Устройство и принцип действия асинхронного двигателя.

Асинхронная машина – это машина переменного тока, у которой в установившемся режиме магнитное поле, участвующее в основном процессе преобразования энергии, и ротор вращаются с разными угловыми скоростями.

1. Пакет статора выполняется из листов электротехнической стали d=0.5-0.35мм.
2. Пазы с многофазной обмоткой статора (m=3) для промышленности, для двигателей специальных устройств(m=2), есть двигатели с большим числом фаз (для создания ВМП обмотка выполняется укороченной, распределенной, но без скоса пазов).
3. Корпус - для установки и крепления машины к рабочему механизму (в основном на лапах с фланцевым креплением).
4. Вал, - на который крепится ротор
5. Пакет ротора (выполняется из электротехнической стали, сталь шихтуется).
6. Обмотка ротора (Между статором и ротором воздушный зазор как можно меньший, для улучшения магнитной связи.)

Принцип действия:U1» i1»Ф1» е12» i2»Ф2»F2»М. Подается напряжение U1» по обмотке статора протекает ток i1» создает магнитный поток Ф1» сцепляясь с катушкой ротора, наводит ЭДС е12» по обмотке ротора протекает ток i2» » создает магнитный поток Ф2» на проводник с током действует сила F2» образуется момент М.

1. Закон электромагнитной индукции: Е=-dФ/dt

2. Закон Ампера Fa=B*I*L*sinα

Создание ВМП.В статоре, катушки сдвинуты в пространстве на 120° и запитаны системой токов Ia=Ia*sin(wt), Ib=Ib*sin(wt+120), Ic=Ic*sin(wt-120).Условие создания ВМП:

1. должно быть не менее двух токов (причем токи должны быть сдвинуты во времени между собой)

2. оси катушек должны быть сдвинуты между собой в пространстве

n₁ - частота вращения магнитного поля f – частота напряжения сети, p – число пар полюсов в машине. При промышленной частоте f = 50 Гц частота вращения магнитного поля определяется как n₁ = 3000/р.

S - cскольжение – это относительная разность частот вращения или угловых скоростей магнитного поля и ротора, n_{2 –} частота вращения ротора, и - угловые скорости вращения магнитного поля и ротора.Допущения: магнитное поле, создаваемое обмоткой статора - чисто синусоидальное.Емкостным эффектом пренебрегаем, то ток - индуктивный, т.е. момент в АД создается только активной составляющей тока.

14. Схемы замещения асинхронного двигателя.

Уравнениям напряжения и токов соответствует схема замещения АД.

Рис. 1. Рис.2.

r₁ – отражает электрические потери в первичной обмотке ω₁, r₂ – отражает электрические потери во вторичной обмотке ω₂

r_м – отражает потери в стали , х₁ – отражает потери рассеяния магнитного поля ω₁, х₂ – отражает потери рассеяния магнитного поля ω₂

х_м – сопротивление взаимной индукции. На рис.1 изображена Т-образная схема замещения. Магнитная связь обмоток статора и ротора в АД заменена электрической связью цепей статора и ротора. Активное сопротивление R2’(1-S)/S можно рассматривать как внешнее сопротивление, включенное в обмотку неподвижного ротора. В этом случае АД аналогичен трансформатору, работающему на активную нагрузку. Сопротивление R2’(1-S)/S- единственный переменный параметр схемы. Значение этого сопротивления определяется скольжением, а, следовательно, нагрузкой на валу. Более удобна для практического применения Г-образная схема (рис.2), у которой намагничивающий контур(Zm=Rm+jXm) вынесен на входные зажимы. Чтобы не изменился намагничивающий ток, в контур последовательно включают сопротивления обмотки статора R1 и Х1. Полученная схема удобна тем, что состоит из двух параллельно соединенных контуров: намагничивающего с током Io и рабочего с током I2’. Расчет параметров рабочего контура схемы замещения требует уточнения, что достигается введением в расчетные формулы коэффициента С1, представляющего собой отношение напряжения сети U1к ЭДС статора Е1 при идеальном холостом ходе (S=0).

15. Способы исполнения асинхронного двигателя: глубокопазные, двухклеточные, с фазным ротором. Основные типы отечественных двигателей.

1. Глубокопазные. Вытеснение тока в пазе происходит в результате действия ЭДС, индуктируемых пазовым Фσ (т.к.f2=f1) в нижней части Е неравномерно под влиянием вытеснения тока (поверхностный эффект) Rст становится при пуске большим, также Xσст уменьшается, т.к. Фσ в нижней части стержня, вследствие уменьшения тока ослабляется Ψ2, уменьшается угол между Е и током стержня, что приводит к увеличению Мп. По мере разбега АД f2=Sн*f1≤1÷3 Гц (уменьшается) при этом Ест, Фσ становятся малыми, явление вытеснения практически исчезает и ток по стержню распределяется равномерно. R2 при этом уменьшается и АД работает с хорошим КПД.
2. Двухклеточные АД имеют на роторе две к.з. беличьи клетки, одна из которых представляет пусковую обмотку, а вторая - рабочая. При пуске, вследствие, большой частоты =частоте сети (за счет поверхностного эффекта) ток в основном протекает по пусковой обмотке (ближе к поверхности). Пусковая обмотка имеет меньшее индуктивное сопротивление по сравнению с рабочей, но большее активное. После разбега двигателя при номинальном скольжении индуктивные сопротивления стержней становятся много меньше активных, и ток ротора распределяется между обмотками обратно пропорционально их активному сопротивлению.
3. АД с фазным ротором. Обмотка ротора может быть выполнена 3-х фазной аналогично обмотке статора. Концы фаз такой обмотки ротора объединены обычно в звезду, а начало с помощью контактных колец и металлографитных щеток выводятся наружу. К контактным кольцам обычно присоединяют 3-х фазный пусковой реостат или регулировочный реостат. Фазная обмотка ротора с тем же числом полюсов, что и, как и статор.

Двуклеточный. С фазным ротором.

Серия 4А является массовой серией АД, рассчитанных на применение в различных областях промышленности.4А-основного использования,4АГ-с повышенным пусковым моментом,4АL-с повышенным скольжением (для двигателей с пульсирующей нагрузкой),

4АНК-двигатели с фазным ротором, 4R-специальные.Серия 4АМ-общегоназначения и является модернизацией серии 4А. Серия АИ-общего назначения (совместный проект),АО3, А3., А2., АО2, АВШ-АД вертикальный шахтный, ВАМ- вертикальный, подвесного исполнения.