Асинхронного двигателя

При подаче к обмотке статора напряжения, в каждой фазе создаётся магнитный поток, который изменяется с частотой подаваемого напряжения. Эти магнитные потоки сдвинуты относительно друг друга на 120°, как во времени, так и в пространстве. Результирующий магнитный поток оказывается при этом вращающимся.

Результирующий магнитный поток статора вращается и тем самым создаёт в проводниках ротора ЭДС. Так как обмотка ротора, имеет замкнутую электрическую цепь, в ней возникает ток, который в свою очередь взаимодействуя с магнитным потоком статора, создаёт пусковой момент двигателя, стремящийся повернуть ротор в направлении вращения магнитного поля статора. Когда он достигает значения, тормозного момента ротора, а затем превышает его, ротор начинает вращаться. При этом возникает так называемое скольжение.

Скольжение s - это величина, которая показывает, насколько синхронная частота n₁магнитного поля статора больше, чем частота вращения ротора n₂, в процентном соотношении.

Скольжение это крайне важная величина. В начальный момент времени она равна единице, но по мере возрастания частоты вращения n₂ ротора относительная разность частот n₁-n₂ становится меньше, вследствие чего уменьшаются ЭДС и ток в проводниках ротора, что влечёт за собой уменьшение вращающего момента. В режиме холостого хода, когда двигатель работает без нагрузки на валу, скольжение минимально, но с увеличением статического момента, оно возрастает до величины s_кр -критического скольжения. Если двигатель превысит это значение, то может произойти так называемое опрокидывание двигателя, и привести в последствии к его нестабильной работе. Значения скольжения лежит в диапазоне от 0 до 1, для асинхронных двигателей общего назначения оно составляет в номинальном режиме - 1 - 8 %.

Как только наступит равновесие между электромагнитным моментом, вызывающим вращение ротора и тормозным моментом создаваемым нагрузкой на валу двигателя процессы изменения величин прекратятся.

Выходит, что принцип работы асинхронного двигателя заключается во взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и токов, которые наводятся этим магнитным полем в роторе. Причём вращающий момент может возникнуть только в том случае, если существует разность частот вращения магнитных полей.

Принцип работы основан на взаимодействии двух магнитных полей статора и ротора. Статор создаёт переменное вращающее магнитное поле (скорость вращение n₁). При взаимодействии этих полей создаётся вращающий момент (сила направления по кругу) и вал двигателя начинается вращаться со скоростью n₂.

Двигатель называется асинхронным, так как скорость вращения магнитного поля статора больше скорости вращения ротора (n₁>n₂).

В короткозамкнутом роторе поле создаётся за счёт поля статора, в фазном – через внешнею цепь.

Пусковые токи

В асинхронном двигателе

В момент пуска в роторе асинхронного двигателя возникает пусковой ток, который в 5 – 7 раз превышает номинальный. Он опасен тем, что в повторном кратковременном режиме разрушается изоляция и возникает к/з обмотки.

В двигателях, где пусковые и номинальные токи сравнимы между собой, двигатели пускают напрямую.

В двигателях с большой мощностью, с большими номинальными токами, пусковые токи в момент пуска уменьшают следующим образом:

1. В короткозамкнутых переключают обмотку статора со звезды на треугольник тем самым резко изменяют напряжение до номинального;

2. В фазных двигателях используют два метода:

а) в цепь ротора включают автотрансформатор;

б) включают пакет сопротивлений, с помощью которого плавно изменяют сопротивление.

В короткозамкнутых двигателях скорость можно регулировать только скачкообразно. Фазных – плавно.

Устройство машины

Постоянного тока

Машина постоянного тока состоит из двух основных частей: неподвижной – статора и вращающейся – ротора, называемого в машинах постоянного тока якорем. Эскиз машины постоянного тока показан на рис. 1.1, а общий вид с разрезом — на рис.1.2.

Статор состоит из станины 1, главных полюсов 2, дополнительных полюсов 3, подшипниковых щитов 4 и щеточной траверсы со щетками 6.

Станина имеет кольцевую форму и изготовляется из стального литья или стального листового проката. Она составляет основу всей машины и, кроме того, выполняет функцию магнитопровода.

Основной конструктивной частью статора являются полюса – электромагниты (обмотки возбуждения и сердечник). Количество полюсов кратно двум. Полюса больших размеров называются основными, малых – дополнительными. Обмотки полюсов соединяются последовательно.

Главные полюсы служат для создания постоянного во времени и неподвижного в пространстве магнитного поля. С этой целью по обмотке полюсов пропускается постоянный ток, называемый током возбуждения (в машинах малой мощности в качестве полюсов могут использоваться постоянные магниты).

Дополнительные полюсы устанавливаются между главными и служат для улучшения условий коммутации.

Подшипниковые щиты закрывают статор с торцов. В них впрессовываются подшипники и укрепляется щеточная траверса, которая с целью регулирования может поворачиваться. На щеточной траверсе закреплены пальцы, которые электрически изолированы от траверсы. На пальцах установлены щеткодержатели со щетками, изготовленными из графита или смеси графита с медью.