Возбуждение кругового - вращающегося магнитного поля обмоткой статора:

Назначение

 

Асинхронная машина - это бесколлекторная машина переменного тока, у которой в установившемся режиме магнитное поле, участвующее в основном процессе преобразования энергии, и ротор, вращаются с разными скоростями. Преимущества АД: простота конструкции, высокая надежность, простейшие требования к уходу, отсутствие искрящихся частей, что позволяет широко применять их в лесообрабатывающей промышленности. Трехфазные асинхронные двигатели достигают мощности 5000 кВт. При мощности до 1000 Вт двигатели выполняют и однофазными (для стиральных машин, бытовых холодильников и т.д.).

Устройство, ТАД с короткозамкнутым и фазным ротором:

 

Самый распространённый вид. Статор содержит корпус из любого материала, ферро-магн. сердечник - полый цилиндрический из тонких (0.35мм) листов эл. тех. стали. Сердечник имеет на внутренней поверхности равномерно распределённые по окружности продольные пазы в которые уложена обмотка статора. С торца имеются подшипниковые щиты которые крепятся к корпусу. Сбоку или сверху к корпусу крепятся вводные устройства закрытые крышкой. Основным устройством является изоляционная панель с 6-ю токопроводящими шпильками. К каждой шпильке присоед 1 провод обмотки статора. Обмотка статора состоит из 3х идентичных катушек (фаз) сдвинутых в пространстве на 120. начала и концы фаз маркируют чтоб можно было соединить звездой или треугольник.

 

 

Начала и концы выводятся на панель вводного устройства.

Способ соединения фаз зависит от номинального линейного напряжения питающей сети и номинального напряжения двигателя. На паспортной табличке которая крепится к корпусу указаны 2 номинальных напряжения двигателя через дробь. Если номинальное напряжение сети равно меньшему номинальному напряжению двигателя то обмотку следует соединить треугольником, если большему то звездой. В любом случае на каждой фазе напряжения равны меньшему значению.

Для удобства соединение фаз вводного устройства имеет вид

 

 

Ротор содержит вал на валу закреплен ферро-магн. сердечник в виде цилиндра из листов эл. тех. стали. На внешней поверхности сердечника имеются равномерно распред-е по окружности продольные пазы в которые уложена обмотка ротора. Двители делят на 2 вида-с короткозамкнутым и ротором. Обмотка фазн ротора выполняется по аналогии с обмоткой статора соединённой звездой и 3 свободных конца припаеваются к 3м медным контактным кольцам. Кольца жёстко закреплены на валу и изолированы друг от друга и от вала. На кольца накладывают неподвижные щётки с помощью которых каждую фазу ротора можно включить пусковую, либо регулировочную аппаратуру. Обмотка короткозамкнутого ротора напоминает белечье колесо. Состоит из продольных стержней из Al, с торца эти стержни соединены кольцами. На валу закреплен вентилятор который обивается защитным кожухом.

Назначение основных конструктивных элементов:

Корпус служит для охлаждения и крепления паспортной таблички, изготовляется из любого материала;

Сердечник статора из отдельных листов электротехнической стали. Он является частью магнитной системы;

Сердечник ротора состоит из отдельных листов электротехнической стали, часть электромагнитной системы;

Вводное устройство, с помощью него присоединяется двигатель к источнику питания;

Вал служит для крепления сердечника он передаёт вращающийся момент.

Принцип действия ТАД

 

Исходное состояние: статор закреплен, вал сочленен с рабочей машиной, обмотка статора включена в трехфазную сеть. Обмотка ротора замкнута накоротко.

Принцип действия: Трехфазная симметричная система токов обмотки статора. Создает круговое вращающееся магнитное поле, частота вращения которого:

 

 

- частота напряжения источника питания,

p- кол-во пар полюсов магнитного поля.

Это магнитное поле индуцирует в проводах обмотки ротора ЭДС под действием которого(т.к. обмотка замкнута накоротко) в обмотке ротора возникает электрический ток(ток ротора). Направление ЭДС и тока можно определить по правилу правой руки. Ток ротора взаимодействует с магнитным полем, результатом чего явл. электромагнитный вращающий момент под действием которого ротор вращается, вращая рабочую машину т.о. электрическая энергия поступающая в обмотку статора преобразуется в механическую и частично(10-15%) в тепловую. Ротор вращается в том же направлении что и магнитное поле, но медленнее магнитного поля, относительная разность частот вращения магнитного поля и ротора называется скольжением(S).

 

частота вращения ротора.

 

Двигатель общего назначения проектируют таким образом, что в режиме холостого хода скольжение близко к 0, в номинальном режиме скольжение сост. 0,02-0,10. Если на паспортной табличке указано  значит что двигатель имеет 3 пары полюсов, частота вращения: 1000

 

 т.е.

 

зная номинальную частоту ротора легко определить p,S,n, в отличии от двигателя постоянного тока полюсов как конструктивных частей статора в двигателе нет. Полюса только магнитные. Под полюсом понимают место на внутренней поверхности статора, откуда линии магнитной индукции выходят(северный полюсN) и куда входят(южный полюсS).

Зависимость параметров двигателя от скольжения:

ЭДС обмотки ротора, частота этой ЭДС зависят от скорости движения проводов обмотки ротора относительно магнитного поля статора наибольшие значения ЭДС и частоты состоит при неподвижном (заторможенным) роторе и подключены к трехфазной сети обмотки статора. Эти величины обозначим следующим образом.

 

 

Активное и индуктивное сопротивление ротора обозначим. При вращающемся роторе ЭДС, частота пропорциональна скольжению.

 

 

Активное сопротивление от частоты не зависит.

 

 

Индуктивное сопротивление зависит от частоты.

 

 

В каждую фазу обмотки ротора можно представить следующей схемой замещения.

Действующее значение тока можно определить из значения Ома.

 

Таким образом параметры двигателя зависят от скольжения.

 

S

 

Ток в обмотке статора пропорционален току в обмотке ротора. В режиме холостого хода (S=0) в обмотке статора имеется небольшой ток ротора. Электромагнитный вращающий момент есть результат взаимодействия тока обмотки ротора и магнитного потока создаваемого обмоткой ротора.

 

 

Учитывая, что ток переменный.

; где -сдвиг фаз между током и ЭДС обмотки ротора. При постоянстве напряжения трехфазной сети магнитный поток постоянен.

Поэтому электромагнитный момент.

 

 

Чтобы получить зависимость момента от скольжения необходимо перемножить ординаты этих кривых.

Механическая характеристика ТАД и параметры её характерных точек:

Под механической характеристикой понимают зависимость частоты вращения от момента.

 

 

И замкнутой накоротко обмоткой ротора. Эту зависимость можно получить из кривой M(S) используя формулу скольжения.

 

Механическая характеристика имеет 4 характерные точки по которым она обычно и строится. X -режим идеального холостого хода (М=0; ). М -соответствует номинальному режиму . К -критическая точка . П -пусковая

В паспорте двигателя указывают номинальную мощность, номинальную частоту вращения ротора, -кратность максимального момента

Номинальный момент легко найти по паспортным данным.

 

Назначение

 

Асинхронная машина - это бесколлекторная машина переменного тока, у которой в установившемся режиме магнитное поле, участвующее в основном процессе преобразования энергии, и ротор, вращаются с разными скоростями. Преимущества АД: простота конструкции, высокая надежность, простейшие требования к уходу, отсутствие искрящихся частей, что позволяет широко применять их в лесообрабатывающей промышленности. Трехфазные асинхронные двигатели достигают мощности 5000 кВт. При мощности до 1000 Вт двигатели выполняют и однофазными (для стиральных машин, бытовых холодильников и т.д.).

Устройство, ТАД с короткозамкнутым и фазным ротором:

 

Самый распространённый вид. Статор содержит корпус из любого материала, ферро-магн. сердечник - полый цилиндрический из тонких (0.35мм) листов эл. тех. стали. Сердечник имеет на внутренней поверхности равномерно распределённые по окружности продольные пазы в которые уложена обмотка статора. С торца имеются подшипниковые щиты которые крепятся к корпусу. Сбоку или сверху к корпусу крепятся вводные устройства закрытые крышкой. Основным устройством является изоляционная панель с 6-ю токопроводящими шпильками. К каждой шпильке присоед 1 провод обмотки статора. Обмотка статора состоит из 3х идентичных катушек (фаз) сдвинутых в пространстве на 120. начала и концы фаз маркируют чтоб можно было соединить звездой или треугольник.

 

 

Начала и концы выводятся на панель вводного устройства.

Способ соединения фаз зависит от номинального линейного напряжения питающей сети и номинального напряжения двигателя. На паспортной табличке которая крепится к корпусу указаны 2 номинальных напряжения двигателя через дробь. Если номинальное напряжение сети равно меньшему номинальному напряжению двигателя то обмотку следует соединить треугольником, если большему то звездой. В любом случае на каждой фазе напряжения равны меньшему значению.

Для удобства соединение фаз вводного устройства имеет вид

 

 

Ротор содержит вал на валу закреплен ферро-магн. сердечник в виде цилиндра из листов эл. тех. стали. На внешней поверхности сердечника имеются равномерно распред-е по окружности продольные пазы в которые уложена обмотка ротора. Двители делят на 2 вида-с короткозамкнутым и ротором. Обмотка фазн ротора выполняется по аналогии с обмоткой статора соединённой звездой и 3 свободных конца припаеваются к 3м медным контактным кольцам. Кольца жёстко закреплены на валу и изолированы друг от друга и от вала. На кольца накладывают неподвижные щётки с помощью которых каждую фазу ротора можно включить пусковую, либо регулировочную аппаратуру. Обмотка короткозамкнутого ротора напоминает белечье колесо. Состоит из продольных стержней из Al, с торца эти стержни соединены кольцами. На валу закреплен вентилятор который обивается защитным кожухом.

Назначение основных конструктивных элементов:

Корпус служит для охлаждения и крепления паспортной таблички, изготовляется из любого материала;

Сердечник статора из отдельных листов электротехнической стали. Он является частью магнитной системы;

Сердечник ротора состоит из отдельных листов электротехнической стали, часть электромагнитной системы;

Вводное устройство, с помощью него присоединяется двигатель к источнику питания;

Вал служит для крепления сердечника он передаёт вращающийся момент.

Возбуждение кругового - вращающегося магнитного поля обмоткой статора:

Работа АД основана на использовании вращающихся магнитных полей.

 

Рис. 1. Схема устройства и подключения   статора трехфазного АД к сети

Создание вращающегося магнитного поля. Статор АД (рис. 1) аналогичен статору трехфазного генератора. При включении катушек такого статора в трехфазную сеть переменного тока частотой f ₁ в них под действием напряжений сети будет возникать симметричная система токов ,  и , временная диаграмма которых показана на рис. 4.2, а. Каждая из катушек создает свою МДС  ( - число витков катушки). В момент времени  (см. рис. 4.2, а) ток положителен в фазе АХ (), в фазах BY и CZ токи отрицательны ( = = ), т.е. они направлены (рис. 4.3) в катушках от А к Х, от Y к B и от Z к C. Токи в катушках создают МДС , = = , направления которых в соответствии с правилом буравчика указаны на рис. 4.3, а. В результате совместного действия этих токов образуется общая МДС , причем , которая создает общий магнитный поток  (силовые линии его показаны пунктиром).

Выполняя такие построения для моментов времени t ₂ и t ₃ (см. рис. 4.2, а), получим аналогичные картины распределения токов, МДС и потока тех же значений, но с поворотом (смещением) в пространстве соответственно на 120° и 240°. Таким образом, за счет поочередного наступления максимумов тока в катушках (сдвиг во времени токов ,  и ) и сдвиг катушек в пространстве совокупность трех неподвижных катушек с переменными МДС образует результирующие вращающиеся МДС и магнитное поле постоянной величины.

                       а)                                                          б)

Рис. 2. Временная (а) и векторная (б) диаграммы ЭДС трехфазного двигателя

 

Особенности поля:

1 поле эквивалентно полю вращающегося двухполюсного магнита с полюсами N и S, поэтому внутреннюю поверхность статора можно рассматривать состоящей из двух полюсных делений t (рис. 3 а);

1) за один период тока поле делает один оборот, т.е. каждая его точка (например, полюс N) перемещается относительно неподвижной точки статора (например, А) на длину 2 t. За 1 с поле сделает f ₁ оборотов, т.е. частота вращения поля  об/мин;

2) вращение поля происходит в направлении чередования токов в обмотках (, затем  и ), т.е. от катушки А к катушке В и С;

1 для изменения направления вращения поля нужно изменить порядок следования фаз токов в катушках. Для этого изменяют порядок подключения катушек к сети (пунктир и скобки на рис. 4.1; чередование фаз токов в катушках становится от В к А и С - обратное вращение поля).

               а)                             б)                                      в)

Рис. 3. Образование вращающихся МДС и магнитного потока АД:

а) ;              б) ;              в)

Принцип действия ТАД

 

Исходное состояние: статор закреплен, вал сочленен с рабочей машиной, обмотка статора включена в трехфазную сеть. Обмотка ротора замкнута накоротко.

Принцип действия: Трехфазная симметричная система токов обмотки статора. Создает круговое вращающееся магнитное поле, частота вращения которого:

 

 

- частота напряжения источника питания,

p- кол-во пар полюсов магнитного поля.

Это магнитное поле индуцирует в проводах обмотки ротора ЭДС под действием которого(т.к. обмотка замкнута накоротко) в обмотке ротора возникает электрический ток(ток ротора). Направление ЭДС и тока можно определить по правилу правой руки. Ток ротора взаимодействует с магнитным полем, результатом чего явл. электромагнитный вращающий момент под действием которого ротор вращается, вращая рабочую машину т.о. электрическая энергия поступающая в обмотку статора преобразуется в механическую и частично(10-15%) в тепловую. Ротор вращается в том же направлении что и магнитное поле, но медленнее магнитного поля, относительная разность частот вращения магнитного поля и ротора называется скольжением(S).

 

частота вращения ротора.

 

Двигатель общего назначения проектируют таким образом, что в режиме холостого хода скольжение близко к 0, в номинальном режиме скольжение сост. 0,02-0,10. Если на паспортной табличке указано  значит что двигатель имеет 3 пары полюсов, частота вращения: 1000

 

 т.е.

 

зная номинальную частоту ротора легко определить p,S,n, в отличии от двигателя постоянного тока полюсов как конструктивных частей статора в двигателе нет. Полюса только магнитные. Под полюсом понимают место на внутренней поверхности статора, откуда линии магнитной индукции выходят(северный полюсN) и куда входят(южный полюсS).

Зависимость параметров двигателя от скольжения:

ЭДС обмотки ротора, частота этой ЭДС зависят от скорости движения проводов обмотки ротора относительно магнитного поля статора наибольшие значения ЭДС и частоты состоит при неподвижном (заторможенным) роторе и подключены к трехфазной сети обмотки статора. Эти величины обозначим следующим образом.

 

 

Активное и индуктивное сопротивление ротора обозначим. При вращающемся роторе ЭДС, частота пропорциональна скольжению.

 

 

Активное сопротивление от частоты не зависит.

 

 

Индуктивное сопротивление зависит от частоты.

 

 

В каждую фазу обмотки ротора можно представить следующей схемой замещения.

Действующее значение тока можно определить из значения Ома.

 

Таким образом параметры двигателя зависят от скольжения.

 

S

 

Ток в обмотке статора пропорционален току в обмотке ротора. В режиме холостого хода (S=0) в обмотке статора имеется небольшой ток ротора. Электромагнитный вращающий момент есть результат взаимодействия тока обмотки ротора и магнитного потока создаваемого обмоткой ротора.

 

 

Учитывая, что ток переменный.

; где -сдвиг фаз между током и ЭДС обмотки ротора. При постоянстве напряжения трехфазной сети магнитный поток постоянен.

Поэтому электромагнитный момент.

 

 

Чтобы получить зависимость момента от скольжения необходимо перемножить ординаты этих кривых.

Механическая характеристика ТАД и параметры её характерных точек:

Под механической характеристикой понимают зависимость частоты вращения от момента.

 

 

И замкнутой накоротко обмоткой ротора. Эту зависимость можно получить из кривой M(S) используя формулу скольжения.

 

Механическая характеристика имеет 4 характерные точки по которым она обычно и строится. X -режим идеального холостого хода (М=0; ). М -соответствует номинальному режиму . К -критическая точка . П -пусковая

В паспорте двигателя указывают номинальную мощность, номинальную частоту вращения ротора, -кратность максимального момента

Номинальный момент легко найти по паспортным данным.