Двигатель с фазным ротором принцип работы: Асинхронный электродвигатель с фазным ротором

Двигатель с фазным ротором принцип работы: Асинхронный электродвигатель с фазным ротором

Posted on

Содержание

%d0%b0%d1%81%d0%b8%d0%bd%d1%85%d1%80%d0%be%d0%bd%d0%bd%d1%8b%d0%b9%20%d1%8d%d0%bb%d0%b5%d0%ba%d1%82%d1%80%d0%be%d0%b4%d0%b2%d0%b8%d0%b3%d0%b0%d1%82%d0%b5%d0%bb%d1%8c%20%d1%81%20%d1%84%d0%b0%d0%b7%d0%bd%d1%8b%d0%bc%20%d1%80%d0%be%d1%82%d0%be%d1%80%d0%be%d0 — с русского на все языки

Все языкиАнглийскийРусскийКитайскийНемецкийФранцузскийИспанскийИтальянскийЛатинскийФинскийГреческийИвритАрабскийСуахилиНорвежскийПортугальскийВенгерскийТурецкийИндонезийскийШведскийПольскийЭстонскийЛатышскийДатскийНидерландскийАрмянскийУкраинскийЯпонскийСанскритТайскийИрландскийТатарскийСловацкийСловенскийТувинскийУрдуИдишМакедонскийКаталанскийБашкирскийЧешскийГрузинскийКорейскийХорватскийРумынский, МолдавскийЯкутскийКиргизскийТибетскийБелорусскийБолгарскийИсландскийАлбанскийНауатльКомиВаллийскийКазахскийУзбекскийСербскийВьетнамскийАзербайджанскийБаскскийХиндиМаориКечуаАканАймараГаитянскийМонгольскийПалиМайяЛитовскийШорскийКрымскотатарскийЭсперантоИнгушскийСеверносаамскийВерхнелужицкийЧеченскийГэльскийШумерскийОсетинскийЧеркесскийАдыгейскийПерсидскийАйнский языкКхмерскийДревнерусский языкЦерковнославянский (Старославянский)МикенскийКвеньяЮпийскийАфрикаансПапьяментоПенджабскийТагальскийМокшанскийКриВарайскийКурдскийЭльзасскийФарерскийАбхазскийАрагонскийАрумынскийАстурийскийЭрзянскийКомиМарийскийЧувашскийСефардскийУдмурдскийВепсскийАлтайскийДолганскийКарачаевскийКумыкскийНогайскийОсманскийТофаларскийТуркменскийУйгурскийУрумскийБурятскийОрокскийЭвенкийскийМаньчжурскийГуараниТаджикскийИнупиакМалайскийТвиЛингалаБагобоЙорубаСилезскийЛюксембургскийЧерокиШайенскогоКлингонский

 

Все языкиАнглийскийНемецкийНорвежскийКитайскийИвритФранцузскийУкраинскийИтальянскийПортугальскийВенгерскийТурецкийПольскийДатскийЛатинскийИспанскийСловенскийГреческийЛатышскийФинскийПерсидскийНидерландскийШведскийЯпонскийЭстонскийТаджикскийАрабскийКазахскийТатарскийЧеченскийКарачаевскийСловацкийБелорусскийЧешскийАрмянскийАзербайджанскийУзбекскийШорскийРусскийЭсперантоКрымскотатарскийСуахилиЛитовскийТайскийОсетинскийАдыгейскийЯкутскийАйнский языкЦерковнославянский (Старославянский)ИсландскийИндонезийскийАварскийМонгольскийИдишИнгушскийЭрзянскийКорейскийИжорскийМарийскийМокшанскийУдмурдскийВодскийВепсскийАлтайскийЧувашскийКумыкскийТуркменскийУйгурскийУрумскийЭвенкийскийБашкирскийБаскский

Стенд-планшет «Асинхронный двигатель с фазным ротором» СП-ЭД-АДФР

Состав:

1. ПЛАНШЕТ — разрез «Асинхронный двигатель с с фазным ротором» (схема, характеристики, разрез натуральных деталей и элементов Асинхронног двигателя с с фазным ротором). Планшет выполнен из фанеры толщиной 18 мм, окрашенной акриловой краской, лицевая панель — из анодированного алюминия со специализированным долговременным  нанесением цветного изображения высокой четкости путем цифровой печати и последующей термической обработкой поверхности.    

На лицевой панели планшета размещены изображения типовых схем подключения двигателей, изображения принципов работы и конструкции, а так же установлены разрезы натуральных деталей и функциональных элементов реального Асинхронного двигателя с с фазным ротором.

2.МОДУЛЬ эмитации работы и ввода неисправностей  «с фазным ротором»  — блок с  встроенной платой на безе микроконтроллера, который благодаря светодиодам наглядно визуализирует принцип работы  Асинхронног двигателя с с фазным ротором.   3.Методические указания. 

4. Технический паспорт

Технические характеристики планшета:

— Габаритные размеры (ШхВхД): 620х400х420 мм

 — Температура эксплуатации: в диапазоне 5…40 °C.

Технические характеристики модуля имитации работы и диагностики неисправностей:

— Габаритные размеры (ШхВхД): 300х70х200 мм.

— Напряжение питания 220 вольт переменного тока

— Максимальная потребляемая мощность – 50 Вт

 — Температура эксплуатации: в диапазоне 5…40 °C.

Компания ООО «Денар-проф» готова предложить своим клиентам, произвести и поставить учебные стенды по электротехнике и энергетике для ВПО, СПО, НПО.

Мы предлагаем Вашему вниманию стенд, стоимость комплекта 100600 руб. Стоимость указана актуальная и действует на 1 квартал 2021 года.
Мы готовы как к осуществлению поставки оборудования, так и к полному формированию проекта, подготовке всей необходимой документации и укомплектованию лабораторию «под ключ». Наша компания на практике подтверждает свою мобильность и надежность. Качество учебных и лабораторных стендов находится на высоком уровне, вся продукция проходит ОТК. Оборудование производится в нужные для Вас сроки и по доступной цене.

Нашими клиентами уже стали сотни университетов, техникумов, колледжей и училищ по всей России и странам ближнего зарубежья.

Надеемся на плодотворное сотрудничество!

Асинхронные двигатели — Docsity

Введение Асинхронные электрические двигатели бывают двух видов – с фазным ротором или с короткозамкнутым ротором. Основными элементами, обеспечивающими работу асинхронного электродвигателя, являются статор и ротор. Ротором называется подвижный элемент асинхронного двигателя, выполненный в форме цилиндра. Принцип действия асинхронных двигателей основан на двух явлениях: образовании рабочего вращающегося магнитного поля токами в обмотке статора и воздействии этого поля на токи, индуцированные в короткозамкнутых витках ротора. Фазный ротор отличает от короткозамкнутого присутствие в его конструкции специальной обмотки с выводом на контактные кольца. Он обладает отличными регулировочными свойствами, а также обеспечивает облегченную и более мощную процедуру пуска. Такой механизм способствует образованию большого начального вращающегося момента. Рассматриваемая в работе разновидность асинхронного электродвигателя может использоваться в ответственных конструкциях благодаря своей повышенной надежности – она способна переносить кратковременные перегрузки и имеет постоянную скорость при изменениях интенсивности нагрузки. Двигатель с фазным ротором характеризуется меньшим пусковым током и может использоваться с автоматическими системами запуска. В настоящее время, на долю асинхронных двигателей, в том числе и трехфазные асинхронные двигатели с фазным ротором, приходится не менее 80% всех электродвигателей, выпускаемых промышленностью. Широкое распространение трехфазных асинхронных двигателей объясняется простотой их конструкции, надежностью в работе, хорошими эксплуатационными свойствами, невысокой стоимостью и простотой в обслуживании. 1 Общие данные об асинхронных двигателях с фазным ротором 1 1.1 Назначение Асинхронный двигатель с фазным ротором применяют для привода таких машин и механизмов, которые пускаются в ход под нагрузкой. В подобных приводах двигатель должен развивать при пуске максимальный момент, что достигается с помощью пускового реостата (более подробно устройство асинхронного двигателя с фазным ротором рассмотрено в пункте 1.2). Трехфазные асинхронные электродвигатели широко используются в устройствах автоматики и телемеханики, бытовых и медицинских приборах, устройствах звукозаписи и т.п. Благодаря особенностям своей конструкции электродвигатель с фазным ротором является оптимальной машиной энергообеспечения для подъемных устройств – лифтов, кранов, эскалаторов и т.д. При строительстве и оборудовании таких ответственных конструкций, как скважинные насосы выбирают именно асинхронный двигатель с фазным ротором. Специалисты рекомендуют отдавать предпочтение фазным роторам при оборудовании двигателей конвейеров, подъемников, крановых конструкций, различных промышленных мельниц (угольных, цементных и т.д.), вентиляционных систем, а также технических средств, рассчитанным на длительное время непрерывной работы. 1.2 Вид, устройство и принцип работы 2 . Пересекая проводники обмотки статора и ротора, это поле индуктирует в обмотках ЭДС (согласно закону электромагнитной индукции). При замкнутой обмотке ротора ее ЭДС наводит в цепи ротора ток. В результате взаимодействия тока с результирующим магнитным полем создается электромагнитный момент. Если этот момент превышает момент сопротивления на валу двигателя, вал начинает вращаться и приводить в движение рабочий механизм. Обычно угловая скорость ротора ω2 не равна угловой скорости магнитного поля ω1, называемой синхронной. Отсюда и название двигателя асинхронный, т. е. несинхронный. Работа асинхронной машины характеризуется скольжением s, которое представляет собой относительную разность угловых скоростей поля ω1 и ротора ω2: . Значение и знак скольжения, зависящие от угловой скорости ротора относительно магнитного поля, определяют режим работы асинхронной машины. Так, в режиме идеального холостого хода ротор и магнитное поле вращаются с одинаковой частотой в одном направлении, скольжение s=0, ротор неподвижен относительно вращающегося магнитного пол, ЭДС в его обмотке не индуктируется, ток ротора и электромагнитный момент машины равны нулю. При пуске ротор в первый момент времени неподвижен: ω2=0, s=1. В общем случае скольжение в двигательном режиме изменяется от s=1 при пуске до s=0 в режиме идеального холостого хода. При вращении ротора со скоростью ω2>ω1 в направлении вращения магнитного поля скольжение становится отрицательным. Машина переходит в генераторный режим и развивает тормозной момент. При вращении ротора в направлении, противоположном направлению вращения магнитного поли (s>1), асинхронная машина переходит в режим противовключения и также развивает тормозной момент. Таким образом, в зависимости от скольжения различают двигательный (s=1÷0), генераторный (s=0÷–∞) режимы и режим 5 противовключення (s=1÷+∞). Режимы генераторный и противовключения используют для торможения асинхронных двигателей. 1.3 Технические характеристики Зависимость частоты вращения ротора от нагрузки (вращающегося момента на валу) называется механической характеристикой асинхронного двигателя (рис. 3, а). При номинальной нагрузке частота вращения для различных двигателей обычно составляет 98–92,5 % частоты вращения n1 (скольжение sном = 2 – 7,5 %). Чем больше нагрузка, т. е. вращающий момент, который должен развивать двигатель, тем меньше частота вращения ротора. Как показывает кривая Рисунок 3 – Механические характеристики асинхронного двигателя: а – естественная; б – при включении пускового реостатаРис. 262. Механические характеристики асинхронного двигателя: а – естественная; б – при включении пускового реостата На рис. 3, а, частота вращения асинхронного двигателя лишь незначительно снижается при увеличении нагрузки в диапазоне от нуля до 6 наибольшего ее значения. Поэтому говорят, что такой двигатель обладает жесткой механической характеристикой. Наибольший вращающий момент Mmax двигатель развивает при некоторое скольжении skp, составляющем 10–20%. Отношение Mmax/Mном определяет перегрузочную способность двигателя, а отношение Мп/Мном – его пусковые свойства. Двигатель может устойчиво работать только при обеспечении саморегулирования, т. е. автоматическом установлении равновесия между приложенным к валу моментом нагрузки Мвн и моментом М, развиваемым двигателем. Этому условию соответствует верхняя часть характеристики до достижения Mmax (до точки В). Если нагрузочный момент Мвн превысит момент Mmax, то двигатель теряет устойчивость и останавливается, при этом по обмоткам машины будет длительно проходить ток в 5–7 раз больше номинального, и они могут сгореть. При включении в цепь обмоток ротора пускового реостата получаем семейство механических характеристик (рис. 3,б). Характеристика 1 при работе двигателя без пускового реостата называется естественной. Характеристики 2, 3 и 4, получаемые при подключении к обмотке ротора двигателя реостата с сопротивлениями R1п (кривая 2), R2п (кривая 3) и R3п (кривая 4), называют реостатными механическими характеристиками. При включении пускового реостата механическая характеристика становится более мягкой (более крутопадающей), так как увеличивается активное сопротивление цепи ротора R2 и возрастает sкp. При этом уменьшается пусковой ток. Пусковой момент Мп также зависит от R2. Можно так подобрать сопротивление реостата, чтобы пусковой момент Мп был равен наибольшему Мmax. В двигателе с повышенным пусковым моментом естественная механическая характеристика приближается по своей форме к характеристике двигателя с включенным пусковым реостатом. Вращающий момент двигателя с двойной беличьей клеткой равен сумме двух моментов, создаваемых 7 При снятии нагрузки с двигателя коэффициент мощности уменьшается до значений 0,25–0,3, поэтому нельзя допускать работу асинхронных двигателей при холостом ходе и значительных недогрузках 2. Техническое обслуживание асинхронного двигателя с фазным ротором Асинхронные электродвигатели с фазным ротором отличаются очень высокой надежностью, высокой бесперебойностью своей работы (при соблюдении допустимой продолжительности включения). Однако, это не означает, что асинхронные электродвигатели являются вечными. Поэтому на каждом предприятии рекомендуется составить график проведения технического обслуживания асинхронных двигателей. Перечень работ при ТО асинхронных двигателей может быть таким: Техническое обслуживание асинхронного электродвигателя следует начинать с его подробного внешнего осмотра. В первую очередь определяется наличие очевидных неисправностей. Корпус двигателя следует очистить от грязи и пыли при помощи стальной щетки. Он не должен иметь сколов и повреждений. Из–за вибраций и динамических нагрузок, а также при неровностях и дефектах монтажной площадки, нередко случается, что одна из монтажных «лап» откалывается. Такой двигатель выбраковывается и не допускается к дальнейшей эксплуатации. В обязательном порядке следует проверить наличие крышки клеммной коробки, а также крышки, закрывающей роторные выводы у двигателей с 10 фазным ротором. Эти крышки должны закрываться плотно, без зазоров. Их смятия и повреждения не допускаются. Каждый асинхронный электродвигатель должен иметь на корпусе шильдик – табличку с информацией о номинальных параметрах. Необходимо контролировать читаемость всех надписей на шильдике и, при необходимости, восстанавливать их, чтобы не иметь в хозяйстве «неопознанных» электродвигателей. Внешний осмотр состояния механической частиПри выполнении технического обслуживания двигатель необходимо отсоединить от трансмиссии: снять приводной ремень, цепь или полумуфту. После этого следует провернуть вал вручную. Он должен проворачиваться с усилием, обусловленным только инерцией ротора, посторонние звуки, скрежет и хруст должны отсутствовать. Следует вскрыть кожух, скрывающий крыльчатку двигателя (при закрытом исполнении). Крыльчатка не должна болтаться, иметь люфты в любом направлении, стопорный винт должен быть затянут. Вал двигателя не должен перемещаться в радиальном и осевом направлениях, а звездочка или шкив на валу должны быть закреплены надежно и не болтаться. Все болтовые соединения должны быть протянуты, а резьба не должна быть сорвана. Дефектные детали и элементы крепежа подлежат замене. Далее необходимо вскрыть крышки подшипниковых узлов. Состояние подшипников и подшипниковых гнезд определяется визуально. Исключаются трещины, сколы колец подшипника, неправильное его положение относительно вала (перекос). Перед закрытием подшипниковый узел набивается смазкой (маслом или специальной консистентной смазкой). Контроль наличия и состояния смазки в подшипниковых узлах вообще рекомендуется производить ежесменно. Для оценки состояния статорных выводов и токосъемного устройства ротора, крышки двигателя вскрываются. Изоляция статорных выводов должна иметь быть целой, без трещин и повреждений, в противном случае 11 изоляцию необходимо восстановить при помощи изоленты и киперной ленты. Клеммная колодка, при ее наличии, не должна быть оплавлена или повреждена – в противном случае она подлежит замене. Наконечники статорных выводов могут быть окислены или иметь на поверхности нагар – это признак плохого электрического контакта. При наличии подобных дефектов наконечники следует зачистить до металла и вновь соединить обмотки по необходимой схеме. Полость клеммной коробки двигателя следует аккуратно очистить от пыли и грязи. Остаточная величина токосъемных роторных щеток двигателей с фазным ротором должна быть не менее 4 мм. Их контактная поверхность должна быть ровной и плотно прилегать к токосъемному кольцу. Сколы и трещины на щетках исключаются. Дефектные щетки подлежат замене. Перед установкой они шлифуются под поверхность токосъемного кольца при помощи стеклянной бумаги. Внешний осмотр состояния электрической частиТокосъемные кольца следует очистить от пыли и грязи при помощи ветоши, смоченной в керосине. Задиры, повреждения токосъемных колец не допускаются. Причиной возникновения таких дефектов может быть не замеченный вовремя предельный износ щеток. Напоследок необходимо проконтролировать состояние заземляющего проводника электродвигателя. Его жилы должны быть целыми, без повреждений, а болтовые крепления наконечников должны быть надежно затянуты. Измерения и испытания На данном этапе при помощи мегомметра проверяется сопротивление изоляции статорных обмоток, а для двигателей с фазным ротором – и обмоток ротора. Электрическое сопротивление статорных обмоток проверяется относительно корпуса двигателя, а сопротивление обмоток ротора – относительно рабочего вала. При рабочей температуре нормальным считается сопротивление изоляции обмоток 0,5 Мом или более. На практике же 12 фазным ротором. При большом сопротивлении в цепи ротора возрастает скольжение двигателя и уменьшается скорость его вращения. Сопротивление в цепи ротора увеличивают плохие контакты в щеточном устройстве ротора, пусковом реостате, соединениях обмотки с контактными кольцами, пайках лобовых частей обмотки, а также недостаточное сечение кабелей и проводов между контактными кольцами и пусковым реостатом. Плохие контакты в обмотке ротора можно выявить, если в статор двигателя подать напряжение, равное 20–25% номинального. Заторможенный ротор медленно поворачивают вручную и проверяют силу тока во всех трех фазах статора. Если ротор исправен, то при всех его положениях сила тока в статоре одинакова, а при обрыве или плохом контакте будет изменяться в зависимости от положения ротора. Плохие контакты в пайках лобовых частей обмотки фазного ротора определяют методом падения напряжения. Метод основан на увеличении падения напряжения в местах недоброкачественной пайки. При этом замеряют величины падения напряжения во всех местах соединений, после чего результаты измерений сравнивают. Пайки считаются удовлетворительными, если падение напряжения в них превышает падение напряжения в пайках с минимальными показателями не более чем на 10%. У роторов с глубокими пазами может также происходить разрыв стержней из–за механических перенапряжений материала. Разрыв стержней в пазовой части короткозамкнутого ротора определяют следующим образом. Ротор выдвигают из статора и в зазор между ними забивают несколько деревянных клиньев, чтобы ротор не мог повернуться. К статору подводят пониженное напряжение не более 0,25 Uном. На каждый паз выступающей части ротора поочередно накладывают стальную пластину, которая должна перекрывать два зубца ротора. Если стержни целые, пластина будет притягиваться к ротору и дребезжать. При наличии разрыва притяжение и дребезжание пластины исчезают. 15 Двигатель разворачивается при разомкнутой цепи фазного ротора. Причина неисправности – короткое замыкание в обмотке ротора. При включении двигатель медленно разворачивается, а его обмотки сильно нагреваются, так как в замкнутых накоротко витках вращающимся полем статора наводится ток большой величины. Короткие замыкания возникают между хомутиками лобовых частей, а также между стержнями при пробое или ослаблении изоляции в обмотке ротора. Это повреждение определяют тщательным внешним осмотром и измерением сопротивления изоляции обмотки ротора. Если при осмотре не удается обнаружить повреждение, то его определяют по неравномерному нагреву обмотки ротора на ощупь, для чего ротор затормаживают, а к статору подводят пониженное напряжение. Равномерный нагрев всего двигателя выше допустимой нормы может получиться в результате длительной перегрузки и ухудшения условий охлаждения. Повышенный нагрев вызывает преждевременный износ изоляции обмоток. Местный нагрев обмотки статора, который обычно сопровождается сильным гудением, уменьшением скорости вращения двигателя и неравномерными токами в его фазах, а также запахом перегретой изоляции. Эта неисправность может возникнуть в результате неправильного соединения между собой катушек в одной из фаз, замыкания обмотки на корпус в двух местах, замыкания между двумя фазами, короткого замыкания между витками в одной из фаз обмотки статора. При замыканиях в обмотках двигателя вращающимся магнитным полем в короткозамкнутом контуре будет наводиться э. д. с, которая создаст ток большой величины, зависящий от сопротивления замкнутого контура. Поврежденная обмотка может быть найдена по величине измеренного сопротивления, при этом поврежденная фаза будет иметь меньшее сопротивление, чем исправные. Сопротивление измеряют мостом или методом амперметра – вольтметра. Поврежденную фазу можно также 16 определить методом измерения тока в фазах, если к двигателю подвести пониженное напряжение. При соединении обмоток в звезду ток в поврежденной фазе будет больше, чем в других. Если обмотки соединены в треугольник, линейный ток в двух проводах, к которым присоединена поврежденная фаза, будет больше, чем в третьем проводе. При определении указанного повреждения у двигателя с короткозамкнутым ротором последний может быть заторможенным или вращаться, а у двигателей с фазным ротором обмотка ротора может быть разомкнута. Поврежденные катушки определяют по падению напряжения на их концах: на поврежденных катушках падение напряжения будет меньше, чем на исправных. Местный нагрев активной стали статора происходит из–за выгорания и оплавления стали при коротких замыканиях в обмотке статора, а также при замыкании листов стали вследствие задевания ротора о статор во время работы двигателя или вследствие разрушения изоляции между отдельными листами стали. Признаками задевания ротора о статор являются дым, искры и запах гари; активная сталь в местах задевания приобретает вид полированной поверхности; появляется гудение, сопровождающееся вибрацией двигателя. Причиной задевания служит нарушение нормального зазора между ротором и статором в результате износа подшипников, неправильной их установки, большого изгиб вала, деформации стали статора или ротора, одностороннего притяжения ротора к статору из–за витковых замыканий в обмотке статора, сильной вибрации ро–тора, который определяют щупом. Ненормальный шум в двигателе. Нормально работающий двигатель издает равномерное гудение, которое характерно для всех машин переменного тока. Возрастание гудения и появление в двигателе ненормальных шумов могут явиться следствием ослабления запрессовки активной стали, пакеты которой будут периодически сжиматься и ослабляться под воздействием магнитного потока. Для устранения дефекта необходимо перепрессовать пакеты стали. Сильное гудение и шумы в машине 17 В некоторых случаях короткозамкнутую часть обмотки электродвигателя можно сразу определить по внешнему виду – по обуглившейся изоляции. Следует иметь в виду, что при наличии параллельных ветвей в обмотке короткое замыкание в одной из ветвей фазы (при значительном числе замкнувшихся витков) может вызвать нагрев и другой ветви, не имеющей короткого замыкания, так как последняя оказывается замкнутой витками дефектной ветви обмотки. Фазу, имеющую замыкание, можно найти по несимметрии потребляемого тока из сети. При соединении обмотки электродвигателя звездой (рис. 6, а) в фазе, имеющей замыкание, ток (A3) будет больше, чем в двух других фазах. При соединении обмотки электродвигателя треугольником (рис. 6, б) в двух фазах сети, к которым присоединена дефектная фаза, токи (А1 и A3) будут больше, чем в третьей фазе (А2). Опыт определения дефектной фазы рекомендуется производить при пониженном напряжении (1/3 – 1/4 номинального), в случае асинхронного двигателя с фазным ротором обмотка последнего может быть разомкнута, а в случае асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором или же в случае синхронного двигателя ротор может вращаться или быть заторможенным. При проведении опыта с синхронным двигателем в неподвижном состоянии его обмотка возбуждения должна быть замкнута накоротко или же на разрядное сопротивление. Как определить место короткого замыкания в обмотках электрических машин переменного тока В опыте с неподвижной синхронной машиной токи в ее фазах будут различаться даже в том случае, если машина исправна, что объясняется магнитной асимметрией ее ротора. При поворачивании ротора эти токи будут изменяться, однако при исправной обмотке пределы их изменений будут одинаковы. Фаза, имеющая замыкание, может быть определена и по значению ее сопротивления постоянному току, измеренного мостом либо по методу 20 амперметра – вольтметра, меньшее сопротивление будет иметь фаза с замыканием. Если же нет возможности разъединить фазы, то производят измерения трех междуфазных сопротивлений. В случае соединения фаз электродвигателя звездой (рис. 6, а) наибольшим будет междуфазное сопротивление, измеренное на концах фаз, не имеющих замыканий, два других сопротивления будут равны между собой и будут меньше первого. В случае соединения фаз электродвигателя треугольником (рис. 6, б) наименьшее сопротивление будет на концах фазы, имеющей замыкание, два других измерения дадут большие значения сопротивления, причем оба они будут одинаковы. Катушечные группы или катушки, имеющие замыкания, могут быть найдены при питании переменным током всей ей обмотки или только дефектной фазы по нагреву или по значению падения напряжения на их концах. Катушечные группы или катушки, имеющие замыкание, будут сильно нагреты и иметь меньшее падение напряжения (при измерении напряжения удобно прльзоваться острыми щупами, которыми прокалывают изоляцию соединительных проводов). В этом случае, так же как и выше, дефектные катушки можно найти по значению сопротивления постоянному току. Замыкания в обмотке генератора могут быть найдены по значению индуктированной ЭДС в фазах обмотки, в ее катушечных группах или в катушках. Для этого генератор пускают в ход, дают ему небольшое возбуждение и производят измерения фазных напряжений; если обмотки соединены треугольником, то фазы следует разъединить. Фаза, имеющая замыкание, будет иметь меньшее напряжение. Для нахождения катушечной группы или катушки, имеющей замыкание, измеряют напряжение на их концах. Для высоковольтной машины опыт можно произвести при остаточном напряжении. В тех случаях, когда необходимо выяснить, имеется ли дефект в статорной или роторной обмотке, поступают следующим образом. Статорную обмотку включают на пониженное напряжение (1/3 – 1/4 номинального) при разомкнутом роторе и измеряют напряжение на кольцах 21 ротора, медленно проворачивая ротор. Если напряжения на кольцах ротора (попарно) не равны между собой и меняются в зависимости от положения ротора по отношению к статору, то это указывает на замыкание в статорной обмотке. При замыкании в роторной обмотке (при исправной статорной) напряжение между кольцами ротора будет неодинаковым и не будет меняться в зависимости от положения ротора. Опыт может быть произведен при питании ротора и измерении напряжения на зажимах статора, при этом получится обратная картина. Подводимое к ротору напряжение должно составлять 1/3 – 1/4 номинального напряжения на кольцах ротора, т. е. напряжения на кольцах при неподвижном роторе и статоре, включенном на номинальное напряжение. После того как установлено, какая из обмоток (роторная или статорная) имеет соединение между витками, определяют дефектную фазу, катушечную группу или катушку рассмотренными выше способами. В сложных случаях (при замыкании большого числа катушек) или когда короткозамкнутую ветвь по каким–либо причинам не удается выявить, прибегают к методу деления обмотки на части. Для этого обмотку делят сначала пополам и проверяют мегомметром соединение между собой этих частей. Затем одну из этих частей делят снова на две части и каждую из них проверяют на соединение с первой половиной и так далее до тех пор, пока не будут найдены катушки, имеющие соединение. Для наглядности на рис. 7 схематически представлен этот способ нахождения дефекта в фазе, имеющей восемь катушечных групп, при наличии соединения между катушками 2 и 6 катушечных групп. Деление обмотки на части показано в последовательном порядке. Способ последовательного деления на равные части позволяет обойтись меньшим числом распаек, чем при делении всей обмотки на катушечные группы. 22

Асинхронный электродвигатель: виды и принцип работы

В наши дни электрооборудование выглядит совсем иначе, чем изобретение российского электротехника, но по-прежнему используются для превращения электрической энергии в механическую. Надежность в работе, простая конструкция и невысокая себестоимость были по достоинству оценены покупателями. Сегодня асинхронные двигатели — наиболее распространенный во всем мире тип моторов. Их используют для комплектации промышленного оборудования, бытовой техники и электроинструментов в девяти случаев из десяти.

Какие бывают виды асинхронных механизмов

Асинхронный мотор имеет самую простую конструкцию. Классическое устройство электродвигателя состоит из статора, а также ротора.

Статор выполнен в форме классического цилиндра. Для изготовления статора производители используют тонкие стальные листы, обмотка в пазах сердечника сделана из специального провода. Оси обмоток расположены друг к другу под углом 120°. Их концы соединяются по-разному — все зависит от допустимой величины напряжения. В одних случаях соединение напоминаем звезду, в других — треугольник.

В отличие от статора, роторы бывают нескольких типов. Производители классифицируют выпущенные моторы именно по типу ротора — виды асинхронных двигателей: с короткозамкнутым и фазным ротором. Давайте рассмотрим каждый их подробнее.

  • Фазный — это ротор с трехфазной обмоткой, которая напоминает обмотку статора. Ее концы соединяются в форме звезды, края крепятся к контактным кольцам. К этим же кольцам присоединяются добавочные резисторы, которые меняют активное сопротивление в цепи и уменьшают большие пусковые токи.
  • Короткозамкнутый ротор — сердечник, изготовленный из стальных листов. Для серийного производства, как правило, используется расплавленный алюминий, который заливается и образовывает стержни между торцевых колец.
    Конструкция ротора получила в обиходе название «беличья клетка», так как внешне напоминает бочку для грызунов. Когда заходит речь об изготовлении мощных двигателей, производители используют не алюминий, а медь.

Асинхронный электродвигатель: принцип работы

Напряжение подается на обмотку статора. В этот момент возникает магнитный поток, величина которого меняется с изменением частоты напряжения. Потоки сдвинуты во времени и пространстве по отношению друг к другу на 120°. Вращающим оказывается результирующий магнитный поток, который движется, тем самым создавая в проводниках ротора ЭДС. Обмотка ротора исполняет роль замкнутой электрической цепи, в ней появляется ток, который, взаимодействуя с потоками статора, создает пусковой момент. Мотор стремится повернуть ротор в направлении движения магнитного поля статора. В тот момент, когда он достигает значения тормозного момента ротора и превышает его, ротор начинает вращаться, вызывая скольжение.

Что такое скольжение? Это величина, которая показывает нам, насколько синхронная частота магнитного поля статора больше, чем частота вращения ротора.

S = ((n1 — n2)/n1) х 100 %, где:

S — скольжение;

n1 — синхронная частота магнитного поля статора, n2 — ротора.

Почему так важно скольжение? Его используют для характеристики асинхронных электродвигателей, ведь изначально скольжение равно единице, но по мере роста n1 относительная разность частот n1-n2 становится меньше. В результате этого, падает ЭДС и ток в проводниках ротора, что в свою очередь приводит к уменьшению вращающего момента. Если провести анализ, в состоянии холостого хода, в тот момент, когда мотор работает без нагрузки на валу, показатель скольжения минимален. Как только возрастает статический момент, скольжение растет до величины Skp — критического скольжения. Этот показатель очень важен, ведь как только будет превышена точка критического скольжения, асинхронные двигатели перестают стабильно работать. Значение скольжения колеблется в пределах от нуля до единицы, асинхронных моторов универсального назначения в номинальном режиме до 8 %.

Как только наступает равновесие между электромагнитным и тормозным моментом изменение величин прекратится.

Если говорить простыми словами, принцип работы мотора состоит во взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и токов, которые наводятся этим магнитным полем в роторе. Вращающий момент возникает только тогда, когда появляется разность частот вращения магнитных полей.

Синхронный двигатель с фазным ротором

Дмитрий Левкин

Синхронный двигатель с фазным ротором — синхронный электродвигатель, ротор которого выполнен с обмоткой возбуждения.

Синхронный двигатель с фазным ротором, как и любой вращающийся электродвигатель, состоит из ротора и статора. Статор — неподвижная часть. Ротор — это вращающаяся часть. Статор обычно имеет стандартную трехфазную обмотку, а ротор — с обмоткой возбуждения.Обмотка возбуждения соединена с контактными кольцами, на которые через щетки подается питание.

Синхронный двигатель с фазным ротором (щетки не показаны)

Постоянная скорость синхронного двигателя достигается за счет взаимодействия постоянного и вращающегося магнитного поля. Ротор синхронного двигателя создает постоянное магнитное поле, а статор — вращающееся магнитное поле.

Работа синхронного двигателя основана на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и постоянного магнитного поля ротора

Статор: вращающееся магнитное поле

На обмотки катушек статора подается трехфазный переменный ток.В результате получается вращающееся магнитное поле, которое вращается со скоростью, пропорциональной частоте напряжения питания. Подробнее о том, как вращающееся магнитное поле создается трехфазным питающим напряжением, читайте в статье «Трехфазный асинхронный двигатель».

Взаимодействие вращающегося (статор) и постоянного (ротор) магнитных полей

Ротор: постоянное магнитное поле

Обмотка ротора возбуждается источником постоянного тока через контактные кольца.Магнитное поле, создаваемое вокруг ротора, возбуждаемое постоянным током, показано ниже. Очевидно, что ротор ведет себя как постоянный магнит, поскольку он имеет такое же магнитное поле (в качестве альтернативы вы можете представить, что ротор сделан из постоянных магнитов). Рассмотрим взаимодействие ротора и вращающегося магнитного поля. Предположим, вы даете ротору начальное вращение в том же направлении, что и вращающееся магнитное поле. Противоположные полюса вращающегося магнитного поля и ротора будут притягиваться друг к другу, и они будут заблокированы с помощью магнитных сил.Это означает, что ротор будет вращаться с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле, то есть ротор будет вращаться с синхронной скоростью.

Магнитные поля ротора и статора заблокированы друг с другом

Скорость вращения магнитного поля можно рассчитать по следующему уравнению:

,

  • где N с — частота вращения магнитного поля, об / мин,
  • f — частота тока статора, Гц,
  • p — количество пар полюсов.

Это означает, что скорость синхронного двигателя можно точно контролировать, изменяя частоту тока питания. Таким образом, эти электродвигатели подходят для высокоточных приложений.

Почему синхронные двигатели не запускаются автоматически от электросети?

Если у ротора нет начального вращения, ситуация отличается от описанной выше. Северный полюс магнитного поля ротора будет притягиваться к южному полюсу вращающегося магнитного поля и начнет двигаться в том же направлении.Но поскольку у ротора есть определенный момент инерции, его пусковая скорость будет очень низкой. За это время южный полюс вращающегося магнитного поля сменится северным полюсом. Так появятся силы отталкивания. В результате ротор начнет вращаться в обратном направлении и не запустится.

Демпферная обмотка — прямой пуск синхронного двигателя от электросети

Для реализации самозапуска синхронного двигателя без системы управления между концами ротора помещается «беличья клетка», которую также называют демпферной обмоткой.При запуске двигателя катушки ротора не возбуждаются. Под действием вращающегося магнитного поля в витках «беличьей клетки» индуцируется ток, и ротор начинает вращаться так же, как запускаются асинхронные двигатели.

Когда ротор достигает максимальной скорости, питание подается на обмотку возбуждения ротора. В результате полюса ротора сцепляются с полюсами вращающегося магнитного поля, и ротор начинает вращаться с синхронной скоростью. Когда ротор вращается с синхронной скоростью, относительное движение между беличьей клеткой и вращающимся магнитным полем равно нулю.Это означает, что ток в короткозамкнутых витках отсутствует, и поэтому «беличья клетка» не влияет на синхронную работу электродвигателя.

Синхронные электродвигатели имеют постоянную скорость вращения независимо от нагрузки (при условии, что нагрузка не превышает максимально допустимую). Если крутящий момент нагрузки больше крутящего момента, создаваемого самим электродвигателем, он выйдет из синхронизма и остановится. Низкое напряжение питания и низкое напряжение возбуждения также могут быть причиной рассинхронизации.

Синхронные двигатели также могут использоваться для повышения коэффициента мощности системы. Когда единственной целью использования синхронных двигателей является повышение коэффициента мощности, их называют синхронными компенсаторами. В этом случае вал двигателя не связан с механической нагрузкой и свободно вращается.

Также прочтите

  • Шаговый двигатель

    Конструкция, принцип работы, преимущества и недостатки шагового двигателя, способы управления

  • Универсальный мотор

    Универсальный двигатель — однофазный щеточный двигатель, работающий как от сети постоянного, так и переменного тока.

  • Гистерезис двигателя

    Конструкция, принцип действия, преимущества и недостатки гистерезисного двигателя

  • Синхронный реактивный двигатель

    Устройство, принцип работы и особенности синхронного реактивного электродвигателя

Основы короткозамкнутого ротора и фазного ротора.

Ротор — это вращающаяся часть любой электрической машины, например, генератор переменного тока, двигатель. В генераторе ротор служит источником вращающегося магнитного потока, а в двигателе — источником вращающей механической силы или крутящего момента.

Подключение электрического кабеля к ротору:

Поскольку он является частью электрической машины, необходимо учитывать его электрическое подключение. На самом деле не существует фиксированных правил электрического подключения к ротору. В случае генератора переменного тока ротор производит магнитный поток, поэтому он должен питаться постоянным током, этот ток подается на ротор либо через прямое соединение (щеточно-контактное кольцо), либо без щеточной индукции.
С другой стороны, в случае асинхронного двигателя переменный ток подается на ротор по принципу индуцированного тока.Но в синхронном двигателе подключение к ротору осуществляется щеткой и контактным кольцом.

Конструкция ротора:

Есть два типа конструкции ротора. 1. Ротор с короткозамкнутым ротором, 2. Ротор с фазовой обмоткой.

01. Конструкция ротора с короткозамкнутым ротором.
Конструкция ротора

с короткозамкнутым ротором может быть описана следующим образом: «Ламинирование или материал сердечника двигателя укладываются в цилиндрическую форму, металлические стержни помещаются в эти пазы ламинирования перпендикулярно.Обе стороны металлических стержней закорочены концевыми кольцами. Металлические стержни перекошены или расположены под некоторым углом к ​​валу ротора ».

Ротор

с короткозамкнутым ротором популярен благодаря прочной и надежной конструкции, но поскольку его катушки (металлический стержень) закорочены вместе, нет никаких средств для добавления внешнего сопротивления. Добавление внешнего сопротивления улучшает запуск двигателя.

Этот тип ротора имеет более простую конструкцию, он представляет собой тип двигателя, очень простого, прочного и экономичного.

Изображение ниже описывает конструкцию ротора с короткозамкнутым ротором.

Базовый вид ротора с короткозамкнутым ротором.
Здесь показаны только три пластинки или материал сердечника ротора.
В эту пластину вставлены металлические прутья.
02. Конструкция и функции ротора с фазовой обмоткой

Трехфазная, двухслойная, распределенная обмотка — характеристика ротора с фазной обмоткой. Число полюсов ротора должно быть равно полюсу статора. И всегда ротор будет трехфазным, даже если статор намотан на две фазы.


Конструкция:
В роторе с фазной обмоткой, три фазы внутри соединены звездой. Другая сторона фазовой катушки выведена наружу, и к ней подается трехфазный ток с помощью контактного кольца и щетки.

Ротор с фазовой обмоткой состоит из настоящих обмоток, таких как обмотки статора, он имеет более сложную и хрупкую конструкцию (щетки скользят по ротору с возможным расположением сопротивлений для контроля фазы запуска), он требует периодического обслуживания и имеет большие габаритные размеры.

Как улучшить запуск фазного ротора путем добавления внешнего сопротивления.

Очевидно, что сложность запуска двигателей может быть решена, если перед запуском можно добавить внешнее сопротивление (таким образом, улучшив низкий крутящий момент при запуске) и удалить его, пока двигатель работает на полной скорости. Особенность ротора с фазовой обмоткой заключается в том, что внешнее сопротивление можно добавлять и снимать во время работы двигателя.

В схеме добавлено внешнее сопротивление последовательно с цепью ротора с фазной обмоткой.Удаление осуществляется с помощью контактного кольца и щеточки. Ниже два рисунка прояснят факты.

внутренняя цепь ротора с фазной обмоткой.
Внешнее сопротивление может быть добавлено при запуске и отключено, когда двигатель наберет достаточную скорость. Конструкция контактного кольца в роторе с фазовой обмоткой — добавление внешнего сопротивления в цепь ротора для создания пускового момента, а затем отключение, когда двигатель набирает скорость.

Дополнительная литература

Асинхронный двигатель с обмоткой ротора

Опубликовать ваши комментарии?

Асинхронные двигатели с фазным ротором

Асинхронные двигатели Электроника

9 часов назад Асинхронный двигатель с фазным ротором имеет статор, подобный короткозамкнутому асинхронному двигателю , но ротор с изолированными обмотками, выведенными через контактные кольца и щетки.. Однако на контактные кольца не подается питание. Их единственная цель — обеспечить последовательное включение сопротивления с обмотками ротора при запуске (рисунок ниже).

Расчетное время чтения: 5 минут

Веб-сайт: Allaboutcircuits.com