Устройство и режимы работы асинхронных машин с КЗ ротором

Неподвижная часть двигателя – статор – состоит из корпуса и сердечника с трёхфазной обмоткой. В корпусе расположен сердечник статора, имеющий шихтованную конструкцию: отштампованные листы из тонколистовой электротехнической стали толщиной 0,5 мм покрыты слоем изоляционного лака, собраны в пакет и скреплены специальными скобами или продольными сварными швами по наружной поверхности пакета. Такая конструкция сердечника способствует значительному уменьшению вихревых токов, возникающих в процессе перемагничивания сердечника вращающимся магнитным полем. На внутренней поверхности сердечника статора имеются продольные пазы, в которых расположены пазовые части обмотки статора, соединённые в определённом порядке лобовыми частями, находящимися за пределами сердечника по его торцовым сторонам.

В расточке статора расположена вращающаяся часть двигателя – ротор, состоящий из вала и сердечника с короткозамкнутой обмоткой. Такая обмотка, называемая «беличье колесо», представляет собой ряд металлических стержней, расположенных в пазах сердечника ротора, замкнутых с двух сторон короткозамыкающими кольцами. Сердечник ротора также имеет шихтованную конструкцию, но листы ротора не покрыты изоляционным лаком, а имеют на своей поверхности тонкую плёнку окисла. Это является достаточной изоляцией, ограничивающей вихревые токи, так как величина их невелика из-за малой частоты перемагничивания сердечника ротора.

Вал ротора вращается в подшипниках качения, расположенных в подшипниковых щитах.

Охлаждение двигателя осуществляется методом обдува наружной оребрённой поверхности корпуса.

Для предохранения обслуживающего персонала от возможного поражения электрическим током двигатели снабжаются болтами заземления (не менее 2).

Режимы работы Генераторный режим.Если обмотку статора включить в сеть, а ротор асинхронной машины посредством приводного дви­гателя ПД (двигатель внутреннего сгорания, турбина и т.п.), яв­ляющегося источником механической энергии, вращать в направ­лении вращения магнитного поля статора с частотой n₂ > n₁, то направление движения ротора относительно поля статора изме­нится на обратное (по сравнению с двигательным режимом работы этой машины), так как ротор будет обгонять поле статора. При этом скольжение станет отрицательным, а ЭДС, наведенная в обмотке ротора, изменит свое направление. Электромагнитный момент на роторе М также изменит свое направление, т.е. будет направлен встречно вращающемуся магнитному полю статора и станет тормозящим по отношению к вращающемуся моменту при­водного двигателя M₁(рис. 4, а). В этом случае механическая мощность приводного двигателя в основной своей части будет преобразована в электрическую активную мощность Р₂ перемен­ного тока. Особенность работы асинхронного генератора состоит в том, что вращающееся магнитное поле в нем создается реактивной мощностью Q трехфазной сети, в которую включен генератор и куда он отдает вырабатываемую активную мощность Р₂. Для работы асинхронного генератора необходим источник переменного тока, при подключении к которому происходит воз­буждение генератора, т. е. в нем возбуждается вращающееся маг­нитное поле.

Скольжение асинхронной машины в генераторном режиме может изменяться в диапазоне -∞<s<0,т. е. оно может прини­мать любые отрицательные значения.

Режим торможения противовключением.Если у работаю­щего трехфазного асинхронного двигателя поменять местами лю­бую пару подходящих к статору из сети присоединительных про­водов, то вращающееся поле статора изменит направление вращения на обратное. При этом ротор асинхронной машины под действием сил инерции будет продолжать вращение в прежнем направлении. Другими словами, ротор и поле статора асинхронной машины будут вращаться в противоположных направлениях. В этих условиях электромагнитный момент машины, направленный в сторону вращения поля статора, будет оказывать на ротор тор­мозящее действие (рис. 4, в). Этот режим работы асинхронной машины называется электромагнитным торможением проти­вовключением. Активная мощность, поступающая из сети в машину при этом режиме, частично затрачивается на компенсацию механиче­ской мощности вращающегося ротора, т.е. на его торможение.

В режиме электромагнитного торможения частота вращения ротора является отрицательной, а поэтому скольжение приобретает положительные значения больше единицы:

.

Скольжение асинхронной машины в режиме торможения противовключением может изменяться в диапазоне 1<s<+∞, т.е. оно может принимать любые положительные значения больше единицы.