Учитывая то, что электроснабжение традиционно осуществляется путём доставки потребителям переменного тока, понятно стремление к созданию электромашин, работающих на поставляемой электроэнергии. В частности, переменный ток активно используется в асинхронных электродвигателях, нашедших широкое применение во многих областях деятельности человека. Особого внимания заслуживает асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, который в силу ряда причин занял прочные позиции в применении.
Секрет такой популярности состоит, прежде всего, в простоте конструкции и дешевизне его изготовления. У электромоторов на короткозамкнутых роторах есть и другие преимущества, о которых вы узнаете из данной статьи. А для начала рассмотрим конструктивные особенности этого типа электрических двигателей.
Видео:Замена Подшипников на 3-фазном ЭлектродвигателеСкачать
Конструкция
В каждом электромоторе есть две важных рабочих детали: ротор и статор. Они заключены в защитный кожух. Для охлаждения проводников обмотки на валу ротора установлен вентилятор. Это общий принцип строения всех типов электродвигателей.
Конструкции статоров рассматриваемых электродвигателей ничем не отличаются от строения этих деталей в других типах электромоторов, работающих в сетях переменного тока. Сердечники статора, предназначенного для работы при трехфазном напряжении, располагаются по кругу под углом 120º. На них устанавливаются обмотки из изолированной медной проволоки определённого сечения, которые соединяются треугольником или звездой. Конструкция магнитопровода статора жёстко крепится на стенках цилиндрического корпуса.
Строение электродвигателя понятно из рисунка 1. Обратите внимание на конструкцию обмоток без сердечника в короткозамкнутом роторе.
Рис. 1. Строение асинхронного двигателя с КЗ Ротором
Немного по-другому устроен ротор. Конструкция его обмотки очень похожа на беличью клетку. Она состоит из алюминиевых стержней, концы которых замыкают короткозамыкающие кольца. В двигателях большой мощности в качестве короткозамкнутых обмоток ротора можно увидеть применение медных стержней. У этого металла низкое удельное сопротивление, но он дороже алюминия. К тому же медь быстрее плавится, а это не желательно, так как вихревые токи могут сильно нагревать сердечник.
Конструктивно стержни расположены поверх сердечников ротора, которые состоят из трансформаторной стали. При изготовлении роторов сердечники монтируют на валу, а проводники обмотки впрессовывают (заливают) в пазы магнитопровода. При этом нет необходимости в изоляции пазов сердечника. На рисунке 2 показано фото ротора с КЗ обмотками.
Рис. 2. Ротор асинхронного двигателя с КЗ обмотками
Пластины магнитопроводов таких роторов не требуют лаковой изоляции поверхностей. Они очень просты в изготовлении, что удешевляет себестоимость асинхронных электродвигателей, доля которых составляет до 90% от общего числа электромоторов.
Ротор асинхронно вращается внутри статора. Между этими деталями устанавливаются минимальные расстояния в виде воздушных зазоров. Оптимальный зазор находится в пределах от 0,5 мм до 2 мм.
В зависимости от количества используемых фаз асинхронные электродвигатели можно разделить на три типа:
Они отличаются количеством и расположением обмоток статора. Модели с трехфазными обмотками отличаются высокой стабильностью работы при номинальной нагрузке. У них лучшие пусковые характеристики. Зачастую такие электродвигатели используют простую схему пуска.
Двухфазные двигатели имеют две перпендикулярно расположенных обмотки статора, на каждую из которых поступает переменный ток. Их часто используют в однофазных сетях – одну обмотку подключают напрямую к фазе, а для питания второй применяют фазосдвигающий конденсатор. Без этой детали вращение вала асинхронного электродвигателя самостоятельно не начнётся. В связи с тем, что конденсатор является неотъемлемой частью двухфазного электромотора, такие двигатели ещё называют конденсаторными.
В конструкции однофазного электродвигателя используют только одну рабочую обмотку. Для запуска вращения ротора применяют пусковую катушку индуктивности, которую через конденсатор кратковременно подключают к сети, либо замыкают накоротко. Эти маломощные моторчики используются в качестве электрических приводов некоторых бытовых приборов.
Видео:Как поменять подшипники простым способом на электродвигателе (быстро)Скачать
Принцип работы
Функционирование асинхронного двигателя осуществляется на основе свойства трёхфазного тока, способного создавать в обмотках статора вращающее магнитное поле. В рассматриваемых электродвигателях синхронная частота вращения электромагнитного поля связана прямо пропорциональной зависимостью с собственной частотой переменного тока.
Существует обратно пропорциональная зависимость частоты вращения от количества пар полюсов в обмотках статора. Учитывая то, что сдвиг фаз составляет 60º, зависимость частоты вращения ротора (в об/мин.) можно выразить формулой:
В результате действия магнитной индукции на сердечник ротора, в нём возникнет ЭДС, которая, в свою очередь, вызывает появление электрического тока в замкнутом проводнике. Возникнет сила Ампера, под действием которой замкнутый контур начнёт вращение вдогонку за магнитным полем. В номинальном режиме работы частота вращения ротора немного отстаёт от скорости вращения создаваемого в статоре магнитного поля. При совпадении частот происходит прекращение магнитного потока, ток исчезает в обмотках ротора, вследствие чего прекращается действие силы. Как только скорость вращения вала отстанет, переменными токами магнитных полей, возобновляется действие амперовой силы.
Читайте также: Кардан рулевого вала тойота королла 150
Разницу частот вращения магнитных полей называют частотой скольжения: ns=n1–n2, а относительную величину s, характеризующую отставание, называют скольжением.
s = 100% * ( ns / n1) = 100% * (n1 — n2) / n1 , где ns – частота скольжения; n1, n2 – частоты вращений статорных и роторных магнитных полей соответственно.
С целью уменьшения гармоник ЭДС и сглаживания пульсаций момента силы, стержни короткозамкнутых витков немного скашивают. Взгляните ещё раз на рис. 2 и обратите внимание на расположение стержней, выполняющих роль обмоток ротора, относительно оси вращения.
Скольжение зависит от того, какую механическую нагрузку приложено к валу двигателя. В асинхронных электромоторах изменение параметров скольжения происходит в диапазоне от 0 до 1. Причём в режиме холостого хода набравший обороты ротор почти не испытывает активного сопротивления. S приближается к нулю.
Увеличение нагрузки способствует увеличению скольжения, которое может достигнуть единицы, в момент остановки двигателя из-за перегрузки. Такое состояние равносильно режиму короткого замыкания и может вывести устройство из строя.
Относительная величина отставания соответствующая номинальной нагрузке электрической машины называется номинальным скольжением. Для маломощных электромоторов и двигателей средней мощности этот показатель изменяется в небольших пределах – от 8% до 2%. При неподвижности ротора электродвигателя скольжение стремится к 0, а при работе на холостом ходу оно приближается к 100%.
Во время запуска электромотора его обмотки испытывают нагрузку, что приводит к резкому увеличению пусковых токов. При достижении номинальных мощностей электрические двигатели с короткозамкнутыми витками самостоятельно восстанавливают номинальную частоту ротора.
Обратите внимание на кривую крутящего момента скольжения, изображённую на рис. 3.
Рис. 3. Кривая крутящего момента скольжения
При увеличении крутящего момента коэффициент s изменяется от 1 до 0 (см. отрезок «моторная область»). Возрастает также скорость вращения вала. Если скорость вращения вала превысит номинальную частоту, то крутящий момент станет отрицательным, а двигатель перейдёт в режим генерации (отрезок «генерирующая область»). В таком режиме ротор будет испытывать магнитное сопротивление, что приведёт к торможению мотора. Колебательный процесс будет повторяться, пока не стабилизируется крутящий момент, а скольжение не приблизится к номинальному значению.
Видео:Как трехфазный асинхронный двигатель работает на одной фазе? #энерголикбезСкачать
Преимущества и недостатки
Повсеместное использование асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами обусловлено их неоспоримыми преимуществами:
- стабильностью работы на оптимальных нагрузках;
- высокой надёжностью в эксплуатации;
- низкие эксплуатационные затраты;
- долговечностью функционирования без обслуживания;
- сравнительно высокими показателями КПД;
- невысокой стоимостью, по сравнению с моделями на основе фазных роторов и с другими типами электромоторов.
Из недостатков можно отметить:
- высокие пусковые токи;
- чувствительность к перепадам напряжений;
- низкие коэффициенты скольжений;
- необходимость в применении устройств, таких как преобразователи частоты, пусковые реостаты и др., для улучшения характеристик электромотора;
- ЭД с короткозамкнутым ротором нуждаются в дополнительных коммутационных управляющих устройствах, в случаях, когда возникает необходимость регулировать скорость.
Электродвигатели данного типа имеют приличную механическую характеристику. Несмотря на недостатки, они лидируют по показателям их применения.
Видео:3 способа установки комплектующих на вал электродвигателя или оборудовагияСкачать
Основные технические характеристики
В зависимости от класса электродвигателя, его технические характеристики меняются. В рамках данной статьи не ставится задача приведения параметров всех существующих классов двигателей. Мы остановимся на описании основных технических характеристик для электромоторов классов 56 А2 – 80 В2.
В этом небольшом промежутке на линейке моделей эелектромоторов с короткозамкнутыми роторами можно отметить следующее:
Мощность составляет от 0,18 кВт (класс 56 А2) до 2,2 кВт (класс 80 В2).
Ток при максимальном напряжении – от 0,55 А до 5А.
Частота вращения вала для всех моделей из указанного промежутка составляет 3000 об./мин.
Технические характеристики конкретного двигателя указаны в его паспорте.
Видео:Включение асинхронного электродвигателя с нужным направлением вращения валаСкачать
Подключение
Статорные обмотки трёхфазного АДКР можно подключать по схеме «треугольник» либо «звезда». При этом для звёздочки требуется напряжение выше, чем для треугольника.
Обратите внимание на то, что электродвигатель, подключенный разными способами к одной и той же сети, потребляет разную мощность. Поэтому нельзя подключать электромотор, рассчитанный на схему «звезда» по принципу треугольника. Но с целью уменьшения пусковых токов можно коммутировать на время пуска контакты звезды в треугольник, но тогда уменьшится и пусковой момент.
Схемы включения понятны из рисунка 4.
Для подключения трёхфазного электрического двигателя к однофазному току применяют фазосдвигающие элементы: конденсаторы, резисторы. Примеры таких подключений смотрите на рисунке 5. Можно использовать как звезду, так и треугольник.
Рис. 5. Примеры схем подключений в однофазную сеть
Читайте также: Сальник первичного вала чери кимо
С целью управления работой двигателя в электрическую цепь статора подключаются дополнительные устройства.
Видео:Выбиваем вал из ротора асинхроного электродвигателяСкачать
Технология монтажа асинхронных электродвигателей
1. На валы двигателя и машины насадить полумуфты или шкивы в зависимости от вида передачи. Способы насадки шкифов и подшипников на вал представлены на рис. 4.31.
Рисунок 4.31 Способы насадки шкивов и подшипников на вал: а-винтовым приспособлением; б-молотком с применением контргруза; в-снятие шкива съемником; г-посадка подшипников в гнездо; д-посадка подшипников на вал; 1-винтовое приспособление; 2-шкив; 3-электродвигатель; 4-контргруз; 5-съемник; 6-подшипник; 7-труба с заглушкой.
Во всех случаях валы двигателя и машины стремятся соединять непосредственно.
Соединение муфтами возможно, если выполняются условия:
-валы двигателя и машины расположены на одной прямой, концы их
-подходят вплотную или близко один к другому, а частота и направление вращения совпадают.
При невыполнении хотя бы одного из условий соединение осуществляют с помощью ременных (плоско-клино-, а иногда и круглоременных) или других передач.
Для нормальной работы привода, электродвигатель должен занимать строго определенное положение по отношению к машине. С этой целью при монтаже производят выверку передач.
При соединении муфтами необходимо, чтобы оси вала электродвигателя и машины находились на одной прямой линии. Для этого на ступицах полумуфт закрепляют специальные скобы или проволоки с заточенными концами и загнутыми под углом 90 0 друг к другу. Полумуфты скрепляют болтами (не жестко) и, вращая их от руки, добиваются, чтобы расстояние между концами проволочек (или скоб) не изменялись как в вертикальной, так и в горизонтальной плоскостях. При этом машина остается жестко закрепленной на опорном основании, а перемещает электродвигатель, поворачивая или подбивая под его лапы клинья.
При ременной передаче добиваются, чтобы валы электродвигателя и машины располагались в параллельных плоскостях, а центры шкивов находились на одной прямой линии. Известны различные способы выверки ременных передач. Если межцентровое расстояние небольшое, а ширина обоих шкивов одинаковая, то, прикладывая линейку к шкивам, убеждаются, что все четыре крайних точки шкивов касаются линейки. В противном случае электродвигатель (не машину) перемещают, добиваясь нужного положения. При большом межцентровом расстоянии используют тонкую проволоку или нитку, которую пальцем прижимают к первой крайней точки на шкиве, а второй конец нитки подводят к следующей (четвертой) крайней точке. При этом добиваются, чтобы все четыре точки шкивов касались нитки одновременно (рис.4.32).
Рисунок 4.32 Выверка валов электродвигателя и машины, соединенных ременной передачей: а — при одинаковой ширине шкивов; б — при различной ширине шкивов с помощью отвесов; в — при различной ширине шкивов с помощью линейки.
После проверки правильности передачи от электродвигателя к рабочей машине лабораторного стенда, необходимо провести выверку.
Зарисовать в отчет эскиз выверки соосности валов электродвигателя и рабочей машины.
2. Произвести технический осмотр электродвигателя: осмотреть корпус электродвигателя — нет ли трещин, вмятин, грязи и т.д. при необходимости почистить; осмотреть клеммную коробку, проверить и подтянуть контакты; проверить состояние подшипников; убедиться в свободном вращении ротора от руки. Мегаомметром на 500 В измерить сопротивление изоляции обмоток относительно друг друга и корпуса электродвигателя, определить целостность обмоток путем простой прозвонки.
Определение сопротивления изоляции при помощи мегаомметра производится в течение 60с при равномерном вращении рукоятки с частотой 2с -1 . Значение сопротивления, отсчитанное на 60-й секунде (R60), и принимается за сопротивление изоляции обмотки по отношению к корпусу или другой обмотке при данной температуре.
Электродвигатели переменного тока напряжение до 1000 В должны иметь величину сопротивления изоляции обмоток статора не менее 0,5 МОм при температуре +10. 30 0 С.
Величина сопротивления изоляции обмоток ротора синхронных электродвигателей и электродвигателей с фазным ротором должна быть не менее 0,2 МОм при температуре +10. 30 0 С.
При меньших значениях сопротивления изоляции обмоток требуется тщательная их продувка (удаление проводящей пыли) или сушка изоляции (удаление влаги). В тех случаях, когда мегаомметр указывает на короткое замыкание обмотки, следует устранить неисправность.Чаще всего место короткого замыка- ния находится в клеммнике или на выходных концах обмоток электродвигателя. Перед монтажом следует убедиться в соответствии исполнения двигателя условиями окружающей среды.
Результаты технического осмотра электродвигателя записать по форме табл.4.12.
Таблица 4.12 Результаты технического осмотра электродвигателя
| Состояние электродвигателя | Обмотки электродвигателя | |||||||
| Корпус | Подшипники | Коробка выводов | Вращение ротора | Целостность (+) обрыв (-) | Сопротивление изоляции | |||
| Фаза А | Фаза В | Фаза С | А-N | В-N | С-N | А-В | В-С | С-А |
Читайте также: Цепь балансировочного вала ауди а4
3. Маркировка выводных концов обмоток электродвигателя методом Петрова заключается в том, что один из выводов обмотки принимается за начало одной из фаз, а конец ее соединяют с выводом другой фазы. Эти две последовательно соединенные фазы включаются на пониженное напряжение (15. 20% от номинального) во избежание перегрева обмоток; в случае фазного ротора его обмотка должна быть разомкнута. Третья фаза присоединяется к контрольной лампе или вольтметру.
Если ЭДС этой фазы равна нулю, то первые две соединены одноименными выводами (будем считать их концами). Далее опыт повторяется таким образом, что фаза, ранее подключенная к вольтметру или контрольной лампе, меняется с одной из двух фаз, подключенных к сети. Найденные начала фаз обозначаются С1, С2, С3, концы, соответственно С2, С5, С6. Дальнейшее соединение обмоток производится в зависимости от напряжения питающей сети. Если напряжение сети 380/220 В, являющееся наиболее распространенным, то соединение обмоток электродвигателя производят в «звезду» — концы обмоток соединяют вместе, а на их начало подают питающее напряжение. Если напряжение сети 220/127 В, что является мало распространенным, то конец первой фазы соединяют с началом второй (С4 и С2), конец второй — с началом третьей (С5 и С3), конец третьей — с началом первой (С6 и С1), а в месте соединения подают питающее напряжение (рис.4.33).
Рисунок 4.33 Схема соединения выводов обмоток электродвигателя с целью их маркировки: а-определение выводов 1-й и 2-й обмоток; б-определение выводов 3-й обмотки.
Рисунок 4.34 Схемы соединения проводов обмоток электродвигателя: а-соединение обмоток звездой; б-соединение треугольником.
Определив и промаркировав концы обмоток, подсоединить их к клеммной коробке в соответствии с рис.4.34, соединив их в «звездочку». Зарисовать в отчете схемы соединения выводов электродвигателя с целью их маркировки (по методу Петрова) и схему соединения выводов обмоток электродвигателя к клеммной коробке.
4. На основании приведенной принципиальной схемы (рис.4.35) составить схему соединений адресным способом.
Собрать схему управления асинхронным электродвигателем. Выполнить зануление корпуса электродвигателя, металлического корпуса электромагнитного пускателя и кнопочной станции. Собранную схему предъявить руководителю занятий и по его разрешению включать в сеть и опробовать работу оборудования. Выключить рубильник и поменять местами любые две фазы на зажимах электродвигателя или пускателя. Включить рубильник и, нажав кнопку «пуск», убедиться, что направление вращения вала электродвигателя изменилось. Выключить электродвигатель, нажав кнопку «стоп», выключить рубильник, разобрать схему.
5. Собрать схему управления асинхронным электродвигателем с помощью реверсивного электромагнитного пускателя (рис.4.36). Выполнить зануление корпуса электродвигателя, металлического корпуса электромагнитного пускателя и кнопочной станции (рис 4.37). Собранную схему предъявить преподавателю и по его разрешению включать в сеть и опробовать работу оборудования. Убедиться в изменении направления вращения вала электродвигателя. Категорически запрещается торможение электродвигателя руками или ногой.
Рисунок 4.35 Управление асинхронным короткозамкнутым электродвигателем при помощи нереверсивного электромагнитного пускателя и кнопочной станции. Схема электрическая принципиальная.
Рисунок 4.36 Управление асинхронным короткозамкнутым электродвигателем при помощи реверсивного электромагнитного пускателя и кнопочной станции. Схема электрическая принципиальная.
Рисунок 4.37 Способы подводки электропроводок и зануляющих проводников:
а-в трубах к двигателю мощностью до 5,5 кВт; б-в трубах к двигателю мощностью до 40 кВт; в-гибким вводом; г-подклю-чение к корпусу зануляющего проводника; д-гибкой перемы- чкой для зануления; 1-коробка; 2-муфта; 3-контргайка; 4-трубы; 5-гибкий ввод; 6-шайба; 7-стальной трос; 8-флажок.
Цель и программа работы. Таблица с результатами технического осмотра электродвигателя. Схема соединения выводов обмоток электродвигателя с целью их маркировки (метод Петрова). Эскиз выверки валов электродвигателя и рабочей машины при соединении их муфтами. Принципиальная электрическая схема и схема соединения для управления асинхронным короткозамкнутым электродвигателем при помощи электромагнитных пускателей и кнопочной станции. Выводы.
Контрольные вопросы для защиты лабораторной работы
1. Что называют электродвигателем?
2. Что называют генератором?
3. Что является однофазным двигателем?
4. Что такое «скольжение» асинхронного электродвигателя?
1. Приведите маркировку асинхронных электродвигателей.
2. Приведите классификацию электрических машин.
3. Какие известны способы выверки валов электродвигателя и рабочее машины.
4. Как проводится выверка валов электродвигателя и рабочей машины.
5. Опишите суть метода Петрова.
1. Приведите схему управления реверсивным электроприводом.
2. Приведите требования к монтажу асинхронного электродвигателя.
3. Способы подводки электропроводок и зануляющих проводников к асинхронным электродвигателям.
4. Схемы соединения проводов обмоток электродвигателя.
studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.005 с) .
- Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
- Правообладателям
- Политика конфиденциальности
Механика © 2023
Информация, опубликованная на сайте, носит исключительно ознакомительный характер📸 Видео
Электромагнитный тормоз для электродвигателя INTORQ BFK458 УстановкаСкачать
Как просверлить вал электродвигателя. Удлиняю вал двигателя от стиралки.Скачать
Замена подшипников электродвигателя своими руками.Скачать
Основы центровки валовСкачать
Замена подшипника на электродвигателеСкачать
Управление асинхронным двигателемСкачать
Привезли в ремонт электродвигатель 30 кВтСкачать
Как соединить ПАТРОН и ДВИГАТЕЛЬ? \\ How to connect the CARTRIDGE and the ENGINE?Скачать
Установка монтаж энкодера с конусным валом SMRS64 / SMRS64S на лифтовой лебедкеСкачать
Регулировка оборотов асинхронного двигателяСкачать
Процесс сборки асинхронного двигателя.Скачать
Замена вала ротора электромотора. #DIY #machineshopСкачать
Как снять ротор ,с вала электродвигателя.Скачать
Не хватает мощности двигателя, что делать? Есть выход!Скачать
