Асинхронный электродвигатель. Устройство и принцип действия. – www.motors33.ru

Асинхронный электродвигатель имеет две основные части – статор и ротор. Неподвижная часть двигателя называется статор. С внутренней стороны статора сделаны пазы, куда укладывается трехфазная обмотка, питаемая трехфазным током. Вращающаяся часть машины называется ротор, в пазах его тоже уложена обмотка. Статор и ротор собираются из отдельных штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,35-0,5 мм. Отдельные листы стали изолируются один от другого слоем лака. Воздушный зазор между статором и ротором делается как можно меньше (0,3-0,35 мм в машинах малой мощности и 1-1,5 мм в машинах большой мощности).
В зависимости от конструкции ротора асинхронные двигатели бывают с короткозамкнутым и с фазным роторами. Наибольшее распространение получили двигатели с короткозамкнутым ротором, они просты по устройству и удобны в эксплуатации.
Трехфазная обмотка статора помещается в пазы и состоит из ряда катушек, соединенных между собой. Каждая катушка сделана из одного или нескольких витков, изолированных между собой и от стенок паза.

Рис. 1. Различные виды обмотки статора асинхронных электродвигателей

На рис. 1, а) показана обмотка статора асинхронного электродвигателя. У этой обмотки каждая катушка состоит из двух проводников. Обмотка, состоящая из трех катушек, создает магнитное поле с двумя полюсами. За один период трехфазного тока магнитное поле сделает один оборот. При частоте 50 Гц это будет соответствовать 50 об/сек, или 3000 об/мин.
На рис. 1, б) показана обмотка, у которой каждая сторона катушки состоит из двух проводников.
Скорость вращения магнитного поля четырехполюсного статора вдвое меньше скорости вращения поля двухполюсного статора, т. е. 1500 об/мин (при 50 Гц). Обмотка четырехполюсного статора с одним проводником на полюс и фазу показана на рис. 1, в), а с двумя проводниками на полюс и фазу – на рис. 1, г). Магнитное поле шестиполюсного статора имеет втрое меньшую скорость, чем двухполюсного, т. е. 1000 об/мин (при 50 Гц). Обмотка шестиполюсного статора с одним проводником на полюс и фазу представлена на рис. 1, д). Число всех пазов на статоре равно утроенному произведению числа полюсов статора на число пазов, приходящееся на полюс и фазу.

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором является самым распространенным из электрических двигателей, применяемых в промышленности. Рассмотрим его устройство. На неподвижной части двигателя – статоре 1 – размещается трехфазная обмотка 2 (рис. 2), питаемая трехфазным током. Начала трех фаз этой обмотки выводятся на общий щиток, укрепленный снаружи на корпусе электродвигателя.

Рис. 2. Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором
Собранный сердечник статора укрепляют в чугунном корпусе 3 двигателя. Вращающуюся часть двигателя – ротор 4 – собирают также из отдельных листов стали. В пазы ротора закладывают медные стержни, которые с двух сторон припаивают к медным кольцам

Рис. 3. Короткозамкнутый ротор
а — ротор с короткозамкнутой обмоткой, б — «беличье колесо»,
в — короткозамкнутый ротор, залитый алюминием;
1 — сердечник ротора, 2 — замыкающие кольца, 3 — медные стержни,
4 — вентиляционные лопатки
Таким образом, все стержни оказываются замкнутыми с двух сторон накоротко. Если представить себе отдельно обмотку такого ротора, то она по внешнему виду будет напоминать «беличье колесо». В настоящее время у всех двигателей мощностью до 100 кВт «беличье колесо» делается из алюминия путем заливки его под давлением в пазы ротора. Вал 6 вращается в подшипниках, закрепленных в подшипниковых щитах 7 и 8. Щиты при помощи болтов крепятся к корпусу двигателя. На один конец вала ротора насаживается шкив для передачи вращения рабочим машинам или станкам.
Устройство статора асинхронного двигателя с фазным ротором и его обмотка не отличаются от устройства статора двигателя с короткозамкнутым ротором. Различие между этими электродвигателями заключается в устройстве ротора.

Рис. 4. Разрез асинхронного двигателя с фазным ротором
1 — вал двигателя, 2 — ротор, 3 — обмотка ротора, 4 — статор, 5 — обмотка статора, 6 — корпус, 7 — подшипниковые крышки, 8 — вентилятор, 9 — контактные кольца
Фазный ротор имеет три фазные обмотки, соединенные между собой звездой (реже треугольником). Концы фазных обмоток ротора присоединяют к трем медным кольцам, укрепленным на валу ротора и изолированным как между собой, так и от стального сердечника ротора, вследствие чего этот двигатель получил также название двигателя с контактными кольцами. Три кольца жестко насажены на вал ротора (через изоляционные прокладки). На кольца накладываются щетки, которые размещены в щеткодержателях, укрепленных на одной из подшипниковых крышек.
Щетки, скользящие по поверхности колец ротора, все время имеют с ними хороший электрический контакт и соединены, таким образом, с обмотками ротора. Щетки соединены с трехфазным реостатом.

Источник: Кузнецов М. И. Основы электротехники. Учебное пособие.
Изд. 10-е, перераб. «Высшая школа», 1970.

Назначение и принцип действия асинхронного двигателя

Подробности

Категория: Электрические машины

• электродвигатель

Назначение асинхронного электродвигателя

Система трехфазного переменного тока, позволившая создать устройства для получения вращающегося магнитного потока, вызвала появление наиболее распространенного в данное время электродвигателя, называемого асинхронным. Это название обусловлено тем, что вращающаяся часть машины — ротор — всегда вращается со скоростью, не равной скорости магнитного потока, т.е. не синхронно с ним. Изготовляемый на мощности от долей ватта до тысяч киловатт при напряжениях 127, 220, 380, 500, 600, 3000, 6000, 10000 В, этот электродвигатель прост по конструкции, надежен в эксплуатации и дешев по сравнению с другими типами. Он применяется во всех видах работ, где не требуется поддержания постоянной скорости вращения, а также в быту, в однофазном исполнении для малой мощности.

Принцип действия асинхронного двигателя

Рассмотрим устройство, показанное на рис.  Оно состоит из постоянного магнита 1, медного диска 2, рукоятки 3 и подшипников 4. Если вращать магнит при помощи рукоятки, то медный диск начинает вращаться в ту же сторону, но с меньшей частотой. Медный диск можно рассматривать как бесчисленное множество замкнутых витков; при вращении магнита 1 его магнитные силовые линии (м.с.л.) пересекают витки диска, и в витках наводится электродвижущая

Модель асинхронного двигателя

Обозначим:

п, — частота вращения магнита (синхронная частота), об/мин;
п2 — частота вращения диска, об/мин; п — разность частот вращения магнита и диска, об/мин.

Частота вращения диска меньше частоты вращения магнита, и, следовательно, диск вращается с несинхронной (асинхронной) частотой. Разница частот магнита и диска представляет собой частоту, с которой м.с.л. пересекают витки диска. Отношение разницы частот к синхронной частоте называется скольжением. Скольжение может быть выражено в долях единицы или в процентах:

В двигателях вращающееся магнитное поле создается трехфазным током, протекающим по обмотке статора, а роль диска выполняет обмотка ротора. Активная сталь статора и ротора служит магнитопроводом, уменьшающим в сотни раз сопротивление магнитному потоку.

Под влиянием подведенного к статору напряжения сети Ul в его обмотке протекает ток I,. Этот ток создает вращающийся магнитный поток Ф, замыкающийся через статор и ротор. Поток создает в обеих обмотках э.д.с. Е{ и Е2, как в первичной и вторичной обмотках трансформатора. Таким образом, асинхронный двигатель подобен трехфазному трансформатору, в котором э.д.с. создаются вращающимся магнитным потоком.

Рис. 2 . Работа асинхронного двигателя при cos ф2 = 1

Пусть поток вращается в направлении движения стрелки часов. Под влиянием э.д.с. Е2 в обмотке ротора пойдет ток I2, направление которого показано на рис. 2. Предположим, что он совпадает по фазе с Е2. Взаимодействие тока I2 и потока Ф создает электромагнитные силы F, приводящие ротор во вращение, вслед за вращающимся потоком. Таким образов, асинхронный двигатель представляет собой трансформатор с вращающейся вторичной обмоткой и способный поэтому превращать электрическую мощность E2I2 cos ф в механическую.

Ротор всегда отстает от вращающегося магнитного потока, так как только в этом случае может возникать э.д.с. Е2, а следовательно, ток 12 и силы F. Чтобы изменить направление вращения ротора, следует изменить направление вращения потока. Для этого меняют местами два любых провода, подводящие ток от сети к статору. В этом случае меняется порядок следования фаз ABC на АСВ или ВАС, и поток вращается в обратную сторону.

Ротор двигателя вращается с асинхронной частотой п2, поэтому и двигатель называется асинхронным. Частоту вращения магнитного потока называют синхронной частотой п1. Частота вращенияротора
Теоретически скольжение меняется от 1 до 0 или от 100% до 0, так как при неподвижном роторе в первый момент пуска п2 — 0; а если вообразить, что ротор вращается синхронно с потоком, п2 = пх.

Чем больше нагрузка на валу, тем меньше скорость ротора п2 и следовательно больше S, так как больший тормозной момент должен уравновеситься вращающим моментом; последнее возможно только при увеличении Е2 и I2, а значит и S. Скольжение при номинальной нагрузке SH у асинхронных двигателей равно от 1 до 7%; меньшая цифра относится к мощным двигателям.

• Назад
• Вперёд

• Вы здесь:  
• Главная
• Оборудование
• Эл. машины
• Воздушные зазоры у электрических машин

Еще по теме:

• Испытания по определению электрических величин электрических машин
• Основные повреждения электродвигателей
• Двигатели типа ДАБ
• Методы сушки электрических машин
• Автоматизация испытаний электрических машин

Разница между синхронным и асинхронным двигателем

В этой статье мы обсудим различия между синхронным двигателем и асинхронным двигателем. Но перед этим давайте посмотрим, что такое электродвигатель, синхронный двигатель и асинхронный двигатель.

Что такое электродвигатель?

Электродвигатели — это машины или устройства, преобразующие электрическую энергию в механическую.

Электродвигатели можно разделить на две широкие категории в зависимости от типа потребляемого тока следующим образом:

• Двигатель переменного тока
• Двигатель постоянного тока

Электродвигатели постоянного тока можно разделить на четыре основных типа в зависимости от расположения или конструкции следующим образом:

• Серийный двигатель постоянного тока
• Двигатель постоянного тока с постоянными магнитами

Кроме того, двигатели переменного тока можно разделить на две большие категории:

• Синхронный двигатель
• Асинхронный двигатель

Вышеупомянутые типы двигателей переменного тока имеют некоторое сходство, но также имеют некоторые существенные различия, которые отличают их друг от друга в зависимости от их конструкции, принципов работы и эффективности. В этой статье мы сосредоточимся на синхронном двигателе и асинхронном двигателе, а также на основных различиях между ними.

Что такое синхронный двигатель?

Синхронный двигатель определяется как электрическая машина, ротор которой вращается с той же скоростью, что и стационарное вращающееся магнитное поле (т. е. магнитное поле статора) с синхронной скоростью. Синхронный двигатель состоит из статора и ротора в качестве основных частей, а также контактных колец и обмотки. Мощность переменного тока подается на статор, а мощность постоянного тока подается на обмотку ротора.

Таким образом, в зависимости от типа возбуждения синхронные двигатели бывают двух типов:

• Двигатель без возбуждения
• Двигатель с возбуждением постоянным током

Принцип работы синхронного двигателя следующий:

В синхронном двигателе , мощность переменного тока, подаваемая на обмотку статора двигателя, создает вокруг нее вращающееся магнитное поле. Энергия постоянного тока подается на обмотку ротора синхронного двигателя через контактные кольца, прикрепленные к ротору, или постоянный магнит, расположенный рядом с ротором, чтобы также создать магнитное поле вокруг ротора. Другое название синхронного двигателя — 9.0005 «машина с двойным возбуждением» , так как она питается как переменным, так и постоянным током к обмотке статора и ротора двигателя соответственно.

При пуске синхронный двигатель не запускается с синхронной скоростью (вращательное магнитное поле) из-за инерции нагрузки. Демпферная обмотка служит для обеспечения пускового момента. Таким образом, синхронный двигатель не является самозапускающимся и нуждается в дополнительном пусковом механизме.

Скорость синхронного двигателя зависит от частоты сети и числа полюсов обмоток статора. Нагрузка на двигатель не влияет на скорость двигателя. Количество полюсов фиксировано, поэтому скорость двигателя может регулироваться частотно-регулируемым приводом.

Что такое асинхронный двигатель?

Асинхронный двигатель определяется как электрическая машина, ротор которой не вращается с той же скоростью, что и стационарное вращающееся магнитное поле (т. е. магнитное поле статора) с синхронной скоростью. Эта разница в скорости магнитного поля ротора и статора называется скольжением. Асинхронный двигатель также состоит из обмотки статора, ротора и сердечника статора. в качестве его основных частей. Практически скорость ротора сравнительно меньше по сравнению со скоростью вращающегося магнитного поля статора.

В зависимости от типа возбуждения ротор асинхронного двигателя бывает двух типов:

• Ротор с короткозамкнутым ротором
• Ротор с обмоткой или контактным кольцом

Ротор с короткозамкнутым ротором поставляется только с одним типом входного питания ( либо переменного, либо постоянного тока), и их также называют «машинами с однократным возбуждением». Но на ротор с обмоткой подается два разных типа входной мощности. Поэтому их называют «машинами с двойным возбуждением».

Принцип работы асинхронного двигателя следующий:

Хотя работа асинхронного двигателя аналогична работе синхронного двигателя, механизм возбуждения ротора асинхронного двигателя отличает его от синхронного двигателя. Ротор асинхронного двигателя не возбуждается никаким внешним источником постоянного тока, а скорость вращения асинхронного ротора зависит от магнитного поля, индуцируемого обмоткой статора.

Таким образом, вращение асинхронного ротора основано на явлениях электромагнитной индукции. Асинхронный двигатель также известен как Асинхронный двигатель , потому что он работает по принципу электромагнитной индукции. Разница в скорости вращения между обмотками статора и ротора асинхронного двигателя называется «скольжением».

Асинхронный двигатель не может работать на синхронной скорости. Двигатель всегда работает медленнее, чем синхронная скорость, и это зависит от скольжения двигателя. Ток ротора не течет, если нет скольжения, поэтому крутящий момент не создается. Скольжение вызывает наведение напряжения в роторе и вызывает протекание тока в роторе. Крутящий момент, создаваемый двигателем, зависит от тока ротора и магнитного потока в воздушном зазоре. Таким образом, наличие скольжения является обязательным условием работы асинхронного двигателя.

Скорость двигателя зависит от нагрузки. Более высокая нагрузка на двигатель вызывает большее скольжение и, следовательно, снижает скорость двигателя.

Разница между синхронным и асинхронным двигателем

В приведенной ниже сравнительной таблице показаны все основные различия между синхронным двигателем и асинхронным двигателем.

Ключ	Синхронный двигатель	Асинхронный двигатель
Определение	Синхронный двигатель — это машина переменного тока, скорость вращения ротора которой синхронизирована с вращающимся магнитным полем обмотки статора.	Асинхронный двигатель представляет собой машину переменного тока, скорость вращения ротора которой не синхронизирована с вращающимся магнитным полем обмотки статора.
Скорость ротора	Скорость ротора синхронного двигателя такая же, как скорость вращения магнитного поля статора.	Скорость вращения ротора синхронного двигателя меньше скорости вращения магнитного поля статора.
Принцип работы	Синхронный двигатель работает по принципу блокировки магнитных полей ротора и статора.	Асинхронный двигатель работает на электромагнитном индукционном механизме, существующем между магнитными полями статора и ротора.
Символическое обозначение	Сопротивление обозначается буквой «R».	Полное сопротивление обозначается буквой «Z».
Формула для скорости вращения ротора	Скорость вращения ротора синхронного двигателя равна синхронной скорости; таким образом, она определяется как Ns=120f/P Где NS — синхронная скорость, f — частота сети, а P — число полюсов статора.	Скорость вращения ротора асинхронного двигателя определяется выражением N R = N S (1 с) Где s — скольжение, N S — синхронная скорость, N R — частота вращения ротора.
Факторы, влияющие на скорость двигателя	Количество полюсов статора и потребляемая мощность переменного тока являются решающими факторами скорости синхронного двигателя.	Проскальзывание двигателя, механическая нагрузка и сопротивление цепи ротора являются решающими факторами скорости асинхронного двигателя.
Единица измерения	Единицей измерения синхронной скорости в системе СИ является радиан в секунду (Рад/с) или число оборотов в минуту (об/мин).	Единицей измерения асинхронной скорости в системе СИ также является радиан в секунду (Рад/с) или оборот в минуту (об/мин).
Скольжение двигателя	Скольжение синхронного двигателя равно нулю, т. е. скорости вращения ротора и статора равны.	Скольжение асинхронного двигателя находится в диапазоне от 0 до 1. Скольжение асинхронного двигателя никогда не равно нулю.
Зависимость нагрузки от скорости	Изменение механической нагрузки не влияет на скорость синхронного двигателя.	Изменение механической нагрузки приводит к изменению скорости асинхронного двигателя.
Источник питания ротора	Для создания магнитного поля ротора на ротор подается питание постоянного тока.	Асинхронные роторы не требуют возбуждения и могут начать вращаться сами по себе.
Регулятор скорости двигателя	Для управления скоростью синхронного двигателя используется частотно-регулируемый привод (ЧРП).	Для управления скоростью асинхронного двигателя используется частотно-регулируемый привод (VFD) и переменное сопротивление ротора (VRR).
Капитальные затраты	Затраты на управление синхронными двигателями выше.	Затраты на управление асинхронными двигателями сравнительно ниже.
Производительность	Эффективность работы синхронного двигателя сравнительно выше.	Эффективность работы асинхронных двигателей сравнительно ниже.
Величина скорости двигателя	Средняя скорость двигателя составляет 300 об/мин.	Средняя скорость двигателя чуть выше 600 об/мин.
Коэффициент мощности	Коэффициент мощности синхронного двигателя равен единице, опережает или отстает.	Коэффициент мощности асинхронного двигателя всегда отстает.
Применение	Синхронный двигатель находит свое применение в коррекции коэффициента мощности и работе с механическими нагрузками.	Асинхронный двигатель используется только для управления механическими нагрузками.

Заключение

В заключение следует отметить, что синхронные и асинхронные двигатели имеют жизненно важное значение в промышленных приложениях для управления тяжелыми механическими нагрузками. Из этой статьи видно, что, хотя синхронные двигатели сравнительно более эффективны с точки зрения производительности, они имеют высокую стоимость обслуживания и установки.

Наиболее существенная разница между ними заключается в том, что магнитные поля ротора и статора синхронных двигателей вращаются с одинаковой скоростью, в то время как у асинхронных двигателей они работают с разными скоростями, обычно называемыми скольжением. Кроме того, простота эксплуатации асинхронных двигателей по сравнению с синхронными двигателями является дополнительным преимуществом работы с асинхронными двигателями.

Читать далее

Похожие сообщения:

Пожалуйста, подпишитесь и поставьте нам лайк:

Синхронный двигатель против асинхронного двигателя —

Электродвигатели — это части оборудования, используемые для преобразования электричества в механическую энергию. Они используют электромагнетизм для работы, что облегчает взаимодействие между электрическим током и магнитным полем двигателя. Это взаимодействие создает крутящий момент в проволочной обмотке, который заставляет вал двигателя вращаться. Электродвигатели часто используются в таких приложениях, как электроинструменты, бытовая техника, вентиляторы, гибридные или электрические транспортные средства и многие другие.

В этом сообщении блога мы рассмотрим, как работают электродвигатели переменного тока (AC), а также различные различия между синхронными и асинхронными двигателями.

Как работает электродвигатель переменного тока?

Двигатель переменного тока специально преобразует переменный ток в механическую энергию за счет использования процесса электромагнитной индукции. В этих двигателях используется статор и ротор для работы с переменным током, при этом статор остается неподвижным, а ротор вращается.

В зависимости от применения могут использоваться однофазные или трехфазные двигатели переменного тока. Трехфазные двигатели переменного тока идеально подходят для применений, требующих большого преобразования мощности, в то время как приложения, требующие преобразования малой мощности, как правило, используют однофазные двигатели переменного тока. Например, однофазные двигатели переменного тока широко используются в жилых и коммерческих устройствах.

Существуют две основные категории двигателей переменного тока: синхронные и асинхронные. Эти типы отличаются скоростью вращения ротора по сравнению со скоростью статора.

Синхронный двигатель и асинхронный двигатель

Принципиальное различие между этими двумя двигателями заключается в том, что скорость вращения ротора относительно скорости статора у синхронных двигателей одинакова, а скорость вращения ротора у асинхронных двигателей меньше его синхронной скорости . Вот почему асинхронные двигатели также известны как асинхронные двигатели.

Асинхронный характер асинхронных двигателей создает скольжение — разницу между скоростью вращения вала и скоростью магнитного поля двигателя — что позволяет увеличить крутящий момент. Эти двигатели питаются от статора, а ротор индуцирует ток — отсюда и название «асинхронный» двигатель. Синхронные двигатели не имеют скольжения, потому что статор и ротор синхронизированы и требуют внешнего источника питания переменного тока.

Синхронные двигатели имеют два электрических входа, что делает их машинами с двойным возбуждением. В трехфазных синхронных двигателях обычно трехфазный переменный ток или другой вход питают обмотку статора, необходимую для облегчения создания крутящего момента. В качестве источника питания ротора часто используется постоянный ток, который либо запускает, либо возбуждает ротор. Когда поля статора и ротора замыкаются вместе, двигатель становится синхронным. Эти двигатели используются в таких приложениях, как электростанции, производственные предприятия и регулирование напряжения в линиях электропередачи.

В отличие от синхронных двигателей, асинхронные двигатели могут запускаться при подаче питания на статор, что устраняет необходимость в источнике питания для возбуждения или запуска ротора. Эти двигатели также имеют конструкцию с короткозамкнутым ротором или обмоткой, что привело к разработке таких типов двигателей, как асинхронные двигатели с пусковым конденсатором, асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором и двигатели с двойным короткозамкнутым ротором. Асинхронные двигатели используются в центробежных вентиляторах и компрессорах, конвейерах, токарных станках и лифтах.

Позвольте компании TLC помочь вам найти электродвигатель для вашего применения

Электрические двигатели используются в самых разных областях, от питания предприятий до небольших индивидуальных приложений, таких как бытовая техника. OEM-производителям и поставщикам электродвигателей нужны партнеры, которым они могут доверять для производства надежных деталей.
Thomson Lamination предлагает высококачественные штампованные компоненты для ламинирования электродвигателей. Мы можем производить большие объемы ламинирования ротора и статора с использованием металлов с высокой проводимостью для синхронных или асинхронных двигателей.