Крупные заводы с большой производственной площадью нуждаются в оборудовании, работающем на высокой мощности. Технические характеристики электродвигателей позволяют этим машинам работать с мощностью от 1 до 2,5 кВт.
Достоинства и недостатки асинхронного двигателя
- Продажа
- Разместить объявление
- Разместить объявление на 50 сайтов
- Продать авто с помощью брокера
- Выкуп авто
- Легковые авто
- Спецтехника
- Мото
- Автоброкер
- Купить в кредит
- Статьи
- Новости
- Отзывы автовладельцев
- Подбор авто
- Продажа авто
- Автовыкуп
- Осаго
- Каско
- Автокредит
- ТехОсмотр
- Зеленая карта
- Выездная химчистка авто
- Проверка авто по VIN
- Интервью с первыми лицами
- Автосалоны и отзывы
- Рейтинг автосалонов
Главная / Статьи / Ремонт / Назначение и устройство асинхронных двигателей
Асинхронный двигатель (асинхронный двигатель) — это механизм, преобразующий переменный ток в механическую энергию. Асинхронность означает, что скорость магнитной силы статора больше, чем скорость магнитной силы ротора.
Чтобы лучше понять, что такое асинхронный двигатель и как работает трехфазный асинхронный двигатель, где он используется и как работает, необходимо разобраться в его компонентах и деталях, а также изучить его технические характеристики. Кроме того, не лишним будет разобраться, как происходит преобразование энергии при запуске и где на практике используется асинхронный двигатель.
В сегодняшней статье мы постараемся ответить на самые интересные вопросы, связанные с асинхронными двигателями, понять, что такое однофазный асинхронный двигатель, рассмотреть принципы работы, преимущества и недостатки данного типа оборудования.
Немного истории
Первый такой механизм электродвигателей появился еще в 1888 году и был представлен американским инженером Николой Тесла. Однако его прототип оказался не самым удачным, поскольку он был двухфазным или многофазным, а рабочие характеристики асинхронного двигателя не удовлетворяли потребителей. Поэтому он не получил широкого распространения.
Но благодаря российскому ученому Михаилу Доливо-Добровольскому изобретение получило новый импульс. Именно он разработал первый в мире трехфазный асинхронный двигатель. Эта разработка стала революционной, поскольку работа трехфазного двигателя позволила использовать только три провода вместо четырех. Это означало, что ничто не мешало бесперебойной работе машины в массовом производстве.
Благодаря своей простоте, эти машины широко используются сегодня, а механические свойства асинхронного двигателя подходят для всех водителей.
Ежегодно асинхронные двигатели составляют 90 % всех двигателей в мире.
Простота использования, принцип работы асинхронного двигателя, легкость запуска, надежность и низкая стоимость — все это способствовало распространению этих двигателей по всему миру и буквально произвело революцию в отрасли.
Трехфазный двигатель работает на основе трех фаз переменного тока в типичной сети. Для его работы требуется именно такой ток, поэтому его также называют трехфазным двигателем.
Устройство трехфазного двигателя
Все асинхронные двигатели состоят из одинаковых компонентов, независимо от их размера и выходной мощности, и механические свойства асинхронного двигателя также одинаковы. Наиболее важными компонентами являются:
- статор (неподвижная часть машины)
- ротор (вращающаяся часть)
Синхронные трехфазные двигатели также имеют следующие компоненты:
- вал
- подшипники
- обмотку
- заземление
- корпус (в который монтируются все детали)
Как упоминалось ранее, основными компонентами двигателя являются статор (неподвижная часть) и ротор (подвижная часть).
Статор имеет форму цилиндра, он состоит из нескольких металлических профилированных листов. Внутренняя часть имеет форму, позволяющую расположить обмотки. Центры обмоток находятся под углом 120 градусов, а соединение осуществляется в зависимости от имеющегося напряжения и двух возможных вариантов: три или пять контактов.
Ротор — это подвижная часть такого двигателя, которая необходима для плавного пуска. Конструкция асинхронного двигателя с фазным ротором завершена, поскольку вращение ротора является основным принципом работы трехфазного двигателя.
Принципы, используемые в работе устройства, например, асинхронного двигателя в сборе:
- Правило левой руки буравчика.
- Закон электромагнитной индукции Фарадея.
В зависимости от типа обмотки ротор может быть короткозамкнутым или находиться вне фазы.
Ротор с короткозамкнутым ротором представляет собой ротор, состоящий из нескольких стальных частей. Асинхронный двигатель с короткозамкнутой клеткой работает следующим образом: Алюминий заливается в специальные пазы, образуя сердечник, удерживаемый стопорными кольцами с каждой стороны; такая конструкция называется «короткозамкнутой клеткой». Он называется так потому, что он короткозамкнут, и резистор не может быть использован.
Фазный ротор — это ротор, намотанный как статор, подходящий для трехфазных сетей. Концы жил проводки замыкаются накоротко, а оставшиеся контакты подводятся к контактным частям.
Согласно принципу обратимости, каждая фаза асинхронного двигателя может работать как двигатель, генератор или электромагнитный тормоз. Электромеханические свойства асинхронного двигателя:
- Двигатель.
- Самый частый вид использования механизма.
- Генератор.
- Действие машины можно обратить, то есть механическую энергию, приложенную к сердцевине можно превратить в электрический ток. Для этого центральной части нужно вращаться быстрей магнитного поля. Потребляя механическую энергию генератор начнет создавать тормозной момент, возвращая электрическую энергию.
- Электромагнитный тормоз.
Изменение чередования фаз заставляет магнитное поле и сердечник вращаться в разных направлениях, что потребляет механическую энергию и напряжение сети и создает тормозной момент. Машина нагревается за счет собранной энергии.
Способы подключения
Концы обмоток подключаются к клеммной колодке и чередуются в типичном соединении «звезда» или «треугольник». Разница между схемами заключается в том, что соединение звездой имеет более высокое напряжение сети, чем соединение треугольником. На практике часто используется комбинация соединений. При запуске и ускорении активируется соединение «звезда», а для работы используется соединение «треугольник». Методы подключения двигателя к электросети:
- Прямое подключение.
- Через устройство плавного пуска. Применяется в случае, когда регулировка требуется только в момент пуска.
- При помощи инвертора, который регулирует частоту подаваемого на вход напряжения. Он регулирует плавный пуск и остановку двигателя, изменяет частоту вращения ротора.
Преимущества и недостатки трёхфазных двигателей
Асинхронные двигатели используются для привода станков, кранов, подъемников, лебедок, сельскохозяйственной техники и прокатных станов. Они обладают, помимо прочего, следующими преимуществами:
- простое устройство;
- надёжность и долговечность;
- невысокий уровень шума;
- работа прямо от трёхфазной сети.
Благодаря низкой стоимости электродвигателей и простоте их эксплуатации, они часто используются в промышленных приложениях. Однако, помимо этих неоспоримых преимуществ, есть и недостатки:
- Отсутствие простых способов регулирования скорости.
- Зависимость частоты вращения ротора от нагрузки на валу. При увеличении нагрузки скорость вращения снижается.
- Высокий пусковой ток.
- Чувствительность к изменениям сетевого напряжения.
- Большое потребление реактивной мощности.
Асинхронные двигатели являются индуктивной нагрузкой и потребляют реактивную мощность, которая не производит механическую работу. Они нагревают кабели, снижают напряжение и увеличивают ток.
Индуктивное потребление энергии может быть компенсировано установкой конденсаторных батарей параллельно двигателю. Это снижает потери и затраты на электроэнергию.
Защита электродвигателей
Автоматические выключатели трехфазных двигателей защищают от тока короткого замыкания, длительной перегрузки и перекоса фаз в источнике питания или двигателе. Это приводит к перегреву и неисправности двигателя. Устройство защиты двигателя автоматически отключает двигатель при возникновении ненормального состояния.
Защита двигателя часто реализуется с помощью общих устройств защиты двигателя. Эти устройства являются модульными и управляют работой контакторов и некоторых автоматических двигателей, причем параметры отключения могут быть точно установлены.
При выборе и эксплуатации асинхронных машин необходимо учитывать характеристики асинхронного двигателя. Только при этом условии система может быть использована максимально эффективно.
Принцип действия.
Когда электрический ток подается на обмотки статора, в них возникает ток. Как видно из приведенной выше диаграммы, фазы находятся в 120 градусах вне фазы друг с другом. Поэтому ток в обмотках начинает вращаться.
А когда магнитный поток вращается в статоре, в обмотках ротора протекает электрический ток и создается собственное магнитное поле. Эти два магнитных поля начинают взаимодействовать и заставляют ротор электродвигателя вращаться. Это происходит при коротком замыкании ротора.
Принцип работы робота объясняется в этом видеоролике.
Ну, с ротором с фазной обмоткой принцип, по сути, тот же. Напряжение подается на статор и ротор. Создаются два магнитных поля, которые взаимодействуют и заставляют ротор вращаться.
Достоинства и недостатки асинхронных двигателей.
Основными преимуществами асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором являются:
1. очень простая конструкция, что снижает производственные затраты.
2. цена намного ниже, чем у других двигателей.
3. очень простая система запуска.
4. скорость вращения вала мало изменяется с увеличением нагрузки.
5. хорошо выдерживает кратковременные перегрузки.
6. возможность подключения трехфазных двигателей к однофазной сети.
7. надежный и способный работать практически в любых условиях.
8. он имеет очень высокий КПД и cos f.
Недостатки:
1. 1.
2. отсутствие контроля крутящего момента ротора: при увеличении нагрузки крутящий момент уменьшается.
3. пусковой момент очень низкий по сравнению с другими машинами.
4. когда нагрузка недогружена, cos φ увеличивается.
5. высокие входные токи.
Преимущества двигателей с фазнозамкнутыми роторами:
1. по сравнению с двигателями с короткозамкнутым ротором, он имеет довольно высокий крутящий момент. Это делает возможным запуск под нагрузкой.
2. он может работать при небольшой перегрузке, а скорость вращения вала остается практически неизменной.
3. низкий пусковой ток.
4. может использоваться с автоматическими стартерами.
Недостатки:
1. большие размеры.
2. КПД и cos φ ниже, чем у двигателей с короткозамкнутым ротором. А при недогрузке эти элементы имеют минимальное значение 3.
3. механизм щетки нуждается в обслуживании.
На этом я хотел бы закончить свою статью. Если вы нашли его полезным, пожалуйста, поделитесь им со своими друзьями в социальных сетях. Если у вас есть вопросы, задавайте их в комментариях и подписывайтесь на обновления. До свидания.
Раздел: Электротехника М.О. Доливо-Добровольский первым разработал асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором и исследовал его характеристики.
Короткозамкнутый ротор
Двигатель с короткозамкнутой клеткой не имеет подвижных контактов. Поэтому двигатели с короткозамкнутым ротором обладают высокой надежностью. Обмотка ротора изготавливается из меди, алюминия, латуни и других материалов.
1 — рама, 2 — сердечник статора, 3 — обмотка статора, 4 — сердечник ротора с короткозамкнутой обмоткой, 5 — вал
Доливо-Добровольский обнаружил, что эти двигатели имеют очень серьезный недостаток — ограниченный пусковой момент. Он также нашел причину этого недостатка — сильно закороченный ротор. Он также предложил конструкцию электродвигателя с намотанным фазным ротором.
Асинхронные двигатели делятся на два типа: одни с короткозамкнутым короткозамкнутым ротором, другие — с фазным ротором. Большинство электродвигателей являются короткозамкнутыми короткозамкнутыми электродвигателями. Их широкое применение обусловлено главным образом простотой обслуживания и эксплуатации, простотой конструкции, низкой стоимостью и высокой надежностью. Недостатками этих моделей являются то, что они имеют низкие пусковые токи и высокие пусковые токи, чувствительны к колебаниям параметров сети и требуют частотного преобразователя для управления скоростью в переходный период.
Кроме того, асинхронные двигатели потребляют реактивную мощность из сети. Предел применения определяется мощностью системы электропитания соответствующей установки. Большинство пусковых токов могут вызвать значительное падение напряжения при низкой мощности системы.
В двигателях с фазным ротором можно уменьшить пусковой ток и тем самым увеличить пусковой момент путем введения пусковых токов в цепь ротора. Однако из-за повышенной сложности и высокой стоимости применение этих двигателей ограничено. В основном, они используются в качестве двигателей для механизмов со сложными условиями запуска. Для снижения пусковых токов короткозамкнутого асинхронного двигателя необходимо использовать преобразователь частоты или устройство плавного пуска.
Системы со ступенчатым изменением скорости, например, лифты, лучше всего работают с многоскоростными асинхронными двигателями. Для асинхронных двигателей с электромагнитным тормозом, таких как лебедки или станки, хорошо работают механизмы, требующие временной остановки и блокировки вала при прерывании напряжения питания.
Похожие записи:
Где применяются?
Как объяснялось выше в статье, этот двигатель используется в промышленности (лебедки для общепромышленного применения, краны) и в быту (небольшие асинхронные двигатели).
Теперь перейдем непосредственно к рассмотрению электродвигателя с ротором с червячной клеткой. Они используются в самих электроприводах для различных типов станков, точнее: металлообрабатывающих станков и грузоподъемных и ткацких станков (в том числе деревообрабатывающих), а также в вентиляторах, лифтах, различных насосах и бытовой технике.
Использование асинхронного двигателя с короткозамкнутой клеткой позволяет значительно снизить энергопотребление агрегата, что в свою очередь приводит к высокой надежности агрегата. Это положительно влияет на модернизацию производства.
Принцип работы конденсаторного асинхронного двигателя
Двухскоростные асинхронные конденсаторные двигатели всегда использовались в стиральных машинах для привода барабана. Конденсаторный двигатель — это асинхронный двигатель, обмотки которого содержат конденсатор, вызывающий сдвиг фаз в токе. Он подключается к однофазной сети через специальные цепи. Функциональная схема такого двигателя содержит конденсатор (пусковой конденсатор), отсюда и название. Рассмотрим простейшую схему цепи двигатель-конденсатор на примере рис. 4.
Простая схема подключения конденсатора для асинхронного двигателя Рис. 4
Теперь представьте, что в пусковой обмотке нет конденсатора. Тогда магнитное поле, создаваемое статором, будет генерировать такое же магнитное поле в роторе. При таком типе подключения двигатель можно рассматривать только как трансформатор, и соответствующие токи не создадут вращающегося кругового магнитного поля, а пусковой момент будет настолько мал, что ротор практически будет стоять на месте.
Неисправности и диагностика. Пуск асинхронного двигателя стиральной машины
Типичной неисправностью асинхронных конденсаторных двигателей обычно является потеря крутящего момента, так что ротор, особенно под нагрузкой, не может завершить полный оборот, в результате чего барабан в стиральной машине раскачивается неполностью, как маятник. Существует несколько причин этой неисправности в двигателях таких стиральных машин. Наиболее распространенной причиной является потеря емкости в пусковом конденсаторе, из-за чего сдвиг фаз между пусковым и рабочим токами обмотки становится незначительным и не создает сильного вращающего момента ротора. Однако двигатель можно нормально запустить при отсутствии нагрузки. Эта проблема не связана напрямую с неисправностью самого двигателя. В этом случае необходимо заменить только пусковой конденсатор. Другая причина — короткое замыкание в одной из обмоток двигателя. Поведение двигателя иногда напоминает потерю емкости пускового конденсатора, но сопровождается сильным нагревом обмотки статора, повышенным энергопотреблением, запахом гари и характерным гудением. В случае короткого замыкания в цепи обмотки может случиться так, что стиральная обмотка будет полностью цела и нормально функционировать или наоборот. В этом случае необходимо заменить двигатель. Если замена двигателя невозможна, можно обратиться в профессиональную компанию по ремонту двигателей. Если двигатель поврежден, одна или несколько обмоток могут быть полностью разрушены. В других случаях проблем с двигателем можно провести различие между неисправностями, связанными с распределительными устройствами и блоками управления, но в данном материале мы не будем углубляться в эту тему. Чтобы отличить прямую неисправность двигателя от неисправности автоматического выключателя, необходимо измерить электрическое сопротивление обмоток, особенно электрический пробой обмоток в корпусе статора, подключить двигатель напрямую и измерить потребляемый рабочий ток. Потребляемый ток указан на заводской табличке двигателя, а электрическое сопротивление и схемы подключения обмоток можно найти в руководстве по техническому обслуживанию главного двигателя. На рис. 5 и рис. 6 показана схема управления асинхронным двигателем стиральной машины с двумя скоростями. Мы взяли самую сложную схему подключения двигателя, с которой мы сталкивались, и использовали генератор скорости и тепловую защиту.
Рис.5 Схема подключения для проверки обмотки отжима Рис.6 Схема подключения для проверки обмотки стирки
