Задание 6.
Трехфазный асинхронный электродвигатель.
Ответ:
Асинхронный двигатель состоит из неподвижного статора и ротора, который закреплен на валу. Вал может вращаться в подшипниках, которые зафиксированы в подшипниковых щитах, закрывающих корпус статора с торцов.
Статор (рис. 2.1, а) набран из листов стали, как магнитомягкого материала. По внутренней кромке листов вырублены пазы, которые создают в статоре каналы для укладки проводников обмотки. Различают трехфазные и двухфазные обмотки статора. Каждая фаза статорной обмотки состоит из нескольких последовательно включенных катушек.
а) б)
Рис. 12. Обмотки статора (а) с тремя катушками в каждой фазе и совокупность векторов Вi, создаваемых фазными обмотками статора (б)
На рис.12, а изображены катушки трехфазной обмотки статора, создающие так называемое двух полюсное магнитное поле (полюса N и S).
Обмотки (рис. 12, а), расположенные в пазах статора, характеризуются началом фаз A, B, C и концом фаз X, Y, Z каждой обмотки. Протекание тока в проводниках обмотки приводит к возникновению магнитного поля, характеризуемого векторами индукции Bi.(рис. 12, б).
На корпусе статора имеется металлическая коробка, в которую (изнутри) подведены начала фаз (соответственно, к клеммам С1, С2, С3) и концы фаз (к клеммам С4, С5, С6) обмоток (рис. 13, а). Снаружи к клеммам в коробке подключаются провода от внешней, например, от трехфазной сети. Cхема соединений обмоток, ˝заключенных˝ в статоре, зависит от расчетного напряжения, которое можно подавать на обмотки статора двигателя, и номинального напряжения внешней трехфазной сети. Если в паспорте указано 380/220 В, то значение 380 В соответствует схеме соединения выводных клемм фаз обмоток (С4, С5, С6) в звезду (рис. 13, б): при линейном напряжении сети 380 В − на одной обмотки будет фазное напряжение 220 В.
а) б) в)
Рис. 13. Обмотки (а) АСМ и их подключение к цепи звездой (б) и треугольником (в)
В том случае, когда перемычки в коробке установлены так, как указано на рис.13, в, а линейные провода внешней трехфазной сети подключены к клеммам С1, С2, С3, на обмотках каждой фазы статора будет фазное напряжение 220 В, что соответствует схеме соединения треугольником.
Ротор, который имеет возможность вращаться, представляет собой сердечник в виде цилиндрического тела также из магнитомягкого материала, ˝насаженного˝ на стальной вал и закрепленного в подшипниках.
Обмотка ротора, по которой протекают токи, может быть короткозамкнутой (рис. 13, а) или фазной (б).
Обмотка ротора с короткозамкнутой обмоткой (рис. 14, а-в) в простейшем виде (а) состоит из медных или алюминиевых стержней, расположенных в пазах и соединенных между собой короткозамыкающимися медными кольцами. Поэтому иногда говорят, что простейший ротор с короткозамкнутой обмоткой имеет вид типа беличьей клетки (рис. 14, а).
Фазный ротор имеет сердечник (рис. 14, г), состоящий из листов стали с пазами. Фазный ротор (рис. 14, д) имеет обмотки (1), закрепленные на сердечнике, начала которых соединены вместе (соединение звезда). Выводы (концы) обмоток присоединены к кольцам (2). Вал ротора (3) закреплен в подшипниках. Специальным устройством (щеткодержателем) к кольцам прижимаются неподвижные (относительно статора) угольные щетки (4), которые с помощью внешних проводов включаются в схему соединения (рис. 14, д) присоединяются к реостату (5) для регулирования тока в обмотках ротора с помощью переменных резисторов Rд (см. ниже).
Рис.14. Ротор с короткозамкнутой обмоткой (а), фазный ротор (б) и схема его подключения (в)
Для того, чтобы асинхронная машина могла работать в качестве двигателя, необходимо подводить к ней электрическую энергию от стороннего источника переменного тока, например, частотой f1 = 50 Гц промышленной сети, другими словами, необходимо, чтобы по обмоткам статора протекал переменный электрический ток. После преобразования электрической энергии в механическую, ротор двигателя, закрепленный на валу, начнет вращаться, а, значит, к валу двигателя можно присоединить элементы различных устройств, выполняющих механическую работу, например, лебедки, вентиляторы и т.п.