Autoservice-mekona.ru

Автомобильный журнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Устройство и принцип работы асинхронного двигателя реферат

Асинхронный электродвигатель: принцип работы и устройство

Содержание

  1. Устройство асинхронного электродвигателя
  2. Принцип работы асинхронного двигателя
  3. Преимущества асинхронных двигателей

Самым эффективным устройством, превращающим электрическую энергию в механическую, является асинхронный двигатель, изобретенный инженером Доливо-Добровольским в конце 19 века. Учитывая возрастающий интерес современников к разработке и сборке станков, самодвижущихся аппаратов и прочих механизмов, мы постараемся объяснить, как работает асинхронный электродвигатель, чтобы вы могли понять принцип его действия и результативно его использовать.

Устройство асинхронного электродвигателя

В его конструкцию входят следующие элементы:

  • Статор цилиндрической формы, собранный из стальных листов. Сердечник статора имеет пазы, в которые уложены обмотки. Их оси сдвинуты на 120 градусов по отношению друг к другу.
  • Ротор (короткозамкнутый или фазный). Первый вариант представляет собой сердечник с алюминиевыми стержнями, накоротко замкнутыми торцевыми кольцами (беличья клетка). Второй вариант состоит из трехфазной обмотки, чаще всего соединенной «звездой».
  • Конструктивные детали – вал, подшипники, лапы, подшипниковые щиты, крыльчатка и кожух вентилятора, коробка выводов — обеспечивающие вращение, охлаждение и защиту механизма.

Схему асинхронного двигателя с указанием его деталей легко найти в интернете или в пособиях.

Принцип работы асинхронного двигателя

Принцип действия асинхронного электродвигателя заложен в его названии (не синхронный). То есть статор и ротор при включении создают вращающиеся с разной частотой магнитные поля. При этом частота вращения магнитного поля ротора всегда меньше частоты вращения магнитного поля статора.

Чтобы более наглядно представить себе этот процесс, возьмите постоянный магнит и покрутите его вокруг своей оси возле медного диска. Диск с небольшим отставанием начнет вращаться вслед за магнитом. Дело в том, что при вращении магнита в структуре диска возбуждаются токи Фуко (индукционные токи), движущиеся по замкнутому кругу. По сути они являются токами короткого замыкания, разогревающими металл. В диске «зарождается» собственное магнитное поле, в дальнейшем взаимодействующее с полем магнита.

В асинхронном двигателе для получения вращающегося поля используются обмотки статора. Магнитный поток, образованный ими, создает ЭДС в проводниках ротора. При взаимодействии магнитного поля статора и индуцируемого тока в обмотке ротора создается электромагнитная сила, приводящая во вращение вал электродвигателя.

Пошагово процесс выглядит следующим образом:

  1. При запуске двигателя магнитное поле статора пересекается с контуром ротора и индуцирует электродвижущую силу.
  2. В накоротко замкнутом роторе возникает переменный ток.
  3. Два магнитных поля (статора и ротора) создают крутящий момент.
  4. Крутящийся ротор пытается «догнать» поле статора.
  5. В тот момент, когда частоты вращения магнитного поля статора и ротора совпадут, электромагнитные процессы в роторе затухают и крутящий момент становится равным нулю.
  6. Магнитное поле статора возбуждает контур ротора, который к этому моменту снова отстает.

То есть ротор всегда медленнее магнитного поля статора, что и обеспечивает асинхронность.

Поскольку ток в роторе индуцируется бесконтактно, отпадает необходимость установки скользящих контактов, что делает асинхронные двигатели более надежными и эффективными. Изменяя направление тока в одной из обмоток (для этого нужно поменять фазы на клеммах), вы можете «заставить» мотор вращаться в ту или другую сторону.

Направление электромагнитной силы легко определить, вспомнив школьный курс физики и воспользовавшись «правилом левой руки».

На частоту вращения магнитного поля статора влияет частота питающей сети и число пар полюсов. Поскольку число пар полюсов зависит от типа двигателя и остается неизменным, то, если вы хотите изменить частоту вращения поля, необходимо изменить частоту питающей сети с помощью преобразователя.

Преимущества асинхронных двигателей

Благодаря тому, что устройство и принцип работы асинхронного электродвигателя достаточно просты, он обладает массой преимуществ и широко применяется во всех сферах народного хозяйства и в быту. Двигатели этого типа характеризуются:

  • Надежностью и долговечностью. Отсутствие контакта между подвижными и неподвижными деталями сводит к минимуму возможность износа и поломок.
  • Низкой стоимостью. Они доступны (не зря 90% от всех выпускающихся в мире двигателей именно асинхронные).
  • Простотой эксплуатации. Для того чтобы использовать их, не обязательно иметь специальные знания и навыки.
  • Универсальностью. Их можно установить практически на любое оборудование.

Изобретение асинхронного электродвигателя было значимым вкладом в развитие науки, промышленности и сельского хозяйства. С ним наша жизнь стала более комфортной.

Принцип работы и устройство трехфазной асинхронной машины

Обмотка фазного ротора выполняется трехфазной аналогично обмотке статора с тем же числом пар полюсов. Витки обмотки закладываются в пазы сердечника ротора и соединяются по схеме на звезду. Контактные кольца изготавливают из латуни или стали, они должны быть изолированы друг от друга и от вала. В качестве щеток используют металлографитовые щетки, которые прижимаются к контактным кольцам с помощью… Читать ещё >

  • машины переменного тока
  • Выдержка
  • Похожие работы
  • Помощь в написании

Принцип работы и устройство трехфазной асинхронной машины ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Принцип работы асинхронных двигателей основан на опыте Араго. Если под горизонтально подвешенным на нити диском из проводящего немагнитного материала (например, из меди) поместить вращающийся подковообразный магнит, то диск начнет вращаться в ту же сторону, что и магнит.

Это явление объясняется следующим образом. Вращающееся магнитное поле, создаваемое магнитом, индуцирует в диске замкнутые вихревые токи. Эти вихревые токи, в соответствии с законом Ампера, взаимодействуют с вращающимся магнитным полем, благодаря чему создается вращающий момент. Диск начинает вращаться в ту же сторону, что и поле, причем по мере увеличения скорости диска, скорость диска относительно поля уменьшается, что приводит к уменьшению величины индукционных токов в диске и вращающего момента. Диск начинает приостанавливаться и скорость диска относительно поля увеличивается, что приводит к увеличению величины индукционных токов в диске и вращающего момента. В конце концов, установится равновесие, при котором диск будет вращаться с некоторой постоянной скоростью, которая меньше скорости вращения магнитного поля, т. е. вращение диска будет асинхронным.

Читать еще:  Что будет если у инжекторного двигателя кончился бензин

Это явление асинхронного вращения диска из проводящего немагнитного материала во вращающемся магнитном поле и положено в основу устройства асинхронных двигателей.

Основные части машины: неподвижная называется статор, подвижная — ротор. Сердечник статора набирается из листовой электротехнической стали и запрессовывается в станину. На рис. 2.1 показан сердечник статора в сборе. Станина (1) выполняется литой, из немагнитного материала. Чаще всего станину выполняют из чугуна или алюминия. На внутренней поверхности листов (2), из которых выполняется сердечник статора, имеются пазы, в которые закладывается трехфазная обмотка (3). Обмотка статора выполняется в основном из изолированного медного провода круглого или прямоугольного сечения, реже — из алюминия. В простейшем случае обмотка статора состоит из трех секций, сдвинутых в пространстве друг относительно друга на 120″. В этом случае создается двухполюсное вращающееся магнитное поле. Для создания четырехполюсного вращающегося магнитного поля необходимо число секций обмотки увеличить до 6 и т. д. Начала и концы обмоток статора трехфазного асинхронного двигателя выводятся на щиток корпуса (рис. 2.2 а), закреплённый на станине Обмотка статора состоит из трех отдельных частей, называемых фазами. Начала фаз обозначаются буквами с1, с2, с3, концы — с4, с5, с6.

Обмотка статора может быть соединена по схеме на звезду (рис. 2.2, б) или треугольник (рис. 2.2, в). Выбор схемы соединения обмотки статора зависит от линейного напряжения сети и паспортных данных двигателя. В паспорте трехфазного двигателя задаются линейные напряжения сети и схема соединения обмотки статора. Например, 380/220, Y/?. Данный двигатель можно включать в сеть с Uл = 380 В по схеме звезда или в сеть с Uл =220В — по схеме треугольник. Основное назначение обмотки статора — создание в машине вращающего магнитного поля.

Сердечник ротора (рис. 2.3 б) набирается, из листов электротехнической стали, на внешней стороне которых имеются пазы, в которые закладывается обмотка ротора. Обмотка ротора бывает двух видов: короткозамкнутая уложена в виде беличьего колеса (рис. 2.3 а). Здесь каждая пара диаметрально противоположных стержней с соединительными кольцами представляет собой рамку, т. е. короткозамкнутыи виток. Поэтому такой ротор называется короткозамкнутым. Фазная: в пазы укладывается обмотка, к которой через контактные кольца и щетки подводится трехфазное напряжение [https://education-club.ru, 15].

Соответственно этому асинхронные двигатели бывают с короткозамкнутым ротором и фазным ротором (с контактными кольцами).

Двигатель с короткозамкнутым ротором не имеет подвижных контактов. За счет этого такие двигатели обладают высокой надежностью. Обмотка ротора выполняется из меди, алюминия, латуни и других материалов.

Доливо-Добровольский первым создал двигатель с короткозамкнутым ротором и исследовал его свойства. Он выяснил, что у таких двигателей есть очень серьезный недостаток — ограниченный пусковой момент. Доливо-Добровольский назвал причину этого недостатка — сильно закороченный ротор. Им же была предложена конструкция двигателя с фазным ротором.

На рис. 2.4 приведен вид асинхронной машины с фазным ротором в разрезе: 1 — станина, 2 — обмотка статора, 3 — ротор, 4 — контактные кольца, 5 — щетки.

Обмотка фазного ротора выполняется трехфазной аналогично обмотке статора с тем же числом пар полюсов. Витки обмотки закладываются в пазы сердечника ротора и соединяются по схеме на звезду. Контактные кольца изготавливают из латуни или стали, они должны быть изолированы друг от друга и от вала. В качестве щеток используют металлографитовые щетки, которые прижимаются к контактным кольцам с помощью пружин щеткодержателей, закрепленных неподвижно в корпусе машины. На рис. 2.5 приведено условное обозначение асинхронного двигателя с короткозамкнутым (а) и фазным (б) ротором.

На рис. 2.6 приведен вид асинхронной машины с короткозамкнутым ротором в разрезе: 1 — станина, 2 — сердечник статора, 3 — обмотка статора, 4 — сердечник ротора с короткозамкнутой обмоткой, 5 — вал.

Тест для самоконтроля.
Устройство и принцип действия асинхронных машин

Частота вращения ротора шестиполюсного асинхронного двигателя при примерно равна ___ об/мин:а) 1430; Вращение поля обмотки статора изменится на обратное при смене чередования фаз А, В, С на: а) А, С, В. Электрическая энергия трехфазного переменного тока в двигательном режиме асинхронной машины. Ротор асинхронной машины в двигательном режиме вращается _ магнитного поля статора. Полюсное деление… Читать ещё >

  • устройство и принцип действия асинхронных машин
  • Выдержка
  • Похожие работы
  • Помощь в написании

Тест для самоконтроля. Устройство и принцип действия асинхронных машин ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

  • 1. Режимы работы электрической машины переменного тока:
    • а) только двигателем;
    • б) генераторами, двигателями;
    • в) генераторами, двигателями, компенсаторами.
    • (Эталон: б, в)
  • 2. Магнитное поле создаваемое обмоткой трехфазного двигателя является…
  • а) вращающимся;
  • б) постоянным по величине;
  • в) синусоидальным;
  • г) пульсирующем во времени.
  • (Эталон: а).
  • 3. Выражение, определяющее частоту вращения магнитного поля:

  • (Эталон: г)
  • 4. Число полюсов асинхронного двигателя при и равно:
    • а) 4;
    • б) 6;
    • в) 8;
    • г) 10;
    • д) 12.
    • (Эталон: в).
  • 5. Выражение, определяющее скольжение асинхронной машины:
    • а) ;
Читать еще:  Что делать если не слил воду с двигателя

  • б) ;
  • в) ;

  • г) .
  • (Эталон: а, г)
  • 6. Частота вращения ротора шестиполюсного асинхронного двигателя при примерно равна ___ об/мин:
    • а) 1430;
    • б) 960;
    • в) 735;
    • г) 585;
    • д) 478.
    • (Эталон: б).
  • 7. Соответствие числа пар полюсов и синхронной частоты вращения поля:
    • а) 3000
    • б) 2000
    • в) 1500
    • г) 1200
    • д) 1000
    • (Эталон: 1-а, 2-в, 3-д).
  • 8. Вращение поля обмотки статора изменится на обратное при смене чередования фаз А, В, С на:
    • а) А, С, В.
    • б) С, В, А.
    • в) В, С, А.
    • (Эталон: а, б).
  • 9. Полюсное деление простейшей трех фазной обмотки при составит ____ окружности.
  • а) половину
  • б) четверть
  • в) две третьи
  • (Эталон: б).
  • 10. Ротор асинхронной машины в двигательном режиме вращается _____ магнитного поля статора.
  • а) медленнее;
  • б) быстрее;
  • в) синхронно
  • (Эталон: а).
  • 11. Электрическая энергия трехфазного переменного тока в двигательном режиме асинхронной машины
  • а) преобразуется в механическую
  • б) генерируется в сеть
  • (Эталон: а).
  • 12. Перевод асинхронной машины в режим генератора осушествляется при:
    • а) включении в обмотку статора емкости;
    • б) уменьшении частоты вращения ротора тормозным моментом;
    • в) вращении ротора машины встречно магнитному полю;
    • г) включении в обмотку статора активного сопротивление;
    • д) вращении ротора быстрее магнитного поля
    • (Эталон: д).
  • 13. Перевод асинхронной машины в режим электромагнитного тормоза осуществляется при:
    • а) включении в обмотку статора активного сопротивления;
    • б) уменьшении частоты вращения ротора тормозным моментом;
    • в) вращении ротора машины встречно магнитному полю;
    • г) включении в обмотку статора емкости;
    • д) вращении ротора быстрее магнитного поля.
    • (Эталон: в).
  • 14. Сердечник статора электрической машины переменного тока изготавливают…
  • а) из изолированных листов электротехнической стали;
  • б) отливая массивным из магнитной стали или чугуна;
  • в) из неизолированных листов электротехнической стали;
  • г) отливая массивным из немагнитной стали;
  • (Эталон: а)
  • 15. Металлы, применяемые для изготовления обмотки ротора асинхронной машины:
    • а) электротехническая сталь;
    • б) латунь;
    • в) медь;
    • г) алюминий.
    • (Эталон: б, в, г)
  • 16. Сердечник ротора электрической машины переменного тока изготавливают…
  • а) из изолированных листов электротехнической стали;
  • б) отливая массивным из магнитной стали или чугуна;
  • в) из неизолированных листов электротехнической стали;
  • г) отливая массивным из немагнитной стали;
  • (Эталон: а)
  • 17. Контактные кольца асинхронного двигателя с фазным ротором предназначены для:
    • а) подачи напряжения на обмотку ротора;
    • б) подачи напряжения на обмотку статора;
    • в) соединения обмотки ротора с сопротивлением;
    • г) соединения обмотки статора с сопротивлением
    • (Эталон: а, в)

Реферат по дисциплине: «Электротехника и электроника». на тему: «Асинхронный электродвигатель».

Министерство образовании Рязанской области

Областное государственое бюджетное

профессиональное образовательное учреждением

«Касимовский нефтегазовый колледж»

по дисциплине: «Электротехника и электроника».

на тему: «Асинхронный электродвигатель».

Асинхронные электродвигатели (АД) находят в народном хозяйстве широкое применение. По разным данным до 70% всей электрической энергии, преобразуемой в механическую энергию вращательного или поступательного движения, потребляется асинхронным двигателем. Электрическую энергию в механическую энергию поступательного движения преобразуют линейные асинхронные электродвигатели, которые широко используются в электрической тяге, для выполнения технологических операций. Широкое применение АД связано с рядом их достоинств.

Асинхронные двигатели — это самые простые в конструктивном отношении и в изготовлении, надежные и самые дешевые из всех типов электрических двигателей. Они не имеют щеточноколлекторного узла либо узла скользящего токосъема, что помимо высокой надежности обеспечивает минимальные эксплуатационные расходы. В зависимости от числа питающих фаз различают трехфазные и однофазные асинхронные двигатели.

Трехфазный асинхронный двигатель при определенных условиях может успешно выполнять свои функции и при питании от однофазной сети. АД широко применяются не только в промышленности, строительстве, сельском хозяйстве, но и в частном секторе, в быту, в домашних мастерских, на садовых участках.

Однофазные асинхронные двигатели приводят во вращение стиральные машины, вентиляторы, небольшие деревообрабатывающие станки, электрические инструменты, насосы для подачи воды. Чаще всего для ремонта или создания механизмов и устройств промышленного изготовления или собственной конструкции применяют трехфазные АД. Причем в распоряжении конструктора может быть как трехфазная, так и однофазная сеть. Возникают проблемы расчета мощности и выбора двигателя для того или другого случая, выбора наиболее рациональной схемы управления асинхронным двигателем, расчета конденсаторов, обеспечивающих работу трехфазного асинхронного двигателя в однофазном режиме, выбора сечения и типа проводов, аппаратов управления и защиты. Такого рода практическим проблемам посвящена предлагаемая вниманию читателя книга. В книге приводится также описание устройства и принципа действия асинхронного двигателя, основные расчетные соотношения для двигателей в трехфазном и однофазном режимах.

Устройство и принцип действия асинхронных электродвигателей

Устройство трехфазных асинхронных двигателей

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 (рис. 1.а). Листы собирают и скрепляют таким образом, что в магнитопроводе формируются зубцы и пазы статора (рис. 1.б). Магнитопровод представляет собой малое магнитное сопротивление для магнитного потока, создаваемого обмоткой статора, и благодаря явлению намагничивания этот поток усиливает.

Читать еще:  Двигатель без номера как поставить на учет 2016

Рис. 1 Магнитопровод статора

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 (рис. 2).

Рис 2. Схемы соединения фазных обмоток трехфазного асинхронного двигателя в звезду и в треугольник

Более подробные сведения о схемах соединения и условных обозначениях начал и концов обмоток представлены ниже. 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». Обмотка ротора крупных двигателей включает латунные или медные стержни, которые вбивают в пазы, а по торцам устанавливают короткозамыкающие кольца, к которым припаивают или приваривают стержни. Для серийных АД малой и средней мощности обмотку ротора изготавливают путем литья под давлением алюминиевого сплава. При этом в пакете ротора 1 заодно отливаются стержни 2 и короткозамыкающие кольца 4 с крылышками вентиляторов для улучшения условий охлаждения двигателя, затем пакет напрессовывается на вал 3. (рис. 3). На разрезе, выполненном на этом рисунке, видны профили пазов, зубцов и стержней ротора.

Рис. 3. Ротор аснхронного двигателя с короткозамкнутой обмоткой

Общий вид асинхронного двигателя серии 4А представлен на рис. 4 [2]. 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. 4. Общий вид асинхронного двигателя серии 4А

Выпускаются также двигатели, имеющие и лапы, и фланец. Установочные размеры двигателей (расстояние между отверстиями на лапах или фланцах), а также их высоты оси вращения нормируются. Высота оси вращения — это расстояние от плоскости, на которой расположен двигатель, до оси вращения вала ротора. Высоты осей вращения двигателей небольшой мощности: 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100 мм.

Принцип действия трехфазных асинхронных двигателей

Выше отмечалось, что трехфазная обмотка статора служит для намагничивания машины или создания так называемого вращающегося магнитного поля двигателя. 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. 5). 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. 5. 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. Читатель, которому трудно представить проводящие контуры в сплошном диске, может изобразить диск в виде колеса со множеством проводящих ток спиц, соединенных ободом и втулкой. Две спицы, а также соединяющие их сегменты обода и втулки и представляют собой элементарный контур. Поле диска сцепляется с полем полюсов вращающегося постоянного магнита, и диск увлекается собственным магнитным полем. Очевидно, наибольшая электродвижущая сила будет наводиться в контурах диска тогда, когда диск неподвижен, и напротив, наименьшая, когда близка к скорости вращения диска. Перейдя к реальному асинхронному двигателю отметим, что короткозамкнутую обмотку ротора можно уподобить диску, а обмотку статора с магнитопроводом — вращающемуся магниту. Однако вращение магнитного поля в неподвижном статоре а осуществляется благодаря трехфазной системе токов, которые протекают в трехфазной обмотке с пространственным сдвигом фаз.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector