Устройство асинхронной машины. Устройство асинхронной машины

Лекция № 10

 

Устройство асинхронной машины

Принцип действия асинхронного двигателя

 

Устройство асинхронной машины

 

Асинхронные машины используют главным образом в качестве электрических двигателей трехфазного тока. По конструкции двигатели подразделяют на два основных типа: с фазным ротором (их иногда называют двигателями с контактными кольцами) и с короткозамкнутым ротором. Эти двигатели имеют одинаковую конструкцию статора и отличаются лишь формой выполнения ротора.

Двигатели с короткозамкнутым ротором (рис. 54, а). На статоре расположена трехфазная обмотка (одно- или двухслойная), которая при подключении к сети трехфазного тока создает вращающееся магнитное поле. Обмотка ротора выполнена в виде "беличьей клетки". Такая обмотка является короткозамкнутой и никаких выводов не имеет (рис. 55, а). Беличья клетка состоит из медных или алюминиевых стержней, замк­нутых накоротко с торцов двумя кольцами (рис. 55, а). Стержни этой обмотки вставляют в пазы сердечника ротора без какой-либо изоляции. Пазы короткозамкнутого ротора обыч­но выполняют полузакрытыми, а для машин малой мощности – закрытыми. Обе формы паза позволяют хорошо укрепить проводники обмотки ротора, хотя и несколько увеличивают потоки рассеяния и индуктивное сопротивление роторной обмотки. В двигателях боль­шой мощности беличью клетку выполняют из медных стержней, концы которых вваривают в короткозамыкающие кольца (рис. 55, б). В двигателях малой и средней мощности бе­личью клетку получают путем заливки расплавленного алюминиевого сплава в пазы сер­дечника ротора (рис. 55, в). Вместе со стержнями беличьей клетки отливают короткозамыкающие кольца и торцевые лопасти, осуществляющие вентиляцию машин. Особенно пригоден для этой цели алюминий, так как он обладает малым удельным весом, легко­плавкостью и достаточно высокой электропроводностью.

 

Рис. 54. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором (а) и схема его включения (б): 1 – обмотка статора, 2 – станина, 3 – сердечник статора,

4 – сердечник ротора, 5 – обмотка ротора (беличья клетка),

6 – подшипниковый щит.

 

Рис. 55. Конструкция короткозамкнутого ротора: 1 – сердечник ротора;

2 – стержни; 3 – короткозамыкающие кольца; 4 – лопасти вентилятора.

 

В электрическом отношении беличья клетка представляет собой многофазную об­мотку, соединенную звездой и замкнутую накоротко.

Число фаз обмотки равно числу пазов ротора , причем в каждую фазу вхо­дят один стержень и прилегающие к нему участки короткозамыкающих колец.

Двигатели с фазным ротором (рис. 56, а) обмотка статора выполнена таким же образом, как и в двигателях с короткозамкнутым ротором. Ротор имеет трехфазную обмотку с тем же числом полюсов. Об­мотку ротора обычно соединяют звездой, три конца которой выводят к трем контактным кольцам (рис. 56, б), вращающимися вместе с валом машины. С помощью металлографических щеток, скользящих по контактным кольцам, в цепь обмотки ротора включают пусковой или пускорегулирующий реостат, т. е. в каждую фазу ро­тора вводят добавочное активное сопротивление.

Рис. 56. Асинхронный двигатель с фазным ротором (а), и схема его включения (б):

1 – обмотка статора, 2 – сердечник статора, 3 – станина, 4 – сердечник ротора,

5 – обмотка ротора, 6 – вал, 7 – кольца, 8 – пусковой реостат.

 

Для уменьшения износа колец и щеток двигатели с фазным ротором иногда снабжают приспособлениями для подъема щеток и замыкания колец накоротко после выключения реостата. Однако так как введение этих приспособлений усложняет электродвигатель и несколько снижает надежность его работы, то более часто применяют конструкции, в которых щетки постоянно соприкасаются с кон­тактными кольцами.

Области применения двигателей различных типов. По конструкции двигатели с короткозамкнутым ротором проще двигателей с фазным ротором и более надежны в эксплуа­тации (у них отсутствуют кольца и щетки, требующие систематического наблюдения, пе­риодической замены и пр.). Основные недостатки этих двигателей – сравнительно неболь­шой пусковой момент и значительный пусковой ток. Поэтому их применяют в тех элект­рических приводах, где не требуются больше пусковые моменты (электроприводы метал­лообрабатывающих станков, вентиляторов и пр.). Асинхронные двигатели малой мощности и микродвигатели также выполняют с короткозамкнутым ротором.

В двигателях с фазным ротором, как будет показано далее, имеется возможность с помощью пускового реостата увеличивать пусковой момент до максимального значения и уменьшать пусковой ток. Следовательно, такие двигатели можно применять для приво­да и механизмов, которые пускают в ход при большой нагрузке (электроприводы грузо­подъемных машин, компрессоров и пр.).