7.1. Асинхронні двигуни

Асинхронні двигуни виробляються потужністю від часток вата до тисяч кіловат при напрузі 127, 220, 380, 500, 600, 6000, 10000 В. У порівнянні з іншими видами електродвигунів асинхронний двигун (АД) є простішим за конструкцією, надійнішим у експлуатації і найбільш дешевим. Трифазні і однофазні АД використовують в електроприводах обладнання, де не вимагається строгого дотримання частоти обертання.

Існує два типи трифазних асинхронних двигунів, які мають однакові конструкції статорів і відрізняються між собою тільки будовою роторів. Це двигуни з короткозамкненою обмоткою ротора (АД з КЗР) і двигуни з фазною обмоткою ротора (АД з фазним ротором чи інакше АД з контактними кільцями).

На підприємствах харчової промисловості здебільшого використовують двигуни з КЗР. Тут вони становлять 90-95% від загальної кількості електричних машин. Двигуни з фазним ротором складніші за конструкцією, але мають певні експлуатаційні переваги у порівнянні попередніми. Їх, як правило, використовують у потужних приводах.

Трифазні АД, включені за спеціальними схемами в мережу однофазного змінного струму, а також однофазні АД широко використовуються у засобах автоматизації та побуті.

7.1.1. Будова трифазного асинхронного двигуна

Нерухома частина АД – статор (рис. 4.1) складається зі станини 1, в якій через магнітоізолюючу прокладку 2 розташоване осердя 3 з трьома статорними обмотками 4.

Рис. 4.1. Статор асинхронного двигуна.

Станина АД являє собою вилиту циліндричну оболонку з ребрами (для покращення відводу теплоти) на зовнішній поверхні. Для потужних АД її відливають із чавуну або сталі разом з лапами для закріплення до фундаменту. Станіну малопотужних двигунів звичайно виготовляють із сплаву алюмінію, а лапи до станини прикріпляють болтами.

Осердя статора АД також має форму циліндричної оболонки. Оскільки осердя виконує функції магнітопроводу, то для зменшення вихрових струмів його набирають з окремих штампованих листів електротехнічної сталі товщиною (0,35...0,5) мм, електроізольованих один від одного окалиною або лаком. У потужних двигунів осердя до станини закріплюють через прокладку із немагнітного матеріалу (у більшості випадків це прошарок повітря), у малопотужних – безпосередньо запресовують у станину. До торців станини болтами прикріпляють підшипникові щитки з отворами для валу ротора.

На внутрішній поверхні осердя є подовжні пази, в які укладені три абсолютно однакові мідні обмотки (статорні), зсунуті у просторі одна по відношенню до другої на 120. Залежно від потужності двигуна для ізоляції витків статорних обмоток використовують електротехнічні лаки або спеціальні епоксидні компаунди здатні витримувати робочу температуру не менш як (130...150) С.

Залежно від техніки виконання статорних обмоток в осерді статора може бути створено 1, 2, 3 ... p пар магнітних полюсів. Разом з тим, ці полюси не можна визначити візуально. Тому АД є машиною з неявно вираженими полюсами.

Початки і кінці статорних обмоток (всього 6 штук) виведені на клемну колодку, розташовану на зовнішній поверхні станини двигуна і позначені: початки – С₁, С₂, С₃, кінці, відповідно – С₄, С₅, С₆. У сучасних АД затискачі статорних обмоток позначають так: початки – V, U, W, кінці – X, Y, Z.

Є двигуни, у яких кінці статорних обмоток з’єднані у спільну точку в середині статора, а на клемну колодку виведені тільки початки обмоток. У цьому випадку затискачі позначені буквами А, В, С.

На вісі статора розташована рухома частина двигуна – ротор, який, як вказувалося раніше, може мати короткозамкнену або фазну обмотки. Повітряний зазор між осердям статора і ротором у двигунів потужністю до 5 кВт звичайно становить (0,1...0,3) мм.

Ротор з короткозамкненою обмоткою, інакше короткозамкнений ротор (рис. 4.2, а), складається зі стального вала 1, на якому розташоване набране з окремих штампованих листів електротехнічної сталі циліндричне осердя 2. У продовжених пазах на зовнішній поверхні осердя розміщені стержні 3 (фази роторної обмотки), які по торцям замкнені у електричному відношенні коротко кільцями 4. Конструктивно, стержні і замикаючі їх кільця утворюють так зване “біляче” колесо (рис. 4.2, б).

Рис. 4.2. Короткозамкнений ротор (а) та короткозамкнена обмотка ротора (б) асинхронного двигуна.