли́во-Доброво́льский (1861-1919) — русский электротехник польского происхождения, один из создателей техники трёхфазного переменного тока, немецкий предприниматель.

Устройство асинхронного двигателя:

 

Устройство  статора асинхронного двигателя:  
1 - сердечник,

2 - обмотка,

3 - станина,

4 - щиток

 

Сердечник 1 статора набирается из стальных пластин толщиной 0,35 или 0,5 мм. Пластины штампуют с впадинами (пазами), изолируют лаком или окалиной для уменьшения потерь на вихревые токи, собирают в отдельные пакеты и крепят в станине 3 двигателя.

Устройство асинхронного двигателя:

 

Соединение  зажимов на щитке двигателя  
при включении обмотки статора:  
а - треугольником,

б - звездой

Устройство асинхронного двигателя:

 

Короткозамкнутый  ротор

 

Ротор короткозамкнутого  асинхронного двигателя:  
а - устройство,

б - обмотка;

1 - сердечник,

2 - проводники,

3 - медные кольца

 

Короткозамкнутая обмотка  ротора выполняется по типу беличьего  колеса (изо, б). В пазах ротора укладывают массивные стержни, соединенные на торцовых сторонах медными кольцами.

Устройство асинхронного двигателя:

 

Асинхронные двигатели с  короткозамкнутым ротором имеют небольшой пусковой момент и значительный пусковой ток, что является существенным недостатком «беличьей клетки».

 

Достоинства -  легкость в изготовлении, и отсутствие электрического контакта со статической частью машины, что гарантирует долговечность и снижает затраты на обслуживание.

Устройство асинхронного двигателя:

 

Фазный  ротор

 

   Фазная обмотка ротора выполнена подобно статорной, т. е. проводники соответствующим образом соединены между собой, образуя трехфазную систему.

   Обмотки трех фаз соединены звездой. Начала этих обмоток подключены к трем контактным медным кольцам, укрепленным на валу ротора.

    Обладают лучшими пусковыми и регулировочными свойствами.

Устройство асинхронного двигателя:

 

    Наиболее существенным недостатком является относительно низкий коэффициент мощности (cosφ). 
    У асинхронного двигателя cosφ при полной нагрузке может достигать значений 0,85—0,9; при недогрузках двигателя его cosφ резко уменьшается и при холостом ходе составляет 0,2—0,3.

Устройство асинхронного двигателя:

 

    В целях повышения коэффициента мощности асинхронных двигателей воздушный зазор стремятся делать возможно меньшим, доводя его у малых двигателей (порядка 2—5 кВт) до 0,3 мм.

    В двигателях большой мощности воздушный зазор приходится увеличивать по конструктивным соображениям, но все же он не превышает 2—2,5 мм.

Пуск в ход  асинхронных двигателей:

 

    Прямой пуск двигателя непосредственным включением его в сеть допускается только в том случае, когда мощность двигателя, намного меньше мощности источника энергии, питающего сеть.

 

Схема включения  пускового реостата  
в цепь фазного ротора асинхронного двигателя

Пуск в ход  асинхронных двигателей:

 

Схема пуска короткозамкнутого асинхронного двигателя с переключением обмотки статора со звезды на треугольник.

 

    В момент пуска обмотку статора соединяют звездой, а после того как двигатель разовьет частоту вращения, близкую к нормальной, ее переключают треугольником.

    При  таком способе пуска двигателя в ход пусковой ток в сети уменьшается в три раза по сравнению с пусковым током, при соединении треугольником.

Двигатели с улучшенными  пусковыми свойствами:

 

    Значительное улучшение пусковых характеристик асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором достигается изменением конструкции ротора: используют роторы с двойной короткозамкнутой обмоткой и с глубокими пазами.

    Ротор  с двойной короткозамкнутой обмоткой был впервые предложен М. О. Доливо-Добровольским в 1889 г. Он имеет две короткозамкнутые обмотки, выполненные в виде беличьих клеток (изо, а).

 

 

Схема устройства ротора:  
а - с двойной короткозамкнутой обмоткой,

б - с глубокими пазами

Однофазные асинхронные  двигатели:

 

    Однофазные асинхронные двигатели широко применяют при небольших мощностях (до 1 - 2 кВт).

    Такой двигатель отличается от трехфазного тем, что на статоре его помещается однофазная обмотка.

 

    Особенностью  однофазных асинхронных двигателей является отсутствие начального или пускового момента, т. е. при включении такого двигателя в сеть ротор его будет оставаться неподвижным.

    Если  под действием какой-либо внешней силы вывести ротор из состояния покоя, то двигатель будет развивать вращающий момент.

Однофазные асинхронные  двигатели:

 

Схема пуска однофазного двигателя при включении в цепь пусковой обмотки: а - индуктивности, 6 – емкости

 

Отсутствие начального момента является существенным недостатком однофазных асинхронных двигателей. Поэтому они всегда снабжаются пусковым устройством.

Однофазные асинхронные  двигатели:

 

Схема подключения  асинхронного двигателя в однофазную сеть через конденсаторы.

Соединение обмоток треугольником с подключением рабочих и пусковых конденсаторов.

Однофазные асинхронные  двигатели:

 

Есть двигатель, у которого обмотки рассчитаны для подключения  к сети 220В/127В. При схеме соединение обмоток звездой его подключают к трехфазной сети 220В, а при схеме  соединение обмоток треугольником  подключают к трехфазной сети 127В.

Однофазные асинхронные  двигатели:

 

Принцип подключения асинхронного двигателя через магнитный пускатель.

Спасибо за внимание!

 

1

 

2

 

3

 

4

 

5

 

6

 

7

 

8

 

9

 

10

 

11

 

12

 

13

 

14

 

15

 

16

 

17

 

18

 

19

 

20

 

21