Схема асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором: Схема управления асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором |

Содержание

§76. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором (рис. 249 и 250) состоит из следующих основных частей: статор с трехфазной обмоткой, ротор с короткозамкнутой обмоткой и остов. Обмотка ротора выполнена бесконтактной (она не соединена ни с какой внешней цепью), что определяет высокую надежность такого двигателя.

Магнитная система. Асинхронная машина в отличие от машины постоянного тока не имеет явно выраженных полюсов. Такую магнитную систему называют неявнополюсной. Число полюсов в машине определяется числом катушек в обмотке статора и схемой их соединения. В четырехполюсной машине (рис. 251) магнитная система состоит из четырех одинаковых ветвей, по каждой из которых проходит половина магнитного потока Ф_п одного полюса, в двухполюсной машине таких ветвей две, в шестиполюсной — шесть и т. д. Так как через все элементы магнитной системы проходит переменный магнитный поток, то не только ротор 1, но

Рис. 249. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором: 1 — остов; 2 — статор; 3 — ротор; 4 — стержни обмотки ротора; 5 — подшипниковый щит; 6 — вентиляционные лопатки ротора; 7 — вентилятор; 8 — коробка выводов

Рис. 250. Электрическая схема асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором (а) и его условное графическое изображение (б): 1 — статор; 2 — ротор

Рис.251. Магнитное поле четырехполюсной асинхронной машины

Рис. 252. Листы ротора (а) и статора (б)

Рис. 253. Пакет собранного статора (а) и статор с обмоткой (б)

и статор 2 выполняют из листов электротехнической стали (рис. 252), изолированных один от другого изоляционной лаковой пленкой, окалиной и пр. В результате этого уменьшается вредное действие вихревых токов, возникающих в стали статора и ротора при вращении магнитного поля. Листы статора и ротора имеют пазы открытой, полузакрытой или закрытой формы, в которых располагаются проводники соответствующих обмоток. В статоре чаще всего применяют полузакрытые пазы прямоугольной или овальной формы, в машинах большой мощности — открытые пазы прямоугольной формы.

Сердечник статора 1 (рис. 253, а) запрессовывают в литой остов 3 и укрепляют стопорными винтами. Сердечник ротора напрессовывают на вал ротора, который вращается в шариковых подшипниках, установленных в двух подшипниковых щитах. Воздушный зазор между статором и ротором имеет минимальный размер, допускаемый с точки зрения точности сборки и механической жесткости конструкции. В двигателях малой и средней мощности воздушный зазор обычно составляет несколько десятых миллиметра. Такой зазор обеспечивает уменьшение магнитного сопротивления магнитной цепи машины, а следовательно, и уменьшение намагничивающего тока, требуемого для создания в двигателе магнитного потока. Снижение намагничивающего тока позволяет повысить коэффициент мощности двигателя.

Обмотка статора. Она выполнена в виде ряда катушек из проволоки круглого или прямоугольного сечения. Проводники, находящиеся в пазах, соединяются, образуя ряд катушек 2 (рис. 253,б). Катушки разбивают на одинаковые группы по числу фаз, которые располагают симметрично вдоль окружности статора (рис. 254, а) или ротора. В каждой такой группе все катушки электрически соединяются, образуя одну фазу обмотки, т. е. отдельную электрическую цепь. При больших значениях фазного тока или при необходимости переключения отдельных катушек фазы могут иметь несколько параллельных ветвей. Простейшим элементом обмотки является виток (рис. 254,б), состоящий из двух проводников 1 и 2, размещенных в пазах, находящихся друг от друга на неко-

Рис. 254. Расположение катушек трехфазной обмотки на статоре асинхронного двигателя (а) и виток из двух проводников (б)

тором расстоянии у. Это расстояние приблизительно равно одному полюсному делению т, под которым понимают длину дуги, соответствующую одному полюсу.

Обычно витки, образованные проводниками, лежащими в одних и тех же пазах, объединяют в одну или две катушки. Иногда их называют секциями. Их укладывают таким образом, что в каждом пазу размещается одна сторона катушки или две стороны — одна над другой. В соответствии с этим различают одно- и двухслойные обмотки. Основным параметром, определяющим распределение обмотки по пазам, является число пазов q на полюс и фазу.

В обмотке статора двухполюсного двигателя (см. рис. 254, а) каждая фаза (А-Х; B-Y; C-Z) состоит из трех катушек, стороны которых расположены в трех смежных пазах, т. е. q = 3. Обычно q > 1, такая обмотка называется распределенной.

Наибольшее распространение получили двухслойные распределенные обмотки. Их секции 1 (рис. 255, а) укладывают в пазы 2 статора в два слоя. Проводники обмотки статора укрепляют в пазах текстолитовыми клиньями 5 (рис. 255,б), которые закладывают у головок зубцов.

Стенки паза покрывают листовым изоляционным материалом 4 (электрокартоном, лакотканью и пр.). Проводники, лежащие в пазах, соединяют друг с другом соответствующим образом с торцовых сторон машины. Соединяющие их провода называют лобовыми частями. Так как лобовые части не принимают участия в индуцировании э. д. с, их выполняют как можно короче.

Отдельные катушки обмотки статора могут соединяться «звездой» или «треугольником». Начала и концы обмоток каждой фазы выводят к шести зажимам двигателя.

Обмотка ротора. Обмотка ротора выполнена в виде беличьей клетки (рис. 256,а). Она сделана из медных или алюминиевых стержней, замкнутых накоротко с торцов двумя кольцами (рис. 256,б). Стержни этой обмотки вставляют в пазы ротора без какой-либо изоляции, так как напряжение в короткозамкну-

Рис. 255. Двухслойная обмотка статора асинхронного двигателя: 1 — секция; 2 — паз; 3 — проводник; 4 — изоляционный материал; 5 — клин; 6 — зубец

Рис. 256. Короткозамкнутый ротор: а — беличья клетка; б — ротор с беличьей клеткой из стержней; в — ротор с литой беличьей клеткой; 1 — короткозамыкающие кольца; 2— стержни; 3— вал; 4 — сердечник ротора; 5 — вентиляционные лопасти; 6 — стержни литой клетки

той обмотке ротора равно нулю. Пазы короткозамкнутого ротора обычно выполняют полузакрытыми, а в машинах малой мощности — закрытыми (паз имеет стальной ободок, отделяющий его от воздушного зазора). Такая форма паза позволяет хорошо укрепить проводники обмотки ротора, хотя и несколько увеличивает ее индуктивное сопротивление.

В двигателях мощностью до 100 кВт стержни беличьей клетки обычно получают путем заливки расплавленного алюминия в пазы сердечника ротора (рис. 256, в). Вместе со стержнями беличьей клетки отливают и соединяющие их торцовые короткозамыкающие кольца.

Для этой цели пригоден алюминий, так как он обладает малой плотностью, достаточно высокой электропроводностью и легко плавится.

Обычно двигатели имеют вентиляторы, насаженные на вал ротора. Они осуществляют принудительную вентиляцию нагретых частей машины (обмоток и стали статора и ротора), позволяя получить от двигателя большую мощность. В двигателях с короткозамкнутым ротором лопасти вентилятора часто отливают совместно с боковыми кольцами беличьей клетки (см. рис. 256, в).

Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором просты по конструкции, надежны в эксплуатации. Их широко применяют для привода металлообрабатывающих станков и других устройств, которые начинают работать без нагрузки. Однако сравнительно малый пусковой момент у этих двигателей и большой пусковой ток не позволяют использовать их для привода таких машин и механизмов, которые должны пускаться в ход сразу под большой нагрузкой (с большим пусковым моментом). К таким машинам относятся грузоподъемные устройства, компрессоры и др.

Увеличить пусковой момент и уменьшить пусковой ток можно при выполнении беличьей клетки с повышенным активным сопротивлением. При этом двигатель будет иметь увеличенное скольжение и большие потери мощности в обмотке ротора. Такие двигатели называют двигателями с повышенным скольжением (обозначаются АС). Их можно использовать для привода машин, работающих сравнительно небольшое время. На э. п. с. переменного тока эти двигатели (со скольжением до 10%) применяют для привода компрессоров, которые работают периодически в течение коротких промежутков времени при уменьшении давления в воздушных резервуарах ниже определенного предела.

Двигатели с повышенным пусковым моментом. Короткозамкнутые асинхронные двигатели с повышенным пусковым моментом имеют специальную конструкцию ротора (обозначаются АП). К ним относятся двигатели с двойной беличьей клеткой и двигатели с глубокими пазами.

Ротор 3 (рис. 257,а) двигателя с двойной беличьей клеткой имеет две короткозамкнутые обмотки. Наружная клетка 1 является пусковой. Она обладает большим активным и малым реактивным сопротивлениями. Внутренняя клетка 2 является основной обмоткой ротора; она, наоборот, обладает незначительным активным и большим реактивным сопротивлениями. В начальный момент пуска ток проходит, главным образом, по наружной клетке, которая создает значительный вращающий момент. По мере увеличения частоты вращения ток переходит во внутреннюю клетку, и по окончании процесса пуска машина работает как обычный короткозамкнутый двигатель с одной (внутренней) клеткой. Вытеснение тока в наружную клетку в начальный момент пуска объясняется действием, э. д. с. самоиндукции, индуцируемой в проводниках ротора. Чем ниже расположен в пазу проводник, тем большим магнитным потоком рассеяния 6 он охватывается и тем большая э. д. с. самоиндукции в нем индуцируется (рис. 257, в), следовательно, тем большее он будет иметь индуктивное сопротивление.

Вытеснение тока в верхние проводники ротора сильно сказывается при неподвижном роторе, когда частота тока, индуцируемого в обеих клетках ротора, велика. При этом индуктивные

Рис. 257. Конструкция роторов асинхронных двигателей с повышенным пусковым моментом: с двойной беличьей клеткой (а), с глубокими пазами (б) и разрезы их пазов (в и г)

сопротивления обеих клеток значительно больше активных и ток распределяется между ними обратно пропорционально их индуктивным сопротивлениям, т. е. проходит в основном по наружной клетке с большим активным сопротивлением. По мере возрастания частоты вращения ротора частота тока в нем будет уменьшаться (вращающееся магнитное поле будут пересекать проводники ротора с меньшей частотой), и ток начнет проходить по обеим клеткам в соответствии с их активными сопротивлениями, т. е., главным образом, через внутреннюю клетку.

Таким образом, процесс пуска двигателя с двойной беличьей клеткой имеет сходство с процессом пуска асинхронного двигателя с фазным ротором, когда в начале пуска в цепь обмотки ротора вводится добавочное активное сопротивление (пусковой реостат), а по мере разгона это сопротивление выводится. Точно так же и в рассматриваемом двигателе ток в начале пуска проходит по наружной клетке с большим активным сопротивлением, а затем по мере разгона постепенно переходит во внутреннюю клетку с малым активным сопротивлением.

Для повышения активного сопротивления пусковой клетки стержни ее изготовляют из маргацовистой латуни или бронзы. Стержни рабочей клетки выполняют из меди, обладающей малым удельным сопротивлением, причем площадь поперечного сечения их больше, чем у пусковой клетки. В результате этого активное сопротивление пусковой клетки увеличивается в 4—5 раз по сравнению с рабочей. Между стержнями обеих клеток имеется узкая щель 5, размеры которой определяют индуктивность рабочей клетки. Двухклеточный двигатель на 20—30% дороже коротко-замкнутого двигателя обычной конструкции. Для упрощения технологии изготовления ротора двухклеточные двигатели небольшой и средней мощности выполняют с литой алюминиевой клеткой.

Действие двигателей с глубокими пазами (рис. 257, б) также основано на использовании явления вытеснения тока. В этих двигателях стержни 4 беличьей клетки выполнены в виде узких медных шин, заложенных в глубокие пазы ротора 3 (высота паза в 10— 12 раз больше его ширины). Нижние слои стержней, расположенные дальше от поверхности ротора, охватываются значительно большим числом магнитных линий потока рассеяния 6, чем верхние (рис. 257,г), поэтому они имеют во много раз большую индуктивность. В начале пуска в результате увеличенного индуктивного сопротивления нижних частей стержней ток проходит, главным образом, по их верхним частям. При этом используется только небольшая часть поперечного сечения каждого стержня, что приводит к увеличению его активного сопротивления, а следовательно, и к возрастанию активного сопротивления всей обмотки ротора.

При увеличении частоты вращения ротора вытеснение тока в верхние части стержней уменьшается (по той же причине, что и в двигателе с двойной беличьей клеткой), и после окончания пуска ток равномерно распределяется по площади их поперечного сечения.

Схемы управления асинхронными электродвигателями | Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов

Подробности: Категория: Разное-архив

РЗиА
потребитель
оборудование
низковольтное
подстанции
среднее напряжение

Содержание материала

Электрооборудование и автоматизация сельскохозяйственных агрегатов
Газоразрядные лампы
Установки для электрического освещения
Облучение растений в теплицах
Применение осветительных установок на птицефермах
Установки ультрафиолетового облучения
Установки инфракрасного нагрева
Электротехнологические установки
Установки электронно-ионной технологии
Ультразвуковая техника
Установки для магнитной обработки материалов
Устройства для обработки сред электрическим током
Электропривод и его основные части
Характеристики и режимы работы электродвигателей
Регулирование скорости в электроприводах
Выбор электродвигателей
Аппаратура управления электродвигателями
Рубильники и переключатели
Путевые выключатели
Контакторы и электромагнитные пускатели
Реле управления
Тиристорные пускатели
Логические элементы
Плавкие предохранители
Автоматические выключатели
Тепловые реле и температурная зашита
Автоматическое управление электроприводами
Принципы управления двигателями постоянного тока
Схемы управления асинхронными электродвигателями
Блокировочные связи и сигнализация в схемах управления электроприводами
Следящий привод, применение магнитных и тиристорных усилителей
Дистанционное управление электроприводами
Электропривод ручных инструментов и стригальных машинок
Управление электроприводами поточных линий
Электропривод поточных линий приготовления кормов
Управление поточными линиями кормораздачи
Управление электроприводами комплекса машин по удалению навоза и помета
Эффективность и перспективы электрификации тепловых процессов, способы нагрева
Способы охлаждения и типы холодильных машин
Электродуговые нагреватели
Индукционные и диэлектрические нагреватели
Автоматизация электронагревательных установок
Выбор и настройка автоматических регуляторов электронагревательных установок
Электрические водонагреватели и котлы
Электродные водогрейные и паровые котлы
Электрооборудование и автоматизация электрокотельных, электрокалориферные установки
Электрообогреваемые полы
Средства местного электрообогрева
Электрические инкубаторы
Электрический обогрев парников и теплиц
Установки для электротепловой обработки продуктов и кормов
Электротерморадиационная и высокочастотная сушка
Электротепловая обработка пищевых продуктов и кормов
Электротермические печи
Электросварочное оборудование
Высокочастотные установки
Низкотемпературные установки
Холодильные производственные установки
Электрооборудование и автоматизация плодо- и овощехранилищ

Страница 29 из 59

Управление двигателями с короткозамкнутым ротором.

Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором, как правило, управляются при помощи магнитных пускателей. Пуск электродвигателей осуществляется непосредственным включением на полное напряжение.

Простейшая схема управления двигателем с нереверсивным магнитным пускателем показана на рисунке 13.1. В этой схеме предусматривается питание силовых цепей и цепей управления от одного источника напряжения.
При включении автомата F напряжение подается на силовые и вспомогательные цепи схемы. Нажатием кнопки S2 замыкается цепь катушки магнитного пускателя К, при этом главные контакты К замыкаются и включают двигатель в сеть. Одновременно блок-контакт К шунтирует кнопку S2 и дальнейшее удержание кнопки в нажатом состоянии становится ненужным.

Отключение двигателя от сети выполняется нажатием кнопки S1. Цепь питания катушки К разрывается, что приводит к размыканию всех контактов магнитного пускателя.
В схеме предусмотрена защита электродвигателя от коротких замыканий и перегрузки при помощи автоматического выключателя, который для этой цели содержит комбинированный расцепитель.

Схема магнитного пускателя с кнопочными выключателями осуществляет также защиту от самопроизвольных включений электродвигателя (нулевая защита) при восстановлении напряжения питания после кратковременного его исчезновения. Повторный пуск электродвигателя возможен только после вторичного нажатия кнопки S2. В тех случаях, когда необходимо изменять направление вращения, управляют электродвигателем реверсивным магнитным пускателем, схема которого показана на рисунке 13.7.
При нажатии кнопки S1 получает питание катушка К1 магнитного пускателя, замыкаются силовые контакты в главной цепи и статор двигателя присоединяется к сети при прямом чередовании фаз.

При нажатии кнопки S2 ее размыкающий контакт, установленный в цепи катушки К1, размыкается, благодаря чему реверс электродвигателя может быть произведен без предварительного нажатия кнопки S3. Чередование фаз при этом меняется на обратное.
Для торможения асинхронных короткозамкнутых электродвигателей применяется электродинамическое торможение и торможение противовключением.

Электродинамическое торможение осуществляется путем отключения обмоток статора электродвигателя от сети переменного тока и подачей в них постоянного тока на период торможения.
Торможением противовключением осуществляется при помощи реверсивного магнитного пускателя и реле контроля скорости.

Реле состоит из постоянного магнита, вращающегося вокруг оси и соединенного с валом двигателя. Постоянный магнит помещен в цилиндр, представляющий собой устройство в виде беличьей клетки. Цилиндр укреплен на подшипниках и может поворачивайся на определенный угол до упора, при этом переключаются контакты контактного мостика. При вращении постоянного магнита его поле пересекают проводники цилиндра, индуктируя в них электрический ток. Взаимодействие индуктированного тока и вращающегося магнитного потока приводит к перемещению цилиндра и переключению контактного мостика. На рисунке 13.8 показана схема торможения методом, противовключения.
При нажатии одной из кнопок S1 или S2 замыкаются соответственно цепи катушек контакторов и статор электродвигателя подключается к сети, ротор начинает вращаться. Одновременно с началом вращения приводится в действие вал реле контроля скорости и срабатывают соответствующие контакты Е1 или Е2, которые подготавливают цепи катушек контакторов К1 или К2 к работе.

Рис. 13.8 Схема торможения асинхронного электродвигателя методом противовключения.

При остановке двигателя кнопкой S3 разрывается цепь ранее возбужденной катушки, отпадают контакты контакторов К1 или К2, а блок-контактом замыкаются цепи катушки контактора К1 в том случае, если электродвигатель работал в режиме «вперед», и наоборот. Таким образом, привод осуществляет реверс, однако двигатель продолжает вращаться в прежнем направлении, работая в тормозном режиме противовключения.

Рис. 13.9. Схема автоматического управления асинхронным электродвигателем с фазным ротором.

Частота вращения ротора уменьшается, и как только частота вращения станет близкой к нулю, контакты реле контроля скорости разомкнут цепи катушек контакторов К1 или К2 и отключат статор двигателя от сети.
Управление двигателями с фазным ротором. Пуск, торможение и регулирование частоты вращения электродвигателей с фазным ротором сопряжены с изменением сопротивлений, включенных в роторную цепь. Сопротивления должны изменяться в определенной последовательности.

На рисунке 13.9 показана схема автоматического управления двигателем с фазным ротором при помощи командоконтроллера, резисторы могут быть использованы как пусковые и регулировочные.
Для подготовки к пуску двигателя рукоятку командоконтроплера устанавливают в нулевое положение. При этом получают питание реле напряжения К.1, которое, сработав, зашунтирует контакт контроллера, замыкающийся только в нулевом положении. В положении 1 режима «Вперед» оказывается под напряжением катушка контактора К2, который срабатывает и своими главными контактами подключает статор двигателя к сети при введенных полностью ступенях реостата. Одновременно срабатывает реле К4, которое посредством своего замыкающего контакта замкнет цепь контактора противовключения К5, а последний своими главными контактами выключит резисторы противовключения в роторе и подготовит цепь для питания катушки первого контактора ускорения Кб. Таким образом, в положении 1 командоконтроллера двигатель работает на пониженной скорости при введенном в цепь ротора пусковом сопротивлении.

Для увеличения частоты вращения двигателя рукоятку командоконтроллера переводят в положение 2 «Вперед». Тогда выключится контактор Кб, шунтирующий первую ступень пускового резистора и с выдержкой времени подготавливающий цепь для питания контактора К7. При постановке рукоятки в следующие положения включаются последовательно контакторы К7 и К8, шунтирующие остальные ступени пускового реостата.
Реле времени, встроенные в контакторы К5, Кб, К7, обеспечивают минимальное время переключения пусковых сопротивлений, а увеличение времени пуска может быть достигнуто вручную медленным передвижением рукоятки контроллера. Аналогичным образом работает схема при перемещении рукоятки контроллера из нулевого положения в положения 1, 2, 3, 4 «Назад», только при этом будет включен контактор К3. Если оператор мгновенно переведет рукоятку из положения 4 «Вперед» в положение 4 «Назад», то вначале последовательно отключатся контакторы К8, К7, Кб, К5 ив цепь ротора будут введены все ступени реостата. Затем отключается контактор К.2 и после этого включится контактор КЗ. Так как рукоятка переведена мгновенно, скорость двигателя еще не успела упасть. Таким образом, статор двигателя, ротор которого вращается вперед, будет включен для работы назад, то есть двигатель будет переведен в режим противовключения. Так как ток противовключения превосходит пусковой ток, то реле К9 возбудившись, разомкнет свои контакты в цепи катушки контактора К5 и будет их держать раскрытыми до тех пор, пока ток в цепи ротора не станет равным пусковому. Это произойдет в момент, когда ротор двигателя остановится. Контактор К5, возбудившись, зашунтирует ступень противовключения реостата. Выключение остальных ступеней будет происходить с выдержками времени контакторов К5, Кб и К7 так же, как было при обычном пуске. Блокировочное реле К4 не позволяет в момент реверсирования включаться контактору К5. Пока реле К4 сработает, реле К9 успевает разомкнуть свои контакты.

Для остановки двигателя рукоятку командоконтроллера необходимо поставить в нулевое положение. Наличие реле К1 препятствует повторному пуску двигателя, если рукоятка командоконтроллера не поставлена в нулевое положение.

Назад
Вперёд

Назад
Вперёд

Вы здесь:
Главная
Архив
Разное архив
Судовые станции и сети

Еще по теме:

Защита сельских сетей от кз
Электрические аппараты и оборудование выше 1000В
Электрификация сельскохозяйственного производства
В помощь сельскому электромонтеру
Электромонтер строительной площадки

Что такое мотор с короткозамкнутым ротором и как он работает?

Электродвигатели — это машины, преобразующие электрическую энергию в механическую, и в настоящее время они доминируют в современной промышленности. Они просты в использовании, просты в дизайне и бывают разных форм, что позволяет им добиться успеха практически в любой ситуации. Электродвигатели могут питаться от постоянного тока (DC) или переменного тока (AC), и в этой статье будет рассмотрен конкретный двигатель переменного тока, известный как двигатель с короткозамкнутым ротором. Эти двигатели представляют собой особый вид асинхронных двигателей, в которых используется эффект электромагнитной индукции для преобразования электрического тока в энергию вращения (дополнительную информацию можно найти в нашей статье об асинхронных двигателях). В этой статье объясняются принципы работы двигателей с короткозамкнутым ротором, принцип их работы и области применения. Таким образом, конструкторы могут сделать осознанный выбор при выборе подходящего двигателя.

Что такое двигатели с короткозамкнутым ротором?

Электродвигатели с короткозамкнутым ротором

— это подкласс асинхронных двигателей, которые используют электромагнетизм для создания движения. Это так называемые двигатели с «беличьей клеткой», потому что форма их ротора — внутреннего компонента, соединенного с выходным валом, — выглядит как клетка. Две круглые торцевые крышки соединены стержнями ротора, на которые воздействует электромагнитное поле (ЭМП), создаваемое статором, или внешним корпусом, состоящим из ламинированных металлических листов и намотанной проволоки. Статор и ротор — две основные части любого асинхронного двигателя, а беличья клетка — это просто один из способов использования эффекта электромагнитной индукции. Переменный ток, проходящий через статор, создает ЭДС, которая колеблется с частотой переменного тока, которая «вращается» вокруг ротора, индуцируя противоположные магнитные поля в стержнях ротора, тем самым вызывая движение.

Как работают двигатели с короткозамкнутым ротором?

По сути, двигатели с короткозамкнутым ротором работают так же, как и большинство других асинхронных двигателей, и отличаются только специфическим взаимодействием между ротором и статором. Наша статья об асинхронных двигателях содержит обсуждение основных законов всех асинхронных двигателей и дает представление о том, как движение создается с помощью магнетизма.

Электродвигатели с короткозамкнутым ротором

максимизируют электромагнитную индукцию за счет использования стержней ротора для взаимодействия с ЭДС статора. Статор обычно содержит проволочные обмотки, по которым течет переменный ток; этот ток изменяется синхронно с синусоидальной кривой (или «чередуется»), которая изменяет направление тока в проволочных обмотках. Когда ток колеблется, генерируемая ЭДС будет следовать этому примеру и в некоторых случаях заставит его «вращаться» с частотой, аналогичной частоте переменного тока. Эта вращающаяся ЭДС создает противоположное напряжение и ЭДС в стержнях ротора, таким образом толкая ротор, создавая вращательное движение.

Этот ротор не вращается с точной частотой переменного тока, поэтому двигатели с короткозамкнутым ротором (как и другие асинхронные двигатели) считаются асинхронными. Всегда есть некоторая потеря или «проскальзывание» между частотой переменного тока и частотой вращения вала, и это в первую очередь следствие того, почему ротор вращается. Если бы ротор вращался с той же частотой, то величина силы, действующей на стержни ротора, была бы равна нулю, что не создавало бы движения. Ротор всегда должен двигаться медленнее, чтобы почувствовать эффект электромагнитной индукции, как если бы ротор играл в постоянную игру в магнитное «догонялки». Чтобы узнать больше, не стесняйтесь посетить нашу статью о типах двигателей переменного тока.

Технические характеристики двигателя с короткозамкнутым ротором

В нашей статье об асинхронных двигателях объясняются технические характеристики всех типов асинхронных двигателей, и это хорошее место, чтобы ознакомиться со всеми различными характеристиками асинхронных двигателей. В этой статье основное внимание будет уделено тому, что необходимо указать для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, включая фазу, скорость, крутящий момент и ток. Поскольку эти двигатели очень популярны, NEMA и IEC создали стандартизированные классы двигателей с короткозамкнутым ротором на основе их характеристик скорости и крутящего момента. Это позволяет использовать взаимозаменяемые двигатели разных производителей и упрощает замену двигателей. Эти принципы, а также различные классы стандартных двигателей с короткозамкнутым ротором будут кратко описаны ниже.

Тип фазы

Асинхронные двигатели могут приводиться в действие однофазным (одна частота переменного тока) или многофазным (несколько частот переменного тока) в зависимости от входного источника питания. Некоторые из наиболее распространенных типов двигателей с короткозамкнутым ротором используют три фазы, что означает, что входной ток представляет собой три одинаковые частоты переменного тока, разделенные на 120 градусов по фазе. Трехфазные двигатели запускаются автоматически, а это означает, что единственным необходимым входом является пусковое напряжение, что делает эти двигатели практически автоматическими. Однофазные двигатели также распространены, но они не запускаются самостоятельно и требуют некоторого начального «толчка». Это связано с тем, что одной частоты переменного тока недостаточно для создания действительно «вращающейся» ЭДС, и необходимо выполнить некоторую компенсацию для имитации вращающегося поля. Это можно сделать с помощью стартеров, которые могут быть конденсаторами, расщепленными фазами или другими компонентами. Подробнее о пускателях можно прочитать в нашей статье о типах пускателей двигателей.

Момент двигателя и кривая момент-скорость

Несмотря на то, что двигатели с короткозамкнутым ротором работают на базовых скоростях и крутящих моментах, они должны достичь этого установившегося состояния через некоторый переходный пуск. Этот пуск, обычно визуализируемый с помощью кривой крутящий момент-скорость, очень важно знать, потому что он определяет, с какими условиями работы может работать двигатель. На рисунке 1 ниже показаны важные участки кривой крутящий момент-скорость для любого асинхронного двигателя.

Рис. 1: Кривая крутящий момент-скорость для асинхронных двигателей с обозначенными важными участками.

Пусковой крутящий момент — это крутящий момент при пуске двигателя. Вырывной или разрывной крутящий момент представляет собой пиковый крутящий момент, достигаемый до достижения максимальной скорости. Номинальный крутящий момент — это выходной крутящий момент в установившемся режиме, который обычно указывается на паспортной табличке двигателя. Разница между синхронной скоростью и скоростью, достигаемой при номинальном крутящем моменте, определяет скольжение двигателя.

Классы NEMA для многофазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором

Рисунок 2: Кривые крутящий момент-скорость для стандартных классов двигателей NEMA.

Таблица 1: Сводные характеристики стандартных двигателей NEMA с короткозамкнутым ротором.

Стандарт NEMA S. C.I.M.	Пусковой момент	Пусковой ток	Слип
Класс А	Обычный	Обычный	Обычный
Класс Б	Обычный	Низкий	Обычный
Класс С	Высокий	Низкий	Обычный
Класс D	Высокий	Низкий	Высокий

На рис. 2 показаны кривые для двигателей с короткозамкнутым ротором различных классов NEMA. Существует четыре основных класса (A, B, C и D), хотя в зависимости от специфики их может быть больше. Эти четыре класса сведены в Таблицу 1 с точки зрения их пускового крутящего момента, тока и величины проскальзывания. Существуют и другие нестандартные двигатели с короткозамкнутым ротором, но обычно они изготавливаются в соответствии со спецификациями покупателя.

Двигатели

класса А являются наиболее популярным типом двигателей с короткозамкнутым ротором. Они имеют нормальный пусковой момент и ток, а также пробуксовку менее 5% от синхронной скорости. Обычными приложениями являются вентиляторы, компрессоры, конвейеры или что-либо с низкими инерционными нагрузками, что позволяет быстро разгонять двигатель.

Двигатели

класса B можно запускать при полной нагрузке, что делает их пригодными для использования в условиях высокой инерции (большие вентиляторы, центробежные насосы и т. д.). У них нормальный пусковой момент, меньший пусковой ток, чем у двигателей класса А, и скольжение менее 5% при полной нагрузке. Эти двигатели иногда взаимозаменяемы с двигателями класса А, особенно когда требуется пониженное пусковое напряжение.

Двигатели

класса C имеют высокий пусковой крутящий момент и низкий пусковой ток благодаря конструкции ротора с двойной клеткой. Из-за этого улучшения они дороже, чем двигатели классов A и B, но также обладают способностью выдерживать высокие пусковые крутящие моменты, такие как те, которые встречаются в нагруженных насосах, компрессорах, дробилках и т. д. Их скольжение также обычно составляет менее 5%.

Двигатели

класса D обладают самым высоким пусковым моментом, низким пусковым током и большим проскальзыванием при полной нагрузке (от 5% до 20% в зависимости от применения). Их крутящий момент возникает при гораздо более низкой скорости, чем у двигателей других классов, что можно увидеть, сравнивая расположение пиков каждой кривой на рисунке 2. Высокое сопротивление ротора, которое делает двигатели класса D такими прочными, также является причиной более низкого пикового крутящего момента. скорости, что иногда приводит к возникновению пикового крутящего момента при нулевой скорости (100% проскальзывание). Общие области применения двигателей класса D включают бульдозеры, литейные машины, штамповочные прессы и т. д.

Применение и критерии выбора

Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором

являются популярным выбором в промышленности, отчасти из-за их низкой стоимости, простоты обслуживания, высокой эффективности, хорошей терморегуляции и безопасности. Их самым большим недостатком является отсутствие контроля скорости, поэтому для решения этих задач были разработаны другие двигатели (двигатели с фазным ротором). Стандартные рамы NEMA упрощают выбор правильного двигателя, требуя только рабочие характеристики проекта.

Так, например, если кузнечное предприятие создает новый силовой молот, который должен наносить быстрые и сильные удары, им следует изучить двигатели класса D, поскольку они обеспечивают чрезвычайно высокий пусковой крутящий момент. Точно так же, если двигатель необходим для простого вентилятора HVAC, отлично подойдут двигатели классов A и B. Определите необходимые крутящий момент, скорость и напряжение для работы, и на рынке обязательно появится подходящая беличья клетка.

Резюме

В этой статье представлено понимание того, что такое асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором и как они работают. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу поиска поставщиков Thomas, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть сведения о конкретных продуктах.

Источники:

https://geosci.uchicago.edu
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magnet/indmot.html
http://www.egr.unlv.edu/~eebag/Induction%20Motors.pdf
https://www.controleng.com/articles/what-to-consider-when-choosing-an-ac-induction-motor/
http://ocw.uniovi. es
http://people.ece.umn.edu/users/riaz/animations/sqmovies.html

Другие товары для двигателей

Все о бесщеточных двигателях постоянного тока — что это такое и как они работают
Все о двигателях с постоянными магнитами — что это такое и как они работают
Все о двигателях постоянного тока с обмоткой серии — что это такое и как они работают
Все о шунтирующих двигателях постоянного тока — что это такое и как они работают
Все о шаговых двигателях — что это такое и как они работают

Шаговые двигатели

и серводвигатели — в чем разница?
Все о контроллерах двигателей переменного тока — что это такое и как они работают
Синхронные двигатели и асинхронные двигатели — в чем разница?

Бесщеточные двигатели

и щеточные двигатели — в чем разница?
Кто изобрел паровой двигатель? Урок промышленной истории
Все о двигателях с электронным управлением — что это такое и как они работают

Двигатели постоянного тока

и серводвигатели — в чем разница?

Шаговые двигатели

и двигатели постоянного тока — в чем разница?
Все о контроллерах серводвигателей — что это такое и как они работают
Что такое трехфазный двигатель и как он работает?
ECM Motors и PSC Motors — в чем разница?
Все о устройствах плавного пуска двигателей: что это такое и как они работают
Все о контроллерах двигателей постоянного тока — что это такое и как они работают
Основы тестирования двигателя (и ротора)
Что такое штамповка двигателя и как это работает?
Все о двигателях с дробной мощностью

Больше из Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором — Инженерные проекты

Здравствуйте, друзья, я надеюсь, что у вас все хорошо и у вас все хорошо. Я здесь с другой статьей об асинхронных двигателях. В этой статье я делюсь некоторыми базовыми знаниями об асинхронном двигателе с короткозамкнутым ротором. В моей предыдущей статье под названием «Трехфазный асинхронный двигатель» я дал краткий обзор этого асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Трехфазный асинхронный двигатель имеет два типа в зависимости от конструкции ротора: асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором и асинхронный двигатель с фазным ротором. Первый дешевле и широко используется, поскольку требует меньше обслуживания, чем более поздний. Во-первых, я собираюсь рассказать вам о конструкции асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. После этого я расскажу о принципе работы и особенностях асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. В последних разделах я поделюсь некоторыми преимуществами и использованием. Проще говоря, тип трехфазного асинхронного двигателя, в котором используется ротор с короткозамкнутым ротором, называется 9.0163 Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором .

Конструкция асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Все асинхронные двигатели имеют ротор и статор. По сути, именно конструкция ротора отличает асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором от асинхронного двигателя с обмоткой. Статор одинаков в обоих типах двигателей. Давайте сначала поговорим о статоре асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором :

Статор асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Статор — это неподвижный компонент двигателя.
Это крайняя рама, в которой размещен ротор.
Имеет канавки по внутренней окружности для размещения электрических схем. Эта схема возбуждается трехфазным питанием.
Цепь трехфазной обмотки размещается на пазах. Эти обмотки расположены на расстоянии 120 градусов друг от друга и соединены по схеме звезда или треугольник.
Теперь приступим к конструированию ротора.

Ротор асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Ротор — это вращающаяся часть двигателя. Он содержит цилиндрическое ядро.
Сердечник ротора ламинирован для уменьшения вихревых токов.

Ротор с короткозамкнутым ротором состоит из медных стержней, которые мы называем проводниками.
Медные стержни или проводники длиннее ротора и закреплены в пазах сердечника ротора.
Эти удлиненные проводники закорочены друг с другом с помощью медных колец с каждой стороны.
Также ротор иногда снабжен вентиляторами с каждой стороны для охлаждения.
Этот тип конструкции стержней и торцевых колец аналогичен беличьей клетке, в честь которой он назван.
Это все, что касается конструкции ротора. Помимо ротора и статора, у двигателя есть и другие детали для поддержки и защиты узла.

Вы также можете прочитать:

Введение в асинхронный двигатель.
Однофазный асинхронный двигатель.
3-фазный асинхронный двигатель.
Введение в синхронный двигатель.

Работа асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

В этом разделе я расскажу вам, ребята, о работе асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Когда на обмотку статора подается трехфазное питание переменного тока, через нее начинает течь ток.
Этот трехфазный переменный ток создает вращающееся магнитное поле в роторе.
Скорость вращения этого магнитного поля можно определить по частоте переменного тока и количеству полюсов.
Эта скорость является синхронной скоростью двигателя.
Вращающееся магнитное поле статора индуцирует напряжение в роторе, потому что его силовые линии пересекают ротор. Это наведенное напряжение будет индуцировать ток в обмотке ротора, и будет генерироваться другое магнитное поле, которое является магнитным полем ротора.

Как вы все знаете, на проводник с током действует сила в присутствии магнитного поля. Ротор также будет испытывать силу, которая начнет его вращать. Эта сила создаст крутящий момент, и ротор будет вращаться.

Основные характеристики

Теперь я упомяну некоторые важные особенности асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Я расскажу о скорости, пусковом токе, направлении вращения, скольжении и коэффициенте мощности. Первое в списке — скорость.

Скорость

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором обычно работает с постоянной скоростью. Эта скорость является синхронной скоростью.

Пусковой ток

Для таких двигателей требуются высокие пусковые токи. Что может привести к колебаниям напряжения.

Направление вращения

Направление вращения этих двигателей можно изменить, если поменять местами две линии электропередач из трех.

Скольжение

Как и для других асинхронных двигателей, скольжение определяется как разность скорости вращения магнитного поля статора и скорости вращения ротора. Скорость вращения магнитного поля называется синхронной скоростью. Скольжение выражается в соотношении с синхронной скоростью или в процентах.

Коэффициент мощности

Коэффициент мощности — это отношение фактической мощности к полной мощности. Выражается в процентах. Коэффициент мощности низкий, когда двигатель работает без нагрузки, и высокий, когда двигатель работает с полной нагрузкой.

Преимущества

В этой части я расскажу вам, ребята, о некоторых преимуществах асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором:
- Дешево
- Прочный
- Прочный
- Требуется меньше обслуживания
Благодаря клеточной конструкции ротора требуется меньше материала. Таким образом, потери в меди уменьшаются.
Из-за отсутствия щеток вероятность искрообразования снижена.
Эти двигатели снабжены вентиляторами, поэтому выделяется меньше тепла.

Теперь я перехожу к последнему разделу моей статьи, где я расскажу вам о некоторых случаях использования асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.