Устройство трехфазного асинхронного двигателя: Трехфазный асинхронный двигатель

Устройство и принцип работы трехфазных асинхронных двигателей | RuAut

Устройство трехфазных асинхронных двигателей (статор и ротор асинхронных двигателей)

Трехфазный асинхронный двигатель состоит из неподвижного статора и ротора. Три обмотки размещены в пазах на внутренней стороне сердечника статора асинхронного двигателя. Обмотка же ротора асинхронного двигателя не имеет электрического соединения с сетью и с обмоткой статора. Начало и концы фаз обмоток статора присоединяют к зажимам в коробке выводов по схеме звезда или треугольник.

Асинхронные двигатели в основном различаются устройством ротора, который бывает двух типов: фазный или короткозамкнутый. Обмотка короткозамкнутого ротора асинхронного двигателя выполняется на цилиндре из медных стержней и называется «беличьей клеткой». Торцевые концы стержней замыкают металлическими кольцами. Пакет ротора набирают из электротехнической стали. В двигателях меньшей мощности стержни заливают алюминием. Фазный ротор и статор имеют трехфазную обмотку. Фазы обмотки соединяют звездой или треугольником и ее свободные концы выводят на изолированные контактные кольца.

Получение вращающегося магнитного поля

Обмотка статора асинхронного двигателя в виде трех катушек уложена в пазы расположенные под углом в 120 градусов. Начало и конца катушек обозначаются соответственно буквами A, B, C и X,Y,Z. При подаче на катушки трехфазного напряжения в них установятся токи Ia, Ib, Ic и катушки создадут собственное переменное магнитное поле. Ток в любой катушке положительный, когда он направлен от начала к ее концу и отрицательный при обратном направлении. Векторы намагничивающей силы совпадают с осями катушек, а их величина определяется значениями токов, направление результирующего вектора совпадает с осью катушки. Вектор результирующей намагничивающей силы поворачивается на 120 градусов сохраняя величину совпадает с осью соответствующей катушки. Таким образом за период, результирующее магнитное поле статора совершает оборот с неизменной скоростью. Работа трехфазного асинхронного двигателя основана на взаимодействии вращающегося магнитного поля с токами наводимыми в проводниках ротора.

Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя

Совокупность моментов созданных отдельными проводниками образует результирующий вращающий момент двигателя, возникает электромагнитная пара сил, которая стремится повернуть ротор в направлении движения электромагнитного поля статора. Ротор приходит во вращение приобретает определенную скорость, магнитное поле и ротор вращаются с разными скоростями или асинхронно. Применительно к асинхронным двигателям, скорость вращения ротора всегда меньше скорости вращения магнитного поля статора.

Пуск асинхронных двигателей

В асинхронных двигателях с большим моментом инерции необходимо увеличение вращающего момента с одновременным ограничением пусковых токов — для этих целей применяют двигатели с фазным ротором. Для увеличения начального пускового момента в схему ротора включают трехфазный реостат. В начале пуска он введен полностью, пусковой ток при этом уменьшается. При работе реостат полностью выведен. Для пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором применяют три схемы: с реактивной катушкой, с автотрансформатором и с переключением со звезды на треугольник. Рубильник последовательно соединяет реактивную катушку и статор двигателя. Когда скорость ротора приблизится к номинальной, замыкается рубильник, он закорачивает катушка и статор переключаются на полное напряжение сети. При автотрансформаторном пуске по мере разгона двигателя, автотрансформатор переводится в рабочее положение, в котором на статор подается полное напряжение сети. Пуск асинхронного двигателя с предварительным включением обмотки статора звездой и последующим переключением ее на треугольник дает трехкратное уменьшение тока.

Изменение частоты вращения ротора трехфазного асинхронного двигателя

Параллельные обмотки двух фаз образуют одну пару полюсов сдвинутые в пространстве на 120 градусов. Последовательное соединение обмоток образует две пары полюсов, что дает возможность уменьшить скорость вращения в два раза. Для регулирования скорости вращения ротора изменением частоты тока используют отдельный источник тока или преобразователь энергии с регулируемой частотой выполненный на тиристорах.

Способы торможения двигателей

При торможении противовключением меняются два провода соединяющих трехфазную сеть с обмотками статора, изменяя при этом направление движения магнитного поля машины. При этом наступает режим электромагнитного тормоза. Для динамического торможения обмотка статора отключается от трехфазной сети и включается в сеть постоянного тока. Неподвижное поле статора заставляет ротор быстро останавливаться. Асинхронные двигатели нашли широкое применение в промышленности. В строительных механизмах, на металлообрабатывающих станках, в кузнечно-прессовом оборудовании, в силовых приводах прокатных станов, в радиолокационных станциях и многих других отраслях.

Устройство трехфазного асинхронного двигателя

Электродвигателем называется электрическая машина, функциональным назначением которой является преобразование энергии электрической в энергию механическую. Существует несколько типов электродвигателей постоянного или переменного тока.

Одним из наиболее распространенных типов электродвигателей, нашедших свое применение в производственных условиях различного назначения, является трехфазный асинхронный двигатель переменного тока с короткозамкнутым ротором.

Отличительными особенностями данного типа электродвигателей является отсутствие скользящих контактов, простота и надежность конструкции, легкость технического обслуживания.

Основной функциональный узел трехфазного асинхронного двигателя включает в себя две составные части: статор и короткозамкнутый ротор. Конструктивно статор и ротор представляют собой пакеты пластин, выполненных из специальной электротехнической стали.

Сердечник статора имеет трехфазную обмотку, уложенную и закрепленную в специальных пазах. Фазы обмотки статора соединены по типу «звезда» или «треугольник» в зависимости от напряжения и особенностей питающей сети.

Сердечник ротора и его обмотка не изолированы друг от друга. Обмотка ротора и вентиляционные лопатки представляют собой слитную конструкцию, выполненную из сплава алюминия или полностью алюминиевую. Стержневые выводы обмотки ротора накоротко замкнуты надетыми на них кольцами и образуют конструкцию, называемую «беличьей клеткой».

Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя основан на использовании закона электромагнитной индукции. Сердечник статора с трехфазной обмоткой создает вращающееся магнитное поле, силовые линии которого пересекают короткозамкнутые стержневые выводы обмотки ротора. Электродвижущая сила, наведенная в роторе, способствует протеканию переменного тока в его обмотке.

Переменный ток, протекающий в обмотке ротора, создаёт вокруг него магнитное поле, силовые линии которого пересекаются с магнитным полем сердечника статора. Взаимодействующие магнитные поля приводят в движение ротор, который начинает вращаться в направлении магнитного поля статора.

Двигатель назван асинхронным из-за частоты вращения ротора, которая имеет несколько меньшую величину, чем синхронная частота вращения магнитного поля статора и считается асинхронной.

Конструкция асинхронных трехфазных двигателей достаточно проста и надежна в эксплуатации, что позволяет оборудовать ими технические устройства различного назначения. Асинхронные трехфазные двигатели приводят в движение многие виды производственного оборудования и вспомогательных механизмов.

Трехфазными асинхронными двигателями оснащены станки металлообрабатывающей и деревообрабатывающей промышленности, насосное и конвейерное оборудование, строительная техника, многие виды вспомогательных технических устройств.

Трехфазные асинхронные двигатели надежны и не теряют работоспособности в условиях значительных кратковременных перегрузок.

Асинхронные двигатели, наиболее пригодны, для изготовления в герметическом исполнении. Такие двигатели могут эксплуатироваться даже в очень тяжелых специфических условиях.

Простая и надежная конструкция трехфазных асинхронных электродвигателей обуславливает их повсеместное использование в различных сферах производства. Данный тип двигателей нашел широкое применение в технологическом оборудовании для строительной, судостроительной, автомобилестроительной и многих других отраслей.

Асинхронный двигатель — принцип работы и устройство

8 марта 1889 года величайший русский учёный и инженер Михаил Осипович Доливо-Добровольский изобрёл трёхфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Современные трёхфазные асинхронные двигатели являются преобразователями электрической энергии в механическую. Благодаря своей простоте, низкой стоимости и высокой надёжности асинхронные двигатели получили широкое применение. Они присутствуют повсюду, это самый распространённый тип двигателей, их выпускается 90% от общего числа двигателей в мире. Асинхронный электродвигатель поистине совершил технический переворот во всей мировой промышленности.

Огромная популярность асинхронных двигателей связана с простотой их эксплуатации, дешивизной и надежностью.

Асинхронный двигатель — это асинхронная машина, предназначенная для преобразования электрической энергии переменного тока в механическую энергию. Само слово “асинхронный” означает не одновременный. При этом имеется ввиду, что у асинхронных двигателей частота вращения магнитного поля статора всегда больше частоты вращения ротора. Работают асинхронные двигатели, как понятно из определения, от сети переменного тока.

Устройство

На рисунке: 1 — вал, 2,6 — подшипники, 3,8 — подшипниковые щиты, 4 — лапы, 5 — кожух вентилятора, 7 — крыльчатка вентилятора, 9 — короткозамкнутый ротор, 10 — статор, 11 — коробка выводов.

Основными частями асинхронного двигателя являются статор (10) и ротор (9).

Статор имеет цилиндрическую форму, и собирается из листов стали. В пазах сердечника статора уложены обмотки статора, которые выполнены из обмоточного провода. Оси обмоток сдвинуты в пространстве относительно друг друга на угол 120°. В зависимости от подаваемого напряжения концы обмоток соединяются треугольником или звездой.

Роторы асинхронного двигателя бывают двух видов: короткозамкнутый и фазный ротор.

Короткозамкнутый ротор представляет собой сердечник, набранный из листов стали. В пазы этого сердечника заливается расплавленный алюминий, в результате чего образуются стержни, которые замыкаются накоротко торцевыми кольцами. Эта конструкция называется «беличьей клеткой». В двигателях большой мощности вместо алюминия может применяться медь. Беличья клетка представляет собой короткозамкнутую обмотку ротора, откуда собственно название.

Фазный ротор имеет трёхфазную обмотку, которая практически не отличается от обмотки статора. В большинстве случаев концы обмоток фазного ротора соединяются в звезду, а свободные концы подводятся к контактным кольцам. С помощью щёток, которые подключены к кольцам, в цепь обмотки ротора можно вводить добавочный резистор. Это нужно для того, чтобы можно было изменять активное сопротивление в цепи ротора, потому что это способствует уменьшению больших пусковых токов. Подробнее о фазном роторе можно прочитать в статье — асинхронный двигатель с фазным ротором.

Принцип работы

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 n1 магнитного 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 sкр — 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.

Рекомендуем к прочтению — однофазный асинхронный двигатель.

  • Просмотров: 86619
  • Устройство трехфазного асинхронного двигателя | Электротехника

    Устройство статора. Асинхронный двигатель, как и всякая электрическая машина, состоит из статора и ротора (рис. 3.1, а). Статор имеет цилиндрическую форму. Он состоит из корпуса /, сердечника 2 и обмотки 3. Корпус литой, в большинстве случаев стальной или чугунный.  Сердечник статора собирается из тонких листов электротехнической стали (рис. 3.1,б).

    Листы для машин малой мощности ничем  не покрываются, так как образующийся на листах оксидный слой является достаточной изоляцией. Собранные листы стали образуют пакет статора, который запрессовывается в корпус статора. На внутренней поверхности сердечника вырубаются пазы, в которые укладывается обмотка статора. Обмотки статора могут соединяться звездой или треугольником. Для осуществления таких соединений на корпусе двигателя имеется коробка, в которую выведены начала фаз С1, С2, СЗ и концы фаз С4, С5, С6. На рис. 3.2, а—в показаны схемы расположения этих выводов и способы соединения их между собой при соединении фаз звездой и треугольником. Схема соединений обмоток статора зависит от расчетного напряжения двигателя и номинального напряжения сети. Например,  в паспорте двигателя указано 380/220. Первое число соответствует схеме соединения обмоток в звезду при линейном напряжении в сети 380 В, а второе — схеме соединения в треугольник при линейном напряжении сети 220 В. В обоих случаях напряжение на фазе обмотки будет 220 В.

    Корпус статора с торцов закрыт подшипниковыми щитами, в которые запрессованы подшипники вала ротора.

    Устройство ротора. Ротор асинхронного двигателя состоит из стального вала 4 (рис. 3.1, а), на который напрессован сердечник 5, выполненный, как и сердечник статора, из отдельных листов электротехнической стали с выштампованными в них закрытыми или полузакрытыми пазами. Обмотка ротора бывает двух типов: короткозамкнутая и фазная – соответственно роторы называются короткозамкнутыми и фазными.

    Большее распространение имеют двигатели с короткозамкнутым ротором, так как они дешевле и проще в изготовлении и в эксплуатации. Токопроводящая часть такого ротора, названного М. О. Доливо-Добровольским ротором с беличьей клеткой, состоит из медных или алюминиевых стержней, замкнутых накоротко с торцов (рис. 3.3). Как правило, беличья клетка формируется путем заливки пазов ротора расплавленным алюминием.

    Фазный ротор (рис.3.4) имеет три обмотки, соединенные в звезду. Выводы обмоток подсоединены к кольцам 2, закрепленным на валу 3. К кольцам при пуске прижимаются неподвижные щетки 4, которые подсоединяются к реостату 5.

    Устройство и схема трехфазного асинхронного двигателя

    Высокий показатель КПД, обеспечение требований защиты и безопасности, потребление электроэнергии сравнительно с выходной мощностью составляет 40%: низковольтный двигатель асинхронный трехфазный в странах с развитыми отраслями промышленности востребован буквально при любом типе производства.

    За счет использования статора и подвижного ротора создается электромагнитный момент с передачей вращения на приводимый механизм. Разницы скорости вращения магнитного поля ротора и статора обусловила название асинхронный трехфазный двигатель, для определения разницы используется термин «скольжение».

    Продуманная система вентиляции, двухслойная обмотка с использованием нагревостойких материалов, стандартизированные установочные размеры с использованием фланцев, лап или одновременно оба крепления – низковольтные асинхронные двигатели характеризуются максимально высокими показателями безопасности и долговечности эксплуатации.

    Двигатель асинхронный трехфазный имеет следующие конструктивные и опциональные возможности: установка температурных и вибрационных датчиков, возможно вращение в обе стороны – реверс, удобный монтаж. Схема трехфазного асинхронного двигателя может включать антиконденсатный обогрев – продуманная система охлаждения, отвода тепла, циркуляционный, принудительный вентилятор, охлаждение водяное или через ребра.

    Материал ротора – медь или литой под давлением алюминий, корпус – чугун, при необходимости наносится дополнительная защита от коррозии.

    Устройство трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

    1 — вал

    8 — кожух вентилятора

    2, 6 — подшипники

    9 — сердечник ротора с короткозамкнутой обмоткой

    3, 7 — подшипниковые щиты

    10 — сердечник статора с обмоткой

    4 — коробка выводов

    11 — корпус

    5 — вентилятор

    12 — лапы

    Асинхронные двигатели – преимущества, сферы применения

    Номинальная мощность двигателя – это фактически механическая мощность вала в рабочем режиме, согласно ГОСТ 12139 эти показатели варьируются от 0,06 до 400 кВт. Синхронная частота вращения регламентируется ГОСТ 10683 – 73, её показатели: 500, 600, 750, 1500, 3000 об/минуту при частоте 50 Гц. Установочные размеры классифицируются согласно ГОСТ 4541 (устройство трехфазного асинхронного двигателя определяет конкретный вид установки)

    Полная реализация преимуществ использования асинхронных трехфазных двигателей зависит от правильного подбора устройства по характеристикам и использования защитных систем пуска. К примеру, тиристорные пусковые устройства (ТПУ) обеспечивают плавное нарастание тока, стабилизируют ток в условиях ограничений по мощности, при работе насосных систем исключают удар обратного клапана, так называемый, обратный «гидродинамический удар», и обеспечивают защиту двигателя при любых аварийных режимах работы сети.

    Устройство трехфазного асинхронного двигателя подходит для дерева, металлообработки, производства строительных материалов, вентиляционных, насосных систем, котельного оборудования. Практически везде, где имеют место моторы с вращающимися частями, применение низковольтных асинхронных двигателей целесообразно с точки зрения надежности, безопасности, и выгодно с позиции экономии расходов на обслуживание и оплату электроэнергии.

    Схема трехфазного асинхронного двигателя и устройство агрегата приведены выше.

    устройство, принцип работы, виды, способы пуска

    Способы пуска и схемы подключения

    Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором обладает низкой себестоимостью, большими пусковыми токами и низким усилием на старте. Поэтому для различных целей могут применять различные способы пуска, снижающие бросок тока в обмотках и улучшающие рабочие характеристики:

    • прямой – напряжение на электродвигатель подается через пускатели или контакторы;
    • переключение схемы соединения обмоток электродвигателя со звезды на треугольник;
    • понижение напряжения;
    • плавный пуск;
    •  изменение частоты питающего напряжения.

    Однофазного асинхронного двигателя.

    Для асинхронного однофазного электродвигателя могут использоваться три основных способа пуска:

    • С расщеплением полюсов – используется в электродвигателях особой конструкции, но недостатком методы является постоянная потеря мощности.
    • С конденсаторным пуском – вводит пусковой конденсатор в момент запуска асинхронного двигателя и убирает его со схемы через несколько секунд после начала работы. Обладает максимальным вращательным моментом.
    • С резисторным пуском электродвигателя – обеспечивает начальный сдвиг между векторами ЭДС обмоток для скольжения в асинхронной машине.

    Трехфазного асинхронного двигателя.

    Трехфазные асинхронные агрегаты могут подключаться такими способами:

    • Напрямую в цепь через пускатель или контактор, что обеспечивает простоту процесса, но формирует максимальные токи. Этот способ не подходит в случае больших механических нагрузок на вал.
    • Переключением схемы со звезды на треугольник – применяется для снижения токов в обмотках электродвигателя за счет уменьшения питающего напряжения с линейного на фазное.
    • Путем подключения через преобразователь напряжения, реостаты или автотрансформатор для снижения разности потенциалов. Также используется изменение числа пар полюсов, частоты питающего напряжения и прочие.

    Помимо этого трехфазные асинхронные двигатели могут использовать прямую и реверсивную схему включения в цепь. Первый вариант применяется только для вращения вала электродвигателя в одном направлении. В реверсивной схеме можно переключать движение рабочего органа в прямом и обратном направлении.

    Рис. 9: прямая схема без возможности реверсирования

    Рассмотрим нереверсивную схему пуска асинхронного электродвигателя (рисунок 9). Здесь, через трехполюсный автомат QF1 питание подается на пускатель KM1. При нажатии кнопки SB2 произойдет подача напряжения на обмотки электродвигателя, его остановка осуществляется кнопкой SB1. Тепловое реле KK1 применяется для контроля температуры нагрева, а лампочка HL1 сигнализирует о включенном состоянии контактора.

    Рисунок 10: схема прямого включения с реверсом

    Реверсивная схема (смотрите рисунок 10) устроена аналогичным образом, но в ней используются два пускателя KM1 и KM2. Прямое включение асинхронного электродвигателя производиться кнопкой SB2, а обратное SB3.

    Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя

    Неподвижная часть асинхронного двигателя – статор имеет трехфазную обмотку, при включении которой в сеть возникает вращающееся магнитное поле. Скорость вращения этого поля

    n1=f1∙60/p.

    В расточке статора расположена вращающаяся часть двигателя – ротор, который состоит из вала, сердечника и обмотки. Обмотка ротора состоит из стержней, уложенных в пазы сердечника и замкнутых с двух сторон кольцами.

    Вращающееся поле статора пересекает проводники (стержни) обмотки ротора и наводит в них э. д. с. Но так как обмотка ротора замкнута, то в стержнях возникают токи. Взаимодействие этих токов с полем статора создает на проводниках обмотки ротора электромагнитные силы Fпр, направление которых определяется по правилу «левой руки». Силы Fпр стремятся повернуть ротор в направлении вращения магнитного поля статора. Совокупность сил Fпр, приложенных к отдельным проводникам, создает на роторе электромагнитный момент М, приводящий его во вращение со скоростью n2. Вращение ротора через вал передается исполнительному механизму.

    Таким образом, электрическая энергия, поступающая в обмотку статора из сети, преобразуется в механическую.

    Направление вращения магнитного поля статора, а следовательно, и направление вращения ротора, зависит от порядка следования фаз напряжения, подводимого к обмотке статора. При необходимости изменить направление вращения ротора асинхронного двигателя следует поменять местами любую пару проводов, соединяющих обмотку статора с сетью. Например, порядок следования фаз АВС заменить порядком СВА. Скорость вращения ротора n2 асинхронного двигателя всегда меньше скорости вращения поля n1, так как только в этом случае возможно наведение э.д.с. в обмотке ротора. Разность скоростей ротора и вращающегося поля статора характеризуется величиной, называемой скольжением,

    s=(n1 — n2)/n1.

    Часто скольжение выражается в процентах:

    s=[(n1 — n2)/n1]∙100.

    Скольжение асинхронного двигателя может изменяться в пределах от 0 до 1. При этом s≈0 соответствует режиму холостого хода, когда ротор двигателя не испытывает противодействующих моментов, а s≈1 соответствует режиму короткого замыкания, когда противодействующий момент двигателя превышает вращающий момент и поэтому ротор двигателя неподвижен (n2=0).

    Скольжение, соответствующее номинальной нагрузке двигателя, называется номинальным скольжением. Так, например, для двигателей нормального исполнения мощностью от 1 до 1000 кВт номинальное скольжение приблизительно составляет соответственно 0,06-0,01, т.е. 6-1%.

    Скорость вращения ротора асинхронного двигателя равна

    n2=(1-s)∙n1.

    На щитке двигателя указывается номинальная скорость вращения nн. Эта величина дает возможность определить синхронную скорость вращения n1, номинальное скольжение sн, а также число полюсов обмотки статора 2р.

    Источник: Кацман М. М. Электрические машины и трансформаторы. — М.: 1971, с. 288-290.

    Введение в трехфазный асинхронный двигатель

    Здравствуйте, друзья, надеюсь, у всех у вас все хорошо. В сегодняшнем руководстве мы рассмотрим введение в трехфазный асинхронный двигатель. Трехфазный асинхронный двигатель — это тип машины, который в основном используется в промышленности. Существует 2 основных типа трехфазных асинхронных двигателей: первый — это беличья клетка, а другой — двигатель с фазным ротором. Мотор с короткозамкнутым ротором обычно используется в наших домашних хозяйствах и на производстве, поскольку он дешев, прост в ремонте и надежен.Асинхронный двигатель доступен в диапазоне от FHP (дробная мощность — это двигатель, выходная мощность которого составляет 746 или меньше) до нескольких мегаватт. Двигатели FHP бывают одно- и многофазными, например трехфазными. Трехфазные двигатели используются в тех случаях, когда необходим более высокий крутящий момент.

    Асинхронный двигатель — это разновидность двигателя переменного тока, в котором мощность передается на ротор в соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея. Асинхронный двигатель вращается (вращается) за счет силы между статором и магнитным полем ротора.Ток в статоре создает поле, которое взаимодействует с полем ротора, и в роторе индуцируется крутящий момент, благодаря которому он вращается, таким образом, электрическая энергия преобразуется в механическую энергию. В сегодняшнем посте мы рассмотрим конструкцию, работу, скольжение, крутящий момент и другие параметры трехфазного асинхронного двигателя. Итак, приступим к ознакомлению с трехфазным асинхронным двигателем

    .

    Введение в трехфазный асинхронный двигатель
    • Трехфазный асинхронный двигатель — это машина, сконструированная для работы от трехфазного источника питания.
    • Асинхронный двигатель с тремя диаметрами также известен как асинхронный. Его работа зависит от принципа вращающегося магнитного поля.
    • Как мы обсуждали в статье об однофазном асинхронном двигателе, что он не самозапускающийся, а трехфазный двигатель является самозапускающимся устройством, нет необходимости в каком-либо отдельном пускателе для этого двигателя.
    • Существует два основных типа этого двигателя, которые по конструкции ротора: первый — это двигатель с фазным ротором, а второй — ротор с короткозамкнутым ротором.
    • Конструкция этого двигателя очень скромная, прочная, менее дорогая, и его очень легко ремонтировать, и этот двигатель доступен во многих номинальных мощностях.
    • Этот двигатель работает с постоянной скоростью в условиях холостого хода или полной нагрузки
    Развитие наведенного момента в трехфазном асинхронном двигателе
    • На приведенной схеме видно, что обойма ротора трехфазного асинхронного двигателя.
    • На этот ротор мы поставили 3-фазные входы на ведущую часть двигателя, и мы можем видеть, что 3-х токи движутся в статоре.
    • Эти 3 тока создают вращающееся магнитное поле (Bs), которое вращается против часовой стрелки.
    • Скорость этого вращающегося магнитного поля может быть измерена по данной формуле.

    n синхронизация = 120fe / p

    • В этом уравнении.
      • n sync показывает скорость вращающегося магнитного поля.
      • f e — частота системы.
      • (P) — это номер полюса двигателя.
    • Вращающееся поле (Bs), когда оно связано с ротором, индуцирует ЭДС в роторе, что объясняется как.

    e ind = (v x B) x I

    • В этом уравнении:
      • В — вращение ротора относительно поля.
      • В — вращающееся магнитное поле.
      • L — длина ротора (можно сказать, что это длина стержней в поле).
    • Это сравнительное движение ротора, связанное с магнитным полем, которое индуцировало напряжение на стержнях ротора.
    • Направление скорости стержней ротора, которые расположены вверху, составляет девяносто градусов к магнитному полю, которое вызывает генерацию ЭДС в этих стержнях за пределами страницы, но в нижних стержнях направление ЭДС, индуцируемое на странице.
    • Однако, поскольку сборка ротора обладает индуктивными свойствами, самый высокий ток ротора (I) отстает от самого высокого напряжения ротора (V).
    • Ток, движущийся в роторе, вызывает создание магнитного поля ротора, которое обозначается как B R .

    T ind = kB R x BS

    • Это индуцированный крутящий момент в двигателе.
    • Результирующий крутящий момент направлен против часовой стрелки. Направление вращения ротора зависит от направления индуцированного крутящего момента, поскольку направление крутящего момента — против часовой стрелки, поэтому ротор также движется против часовой стрелки.
    • Существует фиксированный верхний предел скорости двигателя, но. Если ротор двигателя движется с синхронной скоростью, стержни ротора будут статичными по отношению к полю, и в роторе не будет индуцированной ЭДС.
    • Если наведенная ЭДС равна нулю, то в роторе не будет тока и поля.

    T ind = kB R x BS

    • В приведенном выше уравнении мы видим, что крутящий момент также зависит от ЭДС ротора. Если ЭДС ротора отсутствует, то крутящего момента не будет, поэтому двигатель замедлится и перестанет работать.
    Что такое проскальзывание ротора
    • Индуцированная ЭДС в роторе зависит от скорости вращения ротора по отношению к вращающемуся полю.
    • Между тем, работа асинхронного двигателя зависит от напряжения (В) и тока (I), поэтому разумно поговорить об этой сравнительной скорости.
    • 3 параметра обычно используются для описания сравнительного движения ротора и магнитных полей (B).
    • Первый — это скорость скольжения (n slip ), она объясняет разницу между синхронной скоростью (n syn ) и скоростью ротора (n m ).
    • Скорость скольжения описывается данной формулой как:

    (n скольжение ) = (n син ) — (n m )

    • В этом уравнении:
      • (n скольжение ) обозначается как скорость скольжения.
      • (n syn ) описывает синхронную скорость.
      • (n m ) — скорость вращения ротора.
    • Коэффициент для описания относительного движения между скоростью ротора и магнитным полем — это скольжение.
    • Определяется как относительная скорость, выраженная в процентах. Его можно определить по данной формуле.

    S = (nslip / nsync) x 100%

    • Если мы поместим в это уравнение скорость скольжения (n скольжение ), то она станет.

    S = (nsync-нм) / (nsync) x 100%

    • Это уравнение также можно определить в терминах угловой скорости.

    с = (Wsync -Wm) / (Wsync)

    • Из этого уравнения мы можем видеть, что если ротор движется с синхронной скоростью, то значение скольжения равно нулю, а если ротор находится в стационарном состоянии, значение скольжения равно единице.
     
    Электрическая частота на роторе асинхронного двигателя
    • Асинхронный двигатель работает за счет ЭДС, индуцированной в роторе, по этой причине его также называют вращающимся трансформатором.
    • Как и в первичной обмотке трансформатора, индуцированное напряжение во вторичной обмотке, в случае асинхронного двигателя статор действует как первичная обмотка, а ротор — как вторичная обмотка.
    • Но в трансформаторе частота вторичной обмотки остается прежней, но в случае частоты двигателя не остается.
    • Если мы заблокируем ротор двигателя, то его частота станет равной частоте статора.
    • Если ротор вращается с синхронной скоростью, то частота ротора будет 0.
    • По заданной формуле можно найти значение частоты ротора.

    f r = (P / 120) x ((n syn ) — (n m ))

    • В уравнении:
      • f r представляется как частота ротора.
      • (n syn ) — синхронная скорость.
      • (n m ) — частота вращения ротора.
    Детали трехфазного асинхронного двигателя
    • В основном трехфазный асинхронный двигатель состоит из двух частей: первая — статор асинхронного двигателя, а вторая — ротор.
    • Это самые важные детали, поскольку они вызывают генерацию магнитного потока в двигателе и его работу.
    • Давайте обсудим оба подробнее.
    Статор трехфазного асинхронного двигателя
    • Статор асинхронного двигателя 3-ø создается комбинацией большого количества отверстий (пазов) для вставки схемы крылышек 3 ø, где предусмотрено входное питание 3 ø.
    • Трехфазная обмотка спроектирована таким образом, что при подаче питания на их клеммы они создают вращающееся магнитное поле.
    Ротор трехфазного асинхронного двигателя
    • Ротор асинхронного двигателя 3 ø содержит покрытый сердечник цилиндрической формы с соответствующими пазами (пазами), в которых могут быть проводники.
    • Эти токопроводящие провода могут быть из меди (Cu) или алюминия (Al), закрепленные в каждой прорези (пазу), и они соединены с контактными кольцами на конце.
    • Прорези на роторе не точно эквивалентны оси вала, но расположены под небольшим наклоном, поскольку такое расположение снижает магнитный жужжащий звук и позволяет избежать флибустьерства двигателя.
    Работа трехфазного асинхронного двигателя
    • Ведущая часть двигателя состоит из наложенных друг на друга трех обмоток, расположенных под углом один двадцать градусов друг к другу.
    • Когда статор подключен к источнику переменного тока с тремя диаметрами, он создает вращающееся магнитное поле, которое вращается с синхронной скоростью.
    • Преобразование в закон Фарадея напряжения, производимого в любой цепи, является причиной скорости изменения ассоциации магнитного потока через эту схему.
    • Как мы уже говорили, стержни ротора соединяются с контактными кольцами, когда вращающееся поле статора взаимодействует с ротором, это поле вызывает индуцированное напряжение в роторе.Из-за этого в роторе возникает напряжение.
    • Сравнительная скорость вращающегося флюса и токопроводящей проволоки неподвижного ротора является источником текущего производства.
    • Следовательно, исходя из принципа работы асинхронного двигателя 3-ø, можно определить, что скорость ротора не должна равняться синхронной скорости, создаваемой неподвижной частью ротора.
    • Если скорость ротора равна скорости поля статора, тогда не будет сравнительной скорости, из-за этого не будет напряжения в роторе двигателя, если нет индуцированного напряжения в роторе, тогда нет в роторе не будет протекать ток.
    • Из-за отсутствия тока в двигателе не будет крутящего момента, и двигатель не будет работать.
    Характеристики трехфазного асинхронного двигателя
    • Трехфазный асинхронный двигатель самозапускающийся, специальный пускатель для этого двигателя не требуется.
    • В этом двигателе нет щеток, которые устраняют искрение двигателя.
    • Этот двигатель имеет мощную конструкцию.
    • Это менее дорогой мотор.
    • Ремонт этого мотора очень прост, так как эта функция используется чаще всего.
    Применение трехфазного асинхронного двигателя
    • Этот двигатель используется в лифтах.
    • Трехфазный асинхронный двигатель используется в кранах.
    • Этот двигатель также используется в вытяжных вентиляторах большого объема.
    • Используется в дополнительных винтах двигателя.
    • Он работает как двигатель вентилятора двигателя.
    Преимущества асинхронного двигателя
    • Эти двигатели мощные и скромные по конструкции с очень ограниченными подвижными частями.
    • Эти моторы умело работают в суровых и суровых условиях, например, в морских контейнерах.
    • Цена ремонта асинхронного двигателя с тремя диаметрами меньше и отличается от стоимости ремонта двигателя постоянного тока или синхронного двигателя, асинхронный двигатель не имеет щеток и контактных колец.
    • Он может работать в естественной атмосфере, поскольку у них нет щеток, которые могут вызвать искрение и могут быть опасны для такой среды.
    • Асинхронный двигатель с тремя диаметрами не требует дополнительных пусковых устройств или устройств, так как они могут создавать пусковой крутящий момент при наличии переменного напряжения с тремя диаметрами.
    • Конечные результаты двигателя 3 ø примерно в (1,5) раза превышают номинальные параметры двигателя 1 ø с такими же номинальными характеристиками.
    Недостатки трехфазного асинхронного двигателя
    • В процессе запуска требуется более высокий предварительный начальный ток при подключении к тяжелой нагрузке.
    • Это вызывает потерю напряжения во время пуска двигателя.
    • Асинхронный двигатель

    • работает с запаздыванием P.F, что приводит к увеличению потерь (I 2 R) и снижает эффективность, особенно при небольшой нагрузке.Для восстановления P.F используются стационарные конденсаторные батареи с двигателем.
    • Регулятор скорости асинхронного двигателя 3 ø является сложной задачей по сравнению с двигателями постоянного тока. Преобразователь частоты можно комбинировать с асинхронным двигателем для регулирования скорости.

    Все дело в трехфазном асинхронном двигателе, я изо всех сил стараюсь объяснить все, что связано с трехфазным асинхронным двигателем. Если у вас есть вопросы, задавайте их в комментариях.Надеюсь, вам понравился этот урок. Спасибо за прочтение. увидимся в следующем уроке об асинхронном двигателе. Хорошего дня.

    Вы также можете прочитать некоторые статьи по асинхронному двигателю. Это описано здесь.

    Автор: Генри

    http://www.theengineeringknowledge.com

    Я профессиональный инженер и закончил известный инженерный университет, а также имею опыт работы инженером в различных известных отраслях. Я также пишу технический контент, мое хобби — изучать новые вещи и делиться ими с миром.Через эту платформу я также делюсь своими профессиональными и техническими знаниями со студентами инженерных специальностей.

    сообщение навигации

    Модель динамики трехфазной асинхронной машины, также известной как индукционная машина,
    в единицах СИ или о.у.

    Представлять ли крутящий момент, приложенный к валу или ротору.
    скорость как входной сигнал блока Simulink ® , или чтобы представить вал машины как
    Вращающийся механический порт Simscape ™.

    Выберите Torque Tm , чтобы указать входной крутящий момент в Н.м или в пу,
    а так и выставить порт Тм. Скорость машины
    определяется инерцией станка J (для СИ
    машина) или постоянная инерции H (для машины pu)
    и разницей между приложенным механическим крутящим моментом
    Tm, а внутренний электромагнитный момент
    Te. Когда скорость положительная, положительный крутящий момент
    сигнал указывает на режим двигателя, а отрицательный сигнал указывает на генератор
    режим.

    Выберите Speed ​​w , чтобы указать скорость, в
    рад / с или в о.е. и выставить порт w.Машина
    скорость навязывается и механическая часть модели (автомат
    инерция J) игнорируется. Используя скорость как
    механический ввод позволяет моделировать механическую связь между двумя
    машины.

    На рисунке показано, как смоделировать жесткое соединение валов в мотор-генераторной установке.
    когда в машине 2 игнорируется момент трения. Выходная скорость
    машина 1 (двигатель) подключена к входу скорости машины 2 (
    генератор), в то время как выход электромагнитного крутящего момента машины 2
    Te применяется к механическому входному крутящему моменту
    Тм машины 1.Фактор Kw учитывает
    единицы скорости обеих машин (рад / с или о.е.) и передаточное число коробки передач w2 / w1.
    Коэффициент KT учитывает единицы крутящего момента обеих машин (Н.м
    или пу) и номиналы машин. Кроме того, поскольку инерция J2
    игнорируется в машине 2, J2 относится к скорости
    машина 1 и должна быть добавлена ​​к инерции машины 1
    J1.

    Выберите Механический поворотный порт , чтобы открыть механический поворотный порт Simscape, S, который
    позволяет соединять вал машины с другими блоками Simscape, которые имеют механические порты вращения.

    На рисунке показано, как подключить идеальный крутящий момент
    Исходный блок из библиотеки Simscape на вал машины для представления машины в
    в режиме двигателя или в режиме генератора, когда частота вращения ротора
    положительный.

    Асинхронный двигатель

    | Асинхронный двигатель

    Самый распространенный двигатель в мире — асинхронный или асинхронный двигатель. Это двигатель, который может работать без электрического подключения к ротору. В этом посте речь пойдет об асинхронных двигателях (асинхронных двигателях), это типы i.е. однофазный, трехфазный, беличий корпус, контактное кольцо и т. д., особенности, принцип работы, применение, преимущества и недостатки.

    Что такое асинхронный двигатель (асинхронный двигатель)

    Асинхронный двигатель или асинхронный двигатель — это самый основной и распространенный тип электродвигателя, который имеет только обмотку Armortisseur, что означает вспомогательную обмотку только на якоре. В асинхронном двигателе (или асинхронном двигателе) статорная часть двигателя передает электромагнитное поле своей обмоткой на роторную часть двигателя.Это генерирует электрический ток в роторе. Электрический ток создает крутящий момент, который приводит в движение.

    Рис. 1 — Введение в асинхронный двигатель (асинхронный двигатель)

    Он называется «асинхронным двигателем», поскольку он всегда будет работать со скоростью, меньшей, чем его синхронная скорость. Синхронная скорость определяется как скорость магнитного поля вращающейся машины, которая снова определяется количеством полюсов и частотой в машине.

    Поскольку в этом типе двигателя ротор получает поток и вращение за счет магнитного поля в статоре, существует задержка между токами в статоре и роторе.Из-за этого ротор никогда не достигает своей синхронной скорости. Отсюда термин «асинхронный двигатель». На рис. 2 показаны части асинхронного двигателя.

    Рис.2 — Детали асинхронного двигателя (асинхронный двигатель)

    Конструкция асинхронного двигателя (асинхронного двигателя)

    Он состоит в основном из двух частей, а именно:

    Статор

    Это стационарная часть электродвигателя. Эта часть обеспечивает электромагнитное поле, необходимое для вращения вращающейся части двигателя.Он состоит из ряда штамповок с прорезями для трехфазной обмотки. Каждая обмотка отделена от другой обмотки на 120 градусов.

    Ротор

    Это вращающаяся часть двигателя. Более распространенный тип ротора в асинхронных двигателях (или асинхронных двигателях) — это ротор с короткозамкнутым ротором. Ротор имеет форму якоря с сердечником цилиндрической формы. Вокруг сердечника есть параллельные прорези, через которые проходит ток. Сердечник имеет стержень из алюминия, меди или сплава.

    Рис. 3 — Базовый ротор и статор

    Типы асинхронных двигателей (асинхронный двигатель)

    Он подразделяется на два типа:

    • Однофазный асинхронный двигатель
    • Трехфазный асинхронный двигатель

    Однофазный асинхронный двигатель

    Однофазный асинхронный двигатель

    не является двигателем с автоматическим запуском. Здесь двигатель подключен к однофазному источнику питания, который передает переменный ток к основной обмотке.Поскольку источник переменного тока представляет собой синусоидальную волну, он создает пульсирующее магнитное поле в обмотке статора.

    Пульсирующие магнитные поля — это два магнитных поля, вращающихся в противоположных направлениях; следовательно, крутящий момент не создается. Таким образом, после подачи тока ротор должен быть перемещен в любом направлении извне, чтобы двигатель заработал. Однофазный индуктор отсюда; могут иметь разные разновидности в зависимости от устройства, которое используется для запуска двигателя:

    • Электродвигатель с расщепленной фазой
    • Двигатель с экранированными полюсами
    • Конденсаторный пусковой двигатель
    • Конденсаторный пусковой двигатель и конденсаторный двигатель

    Фиг.4 — Принципиальная схема (а) однофазного (б) трехфазного асинхронного двигателя

    Трехфазный асинхронный двигатель (асинхронный двигатель)

    Это двигатели, для запуска которых не требуется никаких внешних устройств, таких как конденсатор, центробежный переключатель или пусковая обмотка. Принцип работы этого двигателя основан на использовании трех однофазных фаз, разность фаз между которыми составляет 120 градусов. Таким образом, магнитное поле, вызывающее вращение, будет иметь одинаковую разность фаз между ними, это заставит ротор двигаться без какого-либо внешнего крутящего момента.

    Для дальнейшего упрощения предположим, что это три фазы: phase1, phase2 и phase3. Итак, первая фаза 1 намагничивается, и ротор начинает двигаться в этом направлении, вскоре после этого будет возбуждена фаза 2, и тогда ротор будет притягиваться к фазе 2, а затем, наконец, к фазе 3. Таким образом, ротор продолжит вращаться.

    Далее они подразделяются на категории в зависимости от типа используемого ротора:

    • Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
    • Асинхронный двигатель с контактным кольцом или двигатель с фазным ротором
    Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

    Ротор этого типа имеет форму беличьей клетки, отсюда и название.Ротор изготовлен из стали с очень токопроводящими металлами, такими как алюминий и медь на поверхности. Скорость асинхронного двигателя этого типа очень легко изменить, просто изменив форму стержней в роторе.

    Рис.5 — Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

    Асинхронный двигатель с контактным кольцом или двигатель с фазным ротором

    Он также известен как асинхронный двигатель с фазовой обмоткой. Здесь ротор подключается к внешнему сопротивлению через контактные кольца. Скорость ротора регулируется путем регулировки внешнего сопротивления.Поскольку у этого двигателя больше обмоток, чем у асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, его также называют асинхронным двигателем с фазным ротором.

    Рис.6 — Асинхронный двигатель с контактным кольцом

    Характеристики асинхронного двигателя (асинхронного двигателя)

    Ниже приведены характеристики двух различных типов асинхронных двигателей.

    Характеристики однофазного асинхронного двигателя

    • Здесь мы выделим некоторые характеристики, которые применимы только к однофазным асинхронным двигателям:
    • Однофазные асинхронные двигатели не запускаются автоматически и используют однофазное питание для вращения.
    • Чтобы изменить направление вращения в однофазных двигателях, лучше всего остановить двигатель и изменить его, иначе существует вероятность повреждения двигателя из-за момента инерции, который действует против направления, на которое необходимо изменить вращение. .
    • Для запуска двигателя вам потребуется конденсатор и / или центробежный переключатель.
    • У этих двигателей низкий пусковой момент.
    • Они в основном используются дома или в бытовых приборах из-за низкого коэффициента мощности и эффективности.

    Характеристики трехфазного асинхронного двигателя

    Ниже перечислены некоторые особенности трехфазного асинхронного двигателя, которые отличают его от однофазного двигателя:

    • Это автономные двигатели, не требующие специальных пускателей.
    • Имеются три однофазных линии с разностью фаз 120 градусов.
    • Он имеет более простое подключение и более надежен, чем однофазные асинхронные двигатели.
    • Пусковой крутящий момент у этих двигателей выше, чем у однофазных двигателей.
    • Они в основном используются на заводах и в промышленности из-за высокого коэффициента мощности и эффективности.

    Как работает асинхронный двигатель (асинхронный двигатель) Работа

    Явление, которое заставляет асинхронные двигатели работать, весьма интересно. Двигатели постоянного тока нуждаются в двойном возбуждении для вращения, одно для статора, а другое для ротора.Но в этих двигателях мы должны отдавать это только статору, что делает это уникальным. Как следует из названия, принцип работы этого двигателя основан на индукции. Давайте сделаем серию шагов, которые происходят при вращении этого двигателя:

    • На обмотки статора подается питание, идет ток и создается магнитный поток.
    • Обмотка в роторе устроена таким образом, что каждая катушка закорачивается.
    • Короткозамкнутая обмотка ротора обрезается магнитным потоком статора.

    Рис.7 — Работа асинхронного двигателя

    Согласно законам электромагнитной индукции Фарадея, магнитное поле взаимодействует с электрической цепью, создавая ЭДС (электродвижущую силу). Итак, согласно этому закону, в катушках ротора начинает течь ток.

    • Ток в роторе генерирует другой поток.
    • Теперь есть два потока: один в статоре, а другой в роторе.
    • Поток ротора запаздывает по отношению к потоку статора, что создает крутящий момент в роторе в направлении магнитного поля.

    Применение асинхронных двигателей

    В числе приложений:

    • Они широко используются в миксерах, игрушках, вентиляторах и т. Д.
    • Они также используются в насосах и компрессорах.
    • Малые асинхронные двигатели используются в электробритвах.
    • Они используются в сверлильных станках, лифтах, кранах и дробилках.
    • Они подходят для приводов текстильных фабрик и маслоэкстракционных заводов.

    Преимущества асинхронного двигателя

    Ниже приведены некоторые преимущества асинхронных двигателей:

    • Высокоэффективный и простой в конструкции.
    • Очень прочный и может работать в любых условиях.
    • Низкие эксплуатационные расходы, поскольку в них не так много деталей, как коммутаторы или щетки.
    • Они могут развивать очень высокую скорость, не беспокоясь о том, что они износятся, поскольку у них нет щеток.
    • Они просты в эксплуатации, поскольку к ротору не подключены электрические разъемы.
    • Поскольку у них нет щеток, искры не боятся, поэтому их можно использовать в загрязненных или взрывоопасных средах.
    • Скорость от малой нагрузки до номинальной меняется меньше.

    Недостатки асинхронного двигателя

    Асинхронные двигатели имеют простую конструкцию, которая может иметь несколько недостатков, как указано ниже:

    • Трудно контролировать скорость асинхронного двигателя, поэтому его нельзя использовать в местах, где требуется точный контроль скорости.
    • При малых нагрузках наблюдается падение КПД.
    • Они имеют высокие входные импульсные токи, что дает низкое напряжение при пуске двигателя.

    См. Также: Видео на YouTube об асинхронных двигателях

     Также читают:
    Маховик как накопитель энергии, расчеты и требования к роторам
    Повышающий трансформатор - работа, конструкция, применение и преимущества
    Синхронный двигатель - конструкция, принцип, типы, характеристики
    Что такое клещи (клещи-тестеры) - типы, принцип работы и правила эксплуатации 

    Лакшми — B.E (Электроника и связь) и имеет опыт работы в RelQ Software в качестве инженера-испытателя и HP в качестве руководителя службы технической поддержки. Она является автором, редактором и партнером Electricalfundablog.

    ECE 494 — Лаборатория 5: Испытания под нагрузкой трехфазного асинхронного двигателя и измерение пускового тока

    Цели

    • Для измерения пускового тока при запуске двигателя.
    • Для получения нагрузочных характеристик трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

    Оборудование

    • Два цифровых мультиметра и измеритель качества электроэнергии Fluke с банановыми кабелями со склада
    • Один тахометр со склада.
    • Измеритель мощности One Black Box
    • Нагрузочная стойка с одним резистором. (Регулируемая тележка HMRL)
    • Один трехфазный вариак.
    • Один настольный многодиапазонный источник питания постоянного тока (PSW 250-4,5)

    Фон

    Трехфазный асинхронный двигатель имеет трехфазную обмотку на статоре.Ротор либо намотанный, либо из меди.
    стержни закорочены на каждом конце, в этом случае это называется короткозамкнутым ротором. Трехфазный ток, потребляемый статором от
    трехфазный источник питания создает магнитное поле, вращающееся с синхронной скоростью в воздушном зазоре. Магнитный
    поле сокращает
    проводники ротора создают электродвижущие силы, которые вызывают в них токи. Согласно закону Ленца, ЭМП должны противодействовать
    причина, которая их производит; это означает, что ротор должен вращаться в направлении магнитного
    поле, созданное
    статор.Если бы ротор мог развивать синхронную скорость, в нем не было бы наведенной ЭДС. Но за счет потерь скорость
    всегда меньше синхронной скорости.

    В этом эксперименте асинхронный двигатель приводит в действие генератор постоянного тока. Поле генератора постоянного тока возбуждается отдельно. Загрузка
    Генератор с помощью резисторной стойки нагрузки, в свою очередь, нагружает двигатель. Когда двигатель приводит в движение нагрузку, он должен создавать больший крутящий момент.
    Поскольку крутящий момент пропорционален произведению магнитного потока и тока, с увеличением нагрузки относительная скорость (скольжение) между ротором
    и вращающееся магнитное поле также должно увеличиваться.

    Трехфазный асинхронный двигатель действует как трансформатор, вторичная обмотка которого может вращаться. Основное отличие состоит в том, что
    нагрузка механическая. Кроме того, сопротивление магнитному полю больше из-за наличия воздушного зазора, через который
    мощность статора передается на ротор. Ток холостого хода двигателя иногда достигает 30-40% от полной нагрузки.
    значение. Производительность асинхронного двигателя может быть определена косвенно, нагружая генератор постоянного тока, подключенный к его валу, как есть.
    сделано в этом эксперименте.

    Соответствующие уравнения

    1. Данные без нагрузки:
    2. I a0 = Линейный ток в амперах

      (5,1)

      В t = Напряжение на клеммах в вольтах.

      (5,2)

      P 0 = Входная мощность (сумма обоих показаний ваттметра).

      (5,3)

      N 0 = Скорость двигателя в об / мин.

      (5,4)

    3. Данные нагрузочного испытания:
    4. I a = Линейный ток в амперах.

      (5,5)

      В t = Напряжение на клеммах в вольтах.

      (5,6)

      P = входная мощность (сумма обоих показаний ваттметра).

      (5,7)

      N = скорость двигателя в об / мин.

      (5,8)

    5. Прочие данные:
    6. R a = Измеренное сопротивление статора по фазе

      (5,9)

    7. Потери в сердечнике (включая потери на трение и ветер) согласно
    8. (5.10)

    9. Выходная механическая мощность
    10. (5,11)

      Где

      (5,12)

      (5,13)

      N с = 120 f / p синхронная скорость

      (5,14)

      f = частота = (60 Гц)

      (5,15)

      p = количество полюсов = 4

      (5,16)

    11. Поскольку одна лошадиная сила равна 746 Вт, мы используем преобразование
    12. (5.17)

      P м (л.с.) = P м (Вт) / 746

    13. Крутящий момент
    14. (5,18)

    15. Коэффициент мощности при любой нагрузке рассчитывается с использованием
    16. (5,19)

    17. Эффективность определяется по
    18. (5.20)

    Предварительная лаборатория

    Асинхронным двигателям

    присвоены коды NEMA, которые указывают возможный диапазон их пускового тока.

    Буквы кода NEMA KVA
    Код KVA / HP Код KVA / HP
    А 0–3,14 L 9,0–9,99
    B 3,15–3,54 M 10,0-11,19
    С 3,55–3,99 N 11.2-12.49
    D 4,0–4,49-P 12,5–13,99
    E 4,5–4,99 R 14,0-15,99
    Ф 5,0-5,59 S 16,0-17,99
    G 5,6-6,29 Т 18.0-19,99
    H 6.3-7.09 U 20,0-22,39
    Дж 7,1–7,99 В 22.4 и выше
    К 8,0–8,99

    В таблице дано отношение пусковой кВА (суммарно по всем трем фазам) к номинальной мощности в л.с.

    1. Учитывая, что наши двигатели имеют номинальную мощность 3 л.с. и имеют код J NEMA, рассчитайте пиковый пусковой ток на
      однофазный с линейным напряжением 208 В (фазное напряжение 120).
    2. Определите, как подключить счетчики в схему на рисунке 5.1 для измерения:
      1. Полная мощность (Вт) асинхронного двигателя. Показать соединения с аналоговыми ваттметрами мощности и измерителями качества электроэнергии
        (Fluke 43B). Подсказка: двухваттный метод измерения мощности.
      2. Клемма переменного напряжения В т асинхронного двигателя.
      3. Линейный ток I a .
      4. Напряжение генератора В пост. Тока
      5. Ток нагрузки генератора I dc

    Часть I. Трехфазный асинхронный двигатель — испытания под нагрузкой

    1. Запишите спецификации асинхронного двигателя (IM)
    2. Расположите и измерьте сопротивление грузовой стойки так же, как в предыдущем эксперименте, для 6 различных
      чтения.Он должен находиться в диапазоне от 500 Ом до 30 Ом. Используйте последовательно две группы тележки, так как они рассчитаны на 120 В. Установки переключателей на двух банках должны быть одинаковыми.

    3. Подключите цепь, как показано на рисунке 5.1. и поверните реостат шунтирующего поля на панели стола на максимальное сопротивление (CW).
      Примечание. Убедитесь, что ваши измерители мощности могут выдерживать ток, рассчитанный вами в предварительной лаборатории. Если они не могут
      тогда вам нужно закоротить катушку тока до тех пор, пока двигатель не будет запущен.Если в вашем измерителе мощности есть токовые клещи
      и номинальный ток меньше, чем вы определили, поместите зажим вокруг измеряемого провода только после запуска двигателя.
    4. Подключите источник питания переменного тока от стендовой панели к трехфазному вариатору и подключите его выход к цепи.
    5. Включите настольный источник питания постоянного тока и нажмите кнопку настройки, чтобы отрегулировать выходное напряжение до 240 В и ток (IF) до 0,275 А с помощью его ручек.Перед включением двигателя отрегулируйте выход трехфазного переменного тока на 208 В между фазами.
    6. Нажмите кнопку выхода источника постоянного тока, чтобы подключить источник постоянного тока 240 В к шунту возбуждения двигателя постоянного тока для генерации тока возбуждения IF.
    7. При отсутствии нагрузки, подключенной к стойке резисторной нагрузки, нажмите кнопку пуска на панели стенда, чтобы запустить двигатель, отсоедините провод, замыкающий токовую катушку ваттметра, или поместите токовые клещи вокруг провода, чтобы
      получить показания мощности.Если индикатор ваттметра отклоняется в неправильном направлении, просто поменяйте местами соединения.
      со стороны вольтметра. Запишите напряжение переменного тока на клеммах В т ,
      скорости, показания обоих ваттметров и постоянного напряжения нагрузки V dc . в таблице 5.1 (без данных нагрузки)
    8. Подключите стойку нагрузки резисторов к клеммам якоря генератора.
      Для каждого значения нагрузки запишите показания V t , I a , W 1 , W 2 , V dc скорости N и
      I dc (шкала 10 А) в таблице 5.1. (Данные нагрузочного теста)
    9. Отключите питание; отключите двигатель от источника питания. Измерьте сопротивление между двумя выводами привода
      асинхронный двигатель. Резистор обмотки статора R a составляет половину сопротивления
      значение, измеренное между клеммами источника питания асинхронного двигателя с маркировкой L 1 и
      L 2 на скамейке. Это потому, что в соединении звездой соединены две фазы.
      последовательно между клеммами L 1 и L 2 .

    Отчет

    1. Показать технические характеристики асинхронного двигателя.
    2. Полная таблица 5.2.
    3. Постройте график КПД η, коэффициента мощности pf, скорости N, мощности и крутящего момента.
      T м от входного тока I a вкл.
      тот же график.
    4. Объясните форму графиков pf, об / мин и КПД

    Часть II. Пусковой ток.

    В этой части вы будете измерять пусковой ток вашего асинхронного двигателя. Буквы кода NEMA на двигателе
    проинформируйте пользователя о примерном пусковом токе. Убедитесь, что вы записали код NEM A и номинальную мощность машины.

    Используйте USB-кабель с оптической связью для подключения глюкометра к компьютеру. Запустите программное обеспечение Flukeview на компьютере и
    убедитесь, что он подключен к вашему счетчику. Если нет, посмотрите в диспетчере устройств, чтобы определить порт, к которому он подключен.
    к, а затем выберите этот порт для программного обеспечения Flukeview.

    Используйте ту же схему подключения, что и в части I. Выберите Пусковой ток в меню измерителя. Введите время измерения 1 секунду.
    Параметр, обозначенный как максимальный ток, на самом деле является током на деление экрана. Настройте зонд и измеритель так, чтобы
    Прочтите значение пускового тока, рассчитанное в вашей предварительной лаборатории.

    Переместите меню пускового тока в начало. Когда вы будете готовы, нажмите пуск на счетчике, а затем кнопку пуска двигателя. Метр
    не начнет измерения, пока не обнаружит текущий поток.Измеритель должен отображать кривую текущего времени. Используйте программное обеспечение Fluxview
    чтобы зафиксировать этот сигнал для вашего отчета. Лучше всего записать данные в электронную таблицу Excel, чтобы вы могли манипулировать графиком для лучшего просмотра.

    Отчет

    1. Показать зафиксированную волну броска тока.
    2. Опишите все примечательные особенности пускового тока. Вы можете их объяснить?
    3. Какое максимальное абсолютное значение тока во время броска тока?
    4. Определите расчетный пусковой ток асинхронного двигателя (IM), используя его код NEMA.
    5. Как долго сохраняется пусковой ток?

    Таблица 5.1: Экспериментальные данные
    R L
    Ом
    В т
    Вольт
    I a
    Ампер
    Вт 1
    Вт
    Вт 2
    Вт
    P = W 1 + W 2
    Вт
    I постоянного тока
    Ампер
    В постоянного тока
    Вольт
    N
    об / мин
    Таблица 5.2: Расчетные данные
    I a пф N л.с. т м η

    Обсуждение

    1. Кратко обсудите любые два метода пуска и промышленный асинхронный двигатель.
    2. Отчет о влиянии переключения любых двух клемм трехфазного источника питания на вращение.

    Способы пуска трехфазных асинхронных двигателей

    Асинхронный двигатель похож на многофазный трансформатор, вторичная обмотка которого короткозамкнута. Таким образом, при нормальном напряжении питания, как в трансформаторах, начальный ток, потребляемый первичной обмоткой, на короткое время очень велик. В отличие от двигателей постоянного тока большой ток при пуске связан с отсутствием обратной ЭДС.Если асинхронный двигатель напрямую включается от источника питания, он потребляет в 5-7 раз больше тока полной нагрузки и развивает крутящий момент, который всего в 1,5-2,5 раза превышает крутящий момент полной нагрузки. Этот большой пусковой ток вызывает большое падение напряжения в линии, что может повлиять на работу других устройств, подключенных к той же линии. Следовательно, не рекомендуется запускать асинхронные двигатели более высоких мощностей (обычно выше 25 кВт) непосредственно от сети.
    Ниже описаны различные способы пуска асинхронных двигателей.

    Пускатели прямого включения (DOL)

    Небольшие трехфазные асинхронные двигатели можно запускать непосредственно от сети, что означает, что номинальное питание подается непосредственно на двигатель. Но, как упоминалось выше, здесь пусковой ток будет очень большим, обычно в 5-7 раз больше номинального тока. Пусковой крутящий момент, вероятно, будет в 1,5–2,5 раза больше крутящего момента при полной нагрузке. Асинхронные двигатели могут быть запущены непосредственно в сети с помощью пускателя DOL, который обычно состоит из контактора и устройства защиты двигателя, такого как автоматический выключатель.Пускатель DOL состоит из контактора с катушкой, которым можно управлять с помощью кнопок пуска и останова. Когда нажимается кнопка запуска, контактор включается и замыкает все три фазы двигателя на фазы питания одновременно. Кнопка останова обесточивает контактор и отключает все три фазы, чтобы остановить двигатель.
    Чтобы избежать чрезмерного падения напряжения в линии питания из-за большого пускового тока, пускатель прямого запуска обычно используется для двигателей мощностью менее 5 кВт.

    Запуск двигателей с короткозамкнутым ротором

    Пусковой пусковой ток в двигателях с короткозамкнутым ротором регулируется путем подачи пониженного напряжения на статор. Эти методы иногда называют методами пониженного напряжения для запуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Для этого используются следующие методы:

    1. С использованием первичных резисторов
    2. Автотрансформатор
    3. Выключатели звезда-треугольник

    1. Использование первичных резисторов:

    Очевидно, что первичные резисторы предназначены для снижения напряжения и подачи пониженного напряжения на статор.Учтите, пусковое напряжение снижено на 50%. Тогда по закону Ома (V = I / Z) пусковой ток также будет уменьшен на такой же процент. Из уравнения крутящего момента трехфазного асинхронного двигателя, пусковой крутящий момент приблизительно пропорционален квадрату приложенного напряжения. Это означает, что если приложенное напряжение составляет 50% от номинального значения, пусковой крутящий момент будет только 25% от его нормального значения напряжения. Этот метод обычно используется для плавного пуска небольших асинхронных двигателей.Не рекомендуется использовать метод пуска с резисторами первичной обмотки для двигателей с высокими требованиями к пусковому моменту.
    Резисторы обычно выбираются таким образом, чтобы на двигатель можно было подавать 70% номинального напряжения. Во время пуска полное сопротивление последовательно соединено с обмоткой статора и постепенно уменьшается по мере увеличения скорости двигателя. Когда двигатель достигает соответствующей скорости, сопротивления отключаются от цепи, и фазы статора подключаются непосредственно к линиям питания.

    2. Автотрансформаторы:

    Автотрансформаторы также известны как автостартеры. Их можно использовать как для двигателей с короткозамкнутым ротором, так и с соединением звездой или треугольником. По сути, это трехфазный понижающий трансформатор с различными ответвлениями, которые позволяют пользователю запускать двигатель, скажем, при 50%, 65% или 80% сетевого напряжения. При пуске автотрансформатора ток, потребляемый из линии питания, всегда меньше тока двигателя на величину, равную коэффициенту трансформации. Например, когда двигатель запускается с ответвлением 65%, приложенное к двигателю напряжение будет 65% от линейного напряжения, а приложенный ток будет 65% от начального значения линейного напряжения, в то время как линейный ток будет 65. % от 65% (т.е. 42%) от начального значения сетевого напряжения. Эта разница между линейным током и током двигателя связана с действием трансформатора. Внутренние соединения автозапуска показаны на рисунке. При запуске переключатель находится в положении «пуск», и на статор подается пониженное напряжение (которое выбирается с помощью ответвителя). Когда двигатель набирает подходящую скорость, скажем, до 80% от его номинальной скорости, автотрансформатор автоматически отключается от цепи, когда переключатель переходит в положение «работа».
    Переключатель, изменяющий соединение из положения пуска в положение пуска, может быть типа воздушного прерывателя (малые двигатели) или масляного (большие двигатели) типа. Также предусмотрены условия для обесточивания и перегрузки с цепями выдержки времени на автостартере.

    3. Пускатель звезда-треугольник:

    Этот метод используется в двигателях, которые предназначены для работы на статоре, соединенном треугольником. Двухпозиционный переключатель используется для подключения обмотки статора по схеме звезды при пуске и по схеме треугольника при работе с нормальной скоростью. Когда обмотка статора соединена звездой, напряжение на каждой фазе двигателя будет уменьшено в 1 / (кв.3) для обмотки, соединенной треугольником. Пусковой крутящий момент будет в 1/3 раза больше, чем для обмотки, соединенной треугольником. Следовательно, пускатель со звезды на треугольник эквивалентен автотрансформатору с соотношением 1 / (квадрат 3) или пониженным напряжением на 58%.

    Пуск электродвигателей с фазным ротором

    Электродвигатели с контактным кольцом запускаются с полным линейным напряжением, так как внешнее сопротивление может быть легко добавлено в цепь ротора с помощью контактных колец. Реостат, соединенный звездой, соединен последовательно с ротором через контактные кольца, как показано на рис.Введение сопротивления в ток ротора уменьшит пусковой ток в роторе (и, следовательно, в статоре). Кроме того, улучшается коэффициент мощности и увеличивается крутящий момент. Подключенный реостат может быть ручным или автоматическим.
    Поскольку введение дополнительного сопротивления в ротор улучшает пусковой момент, электродвигатели с фазным ротором могут запускаться под нагрузкой.
    Вводимое внешнее сопротивление предназначено только для запуска и постепенно отключается по мере увеличения скорости двигателя.

    (PDF) Динамическое моделирование и моделирование асинхронного двигателя мощностью 3 л.с., приводящего в движение механическую нагрузку

    Динамическое моделирование и моделирование асинхронного двигателя мощностью 3 л.с., приводящего в движение механическую нагрузку

    .

    C.U. Огбука, M.Eng.

    Кафедра электротехники, Нигерийский университет, Нсукка, Нигерия.

    E-mail: [email protected]

    РЕЗЮМЕ

    Теория преобразования qd0 применяется в динамическом моделировании и имитационном моделировании

    на стационарной системе отсчета

    асинхронного двигателя

    мощностью 3 л.с., приводящего в движение 20N. -м механическая

    нагрузка

    . Разработанные системы дифференциальных уравнений

    , представляющие поведение динамического состояния машины

    , реализованы в

    SIMULINK®.Изучается влияние запрограммированной последовательности механической нагрузки

    на выходные переменные двигателя

    , а именно: фазные токи, скорость двигателя

    и электромеханический крутящий момент. Полученные результаты ясно показывают элегантность теории преобразования qd0

    при моделировании машин

    и присущие

    ограничения прямого пуска асинхронных двигателей

    от сети, что проявляется в избыточных пусковых токах.

    (Ключевые слова: асинхронный двигатель, динамическое моделирование,

    стационарная система отсчета, MATLAB / SIMULINK®)

    ВВЕДЕНИЕ

    Асинхронные (индукционные) машины

    наиболее широко используются в промышленности из-за их

    устойчивости, надежности, низкая стоимость, высокий КПД

    и хорошая возможность самозапуска [1, 2]. Асинхронный двигатель

    , особенно с короткозамкнутым ротором

    , является наиболее широко используемым источником механической энергии

    , питаемой от системы переменного тока.

    Его низкая чувствительность к помехам во время работы

    делает двигатель с короткозамкнутым ротором первым выбором

    при выборе двигателя для конкретного применения

    [3]. Асинхронные двигатели используются в промышленности более

    , и отдельные машины мощностью

    мощностью до 10 МВт уже не являются редкостью [4].

    При запуске и других тяжелых режимах работы двигателя

    асинхронный двигатель потребляет большие токи

    , производит провалы напряжения, колебательные моменты

    и может даже генерировать гармоники в системе питания

    [5, 6].Поэтому важно иметь возможность

    предсказать эти явления. Были разработаны различные модели

    , а модель qd0 или двухосная

    для исследования переходных режимов

    была протестирована и оказалась очень надежной и точной

    [4].

    Было показано, что скорость вращения

    осей d, q может быть произвольной, хотя есть

    трех предпочтительных скоростей или опорных кадров, поскольку

    следует [7]:

    (a) Стационарная опорная система когда оси d, q

    не вращаются.

    (b) Синхронно вращающаяся система отсчета

    , когда оси d, q вращаются с синхронной скоростью.

    (c) Система отсчета ротора, когда оси d, q

    вращаются со скоростью ротора.

    Обычно более удобно моделировать индукционную машину

    и ее преобразователи на стационарной системе отсчета

    ; Модель, представленная в этой статье

    , находится в стационарной системе отсчета

    [8]. Это обеспечивает прочную основу для различных схем управления с обратной связью с регулируемой скоростью

    трехфазного асинхронного двигателя

    [9].

    АСИНХРОННАЯ (ИНДУКЦИОННАЯ) МАШИНА

    МОДЕЛЬ В СТАЦИОНАРНОЙ qd0 ССЫЛКА

    КАДР

    Уравнения модели трехфазной

    Асинхронной (индукционной) машины

    в стационарной форме

    , преобразованной в

    , можно преобразовать в следующую систему отсчета

    . для целей динамического моделирования

    [8].

    dt

    x

    r

    vs

    qs

    s

    mq

    ls

    s

    s

    qsb

    000

    000

    000 qsb

    000 qs

    000

    ⎛ — + =) (

    ψψω

    (1)

    The Pacific Journal of Science and Technology –77–

    http: // www.akamaiuniversity.us/PJST.htm Том 10. Номер 2. Ноябрь 2009 г. (осень)

    Электродвигатели переменного тока от NORD DRIVESYSTEMS

    Трехфазные асинхронные двигатели NORD — надежность и универсальность

    NORD производит четыре различных линейки электродвигателей переменного тока для различных областей применения. В то время как двигатели с гладким корпусом идеально подходят для пищевой промышленности, двухскоростные двигатели и однофазные двигатели обеспечивают необходимую мощность для станков, насосов, конвейерных лент или вентиляторов.

    Наши трехфазные асинхронные двигатели обеспечивают стандартные ступени мощности от 0,16 до 75 л.с. и отличаются непревзойденной производительностью, высоким качеством изготовления и длительным сроком службы. Двигатели переменного тока могут быть объединены с полным портфелем редукторов и приводной техники NORD для получения комплексного решения.

    Преимущества наших трехфазных асинхронных двигателей:

    • Долговечность
      Наши стандартные двигатели обеспечивают непревзойденную защиту от электрических и механических перегрузок.
    • Низкие затраты на техническое обслуживание
      Благодаря высокому качеству изготовления и простой конструкции затраты на техническое обслуживание сведены к минимуму.
    • Универсальность
      Трехфазные асинхронные двигатели NORD подходят для множества применений в самых разных отраслях промышленности.

    Наши однофазные двигатели: простая конструкция, надежная работа

    Наши однофазные двигатели доступны в трех версиях: для простых применений мы рекомендуем экономичный однофазный двигатель со схемой Штейнмеца; для более требовательных приложений лучшим решением являются конструкции с рабочим конденсатором или рабочим и пусковым конденсаторами.

    Доступны однофазные двигатели мощностью от 0,16 до 2 л.с. Они могут работать на частотах 50 или 60 Гц при 115 или 230 В и поддерживать широкий диапазон напряжения (от 220 до 240 В).

    Двухскоростные двигатели: один привод, гибкая скорость

    Ассортимент двигателей NORD включает двухскоростные двигатели для различных применений, требующих гибкости. Эти приводы позволяют работать с двумя или более фиксированными скоростями. Мы поставляем этот тип двигателя в 4/2 полюсных, 8/4 полюсных, 8/2 полюсных и 6/4 полюсных версиях и, при необходимости, с обмоткой Даландера.

    Двигатели с гладким корпусом для применений, где важны санитария и чистота

    Трехфазные асинхронные двигатели

    NORD также доступны в версии с гладкой поверхностью и промывкой. Наши двигатели с гладким корпусом очень легко чистятся и идеально подходят для использования в пищевой и фармацевтической промышленности. Они идеально подходят для использования с алюминиевыми линейными, угловыми коническими редукторами NORD и червячными редукторами SMI для создания комплексного решения для промывки.

    Благодаря алюминиевому корпусу двигатели с гладким корпусом очень устойчивы к коррозии.Для более суровых условий они могут быть дополнительно оснащены NORD NSD tupH Sealed Surface Conversion. Посмотрите, как двигатели с гладким корпусом NORD оптимизируют процессы на солодовенном заводе в Чешской Республике.