Устройство асинхронных двигателей

Асинхронный двигатель состоит из двух основных частей, разделенных воздушным зазором: неподвижного статора и вращающегося ротора. Каждая из этих частей имеет сердечник и обмотку.

Статор машины состоит из магнитопровода, трехфазной разноименнополюсной обмотки, выводные концы которой с помощью выводной коробки присоединяются к сети переменного тока, и станины.

Активными элементами статора, предназначенными для образования вращающегося магнитного поля, являются магнитопровод и обмотка. Станина выполняет только конструктивные функции, фиксируя активные части в определенном положении.

Магнитопровод набирается из цельных кольцеобразных пластин электротехнической стали обычно толщиной 0,5 мм. Пластины штампуются из листовой или рулонной электротехнической стали со стандартизованными размерами и изолируются с обеих сторон лаком. На внутренней стороне пластин статора вырублены пазы, имеющие, как правило, полузакрытую форму для уменьшения пульсаций магнитного поля и добавочных потерь, связанных с зубчатостью магнитопровода.

В пазы магнитопровода укладываются проводники обмотки: шаблонные катушечные или стержневые (в крупных машинах) и многовитковые всыпные (в машинах меньшей мощности). Многовитковые катушки наматываются из изолированного обмоточного провода круглого сечения; каждый проводник катушки «всыпается» в паз по отдельности.

Зазор между магнитопроводами ротора и статора при мощности машины более 0,5 кВт обычно не превышает 0,3–1,0 мм (в микромашинах 0,02–0,3 мм).

По конструкции обмотки ротора асинхронные двигатели разделяются на двигатели с короткозамкнутым ротором и двигатели с фазным ротором.

Короткозамкнутый ротор (типа «беличья клетка») состоит из магнитопровода, в пазах которого размещается неизолированная многофазная короткозамкнутая обмотка, пристроенных к ней вентиляционных лопастей, вала и вентиляторов. Активными элементами ротора, принимающими участие в процессе преобразования энергии, являются магнитопровод и обмотка; остальные детали имеют конструктивное назначение: вал передает механическую энергию к исполнительной машине, вентиляторы обеспечивают циркуляцию охлаждающей среды.

Магнитопровод ротора набирается из цельных кольцевых пластин, отштампованных из листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм, на наружной стороне которых вырублены пазы. Пластины магнитопровода не покрыты изоляционным лаком. Они имеют на своей поверхности тонкую пленку окисла, которая является достаточной изоляцией, ограничивающей вихревые токи, так как величина их невелика из-за малой частоты перемагничивания. Обмотка ротора помимо основной функции служит также для стягивания пластин магнитопровода, что позволяет обойтись без специальных прессующих деталей.

Вал ротора опирается на подшипники качения, которые, в свою очередь, при помощи подшипниковых щитов и крышек подшипников сопрягаются со станиной.

Фазный ротор состоит из вала, на котором укреплены в запрессованном состоянии пакеты магнитопровода, набранные из кольцевых пластин. В полузакрытых пазах магнитопровода ротора размещается трехфазная обмотка, соединенная обычно в звезду, выводные концы которой посредством электрических кабелей, проведенных через отверстие в валу, присоединены к контактным кольцам.

Электрическое соединение вращающейся обмотки ротора с внешними (неподвижными) электрическими цепями производится при помощи контактных колец, на которые выведены обмотки, и щеточного устройства, связанного с неподвижными электрическими цепями. Контактные кольца выполняются как отдельный узел машины. К кольцам плотно прижимаются щетки, электрически соединенные с токоподводящими шинами щеточной траверсы, которые соединяются с пусковым или регулировочным реостатом.

Асинхронные двигатели с фазным ротором имеют более сложную конструкцию и менее надежны, но они обладают лучшими регулировочными и пусковыми свойствами, чем двигатели с короткозамкнутым ротором. Принципиальная схема включения в трехфазную сеть асинхронного двигателя с фазным ротором показана на рис. Обмотка ротора этого двигателя соединена с пусковым реостатом, создающим в цепи ротора добавочное сопротивление .

Схемы включения трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым и фазным ротором показаны на рисунке 2.1.

Рис. 2.1. Схемы включения трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым (слева) и фазным (справа) ротором.