Вы здесь

Трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором

В сельском хозяйстве используется несколько миллионов трехфазных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Этот тип электродвигателя является основным техническим средством при электромеханизации производственных процессов во всех отраслях сельского хозяйства.

Трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором состоит из корпуса 7, неподвижного статора 6, вращающегося ротора 5 и двух подшипниковых щитов 4  с подшипниками качения или скольжения, расположенными в центре щитов (ри.26).

рис.26. Устройство трехфазного электродвигателя.



Статор двигателя состоит из сердечника 6 и трехфазной обмотки 8. Корпус изготовляется из чугуна или из алюминиевых сплавов.

Сердечник статора (рис.27)

рис.27. Сердечник статора трехфазного асинхронного электродвигателя.

набирается из штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,3 или 0,5 мм, изолированных друг от друга покраской лаком для уменьшения потерь на вихревые токи. На внутренней поверхности сердечника имеются открытые пазы для укладки в них трехфазной обмотки, выполненной из изолированного провода. Оси обмоток расположены симметрично под углом 120° друг к другу.

Каждая обмотка-фаза имеет маркировку, приведенную ниже.

Ротор асинхронного электродвигателя состоит из вала, опирающегося на подшипники, сердечника и обмотки. Сердечник ротора набирается из штампованных листов электротехнической стали. На внешней поверхности сердечника имеются пазы, в которых размещаются медные или алюминиевые стержни обмотки ротора без изоляции. Концы стержней путем сварки или литья под давлением соединяются с кольцами. В результате получается короткозамкнутая обмотка ротора, напоминающая беличье колесо (рис.28).

ри.28. Короткозамкнутая обмотка ротора асинхронного электродвигателя.

Принцип действия асинхронного электродвигателя основан на взаимодействии индуктированного тока ротора с магнитным потоком статора. При включении обмотки трехфазного двигателя под напряжение источника трехфазного переменного тока образуется вращающееся магнитное поле, частота вращения которого равна n1=60f/p, где n1—частота вращения магнитного поля, об/мин; f — частота тока, Гц; р — число пар магнитных полюсов двигателя.

Силовые линии вращающегося магнитного поля пересекают стержни короткозамкнутой обмотки ротора и в них индуктируется э.д.с., которая вызывает появление тока и магнитного потока в роторе двигателя.

Взаимодействие магнитного поля статора с потоком ротора создает механический вращающий момент, под действием которого ротор начинает вращаться. Частота вращения ротора несколько меньше частоты вращения магнитного поля. Такой двигатель называется асинхронным. Величина, характеризующая отставание ротора от магнитного поля в относительных единицах, называется скольжением, подсчитывают ее по формуле

где n2 - номинальная частота вращения ротора, об/мин.

рис.29. Механическая характеристика асинхронного короткозамкнутого электродвигателя.

На рис. 29 изображена механическая характеристика асинхронного короткозамкнутого электродвигателя, из которой видно, что при неподвижном роторе в момент пуска двигателя n2= 0 и S=1 и момент на его валу равен пусковому Мпуск. При номинальной нагрузке (номинальном моменте Мн) S=0,02/0,07 и n2= (0,98/ 0,93)n1. С увеличением нагрузки, не превышающей максимального момента, частота вращения уменьшается незначительно (характеристика жесткая). При дальнейшем увеличении нагрузки частота вращения и момент двигателя резко уменьшаются (участок CD), двигатель чрезмерно нагревается и может выйти из строя.



Для включения двигателя в сеть его ста-торные обмотки должны быть соединены в одну из схем — в звезду или треугольник. Для включения двигателя в сеть его статорные обмотки должны быть соединены в одну из схем - в звезду или треугольник. Для выбора схемы соединения обмоток двигателя используют табл. I.

табл.1. Схемы соединения обмоток двигателя.

При неправильном выборе схемы соединения обмоток двигатель во время работы может выйти из строя.

Если линейное напряжение в сети (т. е. напряжение, имеющееся в хозяйстве) совпадает с большим напряжением, указанным в паспорте двигателя, то обмотки статора нужно соединять в звезду; если же напряжение в сети совпадает с меньшим напряжением, указанным на двигателе, то обмотку статора нужно соединить в треугольник. Если же напряжение в сети не совпадает ни с одним из напряжений, указанных на двигателе, то такой двигатель не может быть использован в данном хозяйстве.

Чтобы двигатель включить в сеть по схеме «звезда», нужно все концы обмоток (С4, С5, С6) соединить электрически в одну точку, а все начала обмоток (C1, С2, СЗ) присоединить к фазам сети А, В, С (рис.30,а).

рис.30. Схемы соединения обмоток трехфазного асинхронного электродвигателя.

Для включения двигателя по схеме «треугольник» нужно начало первой обмотки соединить с концом второй, начало второй обмотки— с концом третьей и начало третьей — с концом первой. Места соединений обмоток подключают к трем фазам сети (рис.30, б).

Для изменения направления вращения трехфазного асинхронного электродвигателя достаточно поменять местами две любых фазы сети независимо от схемы включения электродвигателя. Для (быстрого изменения направления вращения двигателя применяют реверсивные рубильники (рис.31),

рис.31. Схема включения трехфазного асинхронного электродвигателя в сеть при помощи реверсивного рубильника.

или реверсивные магнитные пускатели.



Трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором наряду с простотой конструкции, высокой надежностью в работе, долговечностью, низкой стоимостью и универсальностью обладает одним существенным недостатком: при его пуске возникает пусковой ток, величина которого в 5—7 раз больше номинального. Большой пусковой ток, на который электрическая сеть обычно не рассчитана, вызывает значительное снижение напряжения, что в свою очередь отрицательно влияет на устойчивую работу соседних электроприемников.

Чтобы уменьшить пусковые токи трехфазных асинхронных ко-роткозамкнутых двигателей больших мощностей, их включают с помощью переключателя схем со звезды на треугольник (рис.32).

рис.32. Схема включения трехфазного асинхронного электродвигателя в сеть при помощи переключателя схем со звезды на треугольник.

При этом сначала двигатель соединяется по схеме «звезда» (нижнее положение ножей переключателя П), потом, после того как ротор двигателя наберет обороты, его обмотки переключаются в схему «треугольник» (верхнее положение ножей переключателя П). При среднем положении ножей переключателя П двигатель отключен от сети. Снижение пускового тока двигателя при переключении его обмоток со звезды на треугольник происходит потому, что вместо предназначенной для данного напряжения сети сxeмы «треугольник» каждая обмотка двигателя включается на напряжение в √3 меньшее, а потребляемый ток снижается в три раза. Снижается также в три раза и мощность, развиваемая электродвигателем при пуске. Поэтому изложенный способ снижения пускового тока можно использовать лишь при нагрузке не более 1/3 номинальной.

На каждом электрическом двигателе должен быть технический паспорт в виде металлической пластинки, укрепленной на его корпусе. В паспорте трехфазного асинхронного электродвигателя приводятся его основные технические данные, тип электродвигателя, заводской номер, номинальные: напряжение, ток, мощность, частота вращения, коэффициент мощности, коэффициент полезного действия, масса и др.

На практике получили распространение трехфазные асинхронные короткозамкнутые электродвигатели трех серий: А, А2, 4А. Асинхронные электродвигатели серии 4А имеют следующие преимущества по сравнению с двигателями серии А2; меньше масса (в среднем на 18%), габариты, высота оси вращения и другие установочные размеры; снижение уровня воздушного шума и вибраций; большие пусковые моменты, большое удобство при монтаже и эксплуатации, повышенная надежность.

В инкубаториях рекомендуется применять трехфазные электродвигатели AOЛ2, 4АА; 4АР.