Вопрос 2. Асинхронная машина с разомкнутым ротором.
Вопрос 1. Конструкция и принцип работы асинхронного двигателя (АД).
Трехфазный асинхронный двигатель (АД) традиционного исполнения, обеспечивающий вращательное движение, представляет собой электрическую машину, состоящую из двух основных частей: неподвижного статора и ротора, вращающегося на валу двигателя. Статор двигателя состоит из станины, в которую впрессовывают так называемое электромагнитное ядро статора, включающее магнитопровод и трехфазную распределенную обмотку статора. Назначение ядра - намагничивание машины или создание вращающегося магнитного поля. Магнитопровод статора состоит из тонких (от 0,28 до 1 Мм) изолированных друг от друга листов, штампованных из специальной электротехнической стали. В листах различают зубцовую зону и ярмо. Листы собирают и скрепляют таким образом, что в магнитопроводе формируются зубцы и пазы статора. Магнитопровод представляет собой малое магнитное сопротивление для магнитного потока, создаваемого обмоткой статора, и благодаря явлению намагничивания этот поток усиливает.
В пазы магнитопровода укладывается распределенная трехфазная обмотка статора. Обмотка в простейшем случае состоит из трех фазных катушек, оси которых сдвинуты в пространстве по отношению друг к другу на 120°. Фазные катушки соединяют между собой по схемам звезда, либо треугольник.
Ротор двигателя состоит из магнитопровода, также набранного из штампованных листов стали, с выполненными в нем пазами, в которых располагается обмотка ротора. Различают два вида обмоток ротора: фазную и короткозамкнутую. Фазная обмотка аналогична обмотке статора, соединенной в звезду. Концы обмотки ротора соединяют вместе и изолируют, а начала присоединяют к контактным кольцам, располагающимся на валу двигателя. На контактные кольца, изолированные друг от друга и от вала двигателя и вращающиеся вместе с ротором, накладываются неподвижные щетки, к которым присоединяют внешние цепи. Это позволяет, изменяя сопротивление ротора, регулировать скорость вращения двигателя и ограничивать пусковые токи. Наибольшее применение получила короткозамкнутая обмотка типа «беличьей клетки».
|
|
|
Общий вид асинхронного двигателя серии 4А представлен на рис. 1. Ротор 5 напрессовывается на вал 2 и устанавливается на подшипниках 1 и 11 в расточке статора в подшипниковых щитах 3 и 9, которые прикрепляются к торцам статора 6 с двух сторон. К свободному концу вала 2 присоединяют нагрузку. На другом конце вала укрепляют вентилятор 10 (двигатель закрытого обдуваемого исполнения), который закрывается колпаком 12. Вентилятор обеспечивает более интенсивное отведение тепла от двигателя для достижения соответствующей нагрузочной способности. Для лучшей теплоотдачи станину отливают с ребрами 13 практически по всей поверхности станины. Статор и ротор разделены воздушным зазором, который для машин небольшой мощности находится в пределах от 0,2 до 0,5 мм. Для прикрепления двигателя к фундаменту, раме или непосредственно к приводимому в движение механизму на станине предусмотрены лапы 14 с отверстиями для крепления. Выпускаются также двигатели фланцевого исполнения. У таких машин на одном из подшипниковых щитов (обычно со стороны вала) выполняют фланец, обеспечивающий присоединение двигателя к рабочему механизму.
|
|
|
Рис. 1. Общий вид асинхронного двигателя серии 4А
В основе принципа действия асинхронного двигателя лежит закон электромагнитной индукции. Вращающееся магнитное поле статора пересекает проводники короткозамкнутой обмотки ротора, отчего в последних наводится электродвижущая сила, вызывающая в обмотке ротора протекание переменного тока. Ток ротора создает собственное магнитное поле, взаимодействие его с вращающимся магнитным полем статора приводит к вращению ротора вслед за полями. Наиболее наглядно идею работы асинхронного двигателя иллюстрирует простой опыт, который еще в XVIII веке демонстрировал французский академик Араго (рис. 2). Если подковообразный магнит вращать с постоянной скоростью вблизи металлического диска, свободно расположенного на оси, то диск начнет вращаться вслед за магнитом с некоторой скоростью, меньшей скорости вращения магнита.
|
|
|
Рис. 2. Опыт Араго, объясняющий принцип работы асинхронного двигателя
Это явление объясняется на основе закона электромагнитной индукции. При движении полюсов магнита около поверхности диска в контурах под полюсом наводится электродвижущая сила и появляются токи, которые создают магнитное поле диска.
Вопрос 2. Асинхронная машина с разомкнутым ротором.
Пусть ротор асинхронной машины разомкнут и неподвижен, а статорная обмотка включена в сеть с напряжением U1 и частотой f1. В этом случае асинхронная машина представляет собой трансформатор при холостом ходе. Первичной обмоткой является статорная обмотка, а вторичной – обмотка неподвижного ротора. Под действием напряжения U1 по обмотке статора протекает ток холостого хода I0. Образуемая этим током МДС F0 создает поток, одна часть которого Ф0 сцеплена с обмотками обеих частей машины (основной поток), а другая часть (поток рассеяния) Фs1 - только с обмоткой статора (рис. 2.1).
|
|
|
При числе пар полюсов машины – р частота вращения n1 МДС F0 и соответственно потока Ф0 определяется по формуле (1.4): n1 = f1/р. Основной поток при неподвижном роторе создает в обмотках статора и ротора ЭДС, определяемые по формулам:
(1)
(2)
Поток рассеяния 
создает в обмотке статора ЭДС рассеяния:
(3)
где х1- индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора.
На активном сопротивлении обмотки статора при протекании тока 
происходит падение напряжения 
. Таким образом, как и в случае трансформатора, уравнение напряжений статорной обмотки асинхронной машины представим в виде
(4)
С учетом выражения (2.4) относительно напряжения
(5)
Уравнение напряжений статорной обмотки асинхронной машины повторяет аналогичное уравнение первичной обмотки трансформатора. Отличие этих уравнений заключается в величине тока холостого хода. В асинхронной машине между статором и ротором имеется воздушный зазор и для проведения через него магнитного потока требуется большей величины МДС ( 
). Поэтому ток холостого хода асинхронной машины обычно составляет от 20 до 50 % от IH, что значительно больше тока холостого хода трансформатора (от 1 до 8 % от IH). Выше падение напряжения в обмотке статора асинхронной машины в сравнении с обмоткой трансформатора.
Потери мощности при холостом ходе асинхронной машины с неподвижным ротором больше, чем в трансформаторе. Они складываются из потерь электрических в обмотке статора:
(6)
и магнитных потерь в магнитопроводе статора и ротора: 
. На покрытие этих потерь машиной потребляется из сети мощность
(7)
Потребляемой активной мощностью определяется активная составляющая тока холостого хода:
Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 1020; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!