Назначение и устройство трехфазных АД

ЛЕКЦИЯ 13

ТРЕХФАЗНЫЕ АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ (АД)

Назначение и устройство трехфазных АД

Среди двигателей наибольшее (до 80%) распространение получили АД из-за их дешевизны и надежности.

К асинхронным относятся машины переменного тока, частота вращения ротора n₂ которых при постоянной частоте переменного тока источника f изменяется с изменением нагрузки и отличается от синхронной частоты, т.е. от частоты вращения магнитного поля статора n₁.

«Асинхронный» - неодновременный.

Условное обозначение:

Как и все электрические машины, АД обратимы, т.е. могут работать и в генераторном и в двигательном режимах. Но Асинхронные генераторы практически не применяются.

Терминология: (механика-электрика) статор-индуктор, ротор-якорь.

АД состоит из неподвижного статора и вращающегося ротора, разделенных воздушным зазором.

СТАТОР состоит из: 1 – корпуса (из алюминиевых сплавов) с ребрами для охлаждения; 2 – сердечника статора, набранного из листов электротехнической стали и запрессованного в корпус; на внутренней поверхности сердечника выштампованы пазы, в которые укладывается обмотка статора 3;

РОТОР состоит из: 4 – шихтованного сердечника ротора, в пазах которого уложена обмотка ротора 5;

Между ротором и статором выполнен небольшой воздушный зазор 6. Сердечник ротора 4 посажен на вал 7. Статор поддерживается на подшипниковых щитах 8, а корпус 1 крепится к основанию при помощи лап 9.

С одной стороны ротора на валу закреплен вентилятор 10, закрытый тонким кожухом вентилятора 11.

Выводы обмотки статора 3 подсоединены к клемной коробке 12. Эта обмотка трехфазная. Оси отдельных обмоток (фаз) расположены друг относительно друга под углом 120°. Между собой обмотки соединяются в «звезду» или «треугольник».

Ротор может быть выполнен короткозамкнутым или фазным.

В короткозамкнутом роторе обмотка выполнена по типу беличьей клетки. В пазы сердечника ротора укладываются (заливаются) алюминиевые или латунные стержни, которые с концов соединены кольцами.

В фазном роторе или АД с контактными кольцами в пазы ротора укладывается трехфазная обмотка, которая, как правило, соединена «звездой». Начала каждой фазы подсоединены к трем контактным кольцам, которые насажены на вал ротора. Таким образом, с помощью щеток обмотка ротора может быть соединена с внешней цепью, а именно, пуско-регулирующим реостатом.

 

Вращающееся магнитное поле

В основе работы АД лежит использование вращающегося магнитного поля, которое создается обмоткой статора.

Для создания вращающегося магнитного поля необходимо 2 условия:

1) пространственный сдвиг между обмотками (фазами), создающими магнитное поле;

2) фазовый (временной) сдвиг между этими обмотками (фазами).

В трехфазном АД конструктивно оси обмоток повернуты друг относительно друга на 120°. Фазовый сдвиг между токами, а значит и полями обмоток, возникает при подключении этих обмоток к трехфазной сети.

При подключении к трехфазной сети токи обмоток сдвинуты на 120°:

;

;

.

Аналогично можно записать и для магнитных полей:

;

;

.

На рисунке показаны распределения магнитных поле в три момента времени при максимумах токов в фазах.

Результирующий вектор магнитного поля равен 1,5×B_m (где B_m - амплитуда поля одной фазы) и вращается с угловой скоростью w в сторону отстающей фазы.

Такое вращающееся поле называют круговым магнитным полем.

Для изменения направления вращения магнитного поля и ротора АД нужно поменять порядок чередования фаз в двух обмотках.

В общем случае магнитное поле вращается с частотой

, об/мин,

где f - частота тока в обмотках;

p - число пар полюсов магнитного поля.

Движение магнитной волны сопровождается перемещением магнитных полюсов N и S во внутренней поверхности статора. Зависимость магнитного поля в воздушном зазоре близка к синусоидальной.