1) В чем особенность устройства асинхронных двигателей с фазным ротором?

Асинхронный
двигатель с фазным ротором – это
двигатель, который можно регулировать
с помощью добавления в цепь ротора
добавочных сопротивлений.
Обычно такие двигатели применяются при
пуске с нагрузкой на валу, так как
увеличение сопротивления в цепи ротора,
позволяет повысить пусковой момент и
уменьшить пусковые токи. 

Другая
разновидность трехфазных асинхронных
двигателей — двигатели с фазным ротором
— конструктивно отличается от рассмотренного
двигателя главным образом устройством
ротора (рис.5). Статор этого двигателя
также состоит из корпуса 3 и сердечника
4 с трехфазной обмоткой. У него имеются
подшипниковые щиты 2 и 6 с подшипниками
качения 1 и 7. К корпусу 3 прикреплены
лапы 10 и коробка выводов 9. Однако ротор
имеет более сложную конструкцию. На
валу 8 закреплен шихтованный сердечник
5с трехфазной обмоткой, выполненной
аналогично обмотке статора. Эту обмотку
соединяют звездой, а ее концы присоединяют
к трем контактным кольцам 11, расположенным
на валу и изолированным друг от друга
и от вала. Для осуществления электрического
контакта с обмоткой вращающегося ротора
на каждое контактное кольцо 1 (рис.6)
накладывают обычно две щетки 2,
располагаемые в щеткодержателях 3.
Каждый щеткодержатель снабжен пружинами,
обеспечивающими прижатие щеток к
контактному кольцу с определенным
усилием.

Асинхронные
двигатели с фазным ротором имеют более
сложную конструкцию и менее надежны,
но они обладают лучшими регулировочными
и пусковыми свойствами, чем двигатели
с короткозамкнутым ротором. Принципиальная
схема включения в трехфазную сеть
асинхронного двигателя с фазным ротором
показана на рис.4, б. Обмотка ротора этого
двигателя соединена с пусковым
реостатомПР,
создающим в цепи ротора добавочное
сопротивление R_доб. 

Рис.5.
Устройство трехфазного асинхронного
двигателя с фазным ротором:

1,
7 — подшипники; 2, 6 – подшипниковые щиты;
3 — корпус; 4 – сердечник статора с
обмоткой; 5 – сердечник ротора; 8 — вал;
9 – коробка выводов; 10 — лапы; 11 – контактные
кольца

Рис. 6
Расположение щеткодержателей

Конструктивно
фазный ротор представляет из себя
трехфазную обмотку (аналогичную обмотки
статора) уложенную в пазы сердечника
фазного ротора. Концы фаз такой обмотки
ротора обычно соединяются в «звезду»,
а начала подключают к контактным кольцам,
изолированным друг от друга и от вала.
Через щетки к контактным кольцам обычно
присоединяется трехфазный пусковой
или регулировочный реостат. Асинхронные
двигатели с фазным ротором имеют более
сложную конструкцию, чем у двигателей
с короткозамкнутым ротором, однако
обладают лучшими пусковыми и регулировочными
свойствами.

3)
Начертить графики механических
характеристик при пуске АД при наличии
в цепи ротора пускового реостата r_д=var.
Пояснить пуск АД в данном случае.

Наличие
контактных колец у двигателей с фазным
ро­тором позволяет подключить к
обмотке ротора пусковой реостат (ПР).
При этом активное сопро­тивление цепи
ротора увеличива­ется до значения
R₂ =
r₂‘
+ r_д‘,
где r_д‘
— электрическое сопротивление пускового
реостата,

Рис.
15.1. Зависимость пускового момента от

активного
сопротив­ления цепи ротора приве­денное
к обмотке статора.

Влияние
возросшего значения активно­го
сопротивления на пусковой момент
двигателя М_п следует
из
.
Это влияние графически показано на рис.
15.1, из которого видно, что если при
отсутствии ПР, т. е. при активном
сопротив­лении цепи ротора R₂ =
r₂,
пусковой момент М_п =
М_по,
то при введении в цепь ротора добавочного
активного сопротивления r_доб ,
когда R^/₂ =
r₂‘
+ r_доб‘
, пусковой момент возрастает и при R^//₂ =
r₂‘
+ r_доб‘
= х₁ +
х’₂ достигает
наибольшего значения М_п.наиб.
При R^/₂ >
х₁ +
х’₂ пусковой
момент уменьшается.

Введение
добавочного активного сопротивления
увеличивает полное сопротивление
роторной цепи, в результате чего
уменьшается пусковой ток и увеличивается
роторной цепи, вследствие чего
увеличивается активная составляющая
тока ротора и, следовательно, пусковой
момент двигателя.

На
рис. 15.2, а показана схема включения ПР
в цепь фазного ро­тора. В процессе
пуска двигателя ступени ПР переключают
таким образом, чтобы ток ротора оставался
приблизительно неизменным, а среднее
значение пускового момента было близко
к наибольшему. На рис. 15.2, б представлен
график изменения пускового мо­мента
асинхронного двигателя при четырех
ступенях пускового реостата. Так, в
начальный момент пуска (первая ступень
реоста­та) пусковой момент равен
М_п.maх. По
мере разгона двигателя его момент
уменьшается по кривой 1. Как
только значение момента уменьшится до
значения М_п.min рычаг
реостата переводят на вторую ступень
и сопротивление реостата

Рис.
15.2. Схема включения пускового реостата
(а) и построение графика пускового
момента (б) асинхронного двигателя с
фазным ротором

уменьшается.
Теперь зави­симость М = f(s)
выражается кривой 2 и
пусковой момент двигате­ля вновь
достигает М_п.mах.  Затем
ПР переключают на третью и на четвертую
ступени (кривые 3 и 4).После того как
электромагнит­ный момент двигателя
уменьшится до значения, равного значению
противодействующего момента на валу
двигателя, частота враще­ния ротора
достигнет установившегося значения и
процесс пуска двигателя будет закончен.
Таким образом, в течение всего процесса
пуска значение пускового момента
остается приблизительно постоянным,
равным М_п.ср.
Следует иметь в виду, что при слишком
быстром переключении ступеней реостата
пусковой ток может достигнуть недопустимо
больших значений.

Рис.
262. Механические характеристики
асинхронного двигателя: а — естественная;
б — при включении пускового реостата

При
включении в цепь обмоток ротора пускового
реостата получаем семейство механических
характеристик (рис. 262,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 R_1п (кривая
2), R_2п (кривая
3) и R_3п (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 s_кp.
При этом уменьшается пусковой ток.
Пусковой момент М_п также
зависит от R₂.
Можно так подобрать сопротивление
реостата, чтобы пусковой момент М_п был
равен наибольшему М_max.

Асинхронный электродвигатель с фазным ротором, его достоинства и недостатки

Главная » Электротехника

Опубликовано: 04.01.2021Рубрика: ЭлектротехникаАвтор: admin

В асинхронных электродвигателях большей мощности и специальных машинах малой мощности для улучшения пусковых и регулировочных свойств применяются фазные роторы.

Асинхронный электродвигатель с фазным ротором

В этих случаях на роторе укладывается трехфазная обмотка с геометрическими осями фазных катушек 1, сдвинутыми в пространстве друг относительно друга на 120 градусов.

Фазы обмотки соединяются звездой и концы их присоединяются к трем контактным кольцам 3, насаженным на вал 2 и электрически изолированным как от вала, так и друг от друга. С помощью щеток 4, находящихся в скользящем контакте с кольцами 3, имеется возможность включать в цепи фазных обмоток регулировочные реостаты 5.

Схема асинхронного электродвигателя с фазным ротором

Рис. 1

У фазного ротора обмотка выполняется трёхфазной, аналогично обмотке статора, с тем же числом пар полюсов. Витки обмотки закладываются в пазы сердечника ротора и соединяются по схеме звезда. Концы каждой фазы соединяются с контактными кольцами, закреплёнными на валу ротора, и через щётки выводятся во внешнюю цепь.

Асинхронный электродвигатель с фазным ротором

Рис. 2: 1 – станина; 2 – обмотка статора; 3 – ротор; 4 – контактные кольца; 5 – щетки

Контактные кольца изготавливают из латуни или стали, они должны быть изолированы друг от друга и от вала. В качестве щёток используют металлографитовые щётки, которые прижимаются к контактным кольцам с помощью пружин щёткодержателей, закреплённых неподвижно в корпусе машины.

Достоинства асинхронного электродвигателя с фазным ротором

• большой начальный вращающий момент;
• возможность кратковременных механических перегрузок;
• приблизительно постоянная скорость при различных перегрузках;
• меньший пусковой ток по сравнению с электродвигателями с короткозамкнутым ротором;
• возможность применения автоматических пусковых устройств.

Недостатки асинхронного электродвигателя с фазным ротором

• большие габариты;
• cos φ и КПД ниже, чем у электродвигателей с короткозамкнутым ротором.

Достоинства асинхронного электродвигателя с фазным ротором

0


электродвигатели

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Двигатели трехфазные, двухфазные и однофазные – как они устроены, для чего используются

Трехфазные, двухфазные и однофазные двигатели – как они устроены, для чего используются

2021-05-21

• Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
• Трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором
• Однофазный двигатель
• Как запустить однофазный двигатель?
• Двухфазный двигатель

Основная идея однофазных и трехфазных электродвигателей довольно проста. Они преобразуют электрическую энергию в механическую за счет вращения вала. Это возможно благодаря использованию магнитного поля. Очевидно, что в зависимости от приложения для запуска вращения необходимо использовать другое решение.

Асинхронные трехфазные двигатели с короткозамкнутым ротором или фазным ротором наиболее распространены в промышленности. Это в основном связано с их простой конструкцией, простотой в эксплуатации и способностью достигать гораздо более высокой выходной мощности, чем однофазные двигатели . Они используются в компрессорах, токарных, фрезерных станках и многих других устройствах.

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором состоит из ротора и статора с зубьями и пазами. Обмотки размещены в пазах. В случае ротора это алюминиевые или медные стержни, соединяющие два кольца вместе. Таким образом, они образуют форму клетки. Стержни, из которых построена клетка, установлены наклонно, что обеспечивает равномерное вращение. Асинхронные двигатели также называют асинхронными двигателями. Это связано с тем, что фактическая скорость двигателя всегда меньше его синхронной скорости.

Трехфазные двигатели в предложении TME

Основными недостатками асинхронных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором являются высокий пусковой ток и низкий пусковой момент. Асинхронные двигатели потребляют ток, в пять-восемь раз превышающий номинальный ток. Это вызывает нагрев обмоток, что является негативным явлением. Кроме того, такое высокое потребление тока может вызвать колебания напряжения в сети. По этой причине двигатели мощностью более 4 кВт нельзя даже напрямую подключать к сети. Поэтому можно использовать несколько методов запуска.

Одним из них является использование пускателя звезда-треугольник. Это означает, что при пуске в течение определенного периода момент ниже, а напряжение на каждой обмотке равно фазному напряжению. Когда двигатель набирает скорость, переключатель звезда-треугольник меняет соединения обмоток, так что начало одной обмотки соединяется с концом другой, нейтральный провод не используется, и двигатель работает на номинальной мощности.

Второй способ безопасного запуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором — использование устройства «мягкого пуска». Представляет собой электронную схему с использованием тиристоров и симисторов, предназначенную для плавного повышения напряжения, подаваемого на обмотки. В современных двигателях это решение предпочтительнее классического пускателя по схеме звезда-треугольник.

Трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором

Асинхронный двигатель с фазным ротором является вторым по популярности типом трехфазного двигателя. Его конструкция более сложная, что выливается в более высокие затраты, связанные с приобретением и эксплуатацией данного типа мотора. При этом три обмотки соединяются в звезду, т. е. одинаковые концы обмоток (обычно обозначаемые буквами U, V, W) соединяются в общую точку. Остальные три конца (К, L, М) соединены с контактными кольцами со щетками. Концы этих обмоток выведены наружу, что позволяет подключить к обмоткам дополнительные цепи, обеспечивающие, например, плавный пуск.

Асинхронные двигатели с фазным ротором можно запустить с помощью дополнительных резисторов на стороне ротора. Они позволяют нам уменьшить ток ротора и, следовательно, уменьшить потребляемый ток. Это решение используется все реже и реже из-за высокой стоимости и сложности конструкции.

Другим решением является использование инвертора. Это решение тоже недешевое, но оно открывает большие возможности. Это позволяет точно контролировать скорость вращения двигателя. Инверторы также используются с асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором, а это означает, что более дорогие двигатели с фазным ротором становятся менее распространенными.

Для запуска двигателя необходимо создать вращающееся магнитное поле. Трехфазный двигатель создает вращающееся магнитное поле. Это возможно из-за фазового сдвига на 120 градусов. Иначе обстоит дело с однофазными двигателями. Вам нужно сгенерировать фазовый сдвиг для запуска.

Однофазный двигатель

Однофазные двигатели редко используются в промышленности, но обычно используются в домашнем хозяйстве, например, в бытовых приборах или электроинструментах. Это связано с тем, что большинству этих устройств не требуется слишком много энергии, и они должны быть просты в использовании. Поэтому они должны работать при подключении к обычной электрической розетке, без необходимости иметь трехфазное электроснабжение. Однофазные двигатели обычно обеспечивают мощность примерно до 2 кВт, что достаточно для большинства бытовых приборов.

Однофазные двигатели в наличии в TME

Как запустить однофазный двигатель?

Однофазный двигатель имеет конструкцию, аналогичную трехфазному двигателю . Однако, поскольку он имеет только одну обмотку, при подаче напряжения не создается вращающееся магнитное поле, и поэтому ротор не движется. Однако, если вы переместите вал двигателя, он будет вращаться сам по себе. С другой стороны, перемещение вала вручную небезопасно и не удобно. Следовательно, для запуска используется конденсатор и дополнительная обмотка, так называемая пусковая обмотка. Она чаще всего смещена на 90 градусов от основной обмотки. Пусковая обмотка используется только для запуска двигателя. Когда двигатель достигает своей номинальной скорости, его необходимо отключить. В противном случае он перегреется и сгорит.

Двухфазный двигатель

Очень редким типом электродвигателя является двухфазный асинхронный двигатель . Когда-то они встречались в промышленных растворах, хотя и там были редкостью. В настоящее время они практически не используются и расцениваются как диковинки. Двухфазные двигатели устроены аналогично однофазным двигателям и работают по тому же принципу. Основное отличие состоит в том, что роль пусковой обмотки, встречающейся в однофазных двигателях, выполняет симметричная основной обмотка, сдвинутая на 90 градусов. Чтобы получить фазовый сдвиг, близкий к 90 градусам, необходимо, как и в случае однофазных двигателей , использовать конденсатор с правильным значением емкости. Кроме того, требуется двухфазная система, что нецелесообразно — большинство нагрузок питаются от однофазных или трехфазных источников питания. По этой причине двухфазные двигатели не получили большого распространения. В настоящее время они практически полностью заменены однофазными и трехфазными двигателями, которые гораздо более практичны и универсальны.

Однофазные и трехфазные двигатели имеют очень широкий спектр применения и поэтому имеют разные параметры. Чтобы найти двигатель, подходящий для вашего проекта, ознакомьтесь с ассортиментом однофазных и трехфазных электродвигателей TME. Наш широкий ассортимент продукции позволяет легко найти двигатель для промышленной и бытовой техники. Наше предложение адресовано как индивидуальным, так и бизнес-клиентам, поэтому в нашем ассортименте вы обязательно найдете то, что ищете.

Поделитесь этой статьей

Типы ротора трехфазного асинхронного двигателя