Урок №87-88(Група№13 спецтехнологія)01.04.2020р.

Тема уроку. Асинхронний двигун з фазним ротором.

Виклад нового матеріалу:

1.Призначення двигуна.

2.Принцип роботи асинхронної машини.

3.Асинхронний двигун з фазним ротором.

Асинхронний двигун з фазним ротором

Асинхронні машини переважно застосовують як двигуни. За оцінками експертів із загальної кількості електричних двигунів, що перебувають в екс­плуатації, на асинхронні двигуни припадає 90-95%. Простота, висока надійність у роботі, малі габаритні розміри і низька вартість трифазних АД потужністю більше 0,5 кВт обумовили їхнє широке застосування в електроприводах метало­різальних верстатів, підйомно-транспортних механізмів, ковальсько-пресових машин, насосів, вентиляторів, компресорів та ін.

На рис.1. показана будова АД. Його основними конструктивними елемен­тами є нерухомий статор і обертовий ротор. Статор складається із станин , що є одночасно корпусом двигуна, і закріплених у ній магнітопроводу 2 і обмотки 3. Магнітопровід статора, який являє собою основну частину магніт­ного кола машини, виконаний з шихтованої електротехнічної сталі. На його внут­рішній циліндричній поверхні є пази, в які укладають провідники обмотки стато­ра. До станини кріплять два бічних щити 4 з наскрізними центральними отворами для підшипників вала ротора. Ротор АД 5 складається з пакета магніто­проводу і обмотки. Насаджений на вал 6 пакет магнітопроводу має форму цилінд­ра, на зовнішній поверхні якого виконані пази, де розмішується обмотка.

Залежно від типу обмотки ротор АД може бути короткозамкненим або фазним. У пази короткозамкнених роторів вкладені мідні стрижні, що з'єдну­ються з торців короткозамкненими кільцями; така обмотка має вигляд «білячої клітки»

Принцип роботи асинхронної машини заснований на викорис­танні обертового магнітного поля. При підключенні до мережі трифазної обмо­тки статора створюється обертове магнітне поле, кутова швидкість якого ви­значається частотою мережі числом пар полюсів обмотки р.

Перетинаючи провідники обмотки статора і ротора, це поле відповідно до закону електромагнітної індукції наводить в обмотках ЕРС. При замкнутій обмот­ці ротора в її колі протікає струм, взаємодія якого з результуючим магнітним по­лем створює електромагнітний момент на валу асинхронної машини. Якщо цей момент перевищує момент опору

на валу двигуна, вал починає обертатися і обер­тає робочий механізм. Кутову швидкість магнітного поля ω₁ називають синхро­нною. Звичайно кутова швидкість ротора ω₂ не дорівнює кутовій швидкості маг­нітного поля ω₁. Звідси і назва двигуна асинхронний, тобто несинхронний.

Робота асинхронної машини характеризується ковзанням s,що являє со­бою відносну різницю кутових швидкостей поля ₁ і ротора ω₂.

Значення і знак ковзання залежать від кутової швидкості ротора відносно магнітного поля і визначають режим роботи асинхронної машини.

Так, у режимі ідеального холостого ходу ротор і магнітне поле обертаються з однаковою частотою в одному напрямку, тобто ротор нерухомий відносно обертового маг­нітного поля, і ковзання sдорівнює нулю. ЕРС в обмотці ротора не індуктується, струм ротора й електромагнітний момент машини дорівнюють нулю. При пуску АД в перший момент часу ротор нерухомий: ω₂= 0, s = 1. Таким чином, ковзання в режимі двигуна змінюється від s= 1 в початковий момент пуску до s = 0 у режимі ідеального холостого ходу.

При обертанні ротора із швидкістю ω₂>ω₁ у напрямку обертання магніт­ного поля ковзання стає від'ємним. Машина переходить у генераторний режим і розвиває гальмовий момент. При обертанні ротора в напрямку, протилежному напрямку обертання магнітного поля (s> 1), асинхронна машина переходить у режим противключення і також розвиває гальмовий момент. Таким чином, за­лежно від ковзання розрізняють режими двигуна(s= 1÷0),генераторний (s = 1÷0) і противключення(s=1÷+∞). Режими генераторний і противключення використовують для гальмування асинхронних двигунів.

У сучасних АД, залежно від їхнього типу, при номінальному навантажен­ні ковзання становить s_ном= 0,015 ÷ 0,07.

Асинхронний двигун з фазним ротором

Асинхронний двигун з фазним ротором – це двигун, який можна регулювати за допомогою вмикання в коло ротора додаткових опорів. Зазвичай такі двигуни застосовуються при пуску з навантаженням на валу, оскільки збільшення опору в колі ротора, дозволяє підвищити пусковий момент і зменшити пускові струми. Цим асинхронний двигун з фазним ротором вигідно відрізняється від двигуна з короткозамкнутим ротором.

Рис.1.

Статор (2) виконаний, так само як і в звичайному асинхронному двигуні, він представляє з себе порожнистий циліндр, набраний з листів електротехнічної сталі, в який укладена трифазна обмотка.

Ротор (3) в порівнянні з короткозамкнутим, представляє з себе складнішу конструкцію. Він складається з осердя в якому укладена трифазна обмотка, аналогічно обмотці статора. Звідси назва двигуна.

Якщо двигун двополюсний, то обмотки ротора зміщені геометрично одна відносно одної на 120. Ці обмотки з’єднуються з трьома контактними кільцями (4), розташованими на валу ротора. Контактні кільця виконані з латуні або сталі, причому одине від одного вони ізольовані. За допомогою декількох метал-графітових щіток (зазвичай двох), які розташовані на щіткотримачі (5) і притискаються пружинами до кілець, в коло вводяться додаткові опори. Виводи обмоток з’єднуються за схемою “зірка”.

Додатковий опір вводиться тільки при пуску двигуна.

Причому ним зазвичай служить ступінчастий реостат, опір якого зменшують зі

збільшенням оборотів двигуна. Таким чином пуск двигуна здійснюється теж ступінчасто. Після того, як розгін закінчився і двигун вийшов на природну механічну характеристику, обмотку ротора закорочують. Для того, щоб зберегти щітки і понизити втрати на них, в двигунах з фазним ротором існує спеціальний пристрій, який піднімає щітки і замикає кільця. Таким чином, вдається підвищити ще і ККД двигуна.

Додатковий опір дозволяє головним чином здійснити пуск двигуна під навантаженням, працювати з ним тривалий час двигун не може, оскільки механічні характеристики занадто м’які і робота двигуна на них нестабільна.

Для того, щоб автоматизувати пуск двигуна, в обмотку ротора включають індуктивність. У момент пуску, частота струму в роторі найбільша, а значить і індуктивний опір максимальний. Потім, при розгоні двигуна, частота, як і опір зменшуються, і двигун поступово починає працювати в звичайному режимі.

За рахунок ускладнення своєї конструкції, асинхронний двигун з фазним ротором, має хороші пускові і регулювальні характеристики. Але з тієї ж причини, його вартість зростає приблизно в 1.5 в порівнянні із звичайним асинхронним двигуном, крім того збільшується маса, розміри і як правило, зменшується надійність двигуна

Д/З

1.Назвіть відмінності між двигунами з фазним ротором і короткозамкнкутим ротором. 2.Для чого застосовують пусковий реостат?

3. З якого матеріалу виготовляються кільця?

4 Як з’єднуються кінці обмоток ротора двигуна?

Відповісти Переслати