1. конструкція
2. Принцип роботи
3. Переваги і недоліки
4. Основні технічні характеристики
5. підключення

З огляду на те, що електропостачання традиційно здійснюється шляхом доставки споживачам змінного струму, зрозуміле прагнення до створення електромашин, що працюють на електроенергії, що постачається. Зокрема, змінний струм активно використовується в асинхронних електродвигунах, які знайшли широке застосування в багатьох областях діяльності людини. На особливу увагу заслуговує асинхронний двигун з короткозамкненим ротором, який в силу ряду причин зайняв міцні позиції в застосуванні.

Секрет такої популярності полягає, перш за все, в простоті конструкції і дешевизні його виготовлення. У електромоторів на короткозамкнутих роторах є й інші переваги, про які ви дізнаєтеся з цієї статті. А для початку розглянемо конструктивні особливості цього типу електричних двигунів.

конструкція

У кожному електродвигуні є дві важливих робочих деталі: ротор і статор. Вони укладені в захисний кожух. Для охолодження провідників обмотки на валу ротора встановлено вентилятор. Це загальний принцип будови всіх типів електродвигунів.

Конструкції статоров розглянутих електродвигунів нічим не відрізняються від будови цих деталей в інших типах електромоторів, які працюють в мережах змінного струму. Сердечники статора, призначеного для роботи при трифазному напрузі, розташовуються по колу під кутом 120º. На них встановлюються обмотки з ізольованого мідного дроту певного перерізу, які з'єднуються трикутником або зіркою. Конструкція муздрамтеатру статора жорстко кріпиться на стінках циліндричного корпусу.

Будова електродвигуна зрозуміло з малюнка 1. Зверніть увагу на конструкцію обмоток без сердечника в короткозамкненим роторі.

Мал. 1. Будова асинхронного двигуна з КЗ Ротором

Трохи по-іншому влаштований ротор. Конструкція його обмотки дуже схожа на білячу клітку. Вона складається з алюмінієвих стрижнів, кінці яких замикають короткозамикающего кільця. У двигунах великої потужності в якості короткозамкнутих обмоток ротора можна побачити застосування мідних стрижнів. У цього металу низький питомий опір, але він дорожче алюмінію. До того ж мідь швидше плавиться, а це не бажано, так як вихрові струми можуть сильно нагрівати сердечник.

Конструктивно стрижні розташовані поверх сердечників ротора, які складаються з трансформаторної сталі. При виготовленні роторів сердечники монтують на валу, а провідники обмотки упресовують (заливають) в пази муздрамтеатру. При цьому немає необхідності в ізоляції пазів сердечника. На малюнку 2 показано фото ротора з КЗ обмотками.

Мал. 2. Ротор асинхронного двигуна з КЗ обмотками

Пластини магнітопроводів таких роторів не вимагають лакової ізоляції поверхонь. Вони дуже прості у виготовленні, що здешевлює собівартість асинхронних електродвигунів, частка яких становить до 90% від загального числа електромоторів.

Ротор асинхронно обертається усередині статора. Між цими деталями встановлюються мінімальні відстані у вигляді повітряних зазорів. Оптимальний зазор знаходиться в межах від 0,5 мм до 2 мм.

Залежно від кількості використовуваних фаз асинхронні електродвигуни можна розділити на три типи:

Вони відрізняються кількістю і розташуванням обмоток статора. Моделі з трифазними обмотками відрізняються високою стабільністю роботи при номінальному навантаженні. У них кращі пускові характеристики. Найчастіше такі електродвигуни використовують просту схему пуску.

Двофазні двигуни мають дві перпендикулярно розташованих обмотки статора, на кожну з яких надходить змінний струм. Їх часто використовують в однофазних мережах - одну обмотку підключають безпосередньо до фази, а для харчування другий застосовують фазосдвігающій конденсатор. Без цієї деталі обертання валу асинхронного електродвигуна самостійно не почнеться. У зв'язку з тим, що конденсатор є невід'ємною частиною двухфазного електромотора, такі двигуни ще називають конденсаторними.

У конструкції однофазного електродвигуна використовують тільки одну робочу обмотку. Для запуску обертання ротора застосовують пускову котушку індуктивності, яку через конденсатор короткочасно підключають до мережі, або замикають накоротко. Ці малопотужні моторчики використовуються в якості електричних приводів деяких побутових приладів.

Принцип роботи

Функціонування асинхронного двигуна здійснюється на основі властивості трифазного струму, здатного створювати в обмотках статора вращающее магнітне поле. У розглянутих електродвигунах синхронна частота обертання електромагнітного поля пов'язана прямо пропорційною залежністю з власною частотою змінного струму.

Існує обернено пропорційна залежність частоти обертання від кількості пар полюсів у обмотках статора. З огляду на те, що зрушення фаз становить 60º, залежність частоти обертання ротора (в об / хв.) Можна виразити формулою:

n1 = (f1 * 60) / p, де n 1 - синхронна частота, f 1 - частота змінного струму, а p - кількість пар полюсів.

В результаті дії магнітної індукції на сердечник ротора, в ньому виникне ЕРС, яка, в свою чергу, викликає появу електричного струму в замкнутому провіднику. Виникне сила Ампера, під дією якої замкнутий контур почне обертання навздогін за магнітним полем. У номінальному режимі роботи частота обертання ротора трохи відстає від швидкості обертання створюваного в статорі магнітного поля. При збігу частот відбувається припинення магнітного потоку, ток зникає в обмотках ротора, внаслідок чого припиняється дія сили. Як тільки швидкість обертання валу відстане, змінними струмами магнітних полів, відновлюється дія амперовой сили.

Різницю частот обертання магнітних полів називають частотою ковзання: ns = n1-n2, а відносну величину s, що характеризує відставання, називають ковзанням.

s = 100% * (ns / n1) = 100% * (n1 - n2) / n1, де ns - частота ковзання; n1, n2 - частоти обертань статорних і роторних магнітних полів відповідно.

З метою зменшення гармонік ЕРС і згладжування пульсацій моменту сили, стрижні короткозамкнутих витків трохи скошують. Погляньте ще раз на рис. 2 і зверніть увагу на розташування стрижнів, що виконують роль обмоток ротора, щодо осі обертання.

Ковзання залежить від того, яку механічну навантаження докладено до валу двигуна. В асинхронних електромоторах зміна параметрів ковзання відбувається в діапазоні від 0 до 1. Причому в режимі холостого ходу чималий ротор майже не відчуває активного опору. S наближається до нуля.

Збільшення навантаження сприяє збільшенню ковзання, яке може досягти одиниці, в момент зупинки двигуна через перевантаження. Такий стан рівносильно режиму короткого замикання і може вивести пристрій з ладу.

Відносна величина відставання відповідна номінальному навантаженні електричної машини називається номінальним ковзанням. Для малопотужних електромоторів і двигунів середньої потужності цей показник змінюється в невеликих межах - від 8% до 2%. При нерухомості ротора електродвигуна ковзання прагне до 0, а при роботі на холостому ходу воно наближається до 100%.

Під час запуску електромотора його обмотки відчувають навантаження, що призводить до різкого збільшення пускових струмів. При досягненні номінальних потужностей електричні двигуни з короткозамкненим витками самостійно відновлюють номінальну частоту ротора.

Зверніть увагу на криву крутного моменту ковзання, зображену на рис. 3.

Мал. 3. Крива крутного моменту ковзання

При збільшенні крутного моменту коефіцієнт s змінюється від 1 до 0 (див. Відрізок «моторна область»). Зростає також швидкість обертання валу. Якщо швидкість обертання валу перевищить номінальну частоту, то крутний момент стане негативним, а двигун перейде в режим генерації (відрізок «генеруюча область»). У такому режимі ротор буде відчувати магнітне опір, що призведе до гальмування двигуна. Коливальний процес буде повторюватися, поки не стабілізується крутний момент, а ковзання не наблизиться до номінального значення.

Переваги і недоліки

Повсюдне використання асинхронних двигунів з короткозамкненим ротором обумовлено їх незаперечними перевагами:

• стабільністю роботи на оптимальних навантаженнях;
• високою надійністю в експлуатації;
• низькі експлуатаційні витрати;
• довговічністю функціонування без обслуговування;
• порівняно високими показниками ККД;
• невисокою вартістю, в порівнянні з моделями на основі фазних роторів і з іншими типами електромоторів.

З недоліків можна відзначити:

• високі пускові струми;
• чутливість до перепадів напруги;
• низькі коефіцієнти ковзань;
• необхідність в застосуванні пристроїв, таких як перетворювачі частоти, пускові реостати тощо., для поліпшення характеристик електромотора;
• ЕД з короткозамкненим ротором потребують додаткових комутаційних керуючих пристроях, у випадках, коли виникає необхідність регулювати швидкість.

Електродвигуни даного типу мають пристойну механічну характеристику. Незважаючи на недоліки, вони лідирують за показниками їх застосування.

Основні технічні характеристики

Залежно від класу електродвигуна, його технічні характеристики змінюються. В рамках даної статті не ставиться завдання приведення параметрів всіх існуючих класів двигунів. Ми зупинимося на описі основних технічних характеристик для електромоторів класів 56 А2 - 80 В2.

У цьому невеликому проміжку на лінійці моделей еелектромоторов з короткозамкненим ротором можна відзначити наступне:

Потужність складає від 0,18 кВт (клас 56 А2) до 2,2 кВт (клас 80 В2).

Струм при максимальній напрузі - від 0,55 А до 5А.

ККД від 66% до 83%.

Частота обертання валу для всіх моделей з зазначеного проміжку становить 3000 об. / Хв.

Технічні характеристики конкретного двигуна вказані в його паспорті.

підключення

Статорні обмотки трифазного АДКР можна підключати за схемою «трикутник» або «зірка». При цьому для зірочки потрібна напруга вище, ніж для трикутника.

Зверніть увагу на те, що електродвигун, підключений різними способами до однієї і тієї ж мережі, споживає різну потужність. Тому не можна підключати електромотор, розрахований на схему «зірка» за принципом трикутника. Але з метою зменшення пускових струмів можна комутувати на час пуску контакти зірки в трикутник, але тоді зменшиться і пусковий момент.

Схеми включення зрозумілі з малюнка 4.

Мал. 4. Схеми підключення

Для підключення трифазного електричного двигуна до однофаз току застосовують фазосдвигающие елементи: конденсатори, резистори. Приклади таких підключень дивіться на малюнку 5. Можна використовувати як зірку, так і трикутник.

Мал. 5. Приклади схем підключень в однофазну мережу

З метою управління роботою двигуна в електричний ланцюг статора підключаються додаткові пристрої.