Раздел
четвертый
АСИНХРОННЫЕ
МАШИНЫ
ПРИНЦИП
ДЕЙСТВИЯ И УСТРОЙСТВО
АСИНХРОННЫХ
МАШИН
Асинхронный
трохфазный двигатель — самый
распро-
страненный в промышленности
и сельском хозяйстве.
Около 95% всех
двигателей — асинхронные.
Асинхронный
двигатель изобретен талантливым
рус-
ским ученым М. О. Доливо-Добровольским
в 1889 г.
Простота устройства, дешевизна,
высокий к. п. д., боль-
шая надежность
в ра-
боте
способствовали его
быстрому внедрению
во
все отрасли хозяйства.
Принцип
действия
асинхронного двигате-
ля
основан на взаимо-
действии
вращающего-
ся магнитного поля,
соз-
даваемого в трехфазпой
обмотке
статора, и про-
водников с током,
из
которых состоит обмот-
ка
ротора. Скорость вращения поля определяют
из фор-
мулы (58) 60/
а
| = —.
Р
Рис
221 Принцип действия
асинхронного
двигателя
Представим
себе вращающееся магнитное поле в виде
кольца с двумя постоянными магнитами
(рис. 221).
В
середине кольца помещена обмотка ротора
в виде короткозамкнутой беличьей
клетки.
Вращающееся-магнитное
поле статора индуктирует в проводах
обмотки ротора токи, направление которых
определяют по правилу правой руки. При
этом нужно
305Глава XXV
1. Принцип действия асинхронного двигателя
иметь
в виду, что если магнитное поле вращается
по часовой стрелке, то относительное
вращение проводника нужно принимать
против часовой стрелки.
В
проводах, находящихся под северным
полюсом, ток направлен к нам и направление
его обозначим точкой.
При
взаимодействии магнитного поля статора
и ротора (рис. 221) к проводу приложена
crniaF, заставляющая его
перемещаться в сторону движения поля
статора.
Если
поле статора вращается со скоростью
nlt
которую называют синхронной,
то ротор вращается с меньшей скоростью
щ,
которую называют асинхронной.
Отставание
ротора от поля статора называют
скольжением
и обозначают буквой s.
Величина
скольжения может быть определена из
урав-
Скольжение
— основная переменная величина
асинхронной машины, от которой зависит
режим ее работы. Из формулы скольжения
можно вывести формулу обо-
Число
оборотов ротора п2
при номинальных нагрузке, напряжении
и частоте указывают на заводском щитке
двигателя.
Величина
скольжения асинхронных двигателей
составляет примерно s =
0,01-f 0,06. Скольжение может
быть определено также в процентах.
У
асинхронного двигателя при неподвижном
роторе скольжение имеет максимальное
значение 5=1,
так как щ
= 0.
В
начальный момент пуска в ход асинхронного
двигателя, когда «2 еще равно
нулю, s = 1.
Пример.
Определить число оборотов четырехполюсного
асинхронного электродвигателя,
работающего со скольжением 3 %.
Решение.
Для четырехполюсного асинхронного
электродвигателя скорость вращения
поля статора со-
ротов
ротора
щ
— щ
(163)
v п
(164)
ставляет
306
(1 —s).s°/0=
”‘~"Ч00.
Тогда
скорость вращения ротора определится
из формулы скольжения
;
откуда щ
= — s);
nt
Щ
= 1500 (1 — 0,03) = 1455 об/мин.
Асинхронный
двигатель состоит из неподвижной части
— статора
и вращающейся — ротора.
Статор
представляет собой стальной сердечник
в виде пустотелого цилиндра, набираемого
из отдельных листов
Рис
222 Асинхронные двигатели
а
— с короткозамкнутым ротором б
— с фазным ротором, 1
— корчме
двигателя, 2
— обмотка статора, з
— подшипниковый щит, 4
— коротко-
замкнутый ротор, 5
— контактные кольца, б — фазный ротор
электротехнической
стали, изолированных между собой лаком.
Внутри цилиндра выштампованы пазы,
куда укладывают обмотку статора. По
устройству статор асинхронного двигателя
почти ничем не отличается от статора
синхронной машины. Обмотки статоров
асинхронной и синхронной машин
рассчитывают и выполняют аналогично
(рис. 222).
Внутри
статора помещается ротор, представляюнщй
собой стальной цилиндр, который набирают
из отдельных листов электротехнической
стали, покрытых изоляционным лаком.
Роторы
бывают двух типов: короткозамкнутые
и фазные.
307§ 2. Устройство асинхронных двигателей
В
пазы короткозамкнутого ротора укладывают
обмотку
в виде беличьей клетки,
выполняемую из медных стержней,
которую
с торцовых сторон замыкают кольцами
(рис.223,а).
В
двигателях неболь-
шой мощности,
до
100 кет,
беличью клет-
ку изготовляют
путем
заливки пазов ротора
алюминием
под давле-
нием. Беличью клетку
от
стали ротора не изо-
Рис.
223 Короткозамкнутый ротор: лируют,
так как про-
а
— беличья клетка, б — в сборе ВОДИМОСТЬ
ПРОВОДНИКОВ
обмотки
в десятки раз
больше проводимости
стали. При отливке беличьей клетки
из
алюминия одновременно отливают и
боковые кольца
вместе
с вентиляцион-
ными крыльями (рис.
224).
В
пазы фазного ро-
тора укладывают
трех-
фазную обмотку, вы-
полняемую
по типу об-
мотки статора. Разрез
двигателя
с фазным ро-
тором представлен
иа
рисунке 225.
Как
правило, фаз-
ную обмотку ротора
соединяют
в звезду. При этом концы обмотки
соединяют
вместе, а начала присоединяют
к контактным кольцам,
на которые
устанавливают щетки, соединенные с
пусковым
реостатом.
Схемы
двигателей приведены на рисунке 226.
Выводы
обмоток асинхронных двигателей
обозначают
следующим образом:
начала
концы
я
фаза С1 <74
я
фаза С2 С5
я
фаза Cs Се
Обмотки
двигателя могут быть соединены в звезду
или
в треугольник. Для удобства
соединения обмоток в тре-
угольник
выводы обмоток присоединены к доске
зажимов
308
Рис.
225. Продольный разрез асинхронного
двигателя с фазным ротором.
1
— вал, 2
— сердечник ротора, з
— обмотка статора, 4
— корпус статора, 5
— сердечник статора, в
— подшипниковый
щит, 7
— контактные кольца, 8
— щетки, 9
— коробка выводов
но
схеме, приведенной на рисунке 227, а.
На том же рисунке показаны способы и
схемы соединения обмоток. Если на
паспорте двигателя написано 220/380 в
и стоит обозначение Л/у, то
это значит,
что при линейном напряжении в сети 220
в
обмотки нужно соединить в треугольник,
а при линейном напряжении 380 в
— в звезду. Выводы обмоток ротора
обозначают буквами Plt
Р.2>
Р3.
В
СССР выпускается единая серия асинхронных
двигателей А. В нее входят двигатели
мощностью от 0,6 до
Рис
226. Схемы асинхронных двигателей:
а
— с короткозамкнутым ротором, б — с
фазным ротором
125
кет.
Все двигатели этой серии выполняются
с коротко- замкнутой обмоткбй из
алюминия.
Эти
двигатели имеют чугунный корпус, а при
малых мощностях корпус отливают из
сплава с большим содержанием алюминия,
тогда они обозначаются как серия АЛ.
Если
двигатели имеют закрытую конструкцию
с обдувом внешней ребристой поверхности
статора при помощи вентилятора,
укрепляемого на валу, тогда они
обозначаются как серия АО, а при
изготовлении корпуса из алюминия —
АОЛ.
Для
замены существующей серии асинхронных
электродвигателей А и АО разработана
новая единая серия А2
310
и
А02, которая по всем основным показателям
превосходит серии А и АО.
Вес
электродвигателей новой серии в среднем
на 25% ниже, чем у предыдущей серии, к. п.
д. на 1—2% выше,
Рис
227. Схемы соединения обмоток статора
асинхронных
двигателей:
а
— присоединение
выводов к доске зажимов, б
—
соединение обмоток
в звезду, в
— соединение обмоток в треугольник.
расход
электротехнической стали сокращен на
10%, а меди — на 12%.
Электродвигатели
новой серии предназначены для работы
от сети на напряжения 220/380, 380 (при
соединении треугольником) и 500 в.
Шкала
мощностей новой серии состоит из 18
ступеней, вместо 14 прежней серии.
Серия
включает такие мощности: 0,6; 0,8; 1,1; 1,5;
2,2; 3; 4; 5,5; 7,5; 10; 13; 17; 22; 30; 40; 55; 75 и 100 кет.
Вопросы
для
самопроверки
Объясните
принцип действия асинхронного двигателя.
Может
ли ротор асинхронного двигателя иметь
2000 об/мин
при
частоте сети / = 50 aif?
Из
каких основных частей состоит
асинхронный- двигатель и каково их
назначение?
Как
присоединены выводы обмотки статора
к зажимам и почему выбрана такая схема
присоединения?
Что
такое скольжение и как его определяют
Почему
у асинхронного двигателя скольжение
не может быть равным нулю?
311