Машины переменного тока.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Из числа различных видов современных электрических машин самой распространенной в наши дни является асинхронная бес коллекторная машина, применяемая обычно в качестве двигателя. Асин­ хронная машина — это машина, в которой при работе возбуждается вращающееся магнитное поле, но ротор вращается асинхронно, т. е. с угловой скоростью, отличной от угловой скорости поля. Она была изобретена М. О. Доливо-добровольским в 1888 г., но до настоящего времени сохранила в основном ту простую форму, которую ей придал талантливый русский изобретатель. Причины исключительно широ­кого распространения асинхронного двигателя (а вместе с ним и трех­фазной системы) — его простота и дешевизна. Можно сказать, что в основном асинхронная машина состоит из трех неподвижных кату­шек (точнее, обмоток), размещенных на общем сердечнике, и помещен­ной между ними четвертой вращающейся катушки. В машине отсутст­вуют какие-либо легко повреждающиеся или быстро изнашивающиеся электрические части (например, коллектор).

Асинхронные машины малой мощности часто выполняются одно­фазными, что позволяет использовать их в устройствах, питающихся от двухпроводной сети. Такие машины находят широкое применение в бытовой технике.

Общим недостатком асинхронных машин является относительная сложность и неэкономичность регулирования их эксплуатационных характеристик.

        УСТРОЙСТВО ТРЕХФАЗНОЙ АСИНХРОННОЙ МАШИНЫ

Трехфазная асинхронная машина состоит из двух главных частей: неподвижного статора и вращающегося ротора.

Конструкция статора. Статор асинхронной машины представляет собой полый цилиндр, собранный из пластин электротехнической стали,

изолированных друг от друга слоем лака (рис. я). Три фазные „обмотки, возбуждающие вращающееся магнитное поле машины, раз­мещены в пазах на внутренней стороне статора. Чтобы лучше исполь­зовать окружность статора, каж­дая из фазных обмоток распола­гается по нескольким пазам (рас­пределенная обмотка). На рис. б показано расположение в пазах статора одной фазной обмот­ки. Здесь А — начало, а X — ко­нец обмотки. Распределение обмот­ки по пазам обусловливает соот­ветствующее распределение маг­нитного поля вдоль окружности статора. Для того чтобы распре­делить многовитковую фазную об­мотку по нескольким пазам, ее раз­деляют на соответствующее число соединенных последовательно сек­ций (рис. б), каждая из кото­рых состоит из нескольких витков. Секции обмотки укладываются в пазы. В асинхронных машинах сердечник статора изготовляется с полуоткрытыми (рис. б) или открытыми (рис. а) пазами. На стороне полуоткрытых пазов преимущество меньшего магнитного сопротивления, следовательно, в двигателе с такими пазами меньше намагничивающий ток. С другой стороны, при открытых пазах проще осуществляется укладка секций обмотки и надежнее условия для изоляции, что весьма важно для дви­гателей высокого напряжения.

Минимальное число фазных обмоток в трехфазной асинхронной машине т = 3. Каждая обмотка содержит одну или несколько катушеч­ных групп, соединенных последовательно, например на (рис., б) две группы. Расположение каждой из обмоток с одной катушечной группой сдвинуто по окружности статора относительно катушечной группы соседней фазной обмотки на угол 120°. В общем случае число фазных обмоток в трехфазной асинхронной машине может быть любым, но кратным трем.

Конструкция ротора. Асинхронные машины в основном разли­чаются устройством ротора. Ротор асинхронной машины представляет собой цилиндрический сердечник (рис. а), собранный из пластин электротехнической стали, изолированных друг от друга лаком. Сердечник ротора насажан на вал, закрепленный в подшипниках. В пазах ротора располагаются витки обмотки ротора.

В большинстве двигателей применятся короткозамкнутый ротор. Он значительно дешевле, и, что очень существенно, обслуживание двигателя с короткозамкнутым ротором значительно проще. Обмотка короткозамкнутого ротора выполняется в виде цилиндрической клетки (рис. б) из медных или алюминиевых стержней, которые без изоляции вставляются в пазы сердечника ротора. Торцевые концы стержней замыкаются накоротко кольцами из того же материала, что и стержни (так называемое «беличье колесо»). Часто короткозамкнутая обмотка изготовляется путем заливки пазов ротора расплавлен­ным алюминием.

Обмотка фазного ротора, называемого также ротором с контакт­ными кольцами (рис. в), выполняется изолированным проводом. В большинстве случаев она трехфазная, с тем же числом катушек, что и обмотка статора данного двигателя. Три фазные обмотки ротора соединяются на самом роторе в звезду, а свободные концы их соеди­няются с тремя контактными кольцами, укрепленными на валу ма­шины, но изолированными от этого .вала. На кольца наложены щетки, установленные в неподвижных щеткодержателях. Через кольца и щетки обмотка ротора замыкается на трехфазный реостат. Обмотка статора такого двигателя включается непосредственно в трехфазную сеть (рис. 14.4). Включение реостата в цепь ротора дает возможность существенно улучшить пусковые условия двигателя — уменьшить пусковой ток и увеличить начальный пусковой момент, кроме того, с помощью реостата, включенного в цепь ротора, можно плавно регу­лировать скорость двигателя. На рис. приведены условные обозначения асинхронных ма­шин с короткозамкнутым (а) и фазным (б) ротором на принципиальных электрических схемах.

Общий вид корпуса асинхронной машины с укрепленным на нем, но необмотанным сердечником статора приведен на рис..6.

Асинхронные машины. Это двухобмоточные электрические машины переменного тока, у которых только одна обмотка (первичная) получает питание от эл. сети с постоянной частотой, а вторая обмотка (вторичная) замыкается накоротко или на электрические сопротивления. Частота вращения ротора асинхронных машин зависит от нагрузки.

Наибольшее распространение получили асинхронные машины с трехфазной симметричной обмоткой на статоре, питаемой от сети переменного тока, и с трехфазной или многофазной симметричной обмоткой на роторе. Асинхронные машины иных исполнений относящихся к специальным асинхронным машинам.

Асинхронные машины используются в основном как двигатели; в качестве генераторов их применяют крайне редко. Асинхронные машины малой мощности часто выполняют однофазными, что позволяет использовать их в устройствах, питающихся от двухпроводной сети. Такие машины находят широкое применение в бытовой технике.

Трех фазная асинхронная машина, работающая от промышленной трехпроводной сети, состоит из двух основных частей: неподвижного статора и вращающего ротора.

Статор представляет собой полный цилиндр, собранный из пластин электротехнической стали, изолированных друг от друга слоем лака. Обмотки возбуждения размещены в пазах на внутренней стороне статора.

 Ротор представляет собой цилиндрический сердечник, собранный из пластин электротехнической стали, изолированных друг от друга лаком. Сердечник ротора насажан на вал, закрепленный а подшипниках. В пазах ротора располагаются витки обмотки ротора. Асинхронные машины различаются устройством ротора.

В большинстве двигателей применяются короткозамкнутый ротор. Обмотку короткозамкнутого ротора выполняют в виде цилиндрической клетки из медных или алюминиевых стержней, которые без изоляции вставляют в пазы сердечника ротора.

Асинхронные двигатели выпускаются отечественной промышленностью в виде единой серии, охватывающих все необходимые мощности частоты вращения.

Двигатели общего применения имеют общую шкалу мощностей при всех частотах вращения . в основном исполнении они предназначены для питания от сети с частотой вращения 50 Гц. Различные заводы изготавливают двигатели унифицированной конструкции с одинаковыми основными и установочными размерами.

Буквенное обозначение всех серийных асинхронных двигателей включает букву А (асинхронный) Международной Электротехнической Комиссией МЭК в отношении габаритных и установочно – присоединительных размеров, что обеспечивает их взаимосвязанность с электрическими машинами, изготовляемыми зарубежными фирмами.

В основном исполнении двигатели изготавливаются с короткозамкнутым ротором и их предназначают для общего применения в промышленности условиях умеренного климата (климатические V категорий 3 и 4).

Номинальные значения климатических факторов определяют по действующим ГОСТам, но при этом высота над уровнем моря должна быть не более 1 00 м; воздушная среда с запыленностью не более: 2 мг/м³ – для двигателей запущенного исполнения и 10 мг/м³ – для двигателей закрытого обдуваемого исполнения (среда не взрывоопасная, не содержащая агрессивных газов и паров, разрушающих металлы и изоляцию, и токопроводящей пыли).

Номинальные данные двигатели относятся к продолжительному режиму работы при питании от сети 50 Гц.

По степени защиты от воздействия окружающей среды двигатели изготавливаются в двух вариантах: защищенными (IP 23) и закрытыми обуваемыми (IP 44).

Двигатели имеют стандартную шкалу мощностей, применяемую при всех частотах вращения: 0,06, 0,09; 0,12; 0,18; 0,25; 0,37; 0,55; 0,75; 1,1; 1,5; 2,2; 3,0; 4,0; 5,5; 7,5; 11,0; 15,0; 18,5; 22; 30; 37: 45; 55; 75; 90; ПО; 132; 160; 200; 250; 315; 400. Шкала высот осей вра­щения (над фундаментной плитой) соответствует рекомендациям МЭК: 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 132, 160, 180, 200, 225, 250, 280, 315, 255.

Обозначения типа двигателей: 4 — порядковый номер серии; А — наименование вида двигателя — асинхронный; Н — обозначе-I ние двигателей защищенного исполнения; А — станина и щиты из алюминия; X — станина из алюминия и чугунные щиты; 50— 355 — высота оси вращения; S , L, М — установочные размеры по длине корпуса; Л, В — обозначение длины магнитопровода (пер­вая длина — Л; вторая — В).

Примечание. Обозначение длины магнитопровода дается только в том случае, когда на одном установочном размере по длине корпуса пре­дусмотрено две мощности.

2, 4, 6, 8, 10, 12 — число полюсов; У — климатическое испол­нение двигателей; 3 — категория размещения.

Например: 4АА56А2УЗ — электродвигатель серии 4, асинхрон­ный закрытого исполнения, станина и подшипниковые щиты из алюминия, с высотой оси вращения 56 мм, магнитопровод первой длины, двухполюсный, для районов умеренного климата, третьей категории размещения. Двигатели мощностью 0,12. . .0,37 кВт изготовляют на напря­жение 220. . .380 В, мощностью 0,55. . .110 кВт — на напряжения