Асинхронные электродвигатели с фазным ротором: принцип работы, устройство и применение — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое асинхронный электродвигатель с фазным ротором. Как устроен фазный ротор. В чем преимущества и недостатки двигателей с фазным ротором. Где применяются асинхронные двигатели с фазным ротором. Как регулируется частота вращения двигателя с фазным ротором.

Содержание

Принцип работы асинхронного двигателя с фазным ротором

Асинхронный двигатель с фазным ротором работает на основе взаимодействия вращающегося магнитного поля статора и токов, индуцированных этим полем в обмотке ротора. Основные особенности работы такого двигателя:

Трехфазная обмотка статора создает вращающееся магнитное поле
В обмотке ротора индуцируются токи
Взаимодействие поля статора и токов ротора создает вращающий момент
Ротор вращается асинхронно, то есть с отставанием от поля статора
Величина отставания (скольжение) зависит от нагрузки на валу

Ключевое отличие от двигателя с короткозамкнутым ротором — наличие контактных колец, позволяющих включать в цепь ротора добавочные сопротивления. Это дает возможность регулировать частоту вращения и пусковые характеристики двигателя.

Устройство асинхронного двигателя с фазным ротором

Основные элементы конструкции асинхронного двигателя с фазным ротором:

Статор с трехфазной обмоткой
Ротор с трехфазной обмоткой
Контактные кольца на валу ротора
Щетки, скользящие по контактным кольцам
Пусковой реостат, подключаемый к обмотке ротора

Обмотка ротора выполняется по типу обмотки статора и укладывается в пазы сердечника ротора. Начала фаз обмотки соединяются в звезду, а концы выводятся к контактным кольцам.

Преимущества асинхронных двигателей с фазным ротором

По сравнению с двигателями с короткозамкнутым ротором, асинхронные двигатели с фазным ротором имеют ряд преимуществ:

Возможность плавного регулирования частоты вращения
Высокий пусковой момент при ограниченном пусковом токе

Возможность ограничения пускового тока
Возможность получения повышенного максимального момента
Более мягкая механическая характеристика

Эти преимущества обусловлены возможностью включения в цепь ротора добавочных сопротивлений, что позволяет изменять форму механической характеристики двигателя.

Недостатки асинхронных двигателей с фазным ротором

Несмотря на ряд преимуществ, двигатели с фазным ротором имеют и существенные недостатки:

Более сложная и дорогая конструкция
Меньшая надежность из-за наличия скользящего контакта
Необходимость регулярного обслуживания щеточно-контактного узла
Большие габариты и масса
Более низкий КПД из-за потерь в роторе

Эти недостатки ограничивают область применения двигателей с фазным ротором случаями, когда их преимущества оказываются решающими.

Применение асинхронных двигателей с фазным ротором

Асинхронные двигатели с фазным ротором находят применение в следующих областях:

Подъемно-транспортные механизмы (краны, лифты, экскаваторы)
Прокатные станы в металлургии
Тяговый привод электровозов и трамваев
Приводы мощных вентиляторов и насосов
Привод шаровых мельниц

Основные причины применения в этих областях — необходимость плавного регулирования скорости, высокого пускового момента или ограничения пускового тока.

Регулирование частоты вращения двигателя с фазным ротором

Частота вращения асинхронного двигателя с фазным ротором может регулироваться несколькими способами:

Включение реостата в цепь ротора
Изменение напряжения на статоре
Переключение числа пар полюсов обмотки статора
Изменение частоты питающего напряжения

Наиболее распространенный способ — включение пускового реостата. При этом увеличивается сопротивление цепи ротора, что приводит к увеличению скольжения и снижению частоты вращения. Это позволяет плавно регулировать скорость в широких пределах.

Пуск асинхронного двигателя с фазным ротором

Пуск двигателя с фазным ротором осуществляется следующим образом:

В цепь ротора включается пусковой реостат с максимальным сопротивлением
На обмотку статора подается номинальное напряжение
По мере разгона двигателя сопротивление реостата постепенно уменьшается
При достижении номинальной скорости реостат полностью выводится

Такой способ пуска позволяет ограничить пусковой ток и получить высокий пусковой момент. Это особенно важно для механизмов с большим моментом инерции или при пуске под нагрузкой.

Механические характеристики двигателя с фазным ротором

Механические характеристики асинхронного двигателя с фазным ротором имеют ряд особенностей:

При увеличении сопротивления в цепи ротора максимальный момент остается неизменным
Критическое скольжение увеличивается пропорционально увеличению сопротивления
Наклон характеристики в рабочей части увеличивается
Пусковой момент возрастает при увеличении сопротивления

Это позволяет получать различные формы механической характеристики, адаптируя ее под конкретные требования механизма. Например, можно получить характеристику с высоким пусковым моментом при ограниченном пусковом токе.

Асинхронный двигатель с фазным ротором

Фазный ротор

Асинхронный двигатель с фазным ротором – это двигатель, который можно регулировать с помощью добавления в цепь ротора добавочных сопротивлений. Обычно такие двигатели применяются при пуске с нагрузкой на валу, так как увеличение сопротивления в цепи ротора, позволяет повысить пусковой момент и уменьшить пусковые токи. Этим асинхронный двигатель с фазным ротором выгодно отличается от АД с короткозамкнутым ротором.

Статор (3) выполнен, так же как и в обычном асинхронном двигателе, он представляет из себя полый цилиндр, набранный из листов электротехнической стали, в который уложена трехфазная обмотка.

Ротор (4) по сравнению с короткозамкнутым, представляет из себя более сложную конструкцию. Он состоит из сердечника в который уложена трехфазная обмотка, аналогично обмотке статора. Отсюда название двигателя. Если двигатель двухполюсный, то обмотки ротора смещены геометрически друг относительно друга на 120. Эти обмотки соединяются с тремя контактными кольцами (2), расположенными на валу (5) ротора. Контактные кольца выполнены из латуни или стали, причем друг от друга они изолированы. С помощью нескольких металлографитовых щеток (обычно двух), которые расположены на щеткодержателе (1) и прижимаются пружинами к кольцам, в цепь вводятся добавочные сопротивления. Выводы обмоток соединяются по схеме «звезда».

Добавочное сопротивление вводится только при пуске двигателя. Причем им обычно служит ступенчатый реостат, сопротивление которого уменьшают с увеличением оборотов двигателя. Таким образом пуск двигателя осуществляется тоже ступенчато. После того, как разгон закончился и двигатель вышел на естественную механическую характеристику, обмотку ротора закорачивают. Для того, чтобы сохранить щетки и снизить потери на них, в двигателях с фазным ротором существует специальное устройство, которое поднимает щетки и замыкает кольца. Таким образом, удается повысить еще и КПД двигателя.

Добавочное сопротивление позволяет главным образом осуществить пуск двигателя под нагрузкой, работать с ним длительное время двигатель не может, так как механические характеристики слишком мягкие и работа двигателя на них нестабильна.

Для того чтобы автоматизировать пуск двигателя, в обмотку ротора включают индуктивность. В момент пуска, частота тока в роторе наибольшая, а значит и индуктивное сопротивление максимально. Затем, при разгоне двигателя, частота, как и сопротивление уменьшаются, и двигатель постепенно начинает работать в обычном режиме.

За счет усложнения своей конструкции, асинхронный двигатель с фазным ротором, обладает хорошими пусковыми и регулировочными характеристиками. Но по той же причине, его стоимость возрастает приблизительно в 1.5 по сравнению с обычным АД, кроме того увеличивается масса, размеры и как правило, уменьшается надежность двигателя.

Свойства и область применения асинхронных электродвигателей

Электродвигатели применяются достаточно широко. Асинхронные электродвигатели могут применяться как в бытовой технике, так и на промышленных предприятиях.

Асинхронный электродвигатель благодаря простоте в производстве и надёжности в эксплуатации широко применяют в электрическом приводе.

Электродвигатели асинхронные имеют свои специфические свойства, области применения и ограничения использования.

У асинхронного электродвигателя ограничен диапазон регулирования частоты вращения и значительное потребление реактивной мощности в режиме малых нагрузок. Создание регулируемых статических полупроводниковых преобразователей частоты существенно расширяет область применения электродвигателей асинхронных в автоматических регулируемых электроприводах.

Электродвигатель состоит из двух основных частей – статора и ротора. Статором называется неподвижная часть машины. С внутренней стороны статора сделаны пазы, куда укладывается трехфазная обмотка, питаемая трехфазным током. Вращающаяся часть машины называется ротором, в пазах его тоже уложена обмотка. Статор и ротор собираются из отдельных штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,35-0,5 мм. Отдельные листы стали изолируются один от другого слоем лака. Воздушный зазор между статором и ротором делается как можно меньше (0,3-0,35 мм в машинах малой мощности и 1-1,5 мм в машинах большой мощности).

В зависимости от конструкции ротора асинхронные электродвигатели бывают с короткозамкнутым и с фазным роторами. Электродвигатели с короткозамкнутым ротором наиболее распространены, они достаточно просты по устройству и удобны в эксплуатации.

Электродвигатели асинхронные с короткозамкнутым ротором имеют следующие преимущества:

Электродвигатели асинхронные имеют практически постоянную скорость при разных нагрузках;
Есть возможность непродолжительных механических перегрузок;
Электродвигатели асинхронные просты в конструкции;

Простота пуска электродвигателя асинхронного, легкость его автоматизации;
Более высокие cos φ и КПД, чем у двигателей с фазным ротором.

Однако асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором имеют и свои недостатки. К ним относятся:

затруднения в регулировании скорости вращения электродвигателя;
большой пусковой ток;
низкий cos φ при недогрузках.

Применение асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором ограничено, они применяются в тех случаях, когда не требуется регулирование скорости вращения двигателя.

Преимущества асинхронных электродвигателей с фазным ротором:

большой начальный вращающий момент;
возможность кратковременных механических перегрузок;
приблизительно постоянная скорость при различных перегрузках;
меньший пусковой ток по сравнению с двигателями с короткозамкнутым ротором;
возможность применения автоматических пусковых устройств.

Электродвигатели асинхронные с фазным ротором используются в тех случаях, когда требуется уменьшить пусковой ток и повысить пусковой момент, а также когда требуется регулирование скорости в небольших пределах.

Перегрузочная способность электродвигателей асинхронныххарактеризуется отношением максимального момента двигателя Мм к его номинальному моменту Мн. В зависимости от величины мощности и назначения двигателя отношение Мм/Мн колеблется примерно в пределах 1-3.

Посмотреть ассортимент асинхронных электродвигателей

Электродвигатели асинхронные: электродвигатель 5АМ, 5АИ, АИР

Короткозамкнутый ротор и фазный ротор

Как известно, асинхронные двигатели имеют трехфазную обмотку (три отдельные обмотки) статора, которые в зависимости от их конструкции могут образовывать различное количество пар магнитных полюсов, что в свою очередь влияет на номинальная частота вращения двигателя при номинальной частоте питающего трехфазного напряжения. При этом роторы этого типа двигателей могут быть разными, а у асинхронных двигателей они бывают короткозамкнутыми или фазными. Чем отличается короткозамкнутый ротор от фазного — об этом и пойдет речь в этой статье.

Ротор с короткозамкнутым ротором

Представления о явлении электромагнитной индукции подскажут нам, что произойдет с замкнутой катушкой проводника, помещенной во вращающееся магнитное поле, подобное магнитному полю статора асинхронного двигателя. Если такую катушку поместить внутрь статора, то при подаче тока на обмотку статора в катушке будет индуцироваться ЭДС и возникнет ток, то есть картина примет вид: магнитная токовая петля. Тогда на такую катушку будет действовать пара сил Ампера (замкнутый контур), и катушка начнет вращаться вслед за движением магнитного потока.

Так работает асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, только вместо витка на его роторе медные или алюминиевые стержни, короткозамкнутые между собой кольцами с концов сердечника ротора. Ротор с такими короткозамкнутыми стержнями называется короткозамкнутым или «беличьей клеткой», потому что стержни, расположенные на роторе, напоминают беличье колесо.

Переменный ток, проходя по обмоткам статора, создавая вращающееся магнитное поле, наводит ток в замкнутых цепях «беличьей клетки», и весь ротор приходит во вращение, так как в каждый момент времени разные пары стержней ротора будут иметь индуцированные токи разные: какие-то стержни — большие токи, какие-то — меньшие, в зависимости от положения тех или иных стержней относительно поля. И моменты никогда не уравновесят ротор, поэтому он будет вращаться при протекании переменного тока по обмоткам статора.

Кроме того, стержни с короткозамкнутым ротором слегка наклонены по отношению к оси вращения — они не параллельны валу. Наклон выполнен таким образом, чтобы момент вращения сохранялся постоянным и не пульсировал, кроме того, наклон стержней позволяет уменьшить влияние высших гармоник, наводимых в стержнях ЭДС. Если бы стержни не были наклонены, магнитное поле в роторе пульсировало бы.

Скольжение s

Асинхронные двигатели всегда характеризуются скольжением s, которое возникает из-за того, что синхронная частота вращающегося магнитного поля n1 статора выше реальной скорости вращения ротора n2.

Скольжение возникает потому, что ЭДС, наводимая в стержнях, может иметь место только при движении стержней относительно магнитного поля, то есть ротор всегда вынужден хоть немного, но отставать от магнитного поля статора по скорости. Величина проскальзывания равна s = (n1-n2)/n1.

Если бы ротор вращался с синхронной частотой магнитного поля статора, то в стержнях ротора не индуцировался бы ток, и ротор просто не вращался бы. Поэтому ротор в асинхронном двигателе никогда не достигает синхронной частоты вращения магнитного поля статора, и всегда хоть немного (даже если нагрузка на валу критически мала), но отстает по частоте вращения от синхронной частоты .

Скольжение s измеряется в процентах, а на холостом ходу практически приближается к 0, когда момент противодействия со стороны ротора практически отсутствует. В случае короткого замыкания (ротор заблокирован) скольжение равно 1.

Обычно скольжение асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором зависит от нагрузки и измеряется в процентах. Номинальное скольжение — это скольжение при номинальной механической нагрузке на вал в условиях, когда напряжение питания соответствует номинальной мощности двигателя.

Другие статьи об асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором на i. electricianexp.com:

Устройство однофазного асинхронного двигателя

Подключение трехфазного двигателя к однофазной сети

Как проверить электродвигатель

Как проверить обмотки двигателя в отличие от асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, имеют полную трехфазную обмотку на роторе. Так же, как трехфазная обмотка уложена на статоре, трехфазная обмотка уложена в пазах фазного ротора.

Выводы обмотки фазного ротора соединены с контактными кольцами, установленными на валу и изолированными друг от друга и от вала. Обмотка фазного ротора состоит из трех частей — каждая для своей фазы — которые чаще всего соединяются по схеме «звезда».

Регулировочный реостат соединен с обмоткой ротора через контактные кольца и щетки. Краны и подъемники, например, запускаются под нагрузкой, и здесь необходимо развивать значительный рабочий момент. Несмотря на сложность конструкции, асинхронные двигатели с фазным ротором обладают лучшими регулировочными возможностями по рабочему моменту на валу, чем асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, для которых требуется промышленный преобразователь частоты.

Обмотка статора асинхронного двигателя с фазным ротором выполняется так же, как и на статорах асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, и аналогичным образом создается в зависимости от числа витков (три, шесть, девять и более витков), два и т. д. полюса. Катушки статора смещены между собой на 120, 60, 40 и т. д. градусов. При этом на фазном роторе делается столько же полюсов, сколько и на статоре.

Путем регулировки тока в обмотках ротора регулируются рабочий момент двигателя и величина скольжения. Когда регулировочный реостат полностью выдвинут, то для уменьшения износа щеток и колец их закорачивают с помощью специального приспособления для подъема щеток.

См. также: Как устроен трансформатор

Производитель трехфазных асинхронных двигателей-Xinnuo

Введение:

Двигатели работают путем преобразования электрической энергии в механическую. Двигатели делятся на два основных типа в зависимости от потребляемого тока.

Двигатели переменного тока
Двигатели постоянного тока

Трехфазные асинхронные двигатели также известны как асинхронные двигатели. Они используют переменный ток для преобразования электрической энергии в механическую. В отличие от синхронных двигателей, скорость вращения ротора и статора в асинхронном двигателе не синхронизированы. Скорость ротора всегда меньше магнитного поля статора. Асинхронные двигатели являются наиболее распространенными и широко используемыми электродвигателями в промышленности. Давайте обсудим основную информацию, конструкцию и применение трехфазных асинхронных двигателей.

Трехфазный асинхронный двигатель — Обзор

Трехфазный асинхронный двигатель также известен как асинхронный двигатель. Это машина, которая имеет трехфазное питание и работает от трех сетей переменного тока одинаковой частоты. Они не требуют дополнительных пусковых устройств для работы. Поэтому трехфазные асинхронные двигатели также известны как самозапускающиеся двигатели. Трехфазный источник питания создает электромагнитную индукцию в статоре двигателя. Ротор трехфазного асинхронного двигателя, имеющего магнитное поле, вращается за счет крутящего момента, создаваемого обмоткой статора.

Трехфазный асинхронный двигатель

В наши дни асинхронные двигатели широко используются во многих промышленных и коммерческих секторах из-за их впечатляющих характеристик. Трехфазные асинхронные двигатели эффективны, высокоскоростны и долговечны. Диапазон скоростей трехфазного асинхронного двигателя варьируется от 1500 до 3000 об/мин в зависимости от числа полюсов. Эти двигатели широко используются в промышленности, поскольку они обеспечивают в 1,5 раза большую мощность, чем посредственные однофазные двигатели.

Что такое асинхронный двигатель?

Асинхронные электродвигатели работают по принципу электромагнитной индукции, когда магнитные поля индуцируют ток в роторе. Ротор трехфазного асинхронного двигателя противодействует вращающимся магнитным полям статора. Таким образом, ротор начинает вращаться в том же направлении, что и статор. Однако скорость ротора всегда меньше скорости статора. Разность полей между ротором и статором индуцирует ток в роторе.

Почему двигатель называется асинхронным?

Поскольку асинхронный двигатель работает на электромагнитной индукции, всегда существует разница между потоком ротора и магнитным потоком. Относительная разница скоростей индуцирует ток в проводнике ротора, который течет в направлении магнитного поля. Из-за разницы между относительными скоростями ротора и статора его называют асинхронным двигателем. Это означает, что если скорость ротора превышает магнитные поля статора, индукции не будет.

Конструкция трехфазного асинхронного двигателя:

Основными частями трехфазного асинхронного двигателя являются статор и ротор. Эти две части работают вместе, чтобы производить механическую энергию. Статор и ротор не имеют между собой электрического соединения. Вот конструкция трехфазного асинхронного электродвигателя.

Статор:

Неподвижная неподвижная часть асинхронного двигателя называется статором. Статор представляет собой движущую силу, которая вращает ротор в направлении магнитного поля. Статор трехфазного асинхронного двигателя состоит из следующих основных частей:

Рама статора
Сердечник статора
Обмотка статора

Рама статора:

Как следует из названия, рама является внешней частью статора. В основном рама статора состоит из алюминия, 100% нержавеющей стали и сборной стали. Производители изготавливают каркас больших двигателей из металла. Литье используется для небольших двигателей. Основная функция рамы статора заключается в обеспечении поддержки двух других частей статора (например, обмотки статора и сердечника статора). Это также обеспечивает стабильность внутренних частей статора. Он имеет ребристое расположение для отвода тепла и вентиляции двигателя.

Сердечник статора:

Внутри сердечника статора трехфазного асинхронного двигателя имеется многослойная структура, известная как сердечник статора. Сердечник статора трехфазного асинхронного двигателя изготовлен из тонкой штампованной ламинированной высококачественной стали. Штамповка сегментирована вместе, образуя кольцо толщиной от 0,4 до 0,5 мм. Пластины сердечника статора экранированы друг от друга для рассеивания проводимости. Это явление сводит к минимуму потери на вихревые токи и гистерезис. Сердечник статора содержит разное количество парных пазов в зависимости от числа полюсов. Например, есть 2-х полюсные и 3-х пазовые двигатели, 4-х полюсные и 3-х пазовые двигатели и т.д. Скорость двигателя зависит от количества полюсов. Скорость асинхронного двигателя будет меньше, если число полюсов больше, и будет высокой, если число полюсов меньше. Чтобы определить взаимосвязь между количеством полюсов и синхронной скоростью, мы используем уравнение, показанное ниже,

N _s = 120 f / P

Где;

N _s – синхронная скорость

f – частота

P – число полюсов статор. Каждая фаза трехфазного асинхронного двигателя состоит из двух клемм. Статор содержит шесть концов трехфазной обмотки. Эти обмотки подключаются к клеммной коробке. Когда на двигатель подается трехфазное питание, обмотки статора возбуждаются. Эти обмотки соединяются по схеме «звезда» или «треугольник» в клеммной коробке. Обмотки статора состоят из 100% медного провода, что делает их очень устойчивыми к неблагоприятным атмосферным факторам, таким как жир, масло, вода, тепло и влага. Кроме того, обмотки статора изолированы лаком, который остается жестким и фиксируется в неблагоприятных температурных условиях.

Ротор:

Вращающаяся часть статора называется ротором. Ротор вращается и индуцирует ток в направлении магнитных полей. Ротор трехфазного асинхронного двигателя несет ток и перемещает вал двигателя.

В зависимости от конструкции ротора трехфазные асинхронные двигатели делятся на две категории.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором
Асинхронный двигатель с контактным кольцом

Асинхронный двигатель с беличьей клеткой

Ротор трехфазного асинхронного двигателя выглядит как клетка белки. Таким образом, этот двигатель называется асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором. Короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя представляет собой цилиндр из стальных пластин. Эти ламинаты содержат проводящий металл высшего качества (алюминий или медь), установленный на внешнем покрытии. Ротор с короткозамкнутым ротором имеет угловые прорези на внешней кромке сердечника. Прорезь сводит к минимуму магнитную блокировку между ротором и статором. Кроме того, прорези снижают высокий уровень шума подшипников и обеспечивают плавную работу.

Принципиальная схема двигателя с короткозамкнутым ротором

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором не содержит обмотки; вместо этого этот двигатель работает на стержнях ротора. Когда переменный ток проходит через статор, он генерирует вращающиеся магнитные поля. Эти магнитные поля индуцируют ток в стержнях ротора. Поэтому в стержнях ротора протекает ток короткого замыкания. Около 80% трехфазных асинхронных двигателей, используемых в промышленности, представляют собой короткозамкнутые двигатели, поскольку конструкция этих двигателей надежна и проста.

Асинхронный двигатель с контактными кольцами

Асинхронные двигатели с контактными кольцами также известны как двигатели с фазным ротором. Ротор асинхронного двигателя с контактными кольцами отличается от трехфазного двигателя с короткозамкнутым ротором. Он имеет намотанный ротор и обмотки, размещенные внутри пазов. Число полюсов намотанной обмотки ротора совпадает с числом обмоток статора. Трехфазная обмотка контактного типа закрыта с одного конца, а другие концы соединены с контактными кольцами на валу. Эти контактные кольца подключены к внешнему резистору для создания высокого пускового момента. Эти двигатели имеют контактные кольца и угольные щетки для подключения внешнего сопротивления или реостата.

Принципиальная схема двигателя с контактными кольцами

Основной функцией внешнего сопротивления является управление скоростью и пусковым моментом трехфазного асинхронного двигателя. Внешнее сопротивление подключается к цепи ротора только на начальном этапе, так как обеспечивает высокий пусковой момент. Внешнее сопротивление увеличивает трение и потери в меди, если оно остается подключенным во время работы двигателя. Имеют сложную конструкцию двигателя; поэтому асинхронные двигатели с контактными кольцами применимы там, где требуется высокий крутящий момент и регулируемая скорость.

Вентилятор:

Вентилятор трехфазных асинхронных двигателей регулирует температуру внутренних частей двигателей. Вентилятор рассеивает дополнительное тепло и поддерживает температурный градиент трехфазного асинхронного двигателя.

Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя:

В основном трехфазные асинхронные двигатели работают по принципу электромагнитной индукции. Обмотки статора и обмотки ротора являются основными частями асинхронного двигателя. Давайте обсудим принцип работы трехфазного асинхронного двигателя шаг за шагом:

Обмотка статора создает магнитные поля внутри статора, когда двигатель подключен к трехфазной сети. Вращающиеся магнитные поля вращаются с синхронной скоростью, производя 120 смещений, известных как (N _S). Согласно принципу электромагнитной индукции Фарадея, вращающееся магнитное поле (ВМП) разрезает обмотки ротора. Таким образом, в стержне или обмотке ротора индуцируется электродвижущая сила (ЭДС). Когда проводник ротора закорочен, в роторе начинает течь ток.
Проводники ротора размещаются в присутствии магнитного поля статора. Таким образом, в соответствии с принципом силы Лоренца на обмотку ротора действует механическая сила. Механическая сила, действующая на проводники ротора, стремится создать крутящий момент в роторе. Следовательно, ротор начинает двигаться в направлении создания магнитного поля.
Направление вращения также можно определить с помощью закона Ленца. Согласно этому закону наведенный ток в роторе противодействует магнитному полю статора. Относительное движение между потоком статора и ротора заставляет ротор двигаться в направлении магнитных полей статора. Другими словами, ротор движется в направлении статора, захватывая поток статора. Скорость ротора всегда меньше скорости статора. Индуктивного тока не будет, если ротор поймает синхронную скорость. Из-за разницы между скоростью вращения ротора и синхронной скоростью он называется трехфазным асинхронным двигателем. Относительная разница скоростей между ротором и статором называется скольжением.
Скольжение асинхронного двигателя переменного тока можно определить по следующей формуле;

Formula: s = (N _s – N _r ) / N _s

Percentage slip = (N _s – N _r ) / N _s x 100

Скольжение равно нулю только тогда, когда скорость ротора равна скорости статора. Величина скольжения в трехфазном асинхронном двигателе никогда не равна нулю, потому что это условие никогда не возникает в случае асинхронных двигателей. Если скорости ротора и статора станут равными, относительное движение будет нулевым. Это приводит к отсутствию ЭДС и тока в роторе. Следовательно, асинхронный двигатель не может работать. Для получения индуцированного тока N _r (скорость вращения ротора) всегда должно быть меньше, чем N _S (скорость магнитного поля статора). Трехфазные асинхронные двигатели являются двигателями с постоянной скоростью, поскольку значение проскальзывания от холостого хода до максимальной нагрузки составляет от 0,1 до 3 процентов.

В чем разница между синхронными и асинхронными двигателями?

Синхронные двигатели:

Синхронные двигатели — это тип электродвигателей, в которых скорость вращения ротора синхронизирована со скоростью магнитных полей статора. У этих моторов нет проскальзывания; значение скольжения всегда равно нулю. Для запуска начального вращения требуется внешний источник питания. Ротор синхронных двигателей требует электропитания. Цена синхронных двигателей всегда выше по сравнению с асинхронными двигателями.

Асинхронные двигатели:

Наоборот, скорость ротора всегда меньше, чем магнитное поле статора. Трехфазные асинхронные двигатели имеют скольжение; поэтому значение скольжения никогда не равно нулю. Асинхронные двигатели самозапускающиеся; следовательно, нет необходимости в дополнительных пусковых источниках. Асинхронные двигатели не требуют никакого тока для вращения. Эти двигатели экономичны.

Некоторые существенные преимущества трехфазного асинхронного двигателя:

Трехфазные асинхронные двигатели широко используются в различных бытовых и коммерческих целях благодаря своим феноменальным характеристикам. Давайте обсудим некоторые выдающиеся преимущества трехфазного асинхронного двигателя:

Высокая скорость и меньшая вибрация:

Трехфазные асинхронные двигатели обеспечивают постоянный крутящий момент и диапазон скоростей, поскольку к ним не подключено внешнее сопротивление. Эти двигатели являются высокоэффективными двигателями с коэффициентом полезного действия от 90% до 95%. Поскольку ротор трехфазных асинхронных двигателей не требует подачи тока, потери энергии достаточно малы. Кроме того, соединение статора и ротора без трения снижает громкие вибрации.

Самозапуск:

Трехфазные асинхронные двигатели независимы и работают самостоятельно. Асинхронный двигатель не требует внешнего источника питания для запуска вращения. Они создают собственный пусковой момент за счет электромагнитной индукции. Поэтому такие двигатели еще называют самозапускающимися.

Простота обслуживания:

Трехфазные асинхронные двигатели предназначены для сурового климата и условий работы. Эти двигатели долговечны и имеют увеличенный срок службы. Асинхронный двигатель переменного тока не имеет щеток; скорость обслуживания очень низкая. Любительская реакция в асинхронных двигателях меньше, что обеспечивает долгий срок службы. Отсутствие щеток снижает вероятность взрывов и искр на рабочих местах.

Надежная конструкция двигателя:

Конструкция является наиболее заметным преимуществом асинхронных двигателей переменного тока. Конструкция двигателя трехфазных асинхронных двигателей надежна. Он не имеет сложного контактного кольца и внешнего источника питания, как другие синхронные двигатели. Только асинхронные двигатели с обмоткой имеют контактные кольца для обеспечения сопротивления обмотке ротора.

Экономичность:

В отличие от всех синхронных и промышленных двигателей, трехфазные асинхронные двигатели очень доступны по цене. Простая конструкция без контактных колец и дополнительных сопротивлений является причиной низкой цены трехфазных асинхронных двигателей.

Распространенные типы трехфазных асинхронных двигателей:

На рынке доступно несколько типов трехфазных асинхронных двигателей. Некоторые наиболее распространенные типы трехфазных асинхронных двигателей включают в себя;

Трехфазные асинхронные двигатели Y2, Y3, YE3
Трехфазные двигатели серии MS (B3, B5, B14, B35) с алюминиевым корпусом
Серия YEJ, серия YD/YDT и серия YVF2/YVP

Промышленные Применение трехфазных асинхронных двигателей:

Трехфазные асинхронные двигатели имеют широкий спектр применения, поскольку они очень эффективны и просты в эксплуатации.

В основном трехфазные асинхронные двигатели используются в отраслях, где требуются высокие нагрузки и регулирование скорости. Например, лифты, компрессоры и краны.
Трехфазные электродвигатели с контактными кольцами используются в нескольких отраслях промышленности, таких как сталелитейные заводы, грузоподъемные производства и тяжелые скобяные/механические мастерские.
Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором имеют нормальный пусковой момент; поэтому эти двигатели используются в насосах, вентиляторах и воздуходувках. Он обеспечивает нормальный диапазон начального вращения, который постепенно увеличивается при полной нагрузке.
Трехфазные асинхронные двигатели также используются в дробилках, обрабатывающих инструментах и конвейерах.
Электродвигатели с короткозамкнутым ротором применяются в шлифовальных, прессовых и токарных станках.

Заключение:

Основная информация, конструкция и принцип работы трехфазных асинхронных двигателей позволяют сделать вывод о том, что эти двигатели идеально подходят для высокой нагрузки и постоянной скорости.