четырнадцатая. Асинхронные машины

Общие сведения

Асинхронная машина — это машина, в которой возбуждается вращающееся магнитное поле, относительно которого ротор вращается асинхронно, т. е. с частотой вращения, отличной от частоты вращения магнитного поля. Она является самой распространенной современной электрической машиной и применяется в качестве двигателя.

Изобретение асинхронных машин относится к 80-м годам XIX столетия и связано с именами итальянского, сербского и русского ученых Г. Феррариса (1847—1897), Н. Тесла (1856—1943) и М.О. Доливо- Добровольского. Г. Феррарис и Н. Тесла независимо друг от друга в 1888 г. предложили способ получения вращающегося магнитного поля на основе двухфазной цепи. Однако такие двигатели не получили широкого распространения.

Наибольшую роль в создании асинхронных двигателей сыграл М.О. Доливо-Добровольский, предложив в 1889 г. способ получения вращающегося магнитного поля на основе трехфазной цепи. Предложенные им принципиальные конструкторские решения трехфазных асинхронных двигателей в основном остались неизменными.

В дальнейшем получили большое распространение также однофазные асинхронные двигатели для электробытовых приборов, электроинструментов и др.

Основное достоинство асинхронного двигателя — простота конструкции. В машине отсутствуют какие-либо легко повреждающиеся или быстро изнашивающиеся электрические части.

Основной недостаток — сложное и неэкономичное регулирование режимов работы.

Устройство трехфазной асинхронной машины

Трехфазная асинхронная машина состоит из неподвижного статора и вращающегося ротора.

Конструкция статора. Статор асинхронной машины представляет собой полый цилиндр, собранный из листов электротехнической стали, изолированных друг от друга слоем лака (рис. 14.1, а). В пазах на внутренней стороне статора размещаются обмотки трех фаз. Обмотка каждой фазы содержит одну или несколько катушечных групп, соединенных последовательно и расположенных вдоль окружности статора на равном расстоянии друг от друга. На рис. 14.1, б показано расположение в пазах статора обмотки одной фазы, состоящей из двух катушечных групп. Здесь А — начало, X — конец обмотки.

Обмотки фаз соединяются между собой звездой или треугольником и подключаются к трехфазной сети. Токи в обмотках фаз возбуждают в машине вращающееся магнитное поле статора с числом пар полюсов р, равным числу катушечных групп в обмотке одной фазы. Это достигается взаимным расположением обмоток фаз, при котором катушечные группы обмотки одной фазы сдвинуты по окружности статора относительно катушечных групп обмотки соседней фазы на

угол ^j Tij jр. В частности, для обмотки четырехполюсной машины

(р = 2) этот угол равен п/3 (рис. 14.1, 6, пунктиром отмечены пазы статора для обмоток фаз В и С).

Рис. 14.1

Для укладки многовитковой катушечной группы в пазах статора ее разделяют на q последовательно соединенных секций по wc витков в каждой секции. Возможны секции с одинаковым или неодинаковым шагом намотки у. В первом случае стороны каждой секции сдвинуты по окружности статора на угол тс/р, что соответствует одному полюсному делению у- т, г. е. длине окружности статора, приходящейся на один полюс (рис. 14.1, в),

где D — внутренний диаметр сердечника статора.

Во втором случае секции катушечной группы вложены друг в друга (рис. 14.1, б), т. е. шаг намотки у переменный.

Распределение обмоток фаз по нескольким пазам не только улучшает использование цилиндрической конструкции статора, но и обус-

ловливает необходимое распределение магнитного поля в воздушном зазоре между статором и ротором.

Сердечник статора изготовляется с открытыми или полуоткрытыми пазами (рис.14.2, а и б). На рисунке показаны: 1, 4, 5—изоляционные прокладки; 2 — проводники; 3— изоляция; 6— клин. Применение полуоткрытых пазов уменьшает магнитное сопротивление и, следовательно, намагничивающий ток. При открытых пазах упрощается укладка секций и повышается надежность их изоляции.

Конструкция ротора. Ротор асинхронной машины представляет собой цилиндрический сердечник (рис. 14.3, а), собранный из листов электротехнической стали, изолированных друг от друга слоем лака. Сердечник ротора насажен на вал, закрепленный в подшипниках. В пазах сердечника ротора располагаются витки обмотки ротора.

Различают ротор с короткозамкнутой обмоткой и фазный ротор.

Ротор с короткозамкнутой обмоткой применяется в большинстве асинхронных машин.

Обмотка такого ротора выполняется в виде цилиндрической клетки (рис. 14.3, б) из медных или алюминиевых стержней, которые без изоляции укладываются в пазы сердечника ротора. Концы стержней замыкаются на торцах ротора кольцами из того же материала, что и стержни («беличье колесо»). Часто такая обмотка изготовляется путем заливки пазов серд- речника ротора расплавленным алюминием.

Рис. 14.5

Рис. 14.6

Обмотка фазного ротора (рис. 14.3, в) выполняется изолированным проводом. В большинстве случаев она трехфазная, с тем же числом катушек, что и обмотка статора двигателя. Обмотки трех фаз ротора соединяются звездой и подключаются к трем контактным кольцам, укреплен-ным на валу машины, но изолированным от него. По кольцам скользят щетки, установленные в неподвижных щеткодержателях. Через кольца и щетки обмотка ротора присоединена к трехфазному реостату (рис. 14.4).

Включение реостата в цепь ротора улучшает условия пуска двигателя — уменьшает пусковой ток и увеличивает пусковой вращающий момент, а также позволяет плавно регулировать частоту вращения ротора.

На рис. 14.5, а и б приведены условные обозначения асинхронных машин с короткозамкнутой обмоткой ротора и фазным ротором.

Общий вид корпуса асинхронной машины с укрепленным на нем сердечником статора, но без обмотки, приведен на рис. 14.6.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >