Что такое воздушный зазор в электродвигателе

Содержание материала

Глава седьмая
ВЫВЕРКА ВОЗДУШНОГО ЗАЗОРА, ПРИГОНКА
И СБОРКА МУФТ И ПОДШИПНИКОВ
7.1. ВЫВЕРКА И РЕГУЛИРОВКА ВОЗДУШНОГО ЗАЗОРА
МЕЖДУ СТАТОРОМ И РОТОРОМ

Эти операции выполняют после окончательной центровки валов, а у машин постоянного тока с разъемным статором после установки верхней половины статора и скрепления последней болтами с нижней половиной. От качества выверки воздушного зазора в значительной мере зависит надежность эксплуатации электрических машин.

Измерение воздушного зазора производят клиновым щупом (см. рис. 2.3, б) с обеих сторон ротора или якоря в следующих местах: у машин с неявно выраженными полюсами в четырех точках (при большом диаметре ротора — в восьми точках); у машин с явно выраженными полюсами — под каждым полюсом против середины полюсного башмака.
Допустимая разница в воздушных зазорах между наибольшим и наименьшим значениями в процентах среднеарифметического не должна превышать: у асинхронных машин 10 %; у синхронных тихоходных машин 10 %; у быстроходных 5 %; у машин постоянного тока с петлевой обмоткой при зазоре до 3 мм — 10 %, а при зазоре более 3 мм 5 %; у машин с волновой обмоткой эти допуски могут быть увеличены в 2—2,5 раза. Зазоры между якорем и добавочным полюсом не должны отличаться более чем на 5 %. Неравномерность воздушного зазора для всех электрических машин не должна превышать 10%.
Воздушный зазор регулируют путем подбора соответствующих подкладок под лапы станины статора и разворота его в поперечном направлении относительно продольной оси ротора или якоря.
Особенно тщательно должен быть проверен воздушный зазор у генераторов повышенной частоты, имеющих ряд конструктивных особенностей, отличающих их от других электрических машин. Одной из таких особенностей является относительно малый воздушный зазор между ротором и зубцами статора генератора δ = = 0,002Д, что составляет 0,9—1,9 мм. При большой частоте вращения из-за малых воздушных зазоров небольшой эксцентриситет ротора приводит к значительной неравномерности воздушного зазора и к таким нежелательным явлениям, как появление магнитных сил одностороннего тяжения между ротором и статором, способных вызвать нагрев и выплавку подшипников и даже задевание ротора за статор, повышенный нагрев зубцов статора со стороны наименьшего зазора, повышение вибрации.
Кроме того, неравномерности воздушного зазора на работающей и неподвижной машинах могут значительно различаться за счет наличия масляной пленки в подшипниках; магнитных сил одностороннего тяжения при наличии зазоров в подшипниках; уменьшения среднего зазора из-за температурного расширения зубцов ротора и статора навстречу друг другу. Причинами нарушения симметрии воздушных зазоров могут быть посадка фундамента и выработка вкладышей при эксплуатации. Эти причины в период пуска и эксплуатации нередко вызывают аварию — задевание ротора за статор. Поэтому к выверке воздушных зазоров у генераторов повышенной частоты предъявляют особо жесткие требования.

Рис. 7.1. Схема измерения эксцентриситета ротора относительно статора у генераторов повышенной частоты

Регулировку воздушных зазоров генераторов повышенной частоты производят с помощью подкладок, поставляемых заводом-изготовителем, и перемещением статора с помощью обжимных шпилек — струбцин. Если такие подкладки пронумерованы, то их устанавливают по номерам. В верхней части генераторов воздушный зазор рекомендуется устанавливать на 0,05—0,1 мм больше нижнего.
Перед регулировкой производят необходимые измерения одним из двух описанных ниже способов.
Первый способ измерения относительной неравномерности воздушного зазора у генераторов повышенной частоты разработан научно-исследовательским институтом Всесоюзного производственного объединения (ВПО) Сибэлектротяжмаш. Он заключается в том, что на двух измерительных катушках 1 и 2 (их обычно укладывает завод-изготовитель), расположенных на диаметрально противоположных зубцах статора (рис. 7.1), при изменении магнитного потока наводится электродвижущая сила (ЭДС) Е1 и Е2.
В связи с тем, что ЭДС в каждой измерительной катушке обратно пропорциональна высоте воздушного зазора в данных точках, справедливо равенство

средняя высота воздушного зазора;— относительный эксцентриситет ротора.
Определяя отношение разности ЭДС Е1 и Е2 к их сумме, получают значение относительного эксцентриситета ротора в плоскости, проходящей через середины зубцов с измерительными катушками, так как
(7.3)
Специальных приборов для измерения относительного эксцентриситета промышленность не выпускает. ВПО Сибэлектротяжмаш в качестве указателя эксцентриситета использует магнитоэлектрический логометр, применяемый для измерения температуры.
Второй способ измерения относительного эксцентриситета разработан ВНИИпроектэлектромонтажем. Он основан на применении в качестве измерительного прибора милливеберметра M1119, особенностью которого является подвод тока к его подвижной рамке, осуществляемый при помощи безмоментных спиралей, в связи с чем при отсутствии тока рамка может занимать любое положение.
Так же как и в рассмотренном выше способе, применяемом ВПО Сибэлектротяжмаш, на два противоположных зубца статора накладывают по одной измерительной катушке 1 и 2. При включении и выключении тока возбуждения генератора в измерительных катушках наводится ЭДС, вследствие чего подвижная рамка милливеберметра повернется на угол, пропорциональный магнитному потоку, пересекающему витки измерительных катушек.
Отсчет показаний милливеберметра производят по максимальному углу поворота рамки. При этом относительный эксцентриситет составит:
(7.4)
где C1 — показания прибора в делениях шкалы при измерении ЭДС в катушке 1; С2 — то же при измерении в катушке 2.
Измерения милливеберметром производят на неподвижной машине, соблюдая при этом следующий порядок операций: шунтируют обмотку возбуждения при помощи гасительного сопротивления; устанавливают в обмотке возбуждения ток, равный половине номинального;

поворачивают ротор так, чтобы его зубцы находились против зубцов статора, которые имеют измерительные катушки; устанавливают стрелку милливеберметра посередине шкалы; подключают прибор к выводам катушки 1; отключают ток возбуждения и записывают показания прибора; включают ток возбуждения и убеждаются в том, что он не изменился; устанавливают стрелку прибора посередине шкалы; подключают прибор к выводам катушки 2; отключают ток возбуждения и записывают показания прибора; включают ток возбуждения и убеждаются в том, что он не изменился; определяют относительный эксцентриситет по формуле

При положительном значении относительного эксцентриситета ротора в горизонтальной плоскости необходимо сместить статор генератора влево, а при отрицательном — вправо. Перемещение статора производят на величину, мм.
Если относительный эксцентриситет ротора ε измерен в вертикальной плоскости, статор необходимо поднять (при положительном значении ε) или опустить (при отрицательном значении ε) соответственно на величину, мм.
Сборка машин должна обеспечивать симметричное расположение магнитных полей статора и ротора; это достигается симметричным расположением активной стали обеих частей машины. При несимметричном расположении магнитное поле статора, взаимодействуя с магнитным полем ротора, создает дополнительные осевые силы, стремящиеся поставить ротор в центре магнитного поля статора. При окончательной выверке и регулировке воздушного зазора одновременно проверяют и регулируют положение активной стали ротора относительно стали статора, а в машинах постоянного тока, кроме того, относительно стали главных полюсов, добиваясь симметричного их расположения.
Для определения симметричности расположения магнитных полей статора и ротора замеряют расстояние от торца полюсного башмака до крайнего пакета стали статора на обеих сторонах каждого полюса, т. е. с двух сторон машины. Разность среднеарифметических значений, которая определяет несимметричность магнитных полей, должна быть не более 1 мм.
Результаты измерений зазоров после их окончательного регулирования заносят в формуляр (паспорт) монтажа машин.

СБОРКА И СОЕДИНЕНИЕ МУФТ

Сборку и соединение муфт производят после окончания центровки валов соединяемых машин. Объем работ в каждом случае зависит от типа муфт.
Перед соединением жестких или полужестких муфт убеждаются в отсутствии на торцовых поверхностях полумуфт выбоин, царапин, заусенцов и других неровностей, после чего производят развертку просверленных начерно отверстий для соединительных болтов. Каждое отверстие развертывают одновременно в обеих полумуфтах (полумуфты предварительно должны быть стянуты временными болтами). Затем до установки всех соединительных болтов и после их установки определяют радиальные биения каждой полумуфты в четырех точках, отстоящих одна от другой на 90°. Если в результате неточной развертки биение превысит допуск на центровку, нужно все отверстия заново развернуть развертками большего диаметра и заменить соединительные болты.
Подвижные соединения, выполненные при помощи зубчатых муфт, после сборки проверяют на возможность углового (осевого) смещения валов вследствие их термического расширения, достаточность зазора между крышками и торцами зубьев ступиц, а также между торцами ступиц (см. рис. 5.1, в). Кроме того, в зубчатых муфтах проверяют зазоры в зацеплениях и правильность шага зацепления зубьев (допускаются отклонения по толщине зуба и в шаге ±0,05 мм).
При сборке пружинных муфт проверяют размеры пазов между зубьями полумуфт (они должны быть одинаковы) и возможность осевых перемещений пружин. Кроме того, необходимо убедиться в отсутствии защемлений пружин.
У пальцевых эластичных муфт проверяют диаметры резиновой или кожаной набивок, а также отверстий для них. При этом следует иметь в виду, что эластичная часть пальцев должна свободно входить в отверстия (разница в диаметрах допускается 2—4 мм). Зазоры между торцами полумуфт допускаются в пределах 5— 8 мм.

Обязательным условием при сборке и пригонке пальцевых эластичных муфт является равномерное прилегание эластичной части всех пальцев к поверхности отверстий по всей их длине (в ведомой полумуфте). Правильное положение пальцев проверяют следующим образом: после установки каждого пальца устанавливают наличие смещения одной полумуфты по отношению к другой путем легкого покачивания ротора в обе стороны. При этом необходимо добиться, чтобы смещение каждого пальца было одинаковым. Если при установке какого-либо пальца смещение не обнаружено, причиной этого могут быть неправильная установка или обработка пальца или неправильные размеры расточки отверстия в ведомой полумуфте.

Источник

nataliyatovmach.pro

Измерение и регулировка воздушного зазора

Зазор между ротором и статором (между полюсами и якорем) измерить калибровочными щупами с длиной пластин не менее 250 мм. Щуп необходимо направлять параллельно оси машины, так чтобы он соприкасался со сталью статора и ротора (полюсов якоря).

При длине ротора (якоря) 300 мм и более замеры произвести с двух сторон: со стороны муфты и со стороны контактных колец (коллектора). При меньшей длине ротора (якоря) замеры можно производить с одной стороны.

Средним зазором в машине является среднее арифметическое значение всех измеренных зазоров. Наибольшее отклонение от среднего зазора ( неравномерность воздушного зазора) не должно превышать 10%.

Зазор между ротором и статором отрегулировать толщиной и количеством прокладок под лапами статора и передвижением статора по горизонтали.

Для выравнивания зазора по вертикали толщина подкладок под каждой из ламп должна равняться половине разности зазоров в двух диаметрально противоположных точках по вертикали. Точно так же для выравнивания зазора по горизонтали статор необходимо передвинуть в требуемую сторону на величину, равную половине разности зазоров по горизонтальному диаметру.

Если необходимо выравнять воздушный зазор между сталью статора и ротора (якоря) в небольших пределах, то там, где воздушный зазор больше, убрать прокладку соответствующей толщины и подложить ее под лапу со стороны меньшего зазора. При этом способе оси контрольных шпилек не смещаются и не требуется их пересверловка.

При монтаже рекомендуется статор опустить вниз на 0,1-0,3 мм(в пределах допустимой неравномерности) для получения внизу несколько большего зазора в расчете на пришабровку вкладышей на валу и их приработку в пусковой период. После регулирования зазора статор закрепить на фундаментной плите болтами и установить контрольные штифты.

Если во всех точках получаются значительные отклонения величина зазоров при различных положениях ротора, то нужно проверить цилиндричность поверхностей статора и ротора.

Для проверки формы расточки статора окружность последнего необходимо разбить на 6, 8, 12 и т. д. частей в зависимости от диаметра статора. В машинах постоянного тока взять число точек, равное числу полюсов. К каждой точке статора или к каждому полюсу подвести одну и ту же точку ротора или якоря и измерить зазор.

Для проверки цилиндричности поверхности ротора поступить аналогично, разделив на столько же равных частей окружность ротора; в синхронных двигателях число точек будет равным числу полюсов. Каждую из этих точек ротора подвести к одной и той же точке статора и произвести измерения.

По данным измерений судят о форме расточки статора и ротора.

Источник

Краткие теоретические сведения

Для лучшей работы электрических машин воздушные зазоры по всей окружности ротора (якоря) желательно выполнять одинаковой величины, не превышающей определенных значений. Увеличение воздушного зазора вызывает повышение тока холостого хода, умень­шение коэффициента мощности и коэффициента полезного дейст­вия.

Например, для асинхронных двигателей увеличение зазора на 1 % уменьшает коэффициент мощности на 0,3 %, а ток холостого хода увеличивается на 0,6 %. При увеличении зазоров на 15—20% двигатель при ремонте необходимо перематывать по новым обмоточ­ным данным (с увеличенным числом витков в пазу), а при увеличении зазоров более 20 % экономическая целесообразность ремонта ста­новится сомнительной.

Увеличение воздушных зазоров может быть вызвано различны­ми причинами: проточкой внутренней поверхности статора или на­ружной поверхности ротора (что совершенно недопустимо при ре­монте), шлифующим действием пыли, содержащейся в окружающем воздухе (характерно при длительной эксплуатации электродвига­телей на металлургических предприятиях), неправильным хранением электродвигателей на складах, в результате чего корродируют по­верхности стали сердечников статора и ротора.

Важное значение имеет неравномерность зазора. Чаще всего причиной неравномерности по окружности является выработка подшипников, реже — эллиптичность ротора или статора. У крупных электродвигателей значительная разница в величине зазоров в вер­тикальной и горизонтальной плоскостях может быть вызвана деформацией вала при недостаточно жесткой станине.

Неравномерность воздушных зазоров приводит, как правило, к несимметричности магнитной системы электродвигателей, что в свою очередь ведет к появлению токов в подшипниках, уравнитель­ных токов, вибрации, прогибу вала, касанию ротора и статора и т. д.

В собранном электродвигателе замер зазора следует производить с двух сторон (со стороны расположения схемы и с противополож­ной стороны) с помощью щупа, вводимого через смотровые или спе­циальные люки в торцевых щитах. С каждой стороны замер произво­дят в четырех точках, сдвинутых относительно друг друга по окруж­ности на 90°. Величину зазора определяют как среднеарифмети­ческую величину всех замеров. В крупных электродвигателях пе­ременного тока с большим диаметром вала производят восемь изме­рений. Некоторые электродвигатели, главным образом малой мощ­ности, не имеют отверстий или люков, в которые можно ввести щуп. В таких двигателях измерение зазоров производят после их раз­борки. Для этого ротор укладывают непосредственно на расточки статора и замеряют зазор δ₁ напротив самой верхней точки расточ­ки статора. Затем поворачивают ротор на 90° и вновь замеряют зазор δ₂ напротив той же точки статора, средний зазор

Регулировку зазора при монтаже и установке электродвигате­лей производят путем подбора соответствующих металлических про­кладок под лапы станин статора и разворота его в поперечном на­правлении относительно продольной оси. В электродвигателях по­стоянного тока измерения производят под средней частью каждого полюса также с двух сторон.

По данным Г1УЭ воздушные зазоры, измеренные в диаметрально противоположных точках, не должны отличаться друг от друга бо­лее чем на 10 % от средней величины зазора.

В подшипниках качения радиальные зазоры измеряют щупом, который вводят между обоймой и телом качения (шариком, роликом). Измерения зазоров можно также производить индикаторами часо­вого типа, установленными на специальном штативе, в котором жестко закреплен подшипник. Осевые зазоры в подшипниках ка­чения не должны превышать 0,2—0,35 мм.

Методические указания

Необходимо записать тип, мощность двигателя, с которым бу­дет производиться работа, а также измерить и записать диаметр шейки вала от типа подшипника. Измерения производить с двух про­тивоположны х сторон.

Ширина щупа должна быть меньше ширины зубцов статора и при измерениях щуп не должен попадать на пазовый клин или бандаж.

Для определения зазоров в между железном пространстве с каж­дой стороны вала необходимо произвести четыре измерения через 90°.

Порядок выполнения работы

Взять набор щупов и измерить воздушный зазор с обеих сто­рон асинхронного двигателя.

Среднеарифметические полученных величин, срав­нить их с данными табл. 1.8 и сделать вывод о пригодности двигате­ля к эксплуатации. Снять у двигателя крышки подшипника. Снять верхнюю половину вкладыша. В места, указанные на рис. 22, а, уложить отрезки свинцо­вой проволоки. Верхнюю половину вкладыша и крышку подшипника уста­новить на свои места и равномерно затянуть стяжными болтами. При подтягивании болтов отрезки свинцовой проволоки сплющи­ваются соответственно зазорам. Вновь разобрать подшипник и микрометром измерить толщи­ну всех свинцовых оттисков.

Зазор по линии АА определить по формуле:

Зазор по линии ББ определить по формуле: ₂

Расчетный вертикальный зазор в подшипнике:

Значения δ₁ и δ₂ не должны отличаться друг от друга более чем на 10 %. Полученное значение δ сравнить с данными табл. 1.9 и сделать вывод о пригодности двигателя к эксплуатации.

Аналогично произвести измерение и расчет между верхним вкладышем и крышкой подшипника (рис. 22, б); обычно он устанав­ливается 0,05 мм.

Составить отчет о работе.

Контрольные вопросы

1. Какими причинами может быть вызвано увеличение зазоров?

2. Какими причинами может быть вызвано появление неравномерности зазоров?

3. Какие нежелательные явления возникают при увеличении зазоров?

4. Какие нежелательные явления влечет за собой появление неравномер­ности зазоров?

5. Как производится измерение зазоров в электродвигателях, не имею­щих отверстий для введения щупов?

Из каких соображений выбирают величину зазора между подшипником скольжения и шейкой вала?

Практическое занятие 11

Тема работы: Изучение способов проверки качества ремонта стальных листов шихтованных сердечников

Цель работы: Изучить способы проверки активной стали статора асинхронного двигателя, произвести проверку изо­ляции листов активной стали статора асинхронного двигателя.

Дата добавления: 2018-05-12 ; просмотров: 711 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Трехфазный асинхронный двигатель

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Конструкция асинхронного электродвигателя

Статор состоит из корпуса и сердечника с обмоткой. Сердечник статора собирается из тонколистовой технической стали толщиной обычно 0,5 мм, покрытой изоляционным лаком. Шихтованная конструкция сердечника способствует значительному снижению вихревых токов, возникающих в процессе перемагничивания сердечника вращающимся магнитным полем. Обмотки статора располагаются в пазах сердечника.

Ротор состоит из сердечника с короткозамкнутой обмоткой и вала. Сердечник ротора тоже имеет шихтованную конструкцию. При этом листы ротора не покрыты лаком, так как ток имеет небольшую частоту и оксидной пленки достаточно для ограничения вихревых токов.

Принцип работы. Вращающееся магнитное поле

Принцип действия трехфазного асинхронного электродвигателя основан на способности трехфазной обмотки при включении ее в сеть трехфазного тока создавать вращающееся магнитное поле.

Частота вращения этого поля, или синхронная частота вращения прямо пропорциональна частоте переменного тока f₁ и обратно пропорциональна числу пар полюсов р трехфазной обмотки.

,

Концепция вращающегося магнитного поля

Чтобы понять феномен вращающегося магнитного поля лучше, рассмотрим упрощенную трехфазную обмотку с тремя витками. Ток текущий по проводнику создает магнитное поле вокруг него. На рисунке ниже показано поле создаваемое трехфазным переменным током в конкретный момент времени

Составляющие переменного тока будут изменяться со временем, в результате чего будет изменяться создаваемое ими магнитное поле. При этом результирующее магнитное поле трехфазной обмотки будет принимать разную ориентацию, сохраняя при этом одинаковую амплитуду.

Действие вращающегося магнитного поля на замкнутый виток

Теперь разместим замкнутый проводник внутри вращающегося магнитного поля. По закону электромагнитной индукции изменяющееся магнитное поле приведет к возникновению электродвижущей силы (ЭДС) в проводнике. В свою очередь ЭДС вызовет ток в проводнике. Таким образом, в магнитном поле будет находиться замкнутый проводник с током, на который согласно закону Ампера будет действовать сила, в результате чего контур начнет вращаться.

Короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя

По этому принципу также работает асинхронный электродвигатель. Вместо рамки с током внутри асинхронного двигателя находится короткозамкнутый ротор по конструкции напоминающий беличье колесо. Короткозамкнутый ротор состоит из стержней накоротко замкнутых с торцов кольцами.

Трехфазный переменный ток, проходя по обмоткам статора, создает вращающееся магнитное поле. Таким образом, также как было описано ранее, в стержнях ротора будет индуцироваться ток, в результате чего ротор начнет вращаться. На рисунке ниже Вы можете заметить различие между индуцируемыми токами в стержнях. Это происходит из-за того что величина изменения магнитного поля отличается в разных парах стержней, из-за их разного расположения относительно поля. Изменение тока в стержнях будет изменяться со временем.

Вы также можете заметить, что стержни ротора наклонены относительно оси вращения. Это делается для того чтобы уменьшить высшие гармоники ЭДС и избавиться от пульсации момента. Если стержни были бы направлены вдоль оси вращения, то в них возникало бы пульсирующее магнитное поле из-за того, что магнитное сопротивление обмотки значительно выше магнитного сопротивления зубцов статора.

Скольжение асинхронного двигателя. Скорость вращения ротора

Отличительный признак асинхронного двигателя состоит в том, что частота вращения ротора n₂ меньше синхронной частоты вращения магнитного поля статора n₁.

Объясняется это тем, что ЭДС в стержнях обмотки ротора индуцируется только при неравенстве частот вращения n₂

Звезда и треугольник

Трехфазная обмотка статора электродвигателя соединяется по схеме «звезда» или «треугольник» в зависимости от напряжения питания сети. Концы трехфазной обмотки могут быть: соединены внутри электродвигателя (из двигателя выходит три провода), выведены наружу (выходит шесть проводов), выведены в распределительную коробку (в коробку выходит шесть проводов, из коробки три).

S = 1,73∙380∙1 = 658 Вт.

Теперь изменим схему соединения на «треугольник», линейное напряжение останется таким же U_л=380 В, а фазовое напряжение увеличится в корень из 3 раз U_ф=U_л=380 В. Увеличение фазового напряжения приведет к увеличению фазового тока в корень из 3 раз. Таким образом линейный ток схемы «треугольник» будет в три раза больше линейного тока схемы «звезда». А следовательно и потребляемая мощность будет в 3 раза больше:

S = 1,73∙380∙3 = 1975 Вт.

Таким образом, если двигатель рассчитан на подключение к трехфазной сети переменного тока по схеме «звезда», подключение данного электродвигателя по схеме «треугольник» может привести к его поломке.

Если в нормальном режиме электродвигатель подключен по схеме «треугольник», то для уменьшения пусковых токов на время пуска его можно соединить по схеме звезда. При этом вместе с пусковым током уменьшится также пусковой момент.

Подключение электродвигателя по схеме звезда и треугольник

Обозначение выводов статора трехфазного электродвигателя

Подключение трехфазного асинхронного двигателя к однофазной сети с помощью фазосдвигающего элемента

Трехфазные асинхронные электродвигатели могут быть подключены к однофазной сети с помощью фазосдвигаюших элементов. При этом электродвигатель будет работать либо в режиме однофазного двигателя с пусковой обмоткой (рисунок а, б, г) либо в режиме конденсаторного двигателя с постоянно включенным рабочим конденсатором (рисунок в, д, е).

Схемы подключения трехфазного асинхронного электродвигателя к однофазной сети

Схемы приведенные на рисунке «а», «б», «д» применяются, когда выведены все шесть концов обмотки. Электродвигатели с соединением обмоток согласно схемам «а», «б», «г» практически равноценны двигателям, которые спроектированы как однофазные электродвигатели с пусковой обмоткой. Номинальная мощность при этом состовляет 40-50% от мощности в трехфазном режиме, а при работе с рабочим конденсатором 75-80%.

Емкость рабочего конденсатора при частоте тока 50 Гц для схем «в», «д», «е» примерно рассчитывается соответственно по формулам:

Управление асинхронным двигателем

Прямое подключение к сети питания

Использование магнитных пускателей позволяет управлять асинхронными электродвигателями путем непосредственного подключения двигателя к сети переменного тока.

С помощью магнитных пускателей можно реализовать схему:

Использование теплового реле позволяет осуществить защиту электродвигателя от величин тока намного превышающих номинальное значение.

Нереверсивная схема

Реверсивная схема

Недостатком прямой коммутации обмоток асинхронного электродвигателя с сетью является наличие больших пусковых токов, во время запуска электродвигателя.

Плавный пуск асинхронного электродвигателя

В задачах, где не требуется регулировка скорости электродвигателя во время работы для уменьшения пусковых токов используется устройство плавного пуска.

Устройство плавного пуска защищает асинхронный электродвигатель от повреждений вызванных резким увеличением потребляемой энергии во время пуска путем ограничения пусковых токов. Устройство плавного пуска позволяет обеспечить плавный разгон и торможение асинхронного электродвигателя.

Устройство плавного пуска дешевле и компактнее частотного преобразователе. Применяется там, где регулировка скорости вращения и момента требуется только при запуске.

Частотное управление асинхронным электродвигателем

Для регулирования скорости вращения и момента асинхронного двигателя используют частотный преобразователь. Принцип действия частотного преобразователя основан на изменении частоты и напряжения переменного тока.

Скалярное управление асинхронным двигателем с датчиком скорости

Векторное управление используется в задачах, где требуется независимо управлять скоростью и моментом электродвигателя (например, лифт), что, в частности, позволяет поддерживать постоянную скорость вращения при изменяющемся моменте нагрузки. При этом векторное управление является самым эффективным управлением с точки зрения КПД и увеличения времени работы электродвигателя.

Среди векторных методов управления асинхронными электродвигателями наиболее широкое применение получили: полеориентированное управление и прямое управление моментом.

Полеориентированное управления асинхронным электродвигателем по датчику положения ротора

Полеориентированное управление позволяет плавно и точно управлять параметрами движения (скоростью и моментом), но при этом для его реализации требуется информация о направлениии вектора потокосцепления ротора двигателя.

Прямое управление моментом имеет простую схему и высокую динамику работы, но при этом высокие пульсации момента и тока.

Трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором

До широкого распространения частотных преобразователей асинхронные двигатели средней и большой мощности делали с фазным ротором. Трехфазные асинхронные двигатели с фазным ротором (АДФР) обычно применяли в устройствах с тяжелыми условиями пуска, например в качестве крановых двигателей переменного тока, или же для привода устройств, требующих плавного регулирования частоты вращения.

Конструкция АДФР

Фазный ротор

Конструктивно фазный ротор представляет из себя трехфазную обмотку (аналогичную обмотки статора) уложенную в пазы сердечника фазного ротора. Концы фаз такой обмотки ротора обычно соединяются в «звезду», а начала подключают к контактным кольцам, изолированным друг от друга и от вала. Через щетки к контактным кольцам обычно присоединяется трехфазный пусковой или регулировочный реостат. Асинхронные двигатели с фазным ротором имеют более сложную конструкцию, чем у двигателей с короткозамкнутым ротором, однако обладают лучшими пусковыми и регулировочными свойствами.

Статор АДФР

Статор асинхронного двигателя с фазным ротором по конструкции не отличается от статора асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Обозначение выводов вторичных обмоток трехфазного АДФР

Пуск АДФР

Пуск двигателей с фазным ротором производится с помощью пускового реостата в цепи ротора.

Применяются проволочные и жидкостные реостаты.

Металлические реостаты являются ступенчатыми, и переключение с одной ступени на другую осуществляется либо вручную с помощью рукоятки контроллера, существенным элементом которого является вал с укрепленными на нем контактами, либо же автоматически с помощью контакторов или контроллера с электрическим приводом.

Жидкостный реостат представляет собой сосуд с электролитом, в котором опущены электроды. Сопротивление реостата регулируется путем изменения глубины погружения электродов [3].

Для повышения КПД и снижения износа щеток некоторые АДФР содержат специальное устройство (короткозамкнутый механизм), которое после запуска поднимает щетки и замыкает кольца.

При реостатном пуске достигаются благоприятные пусковые характеристики, так как высокие значения моментов достигаются при невысоких значениях пусковых токов. В настоящее время АДФР заменяются комбинацией асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором и частотным преобразователем.

Источник