Где находятся полюсы катушек ротора

Обмотки статора и ротора электрических машин переменного тока

Обмотка электротехнического изделия (устройства) — совокупность определенным образом расположенных и соединенных витков или катушек, предназначенная для создания или использования магнитного поля, или для получения заданного значения сопротивления электротехнического изделия (устройства). Катушка обмотки электротехнического изделия (устройства) — обмотка электротехнического изделия (устройства) или ее часть, выполненные в виде отдельной конструктивной единицы (ГОСТ 18311-80).

В статье рассказано про устройство обмоток статора и ротора электрических машин переменного тока.

Пространственное расположение обмоток статора:

Статор с двенадцатью пазами, в каждый из которых уложено по одному проводнику, схематично показан на рис. 1, а. Соединения между проводниками, уложенными в пазах, указаны только для одной из трех фаз; начала фаз А, В, С обмотки обозначены С1, С2, С3; концы — С4, С5, С6. Части обмотки, уложенные в пазах (активная часть обмотки), условно показаны в виде стержней, а соединения между проводниками, находящимися в пазах (лобовые соединения),— сплошной линией.

Сердечник статора имеет вид полого цилиндра, представляющего собой пакет или ряд пакетов (разделенных вентиляционными каналами) из листов электротехнической стали. Для машин малой и средней мощности каждый лист штампуется в виде кольца с пазами вдоль внутренней окружности. На рис. 1,б дан лист статора с пазами одной из применяемых форм.

Рис. 1. Расположение обмотки в пазах статора и распределение токов в проводниках

Пусть мгновенное значение тока iA первой фазы в некоторый момент времени максимально и ток направлен от начала С1 фазы к ее концу С4. Будем считать такой ток положительным.

Определяя мгновенные токи в фазах как проекции вращающихся векторов на неподвижную ось ON (рис. 1, в), получим, что токи фаз В и С в данный момент времени отрицательны, т. е. направлены от концов фаз к началам.

Проследим по рис. 1, г образование вращающегося магнитного поля. В рассматриваемый момент времени ток фазы А направлен от ее начала к концу, т. е. если в проводниках 1 и 7 он идет от нас за плоскость чертежа, то в проводниках 4 и 10 он идет из-за плоскости чертежа к нам (см. рис. 1, а и г).

В фазе В ток в этот момент времени идет от конца фазы к ее началу. Соединив проводники второй фазы по образцу первой, можно получить, что ток фазы В проходит по проводникам 12, 9, 6, 3; при этом по проводникам 12 и 6 ток идет от нас за плоскость чертежа, а по проводникам 9 и 3 — к нам. Картину распределения токов в фазе С получим по образцу фазы В.

Направления токов даны на рис. 1,г; штриховыми линиями показаны магнитные линии поля, создаваемого токами статора; направления линий определены по правилу правого винта. Из рисунка видно, что проводники образуют четыре группы с одинаковыми направлениями тока и число полюсов 2р магнитной системы получается равным четырем. Участки статора, где магнитные линии выходят из него, представляют собой северные полюсы, а участки, где магнитные линии входят в статор, — южные полюсы. Дуга окружности статора, занятая одним полюсом, называется полюсным делением.

Магнитное поле в различных точках окружности статора различно. Картина распределения магнитного поля вдоль окружности статора повторяется периодически через каждое двойное полюсное деление. Угол дуги 2 принимается за 360 электрических градусов. Так как вдоль окружности статора размещается р двойных полюсных делений, то 360 геометрических градусов равны 360р электрическим градусам, а один геометрический градус равен р электрическим градусам.

На рис. 1, г показаны магнитные линии для некоторого фиксированного момента времени. Если же рассмотреть картину магнитного поля для ряда последовательных моментов времени, можно убедиться в том, что поле вращается с постоянной скоростью.

Найдем скорость вращения поля. По истечении времени, равного половине периода переменного тока, направления всех токов изменяются на обратные, поэтому магнитные полюсы меняются местами, т. е. за половину периода магнитное поле поворачивается на часть оборота. Скорость вращения магнитного поля статора, т. е. синхронная скорость, равна (в оборотах в минуту)

Число р пар полюсов может быть только целым, поэтому при частоте, например, 50 Гц синхронная скорость может равняться 3000; 1500; 1000 об/мин и т. д.

Рис. 2. Развернутая схема трехфазной однослойной обмотки

Обмотки машин переменного тока можно разделить на три группы:

К специальным обмоткам относятся:

а) короткозамкнутая обмотка в виде беличьей клетки;

б) обмотка асинхронного двигателя с переключением на разные числа полюсов;

в) обмотка асинхронного двигателя с противосоединеннями и т. д.

Кроме вышеуказанного деления, обмотки отличаются по ряду других признаков, а именно:

1) по характеру исполнения — ручные, шаблонные и полушаблонные;

2) по расположению в пазу — однослойные и двухслойные;

3) по числу пазов на полюс и фазу — обмотки с целым числом q пазов на полюс и фазу и обмотки с дробным числом q .

Витком называется контур, образованный двумя последовательно соединенными проводниками. Секция, или катушка, представляет собой ряд последовательно соединенных витков, лежащих в двух пазах и имеющих общую изоляцию от корпуса.

Секция имеет две активные стороны. Левую активную сторону называют началом секции (катушки), а правую — концом секции. Расстояние между активными сторонами секции называют шагом секции. Его можно измерять или числом зубцовых делений или в долях полюсного деления.

Шаг секции называют диаметральным, если он равен полюсному делению и сокращенным, если он меньше полюсного деления, так как шаг секции больше полюсного деления не делают.

Характерной величиной, определяющей выполнение обмотки, является число пазов на полюс и фазу, т. е. число пазов, занимаемых обмоткой каждой фазы в пределах одного полюсного деления:

где z— число пазов статора.

Обмотка, приведенная на рис. 1, а, имеет следующие данные:

Даже для этой простейшей обмотки пространственный чертеж проводников и их соединений получается сложным, поэтому он обычно заменяется развернутой схемой, где проводники обмотки изображаются расположенными не на цилиндрической поверхности, а на плоскости (цилиндрическая поверхность с пазами и обмоткой «развертывается» в плоскость). На рис. 2, а дана развернутая схема рассмотренной обмотки статора.

На предыдущем рисунке было для простоты показано, что часть фазы А обмотки, уложенная в пазах 1 и 4, состоит всего из двух проводников, т. е. из одного витка. В действительности же каждая такая часть обмотки, приходящаяся на один полюс, состоит из w витков, т. е. в каждой паре пазов помещается по w проводников, объединенных в одну катушку. Поэтому при обходе по развернутой схеме, например, фазы А от паза 1 нужно w раз обойти пазы 1 и 4, прежде чем перейти к пазу 7. Расстояние между сторонами витка одной катушки, или шаг обмотки, у показан на рис. 1, г; он обычно выражается в числах пазов.

Рис. 3. Щиток асинхронной машины

Приведенная на рис. 1 и 2 обмотка статора называется однослойной, так как она укладывается в каждом пазу в один слой. Для того чтобы разместить лобовые части, пересекающиеся на плоскости, их изгибают по разным поверхностям (рис. 2, б). Однослойные обмотки выполняются с шагом, равным полюсному делению (рис. 2, а), или этот шаг равен в среднем полюсному делению для разных катушек одной фазы, если y > 1 , y < 1 . В настоящее время более распространены двухслойные обмотки.

Начало и конец каждой из трех фаз обмотки выводятся на щиток машины, где имеется шесть зажимов (рис. 3). К верхним зажимам C1, С2, СЗ (начала фаз) подводятся три линейных провода от трехфазной сети. Нижние зажимы С4, С5, С6 (концы фаз) либо соединяются в одну точку двумя горизонтальными перемычками, либо каждый из этих зажимов соединяется вертикальной перемычкой с лежащим над ним верхним зажимом.

В первом случае три фазы статора образуют соединение звездой, во втором — треугольником. Если, например, одна фаза статора рассчитана на напряжение 220 В, то линейное напряжение сети, в которую включается двигатель, должно быть 220 В в случае включения статора треугольником; при включении его звездой линейное напряжение сети должно быть

При соединении статора звездой нейтральный провод не подводится, так как двигатель является для сети симметричной нагрузкой.

Ротор асинхронной машины набирается из штампованных листов изолированной электротехнической стали на валу или на специальной несущей конструкции. Радиальный зазор между статором и ротором делается возможно меньшим для обеспечения малого магнитного сопротивления на пути магнитного потока, пронизывающего обе части машины.

Наименьший зазор, допустимый по технологическим требованиям, составляет от десятых долей миллиметра до нескольких миллиметров в зависимости от мощности и габаритов машины. Проводники обмотки ротора располагают в пазах вдоль образующих ротора непосредственно у его поверхности с тем, чтобы обеспечить наибольшую связь обмотки ротора с вращающимся полем.

Асинхронные машины выпускаются как с фазным, так и с короткозамкнутым ротором.

Рис. 4. Фазный ротор

Фазный ротор имеет, как правило, трехфазную обмотку, выполняемую, подобно статорной, с тем же числом полюсов. Обмотка соединяется звездой или треугольником; три конца обмотки выводятся на три изолированных контактных кольца, вращающихся вместе с валом машины. Через щетки, укрепленные на неподвижной части машины и скользящие по контактным кольцам, в ротор включается трехфазный пусковой или регулировочный реостат, т. е. в каждую фазу ротора вводится активное сопротивление. Внешний вид фазного ротора представлен на рис. 4, на левом конце вала видны три контактных кольца. Асинхронные двигатели с фазным ротором применяются там, где требуется плавное регулирование скорости приводимого в движение механизма, а также при частых пусках двигателя под нагрузкой.

Конструкция короткозамкнутого ротора значительно проще, чем фазного. Для одной из конструкций на рис. 5, а показана форма листов, из которых набирается сердечник ротора. При этом отверстия вблизи наружной окружности каждого листа составляют в сердечнике продольные пазы. В эти пазы заливается алюминий, после его затвердения в роторе образуются продольные токопроводящие стержни. По обоим торцам ротора заодно отливаются алюминиевые кольца, замыкающие накоротко алюминиевые стержни. Полученная при этом токопроводящая система обычно называется беличьей клеткой.

Рис. 5. Короткозамкнутый ротор

Короткозамкнутый ротор с беличьей клеткой представлен на рис. 5,б. На торцах ротора видны вентиляционные лопатки, отливаемые заодно с короткозамыкающими кольцами. В данном случае пазы скошены на одно пазовое деление вдоль ротора. Беличья клетка проста, не имеет скользящих контактов, поэтому трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором наиболее дешевы, просты и надежны; они наиболее распространены.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

6.3.4. Принцип действия и устройство электрических машин переменного тока

Как и машины постоянного тока, электрические машины переменного тока состоят из статора и ротора. По способу образования магнитного поля статора и ротора машины переменного тока делятся на две группы: асинхронные и синхронные. В основе работы асинхронных и синхронных машин лежит образование вращающегося магнитного поля.

Обмотки статора обычно присоединяются к сети переменного тока и создают вращающееся магнитное поле, поэтому устройство этой части асинхронных и синхронных машин получается одинаковым.

Получение вращающегося магнитного поля. В асинхронных и синхронных машинах вращающееся магнитное поле статора образуется при протекании трехфазного тока в трех обмотках, оси которых сдвинуты в пространстве на 120°/р, где р — число пар полюсов обмотки. При р = 1 получается двухполюсное вращающееся магнитное поле, образование которого можно пояснить с помощью рис. 6.27.

Расположим три одинаковые катушки AX, BY, CZ так, что их оси смещены на 120° по отношению друг к другу (рис. 6.27а). Присоединим катушки к симметричной трехфазной системе ЭДС. Пусть токи входят в начало катушек А, В, С и изменяются следующим образом:

Графическое изменение этих токов во времени показано на рис. 6.27б.

Каждый из токов будет создавать пульсирующее поле, направленное вдоль оси своей катушки. Положительное направление магнитной индукции поля первой катушки в соответствии с правилом буравчика обозначим +А (ток направлен от начала катушки А к ее концу X), второй — +В, третьей — +С. Индукцию первой катушки обозначим В_А, второй – В_B, третьей — В_C.

Изобразим мгновенные значения В_А, В_B, В_С и результирующую индукцию В_рез для моментов времени (рис. 6.27в, г, д, е).

Очевидно, что с течением времени вектор результирующей магнитной индукции, оставаясь по величине неизменным, вращается в направлении от начала первой катушки с током к началу второй катушки с отстающим током. Если поменять токи двух любых катушек местами, направление вращения поля изменится на обратное.

Таким образом, полный оборот результирующий вектор магнитной индукции двухполюсного магнитного поля совершит за время, равное периоду переменного тока обмотки, т.е. частота вращения двухполюсного магнитного поля(об/мин), где— частота питающей сети.

Токи в трехфазной обмотке могут возбуждать не только двухполюсное, но и многополюсное вращающееся магнитное поле. Для этого количество катушек в фазе увеличивается в число раз, равное требуемому числу пар полюсов магнитного поля, а размеры катушек уменьшаются в такое же число раз.

Скорость вращения магнитного поля, образующего две пары полюсов, будет в два раза меньше, чем скорость вращения двухполюсного поля, так как за один период изменения токов полюсы поворачиваются на пространственный угол, равный 180 о .

(об/мин), (6.3)

где — число пар полюсов магнитного поля.

Из выражения (6.3.) видно, что при принятой в нашей стране и многих других странах мира промышленной частоте 50 Гц частота вращения магнитных полей статора с трехфазной обмоткой при различном числе пар полюсов составит:

Принцип действия и устройство асинхронного двигателя. Вращающееся поле статора пересекает проводники обмотки ротора и индуцирует в них ЭДС. При замкнутой обмотке ротора под действием ЭДС в обмотке возникают токи, направление которых определяется по правилу правой руки (рис. 6.28.).

Взаимодействие этих токов с полем статора создает действующие на проводники электромагнитные силы F, направление которых определяется по правилу левой руки. Как видно из рис. 6.28, эти силы стремятся повернуть ротор в направлении вращения магнитного поля статора. Совокупность сил F, приложенных к отдельным проводникам, создает на роторе электромагнитный момент M, приводящий его в движение с частотой вращения .

Относительную разность и принято характеризовать безразмерной величиной, называемой скольжением . Важнейшим свойством асинхронной машины является то, что при ее работе магнитное поле статора и ротор перемещаются с разными частотами вращения, не синхронно (асинхронно), что и получило отражение в наименовании этой машины.

Скольжение асинхронного двигателя может изменяться в пределах . При этомсоответствует режиму холостого хода, когда ротор не испытывает противодействующих моментов, асоответствует неподвижному ротору() — режим короткого замыкания или пуска. Обычно в номинальном режиме асинхронного двигателя величина скольжения составляет 0,01. 0,06.

Как и все электрические машины, асинхронные двигатели обратимы, т. е. они могут работать в режиме генератора, отдающего энергию в трехфазную сеть. Для этого внешними силами ротор необходимо раскрутить до частоты вращения , большей чем , при этом. Токи обмотки ротора создают свое собственное магнитное поле. Анализ показывает, что независимо от частоты вращения ротора, магнитное поле его токов перемещается в пространстве с той же частотой вращения, что и магнитное поле статора, т.е. в любом режиме асинхронной машины магнитные поля статора и ротора взаимно неподвижны друг относительно друга. Этим и обеспечивается электромеханическое преобразование энергии в асинхронной машине.

Рассмотренный принцип работы асинхронных машин определяет и их конструкцию, состоящую из статора и ротора. Статоры трехфазных асинхронных двигателей устроены одинаково, а роторы конструктивно отличаются друг от друга.

Основными частями статора являются корпус, сердечник и трехфазная обмотка. С корпусом прочно соединены два боковых подшипниковых щита с подшипниками, в которых вращается вал ротора.

Начала и концы фаз асинхронных машин состоят из пакета магнитопровода цилиндрической формы, набранного из стальных дисков с пазами, в которых располагаются обмотки. Пакет магнитопровода с обмоткой расположен на валу. Между пакетом ротора и пакетом сердечника статора имеется равномерный зазор.

Различают два типа обмоток ротора. Обмотки первого типа содержат медные или алюминиевые стержни, вставляемые или заливаемые в пазы ротора без изоляции. Эти стержни замыкаются накоротко по обоим торцам пакета ротора медными или алюминиевыми кольцами соответственно. Двигатель с ротором такого типа называют короткозамкнутым или с «беличьей клеткой» (рис. 6.29а). Ротор также называется короткозамкнутым (рис. 6.29б).

На рис. 6.29а обозначено: 1 — корпус статора; 2 — коробка выводов; 3 — обмотка статора; 4 — сердечник статора; 5 — ротор; 6 — подшипниковый щит.

На рис. 6.29б обозначено: 1 — замыкающие кольца; 2 вентиляционные лопасти; 3 — вал; 4 — пакет ротора; 5 — стержни обмотки.

В пазы обмоток второго типа укладывается трехфазная обмотка, как и на статоре. Фазы обмотки соединяются звездой и три свободных ее конца присоединяются к трем изолированным контактным кольцам, насаженным на вал (рис. 6.30а).

На рис. 6.30а обозначено: 1 — вал; 2 — подшипниковый щит; 3 — щеткодержатель; 4 — крышка люка; 5 — обмотка статора; 6 — сердечник статора; 7 — кожух вентилятора; 8 — сердечник ротора; 9 — обмотка ротора; 10 — контактные кольца; 11 — крышка подшипника.

На рис. 6.30б обозначено: 1 — обмотка; 2 — контактные кольца; 3 – вал.

На боковом подшипниковом щите укрепляется щеткодержатель, причем так, чтобы расположенные в нем три группы щеток надежно соприкасались с контактными кольцами ротора. Ротор с катушечной трехфазной обмоткой и контактными кольцами называют фазным (рис. 6.30б). Машины с контактными кольцами допускают подключение внешней цепи к цепи ротора для изменения характеристик двигателя в процессе управления.

Асинхронные двигатели являются самыми распространенными электрическими машинами в промышленности и сельском хозяйстве.

Принцип действия и устройство синхронных машин. Синхронной называется такая машина переменного тока, частота вращения ротора которой равна частоте вращения магнитного поля статора, определяемой выражением (6.3).

Ротор такой машины представляет электромагнит, возбуждаемый постоянным током. В синхронных машинах малой мощности вместо обмотки на роторе могут использоваться постоянные магниты.

В режиме генератора ротор синхронной машины приводится во вращение первичным двигателем с номинальной скоростью, которая поддерживается постоянной автоматическим регулятором. После этого генератор возбуждается подачей постоянного тока в обмотку ротора. Вращающийся с постоянной скоростью поток полюсов (рис. 6.31а), пересекая трехфазную обмотку статора, наводит в ней ЭДС, одинаковые по амплитуде и частоте, сдвинутые по фазе относительно друг друга на угол 120° (рис. 6.31б).

На рис. 6.32 изображено устройство трехфазной синхронной машины.

На рис. 6.33 обозначено: 1 – сердечник статора; 2 – трехфазная обмотка статора; 3 – полюсы ротора с обмоткой постоянного тока; 4 – кольца для соединения обмотки ротора с источником постоянного тока; 5 – вентиляторы.

По устройству ротора различают два типа синхронной машины: машина с явнополюсным ротором, в которой катушки обмотки постоянного тока размещены на выступающих полюсах (рис. 6.33а), и машина с неявнополюсным ротором, в котором распределенная обмотка постоянного тока уложена в пазы ротора (рис. 6.33б).

Явнополюсная синхронная машина изготовляется для скорости вращения до 1500 об/мин и используется в качестве генератора или двигателя. Наиболее крупные синхронные машины устанавливаются на гидроэлектростанциях и приводятся во вращение водяными турбинами со скоростью до 300 об/мин.

Неявнополюсная синхронная машина используется в основном как генератор на тепловых электростанциях и приводится во вращение паровой турбиной со скоростью обычно 3000 об/мин (при частоте 50 Гц).

ЭДС в обмотках машин переменного тока. Вращающееся магнитное поле статора асинхронных и синхронных машин индуцирует в фазных обмотках статора ЭДС, пропорциональную магнитной индукции магнитного потока Ф полюса вращающегося магнитного поля и относительной скорости перемещения проводника обмотки относительно поля. Последняя пропорциональна частоте вращения магнитного поля и, следовательно, частоте сети (6.3), поэтому действующее значение ЭДС фазы статора определяется по формуле

, (6.4)

где , — конструктивный коэффициент, зависящий от геометрических размеров машины, типа и параметров обмотки статора.

В синхронной машине ротор вращается синхронно с полем статора, т.е. по отношению к вращающемуся полю, обмотка ротора неподвижна и в ее проводниках ЭДС не индуцируется.

Напротив, в асинхронной машине частоты вращения магнитного поля статора и ротора неодинаковы. Поэтому обмотка ротора перемещается относительно вращающегося поля статора с частотой скольжения .

В соответствии с этим ЭДС ротора асинхронной машины вращающегося со скольжением определяется по формуле , где— конструктивный коэффициент обмотки ротора.

Полюсная пара в асинхронном двигателе что это такое

Коэффициент скольжения при номинальной нагрузке для стандартных асинхронных двигателей колеблется в пределах 2-3%, для асинхронных двигателей с чрезмерным скольжением он может достигать 10% и более при номинальной нагрузке.

Полюсные пары в асинхронном двигателе что это такое

Изобретателем асинхронного двигателя считается Михаил Осипович Доливо-Добровольский, получивший в 1889 году патент на двигатель с ротором “беличья клетка”, а в 1890 году – на двигатель с фазированным ротором, оба из которых используются до сих пор без особых конструктивных изменений. Галилео Феррарис и Никола Тесла независимо друг от друга провели первые исследования и разработки в этой области в 1888 году.

Основным отличием разработки Доливо-Добровольского от разработки Теслы было использование трехфазной, а не двухфазной конструкции статора. Первые двигатели были продемонстрированы на Международной электротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне в сентябре 1891 года. Там были представлены три трехфазных асинхронных электродвигателя, самый мощный из которых имел мощность 1,5 кВт. Конструкция этих машин была настолько удачной, что до настоящего времени они не претерпели никаких серьезных изменений.

Определение асинхронной машины следующее:

Асинхронная машина – это электрическая машина переменного тока, в которой скорость вращения ротора не равна скорости магнитного поля, создаваемого обмотками статора.

Как определить скорость вращения электродвигателя?

Под частотой вращения асинхронного электродвигателя обычно понимается угловая скорость его ротора, которая указывается на заводской табличке двигателя как число оборотов в минуту. Трехфазный двигатель можно питать и от однофазной сети, добавив конденсатор параллельно одной или двум обмоткам, в зависимости от напряжения сети, но конструкция двигателя при этом не изменится.

Если ротор под нагрузкой делает 2760 об/мин, угловая частота двигателя будет 2760*2pi/60 радианов в секунду, или 289 рад/с, что неудобно для восприятия, поэтому на этикетке просто написано “2760 об/мин”. Для асинхронного двигателя это скорость с учетом проскальзывания.

Синхронная скорость данного двигателя (без учета скольжения) будет равна 3000 об/мин, так как при питании обмотки статора сетевым током частотой 50 Гц каждую секунду магнитный поток будет совершать 50 полных циклических изменений, а 50*60 = 3000, поэтому получается 3000 об/мин – синхронная скорость асинхронного двигателя.

В этой статье мы обсудим, как определить синхронную скорость неизвестного асинхронного трехфазного двигателя, глядя на статор. Вы можете легко определить синхронную скорость электродвигателя по внешнему виду статора, расположению обмоток и количеству пазов, если у вас нет под рукой тахометра. Поэтому давайте начнем с самого начала и разберем дело на примерах.

Асинхронные двигатели (см. – Типы двигателей) обычно описываются как имеющие одну, две, три или четыре пары полюсов. Минимум – одна пара полюсов, поэтому минимум – два полюса. Взгляните на рисунок. Здесь видно, что статор имеет две катушки, расположенные последовательно для каждой фазы – в каждой паре катушек одна находится напротив другой. Эти катушки образуют пару полюсов на статоре.

Для наглядности одна из фаз показана красным цветом, вторая – зеленым, а третья – черным. Обмотки всех трех фаз расположены одинаково. Поскольку три обмотки питаются поочередно (трехфазный ток), за одно колебание из 50 в каждой фазе – магнитный поток статора один раз поворачивается на полные 360 градусов, т.е. делает один оборот за 1/50 долю секунды, поэтому в секунду получается 50 оборотов. В результате получается 3000 оборотов в минуту.

Таким образом, становится ясно, что для определения синхронного вращения асинхронного электродвигателя достаточно определить количество пар полюсов, что легко сделать, сняв крышку и посмотрев на статор.

Разделите общее количество пазов статора на количество пазов на секцию обмотки одной фазы. Если получается 2, то перед вами биполярный двигатель с одной парой полюсов. Следовательно, синхронная частота составляет 3000 об/мин или около 2910 с учетом скольжения. В простейшем случае имеется 12 пазов, по 6 пазов на катушку, и таких катушек 6 – по две на каждую из трех фаз.

Обратите внимание, что количество витков в группе для одной пары полюсов может быть не обязательно 1, но также 2 и 3, но мы включили в пример одиночные группы на пару обмоток (в этой статье мы не будем рассматривать методы намотки).

Для достижения синхронной скорости 1500 об/мин число полюсов статора удваивается, так что за 1 колебание в 50 магнитный поток сделает только половину оборота – 180 градусов.

Для этого на каждую фазу изготавливается по 4 секции обмотки. Таким образом, если одна катушка занимает четверть всех пазов, мы имеем двигатель с двумя парами полюсов, образованных четырьмя катушками на фазу.

Например, одна катушка занимает 6 гнезд из 24, или 12 из 48, поэтому мы имеем двигатель с синхронной частотой 1500 об/мин, или скольжением, около 1350 об/мин. На представленном рисунке каждая секция обмотки выполнена в виде группы из двух катушек.

Как вы уже поняли, для достижения синхронной частоты 1000 об/мин каждая фаза уже образует три пары полюсов, так что за одно колебание в 50 (герц) магнитный поток повернется только на 120 градусов и соответственно повернет ротор за ним.

Таким образом, в статоре устанавливается минимум 18 катушек, причем каждая катушка занимает одну шестую часть всех пазов (шесть катушек на фазу – три пары). Например, если имеется 24 слота, одна катушка будет занимать 4 из них. Из этого следует, что скорость скольжения составляет около 935 оборотов в минуту.

Для достижения синхронной скорости 750 об/мин необходимо три фазы, чтобы создать четыре пары подвижных полюсов на статоре, таким образом, 8 катушек на фазу – одна напротив другой – 8 полюсов. Если, например, на каждые 6 пазов приходится по катушке на 48 пазов – мы имеем асинхронный двигатель с синхронной скоростью 750 (или около 730 с учетом скольжения).

Наконец, чтобы получить асинхронный двигатель с синхронной скоростью 500 об/мин, необходимо 6 пар полюсов – 12 катушек (полюсов) на фазу, так что при каждом смещении сетки магнитный поток поворачивается на 60 градусов. Так, например, если статор имеет 36 пазов, по 4 паза на катушку, то мы имеем трехфазный двигатель с 500 об/мин (480 с учетом скольжения).

См. также: Как отличить асинхронный двигатель от двигателя постоянного тока

Полюса рассчитываются попарно в соответствии со скоростью вращения двигателя.

Сколько полюсов имеет трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором?

Полюса рассчитываются попарно в соответствии со скоростью вращения двигателя.

Столбы или провода? Полюса варьируются от двигателя к двигателю, а выходов может быть 3 (при соединении “вай-фай”) или 6 (при соединении “вай-треугольник” или “треугольник”).

Мне нужно знать, сколько полюсов (см. вопрос) для выбора частоты

Посмотрите паспорт двигателя, снимите крышку и посчитайте. Трехфазный, 6,9,12,15,18 может быть.

Трехфазные двигатели – это бесполюсные двигатели. У них нет четких полюсов – просто посмотрите на статор. Именно поэтому их магнитное поле вращается.

Третья группа асинхронных двигателей – это те, в которых ротор вращается вокруг себя три тысячи раз за одну минуту. Фактическое число оборотов составляет 2900-2970.

Устройство и принцип работы трехфазных электродвигателей

В данной статье рассматриваются следующие вопросы:

1. Конструкция трехфазного электродвигателя.
2. Принцип работы трехфазного электродвигателя.

Конструкция электродвигателя 380 В

Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором являются наиболее распространенными среди трехфазных электродвигателей в промышленности, сельском хозяйстве и быту благодаря своей простоте, надежности и низкой стоимости. Поэтому мы рассмотрим его устройство и принцип работы на примере этого двигателя.

Асинхронный электродвигатель состоит из двух основных частей: статора и ротора.

Статор – это неподвижная часть электродвигателя. Он состоит из следующих компонентов:

• Рама (корпус), которая обычно имеет ребра жесткости для лучшего охлаждения, поскольку сердечник статора и обмотки нагреваются во время работы. Рама также оснащена ножками для защиты двигателя.
• Сердечник статора – изготовлен из отдельных листов электротехнической стали для снижения потерь на вихревые токи (токи Фуко), имеет зубчатую форму (пазы) и имеет следующий вид:

• обмотки статора – изготовлены из медных проводов, которые помещаются в пазы сердечника, концы обмоток выводятся в клеммную коробку для подключения к сети.

Ротор – это вращающаяся часть электродвигателя. Ротор состоит из следующих компонентов:

• Вал – изготовлен из стали и служит для передачи механической энергии рабочему механизму.
• Сердечник ротора – установлен на валу, аналогично сердечнику статора, изготовлен из отдельных листов электротехнической стали
• Короткозамкнутые обмотки ротора обычно имеют короткозамкнутый тип, часто называемый “путевыми обмотками” из-за их внешнего сходства Короткозамкнутая обмотка ротора имеет следующий вид:

Ротор удерживается в центре статора подшипниковыми пластинами.

Принцип работы трехфазного электродвигателя

Принцип работы электродвигателя довольно прост и основан на принципе вращающегося электромагнитного поля.

На рисунке выше показан медный диск, прикрепленный к валу на подшипнике напротив постоянного магнита. Если мы начнем вращать постоянный магнит, то его магнитное поле, пересекающее медный диск, также начнет вращаться, т.е. будет создано вращающееся магнитное поле, которое, согласно закону электромагнитной индукции, будет создавать индукционные токи в медном диске. Эти токи, протекая через диск, создают собственное электромагнитное поле, которое, в свою очередь, взаимодействует с вращающимся магнитным полем постоянных магнитов, заставляя диск вращаться.

Трехфазный электродвигатель работает таким же образом, но со специальным расположением обмоток статора, которые смещены друг относительно друга на 120° в пространстве, такое расположение создает вращающееся электромагнитное поле, когда через него протекает трехфазный ток.

Видео, демонстрирующее воздействие электромагнитного поля вращающегося статора на металлическую цепь (в данном случае цепь представляет собой простой диск):

Вращающееся магнитное поле статора, воздействуя на обмотку ротора, вызывает в обмотке статора индукционные токи, которые, протекая через обмотку ротора, создают собственное электромагнитное поле, и взаимодействие этих полей вызывает вращение ротора.

Как и магнит, статор электродвигателя имеет полюса, но в отличие от постоянного магнита, в электродвигателе может быть более двух полюсов, всегда с четным числом. Количество полюсов в статоре напрямую влияет на скорость вращения магнитного поля и, следовательно, на скорость вращения ротора. Скорость вращения магнитного поля (синхронная частота) определяется по формуле:

n=60*f/p

где: f – частота тока в станах СНГ 50 Гц (герц); p – количество пар полюсов.

Чем больше полюсов имеет двигатель, тем ниже частота его вращения. В качестве примера рассчитаем частоту вращения электродвигателя с четырьмя полюсами:

Четыре полюса представляют собой соответственно 2 пары полюсов:

Т.е. синхронная скорость магнитного поля статора составляет 1500 об/мин, а скорость ротора будет несколько ниже, т.е. 1400-1450 об/мин.

Относительная величина отставания скорости вращения ротора от скорости вращения магнитного поля статора называется скольжением, выражается в процентах и задается формулой:

S=(n1-n2)/n1*100%

где: n1 – синхронная скорость, об/мин; n2 – скорость вращения ротора (асинхронная скорость), об/мин.

Видеоролик, описывающий устройство и принцип работы трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором:

Заинтересовала ли вас эта статья? А может быть, у вас все еще есть вопросы? Пишите в комментариях!

Вы не нашли статью по интересующей вас теме тема, связанная с электротехникой? Пишите нам сюда. Мы ответим вам.

где: Δtism – абсолютная погрешность длительности временного импульса (от нестабильности генератора опорной частоты); пх – измеренная скорость; тизм – длительность временного импульса (в нашем примере это 1 секунда).

Определение технических характеристик асинхронного двигателя

В данной статье рассматривается расчет параметров асинхронного двигателя, которые не указаны на заводской табличке двигателя, а именно: количество пар полюсов (количество пар катушек на фазу), скольжение при номинальной нагрузке, полная мощность, активная мощность и потери в двигателе при номинальной нагрузке.

На заводской табличке асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором типа AIR71V4U2 приведены следующие символы:

• ∆/Y – схема подключения обмотки двигателя;
• 220/380 В; 3,4/1,94 А – при схеме соединения треугольником обмотки статора должны быть подключены к 220 В, при схеме соединения звездой обмотки статора подключаются к 380 В, соответственно, и переменный ток составит 3,4 А для соединения треугольником при напряжении 220 В, и 1,94 А для соединения звездой.

Фактические данные можно проверить с помощью формул:

Для соединения звездой:

• 0,75 кВт – номинальная (полезная) мощность;
• n2 = 1350 об/мин – частота вращения электродвигателя при номинальной нагрузке в минуту;
• КПД = 75 % – коэффициент полезного действия, характеризует отношение номинальной (полезной) мощности, развиваемой на валу, к активной мощности, которую он потребляет из сети. Он определяется по формуле:

• sosϕ = 0,78 – коэффициент мощности; чтобы рассчитать его, просто разделите активную мощность P на полную мощность S:

Уточнив технические данные, указанные на заводской табличке двигателя, переходим непосредственно к определению значений, о которых шла речь в начале статьи.

1. определите количество пар полюсов по формуле:

Если вам нужно узнать количество полюсов, формула будет выглядеть следующим образом:

Где: f = 50 Гц – частота переменного тока;

Определите скольжение при номинальной нагрузке:

где: n1 – синхронная скорость двигателя в зависимости от числа пар полюсов, так для одной пары полюсов – 3000 об/мин, для двух пар – 1500 об/мин, для трех пар – 1000 об/мин.

3. Определите полную мощность двигателя при номинальной нагрузке.

4. определить активную мощность, потребляемую двигателем при номинальной нагрузке:

5. определите потери в двигателе при номинальной нагрузке:

Поделиться в социальных сетях

Если вы нашли ответ на свой вопрос и хотите отблагодарить автора этой статьи за его труд, вы можете воспользоваться платформой перевода средств “WebMoney Funding”.

Этот проект поддерживается и развивается исключительно на средства добровольных пожертвований.

Проявляя свою лояльность к сайту, вы можете пожертвовать любую сумму денег, таким образом вы поможете улучшить сайт, увеличить регулярность появления новых интересных статей и оплатить постоянные расходы, такие как: оплата хостинга, доменное имя, SSL сертификат, зарплата наших авторов.

В этом примере я буду рассчитывать ток утечки в сети при выборе УЗО для защиты водонагревателя.

В этой статье я рассмотрю 2 примера определения падения напряжения на воздушной линии 10 кВ.

Основная задача токоограничивающего дросселя (далее – реактора) – ограничить ток короткого замыкания ниже дросселя, при.

Согласно техническому заданию на проектирование подстанции 110/35/10кВ “Радуга”, расположенной в АР.

Я хотел бы представить таблицу с расчетными формулами для определения основных параметров мощности.

Отправляя это сообщение, вы соглашаетесь на сбор и обработку персональных данных. Политика конфиденциальности.

Для этого метода регулирования используются преобразователи частоты. Если частота изменяется для поддержания постоянная магнитного потока (а для этого мы должны поддерживать постоянным отношение U/f), мы получаем семейство механических характеристик с одинаковой жесткостью и перегрузочной способностью.
Преимущества: плавное управление, отличная экономическая эффективность, возможность повышения частоты выше 50 Гц (частота сети).

Как выбрать электродвигатель?

Обмотка ротора

• Короткое замыкание ротора (беличья клетка)
• Ротор с фазной обмоткой: обмотка ротора намотана на контактные кольца, которые вращаются вместе с валом двигателя. В цепи ротора используются металлографитовые щетки для привода реостата. Этот реостат можно использовать для снижения пускового тока и регулирования скорости вращения вала двигателя.

Обмотка статора, напряжение питания

Обмотка статора может быть соединена звездой или треугольником.
Если на заводской табличке двигателя указано: 220/380, D/Yнаписано на заводской табличке двигателя, это означает, что двигатель может быть подключен к сети с напряжением U_л = 220 В в треугольной конфигурации, а при U_л = 380 В по схеме “треугольник”.

Двигатели IEC поставляются со стандартным напряжением 230/400 В, в то время как стандартное напряжение для отечественных двигателей составляет 220/380 В.

Размер

Размер рамы – это расстояние в миллиметрах “от пола” до вала двигателя. Отечественные (ГОСТ) и импортные (IEC, NEMA) двигатели обычно не совпадают по размерам – наши двигатели ниже импортных двигателей той же мощности.

Материал корпуса (рама)

• Алюминий
• Чугун.

Эффективность

КПД η – это механическая мощность на валу двигателя P₂ к электрической мощности P₁.

Выходная мощность равна только входной мощности.

Класс эффективности

• EFF1 (высокоэффективные двигатели)
• EFF2 (Эффективные двигатели)
• EFF3 (двигатели с обычным КПД).

Варианты монтажа

• Ножки вставляются в корпус или крепятся болтами.
• Фланец с выбитыми (малые фланцы) или сквозными отверстиями (большие фланцы).
• Комбинация лап и фланцев.

Защита корпуса двигателя IP

Класс защиты двигателя IP55 является стандартным.

Скорость вращения

Скорость вращения магнитного поля двигателя (синхронная скорость):
n₁ = 60f / p [об/мин],
где p – количество пар полюсов двигателя,
f – частота сети (50 Гц).

• 2-полюсный двигатель – 3000 об/мин (стандарт).
• 4-полюсный – 1500 об/мин (стандарт)
• 6 полюсов – 1000 об/мин
• 8 полюсов – 750 об/мин
• 10 полюсов – 600 об/мин
• 12 полюсов – 500 об/мин

Скорость вращения ротора асинхронного двигателя меньше скорости вращения магнитного поля:
n₂ = n₁(1 – s),
где s представляет собой скольжение.

Многоскоростные двигатели – это двигатели, в которых ступенчатое изменение скорости осуществляется путем изменения числа пар полюсов.

Температура окружающей среды и высота над уровнем моря

При установке двигателя на высоте более 1000 м и работе при более высокой температуре окружающей среды необходимо рассмотреть возможность снижения мощности двигателя (derating) (для этого существуют специальные таблицы).

Тепловой класс изоляции

• B – 130° C
• F – 150° C (достаточно для работы с частотным преобразователем)
• H – 180° C

Номинальные параметры двигателя для всех классов изоляции приведены для температуры охлаждения +40°C.

Производительность

• S1 – непрерывный: двигатель работает при фиксированной температуре.
• S2 – кратковременный: двигатель не успевает достичь заданной температуры, но успевает полностью остыть при выключении
• S3 – прерывистый: работа с постоянной нагрузкой, чередующейся с отключением, при этом двигатель не успевает прогреться или остыть до постоянной температуры.
• S4 – Прерывистый с длительным запуском: двигатель не успевает прогреться или остыть до установившейся температуры
• S5 – Прерывистый при длительных перезапусках и электрическом торможении: Двигатель не нагревается и не охлаждается до установившейся температуры.
• S6 – Прерывистый: непрерывная работа под нагрузкой, чередующаяся с холостым ходом, при этом двигатель не прогревается и не охлаждается до установившейся температуры
• S7 – прерывистый с длительными запусками и остановками: двигатель не нагревается и не охлаждается до устойчивой температуры.
• S8 – прерывистый с прерывистым изменением скорости: двигатель не нагревается и не охлаждается до установившейся температуры

Тепловая защита двигателя

• Терморезисторы PTC – это резисторы, сопротивление которых кратковременно увеличивается при заданной температуре. От 1 до 3 термисторов соединены последовательно для сигнализации температуры срабатывания (Trip), например, 155°C. Другая цепочка термисторов может быть настроена на сигнал тревоги (Alarm), например, 145°C.
• Платиновые датчики температуры PT100 характеризуются высокой устойчивостью к окислению и высокой точностью измерений. PT100 может быть подключен в 2-, 3- или 4-проводной конфигурации (больше проводов означает меньше помех).
  В обмотке статора можно установить от 3 до 6 датчиков PT100.
  Для измерения температуры подшипника можно использовать дополнительно 2 датчика PT100.
• KTY – кремниевые датчики температуры с положительным сопротивлением, характеризующиеся высокой линейностью, быстрым откликом, надежной полупроводниковой конструкцией и низкой стоимостью.

Коэффициент обслуживания

Двигатели с коэффициентом обслуживания 1,1 могут непрерывно работать в диапазоне до 10% от номинального выходного крутящего момента.

Класс крутящего момента

Класс крутящего момента представляет собой коэффициент умножения пускового момента (для прямого пуска от сети) при сниженном на 5% напряжении:

• Класс 16 – 160%.
• Класс 13 – 130%.
• Класс 10 – 100%.
• Класс 7 – 70%.
• 5 класс – 50%

Коэффициент мощности cos φ

Коэффициент мощности (cos φ) равен отношению активной мощности, потребляемой двигателем, к кажущейся мощности.
Активная мощность используется для выполнения полезной работы.
Видимая мощность равна геометрической сумме активной и реактивной мощности.
Реактивная мощность потребляется при намагничивании двигателя.

Антиконденсатное отопление

Существует два способа просушки обмоток перед запуском двигателя во влажном помещении:

• Используйте двигатель со специальным встроенным нагревателем
• Приложите напряжение от 4 до 10% от номинала обмотки статора (чтобы протекало от 20 до 30% номинального тока), достаточное для испарения конденсата (применимо не ко всем двигателям). Некоторые преобразователи частоты способны это делать.

Охлаждение

• Поверхностное охлаждение (невентилируемое: без вентилятора)
• Самовентиляция (вентилятор на валу двигателя)
• Принудительное охлаждение (принудительное охлаждение: независимый вентилятор или жидкостное охлаждение водой или маслом)

Для оборудования с турбинным приводом (вентиляторы и насосы, для которых крутящий момент на валу пропорционален квадрату скорости вращения), как правило, достаточно самовентиляции.
Двигатели, которые приводятся в действие преобразователями с постоянным крутящим моментом в течение длительного времени на низких скоростях, должны быть либо увеличенного размера, либо оснащены принудительным охлаждением.

Вентилятор

• Пластик
• Металл
• Металл с увеличенным моментом инерции

Требования к двигателям для работы с преобразователем частоты

• Класс температурной изоляции не ниже F
• Возможна принудительная вентиляция (см. выше)
• Изолированный подшипник на другом конце вала (рекомендуется для типоразмеров 225 и больше)

Подшипники

Если преобразователь частоты работает на частоте выше 50 Гц, срок службы подшипников сокращается.

В некоторых двигателях рабочая сторона вала оснащена плавающим подшипником, а нерабочая сторона – фиксирующим подшипником. В других случаях верно обратное (например, при соединении с коробкой передач).

В стандартной комплектации подшипники подпружинены в осевом направлении (вдоль вала) для обеспечения равномерной работы двигателя. Двигатели с радиально-упорными подшипниками не имеют такой пружины, поэтому всегда необходимо прикладывать радиальное усилие (перпендикулярное валу – например, от ремня), иначе подшипник быстро выйдет из строя.

Смазка

В целом, для двигателей типоразмера до 250, работающих на номинальной мощности, смазка рассчитана на весь срок службы подшипников.
На двигателе должен быть специальный ниппель для пополнения смазки.

Вал двигателя

Двигатель может иметь второй конец вала двигателя, который может передавать номинальный крутящий момент или меньший крутящий момент.
Другой конец вала несовместим с такими опциями, как датчик скорости и внешний вентилятор, возможно, тормоз.

Тормоз

При выборе тормоза следует обратить внимание на:

• Тип:
  • статический (стопорный тормоз активируется только при неподвижном вале)
  • Динамические (контролируемый тормозной момент, меньший износ в случае экстренного торможения)

  Датчик скорости

  Датчик скорости может быть герметично закрыт внутри корпуса (Incapsulated) или снаружи под защитным кожухом.

  Вращающееся магнитное поле является фундаментальной концепцией в электродвигателях и генераторах.

  Как самостоятельно проверить скорость вращения электродвигателя?

  Часто, купив готовый электродвигатель, владелец автомобиля (и не только) позже обнаруживает, что на него нет никакой документации. В этом случае, как правило, необходимо самостоятельно определить скорость вращения электродвигателя, а многие, как показывает практика, не умеют этого делать. В этой статье вы узнаете, как самостоятельно определить скорость вращения электродвигателя и что об этом нужно знать.

  Пошаговое руководство по определению числа оборотов

  1. В настоящее время асинхронные электродвигатели делятся на три группы, каждая из которых определяет индивидуальную скорость вращения ротора в минуту. Первая группа – это электродвигатели, совершающие 1000 оборотов в минуту. Стоит сразу отметить, что эта цифра несколько преувеличена, так как двигатель является асинхронным.

  Обычно он делает около 950-970 оборотов, но для удобства эксперты решили округлить эти цифры. Вторая группа – это двигатели со скоростью вращения ротора 1500 оборотов в минуту. Это число также округлено, на самом деле двигатель делает 1430-1470 оборотов в минуту.

  Третья группа асинхронных двигателей – это группа, к которой относится деталь, ротор которой вращается вокруг себя три тысячи раз за одну минуту. Фактическое число оборотов составляет 2900-2970.

  (2) Чтобы определить число оборотов электродвигателя, необходимо сначала определить, к какой из перечисленных выше групп он относится. Для этого откройте одну из крышек и найдите под ней катушку обмотки. Помните, что такая катушка может состоять из одной части или нескольких, особенно трех или четырех. Также следует учитывать, что в электродвигателе может быть более одной такой катушки. Вам нужен только один, к поиску которого вы должны приложить минимум усилий.

  3 Предупреждение. Катушки соединены между собой определенными деталями, которые иногда мешают приему нужной информации. Ни в коем случае не отсоединяйте ничего друг от друга. Внимательно посмотрите на выбранную вами деталь и попытайтесь приблизительно определить размер катушки по отношению к кольцу статора.

  

  (4) Это расстояние не обязательно должно быть точным для определения скорости вращения электродвигателя. Для вас подойдет приблизительный расчет.

  Если размер катушки покрывает примерно половину кольца статора, скорость вращения ротора составляет три тысячи оборотов в минуту.

  

  Если размер катушки охватывает около трети кольца, двигатель будет относиться ко второй группе, и, следовательно, количество оборотов, которые он может сделать, не превысит 1500 в минуту.

  

  Когда размер катушки равен четверти кольца – число оборотов электродвигателя составит 1000 оборотов в минуту, а значит, двигатель будет относиться к третьей группе.

  Обратите внимание, что приведенные цифры являются лишь приблизительными, в реальности они могут отличаться, и это зависит от многих факторов.

  Эти статьи обязательно пригодятся и вам:

  Теперь посмотрите это полезное видео:

  • Техника японского ленточного цветка – Канзаши

  Техника японского ленточного цветка. Для тех, кто видел такие красивые ленты канзаши, можно научиться их делать. Цветы из атласных лент – канзаши.

  Модульное оригами – схема складывания двойного лебедя
  В этом уроке вы узнаете, что такое модульное оригами, а для изучения будет представлена схема складывания двойного лебедя.

  Асинхронный двигатель

  Асинхронный двигатель – электрическая машина, работающая в двигательном режиме, у которой частота вращения ротора не равна частоте вращения магнитного поля статора и зависит также от нагрузки. Основа работы электродвигателя – преобразование электрической энергии в механическую. Трехфазный асинхронный электродвигатель был разработан и впервые создан в 1889 году русским ученым-электротехником М.О. Доливо-Добровольским. Совместно с разработкой двигателя Михаил Осипович разработал и осуществил впервые в мире в 1891 году систему передачи трехфазного тока на расстояние.

  Строение асинхронного двигателя

  Для того, чтобы разобраться в теории работы двигателя, нам надо рассмотреть из чего же он состоит.

  

  1. Крышка клеммной коробки.
  2. Клеммная коробка.
  3. Стяжные болты корпуса.
  4. Вал ротора.
  5. Передняя крышка корпуса.
  6. Опорная плита корпуса.
  7. Корпус с ребрами охлаждения.
  8. Информационная табличка завода-изготовителя («шильдик»).
  9. Задняя крышка корпуса.
  10. Дополнительный вентилятор охлаждения двигателя («вертушка»). «Вертушка» устанавливается не на все двигатели. Если предполагаемое место работы обеспечивает хорошее воздушное охлаждение, то потребности в дополнительном обдуве не требуются.

  На самом же деле асинхронный двигатель состоит из трех частей (слева-направо): ротора, статора и корпуса, но главными частями считаются именно ротор и статор, о которых мы с вами и поговорим.

  

  

  Статор асинхронного двигателя

  Статор асинхронного двигателя представляет из себя сердечник, состоящий из пластин электротехнической стали и содержащий в себе медные обмотки, которые определенным образом уложены в пазах статора.

  

  Как было упомянуто, сердечник статора состоит из пластин, которые изолированы друг от друга. С внутренней стороны статора есть пазы

  

  в которые укладывается изоляция

  

  Далее в эти пазы наматывается медный лакированный провод определенным образом, который представляет из себя обмотки статора

  

  Асинхронный двигатель имеет три «куска» медного провода

  

  Которые определенным образом уложены в пазы статора под углом в 120 градусов друг относительно друга.

  

  Все 6 концов обмоточных проводов выведены в клеммную коробку, которая находится на корпусе двигателя.

  

  Статор двигателя, а точнее, размеры сердечника, количество катушек в каждой обмотке и толщина моточного провода из которого намотаны катушки определяют основные параметры двигателя. Например, от числа катушек в каждой обмотке зависит номинальное число оборотов двигателя, а от толщины провода, которым они намотаны, зависит номинальная мощность двигателя. Количество обмоток для трехфазного асинхронного двигателя всегда равно трем. А вот количество катушек в каждой из этих обмоток разное. Катушки могут наматывать в один или два провода. Учитывая, что номинальное число оборотов двигателя обратно пропорционально номинальной нагрузке, можно смело сказать, что скорость вращения вала асинхронного двигателя будет уменьшаться при увеличении нагрузки. Если при работе двигателя начнут уменьшаться его обороты из-за роста нагрузки, то не остановка этого процесса может привести к полной остановке двигателя. Двигатель начнет сильно гудеть, вал ротора не будет крутиться – возникнет сильный нагрев катушек, с последующим разрушением изоляции моточного провода, что приведет к короткому замыканию и возгоранию обмоток.

  Реальное фото статора одного из асинхронного двигателя выглядит вот так.

  

  Ротор асинхронного двигателя

  Давайте более подробно рассмотрим, из чего же состоит ротор асинхронного двигателя.

  

  Самая главная часть — это вал. Иначе, как бы происходило вращение?

  

  На вал ротора с двух сторон надеваются подшипники, которые крепятся к передней и задней крышкам и центруют ротор ровно посередине статора.

  

  Далее идет сердечник, набранный из листов специальной электротехнической стали, которые изолированы друг от друга. Кстати, сетевые трансформаторы собираются из такой же стали.

  

  

  Как вы можете далее заметить, в сердечнике ротора есть специальные пазы

  

  В них вставляются медные или алюминиевые стержни,

  

  которые замыкаются на кольцо с обеих сторон, образуя так называемую «беличью клетку».

  

  В общем виде полностью собранный ротор асинхронного двигателя выглядит вот так.

  

  А вот так он выглядит в реальном двигателе.

  

  Всегда помните, что в асинхронном двигателе вращается ротор, а не статор. Статор — это неподвижная часть, а ротор — подвижная часть электродвигателя. В рабочем состоянии двигателя между ротором и статором всегда имеется воздушный зазор. При работе двигателя ротор ни в коем случае не должен задевать статор двигателя.

  

  Информационная табличка на двигателе (шильдик)

  Полную и достоверную информацию о двигателе можно узнать, если уметь «читать» шильдик. Точнее то, что на нем написано. Начнем описание шильдика рассматриваемого двигателя сверху вниз.

  

  1. Название двигателя. Значок слева – эмблема завода-изготовителя, справа – знак качества СССР.
  2. Слева: тип двигателя – в этом наборе букв и цифр кодировалась технологическая информация. В кодировку могли включить данные о: количестве катушек в одной обмотке; количество витков провода в одной катушке; скольким числом проводов намотаны катушки; тип лака, примененного для пропитки и т.д. Справа: заводской номер двигателя.
  3. Слева направо: количество рабочих фаз; частота рабочего напряжения (Гц); мощность двигателя (W); cos φ – коэффициент мощности тока (параметр показывает, какое количество тока, взятого из сети, используется по назначению). Чем больше мощность, тем выше этот параметр.
  4. Число оборотов в минуту вала двигателя; характеристики статора – по каким схемам можно соединять обмотки (треугольник или звезда); величина(ы) рабочего напряжения.
  5. Ток, потребляемый двигателем, соответствующий каждой схеме соединения обмоток (в данном случае — 2,3 А при соединении «треугольником» и 1,33 А – «звездой»); коэффициент полезного действия (КПД), степень пыле- влагозащиты (IP44).
  6. ГОСТ СССР, по которому сделан двигатель; класс изоляции, режим S1. Режим S1 означает, что это постоянный режим работы. В таком режиме двигатель может оставаться включенным в работу на длительное время.
  7. Страна-производитель двигателя.

  Способы подключения асинхронного двигателя

  Как мы уже с вами узнали, асинхронный двигатель имеет три обмотки. На современный манер они обозначаются английскими буквами U,V,W. Начало каждой обмотки обозначается цифрой «1», а конец обмотки цифрой «2».

  

  Поэтому, есть два способа соединения обмоток: звездой и треугольником.

  Способ соединения «звезда»

  Способ «звезда» подразумевает соединение одинаковых выводов обмоток (начала или концы обмоток) в одну (нулевую) точку.

  

  В клеммной коробке двигателя это соединение будет иметь такой вид.

  

  Как вы видите, в этом случае с помощью железных пластин мы закоротили концы обмоток в одну общую точку.

  Соединение таким способом практикуется, в основном, на двигателях промышленного назначения. Часто завод-изготовитель, для таких двигателей, которые не будут реализовываться через розничную сеть, производит соединение «звездой» уже внутри статора. На корпус двигателя выводится не 6 клемм, а 3. В этом случае достаточно просто подать трехфазное напряжение. Поэтому, помните: если вы увидите, что у асинхронного двигателя только 3 провода, это значит, что его обмотки уже соединены по типу «звезда».

  Способ соединения «треугольник»

  Соединение «треугольник» выполняется по схеме: конец первой обмотки соединяется с началом второй, конец второй – с началом третьей, а конец третьей – с началом первой. В места соединения подается питающее трехфазное напряжение.

  

  В двигателе это будет выглядеть вот таким образом.

  

  

  Восстановление маркировки обмоток

  Если точнее, маркировка обмоток нужна только для определения направления намотки катушек обмотки. Конец и начало обмотки обозначают только с этой целью. Дело в том, что при включении обмотки в работу в ней начинают возникать вихревые токи, которые движутся по направлению «от начала к концу». Если обмотки включить по принципу «начало с началом, конец с концом», то токи суммируются, обмотки превратятся в один большой резистор и возникнет огромный суммарный ток. Двигатель начнет сильно гудеть и не будет вращаться. Очень быстро начнут нагреваться обмотки, и двигатель сгорит. Причем, вполне возможно, вспыхнет настоящее пламя оранжево-синего цвета с очень вредным и неприятным запахом.

  Существует способ определения концов и начал обмоток.

  Весь этот процесс очень хорошо показан на видео. Автор этого видео использовал для проверки сетевое напряжения в 220 Вольт, что я крайне не рекомендую делать. Используйте понижающие трансформаторы, либо автотрансформатор.

  Подключение асинхронного двигателя к трехфазной сети

  Остановимся более подробно на подключении двигателя. Завод-производитель, как правило, маркирует не только клеммы в клеммной коробке, но и концы проводов. В реальности это либо алюминиевые скобки, либо пластиковые или картонные бирки с номером провода. Обмотки в современных двигателях указывается, как U, V, W. Начало обмоток цифрой «1», а конец — цифрой «2». Как вы уже знаете, асинхронный двигатель может быть включен по схеме «звезда», а также по схеме «треугольник». В 90% случаев используется именно подключение «звезда».

  Итак, у нас обмотки двигателя соединены по схеме «звезда». Куда же нам подать напряжение, чтобы двигатель начал свое вращение?

  

  Оказывается, все просто. Так как в трехфазной сети у нас в основном 4 провода ( Фаза A, Фаза B, Фаза C, Земля), то соответственно, мы должны задействовать все 4 провода.

  

  Есть также небольшой нюанс при подключении асинхронного двигателя к трехфазной сети. Допустим, если мы подключили двигатель по схеме выше, то у нас вал будет вращаться в одну сторону, допустим, по часовой стрелке.

  

  Но если мы поменяем две любые фазы местами, то двигатель начнется вращаться в противоположном направлении. Такой эффект называется реверсивным включением асинхронного двигателя.

  

  Все то же самое касается и при подключении асинхронного двигателя по схеме «треугольник». Имейте ввиду, что при включении двигателя в этом режим, мы на шильдике должны посмотреть допустимое напряжение, на которое рассчитан этот двигатель по схеме соединения «треугольник». Если по схеме «звезда» мы можем подать на такой двигатель питание 380 Вольт, то по схеме «треугольник» только 220 Вольт.

  

  

  Подключение асинхронного двигателя к однофазной сети

  Обратимся к конструкции трехфазного асинхронного двигателя. Как мы знаем, рабочих фаз двигателя – 3, и клемм для их подключения тоже 3. А в однофазной бытовой сети 220 Вольт проводов всего два – фаза и ноль. Что подключить на третью клемму двигателя? Если на нее подключить ответвление от любого из этих двух проводов, то мы получим просто короткое замыкание со всеми вытекающими последствиями.

  Выходом является подключение такого ответвления через конденсатор. Слово «конденсатор» переводится на русский язык как «накопитель». Как известно, работает он по принципу «заряд-разряд». То есть, включенный в сеть конденсатор, какое-то время накапливает заряд, а потом, разряжаясь, отдает его обратно в сеть. Времени, в течение которого конденсатор накапливает заряд, вполне достаточно для того, чтобы фаза, от которой он питается, «ушла» вперед, сдвинулась по времени. Сдвинувшись, фаза как бы «освобождает место» для того разряда, который выдаст конденсатор, и исключает возможность «короткого» замыкания. Из-за того, что своей работой конденсатор «сдвигает» фазы, он называется фазосдвигающим. Более подробно про работу конденсатора в цепи переменного тока можно прочитать в этой статье. Таким образом, создается третий провод необходимый для подключения двигателя.

  Схемы подключения к однофазной сети

  Здесь все достаточно просто. Мы должны соединить конденсатор между двумя фазами. В схеме со звездой это будет выглядеть вот так.

  

  Для того, чтобы поменять вращение двигателя, нам надо просто поменять местами фазу (L) и ноль (N) местами.

  

  Ну и все то же самое касается и со схемой подключения «треугольник».

  

  

  Как выбрать конденсатор

  При подборе конденсатора нужно помнить, что у него есть две характеристики: напряжение, на которое он рассчитан, и его электрическая емкость. Правило подбора напряжения можно выразить простыми словами: рабочее напряжение конденсатора, указанное на его корпусе должно быть больше рабочего напряжения сети, в которую включается двигатель . Более точно это правило выражается формулой:

  

  Вполне может быть так, что полученное значение окажется промежуточным. То есть таким, на которое конденсаторы не выпускаются. Например, для сети 220 В, по формуле получится 311,13 В. На такое напряжение конденсаторы не выпускались. Тогда конденсатор подбирается на ближайшее значение в большую сторону. В нашем случае можно взять конденсатор на 380 Вольт и больше.

  Расчет емкости конденсатора

  Расчет емкости конденсатора производится по формуле, в которой учитывается схема соединения обмоток двигателя. Дело в том, что при расчете емкости учитывается не только рабочее напряжение сети, но и ток, протекающий по обмоткам двигателя. Большую роль играет и тот факт, что во время запуска двигателя, в обмотках возникает так называемый пусковой ток, который намного больше рабочего тока двигателя. А так как рабочий ток двигателя зависит от схемы включения обмоток, то естественно, и пусковой ток будет тоже зависеть от этой схемы.

  Итак, формула расчета конденсатора:

  

  С – искомая емкость конденсатор, мкФ

  К – коэффициент, зависящий от схемы подключения обмоток

  I_Н – номинальный ток двигателя, Амперы
  

  U – напряжение сети, Вольты
  

  Коэффициент К будет равен 4800 при соединении обмоток «треугольником», и 2800 – при соединении «звездой». В качестве примера, можно рассчитать емкость для рассматриваемого здесь двигателя, взяв необходимые данные с его шильдика.

  

  Соединение «треугольник»: С = 2,3 × 4800/220 = 50,2. Полученное значение оказалось дробным, поэтому округлим его до целого в большую сторону. Итак, нам нужен конденсатор емкостью 51 мкФ на напряжение 380 В.

  Выбор типа конденсатора

  Конденсатор, емкость и рабочее напряжение, которого мы определили, должен быть подходящего типа. Как известно, конденсаторы разделяются на два типа: полярные и неполярные. Полярные имеют обозначение «+» и «-» на выводах и применяются в цепях постоянного тока. Неполярные обозначений на выводах не имеют и работают в любых цепях. Кроме того, по способу изготовления они разделяются на электролитические и не электролитические. Электролитические конденсаторы применяются в основном, в радиотехнике и электронике, и чаще всего, бывают полярными. Они в качестве фазосдвигающих не годятся, даже если подходят по емкости и напряжению. Лучшие конденсаторы для работы с двигателями – металлобумажные. Это один из видов неполярных конденсаторов. Пригодные марки – МБГЧ, МБН, К42-19.

  Итак, конденсатор подобран и подключен, обмотки собраны правильно, провода присоединены к клеммам – включаем двигатель в сеть и понимаем, что он не развивает ту мощность, которая указана на шильдике. Это – нормально. Таковы законы индуктивности и электродинамики – об этом нужно помнить. Трехфазный двигатель, подключенный к однофазной сети через конденсатор, развивает не более 60-65% от номинальной мощности.

  Теория и подключение пускового конденсатора

  Выше по тексту, уже было сказано, что во время запуска двигателя возникает пусковой ток, намного превышающий рабочий ток двигателя. Поэтому, если мы оставим только рассчитанный нами конденсатор, мы не учтем наличие пускового тока. Двигатель будет трогаться очень медленно, наращивая обороты понемногу.

  Для устранения этого эффекта, параллельно рабочему конденсатору подключают пусковой конденсатор. Все его характеристики должны были быть такими же, как у рабочего конденсатора, кроме емкости. Его емкость равна емкости рабочего конденсатора, умноженной на 2,5.

  Подключается пусковой конденсатор параллельно рабочему. Время его включения – краткосрочное, только до того момента, когда двигатель наберет стабильные обороты. Как правило, подключают пусковой конденсатор через кнопку без фиксации. То есть, пока кнопку удерживают в нажатом состоянии, пусковой конденсатор подключен к клеммам двигателя.

  Как проверить двигатель перед запуском

  Перед тем, как запустить асинхронный двигатель в работу, желательно его проверить на работоспособность. С чего же начать?

  Внешний осмотр двигателя. Проверьте, нет ли сколов, вмятин, покрутите вал двигателя. Он должен крутиться плавно и без рывков в обе стороны. Этим действием вы проверяете подшипники, на которых держится ротор двигателя. Если вал двигателя подклинивает, то на это могут быть несколько причин: разбиты посадочные места под подшипники, убитые подшипники, либо ротор затирает статор. Для того, чтобы выяснить причину, нужно будет полностью разобрать двигатель и выяснить реальную проблему. Если все ок, то двигаемся к следующему шагу.

  Проверяем обмотки двигателя. Для этого берем мультиметр, ставим его на измерение сопротивления и проверяем сопротивление обмоток. Если обмотки подключены по схеме «звезда», то нам будет достаточно замерять сопротивление между клеммами, куда подается напряжение питания. Делается это в три этапа.

  

  

  

  Во всех трех случаях сопротивление должно быть одинаково. Допускается отклонение в несколько Ом.

  Этими тремя действиями мы проверили обмотки нашего двигателя и убедились, что они все целые.

  И заключительный шаг. Проверяем, не звонятся ли обмотки на землю. Так как все обмотки так или иначе соединяются между собой, достаточно будет встать щупом мультиметра на любую из обмоток, а вторым щупом встать на корпус двигателя. Переключатель на мультиметре поставить на измерение МОм.

  

  В идеале должно получиться бесконечно большое сопротивление, в реале от 100 МОм и выше. Если сопротивление очень маленькое, что то около 1-10 Ом, то это означает, что какая-то из обмоток двигателя звонится на землю, что категорически недопустимо. На практике если же сопротивление меньше 1 МОм, то надо выяснить причину и устранить ее. Скорее всего в двигатель попала влага, грязь, либо произошел пробой диэлектрика медного провода. В этом случае поможет только полная разборка и визуальное выяснение причины.

  Все те же самые операции применяются и к двигателю со схемой подключения «треугольник».

  Большинство материала для статьи «асинхронный двигатель» было взято из видео ниже. Обязательно к просмотру.

  Похожие публикации:

  1. Желтые пятна на автомобили чем лучше очистить
  2. Как накачать пневму без компрессора ауди
  3. Передние амортизаторы ланос какие ставить
  4. Сколько километров от ростова до сочи