Контрольна робота
по курсу АПЕА
Тема: "Асинхронні двигуни "
Пристрій трифазної асинхронної машини
Нерухома частина машини називається статор, рухлива - ротор. Сердечник статора набирається з листової електротехнічної сталі і запресовується в станину. На рис. 2.1 показаний сердечник статора в зборі. Станина (1) виконується литої, з немагнітного матеріалу. Найчастіше станину виконують з чавуну або алюмінію. На внутрішньої поверхні листів (2), з яких виконується сердечник статора, є пази, в які закладається трифазна обмотка (3). Обмотка статора виконується в основному з ізольованого мідного дроту круглого або прямокутного перерізу, рідше - з алюмінію.
Обмотка статора складається з трьох окремих частин, які називаються фазами. Почала фаз позначаються літерами с1, с2, с3, кінці - с4, с5, с6.
Рис. 2.1
Почала і кінці фаз виведені на клеммник (рис. 2.2 а), закріплений на станині. Обмотка статора може бути з'єднана за схемою зірка (рис. 2.2 б) або трикутник (рис. 2.2 в). Вибір схеми з'єднання обмотки статора залежить від лінійної напруги мережі і паспортних даних двигуна. У паспорті трифазного двигуна задаються лінійні напруги мережі і схема з'єднання обмотки статора. Наприклад, 660/380, Y/О”. Даний двигун можна включати в мережу з Uл = 660В за схемою зірка або в мережу з Uл = 380В - за схемою трикутник.
Основне призначення обмотки статора - створення в машині обертального магнітного поля.
Рис. 2.2
Сердечник ротора (рис. 2.3 б) набирається з листів електротехнічної сталі, на зовнішній стороні яких є пази, в які закладається обмотка ротора. Обмотка ротора буває двох видів: короткозамкнутая і фазна. Відповідно цього асинхронні двигуни бувають з короткозамкнутим ротором і фазним ротором (З контактними кільцями).
Рис. 2.3
Короткозамкненим обмотка (рис. 2.3) ротора складається зі стрижнів 3, які закладаються в пази сердечника ротора. З торців ці стрижні замикаються торцевими кільцями 4. Така обмотка нагадує В«біляче колесоВ» і називають її типу В«білячої кліткиВ» (Рис. 2.3 а). Двигун з короткозамкненим ротором не має рухомих контактів. За рахунок цього такі двигуни володіють високою надійністю. Обмотка ротора виконується з міді, алюмінію, латуні та інших матеріалів.
Доліво-Добровольський першим створив двигун з короткозамкненим ротором і досліджував його властивості. Він з'ясував, що у таких двигунів є дуже серйозний недолік - обмежений пусковий момент. Доліво-Добровольський назвав причину цього недоліку - сильно закороченних ротор. Їм же була запропонована конструкція двигуна з фазним ротором.
На рис. 2.4 приведений вид асинхронної машини з фазним ротором в розрізі: 1 - станина, 2 - обмотка статора, 3 - ротор, 4 - контактні кільця, 5 - щітки.
Рис. 2.4
У фазного ротора обмотка виконується трифазною, аналогічно обмотці статора, з тим же числом пар полюсів. Витки обмотки закладаються в пази сердечника ротора і з'єднуються за схемою зірка. Кінці кожної фази з'єднуються з контактними кільцями, закріпленими на валу ротора, та через щітки виводяться в зовнішнє ланцюг. Контактні кільця виготовляють з латуні або сталі, вони повинні бути ізольовані один від одного і від валу. В якості щіток використовують металографітові щітки, які притискаються до контактних кілець за допомогою пружин щіткотримачів, закріплених нерухомо в корпусі машини. На рис. 2.5 наведено умовне позначення асинхронного двигуна з короткозамкнутим (а) і фазним (б) ротором.
Рис. 2.5
На рис. 2.6 приведений вид асинхронної машини з короткозамкнутим ротором в розрізі: 1 - станина, 2 - сердечник статора, 3 - обмотка статора, 4 - сердечник ротора з короткозамкненою обмоткою, 5 - вал.
Рис. 2.6
На щитку машини, закріпленому на станині, наводяться дані: Рн, Uн, Iн, nн, а також тип машини.
Рн - це номінальна корисна потужність (на валу)
Uн і Iн - номінальні значення лінійної напруги і струму для зазначеної схеми з'єднання. Наприклад, 380/220, Y/О”, IнY/IнО”.
nн - номінальна частота обертання в об/хв.
Тип машини, наприклад, заданий у вигляді 4AH315S8. Це асинхронний двигун (А) четвертої серії захищеного виконання. Якщо буква Н відсутня, то двигун закритого виконання.
315 - висота осі обертання в мм;
S - настановні розміри (вони задаються в довіднику);
8 - число полюсів машини.
Отримання обертового магнітного поля
Умови отримання:
наявність не менше двох обмоток;
струми в обмотках повинні відрізнятися по фазі
осі обмоток повинні бути зміщені в просторі.
У трифазній машині при одній парі полюсів (р = 1) осі обмоток повинні бути зміщені в просторі на кут 120 В°, при двох парах полюсів (р = 2) осі обмоток повинні бути зміщені в просторі на кут 60 В° і т.д.
Розглянемо магнітне поле, яке створюється за допомогою трифазної обмотки, яка має одну пару полюсів (р = 1) (рис. 2.7). Осі обмоток фаз зміщені в просторі на кут 120 В° і створювані ними магнітні індукції окремих фаз (BA, BB, BC) зміщені в просторі теж на кут 120 В°.
Магнітні індукції полів, що створюються кожною фазою, як і напруги, підведені до цих фазам, є синусоїдальними і відрізняються по фазі на кут 120 В°.
Прийнявши початкову фазу індукції в фазі А (П†A) рівною нулю, можна записати:
Магнітна індукція результуючого магнітного поля визначається векторною сумою цих трьох магнітних індукцій.
Знайдемо результуючу магнітну індукцію (рис. 2.8) за допомогою векторних діаграм, побудувавши їх для декількох моментів часу.
а) При
t = 0
б) При
в) При
Рис. 2.8
Як випливає з рис. 2.8, магнітна індукція B результуючого магнітного поля машини обертається, залишаючись незмінною за величиною. Таким чином, трифазна обмотка статора створює в машині круговий обертове магнітне поле. Напрямок обертання магнітного поля залежить від порядку чергування фаз. Величина результуючої магнітної індукції
Частота обертання магнітного поля n0 залежить від частоти мережі f і числа пар полюсів магнітного поля р.
n0 = (60 f)/p, [об/хв].
Зверніть увагу, що частота обертання магнітного поля не залежить від режиму роботи асинхронної машини і її навантаження.
При аналізі роботи асинхронної машини часто використовують поняття про швидкість обертання магнітного поля П‰0, яка визначається співвідношенням:
П‰0 = (2 ПЂ f)/p = ПЂ n0/30, [рад/сек].
Режими роботи трифазної асинхронної машини
Асинхронна машина може працювати в режимах двигуна, генератора і електромагнітного гальма.
Режим двигуна
Цей режим служить для перетворення споживаної з мережі електричної енергії в механічну.
Рис. 2.9
Нехай обмотка статора створює магнітне поле, що обертається з частотою n0 у вказаному напрямку (рис. 2.9). Це поле буде наводити відповідно до закону електромагнітної індукції в обмотці ротора ЕРС. Напрямок ЕРС визначається за правилом правої руки і показано на малюнку (силові лінії повинні входити в долоню, а великий палець потрібно направити по напрямку руху провідника, тобто ротора, щодо магнітного поля). В обмотці ротора з'явиться струм, напрямок якого приймемо збігається з напрямком ЕРС. В результаті взаємодії обмотки ротора зі струмом і магнітного поля виникає електромагнітна сила F. Напрям сили визначається за правилом лівої руки (Силові лінії повинні входити в долоню, чотири пальці - у напрямку струму в обмотці рот...
