Устройство трёхфазного асинхронного двигателя

Асинхронный двигатель (АД) состоит из статора и ротора (рис. 1). Статор состоит из чугунной станины 1, в которой закреплён магнитопровод 2 (сердечник из изолированных друг от друга листов 0,5 мм электротехнической стали) в виде полого цилиндра. По внутренней окружности сердечника вырезаны пазы, в которых укладывается обмотка 3. В зависимости от способа соединения обмоток различают двухполюсные и многополюсные машины. У двухполюсных машин обмотка статора состоит из трёх катушек, сдвинутых на 120°, у четырёхполюсных - из шести катушек с углом 60°.

Модель асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Рис. 1. Модель асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Ротор также набирают из тонких листов электротехнической стали. В пазах ротора размещают обмотку 4, которая может быть короткозамкнутой или фазной. Наиболее распространена короткозамкнутая обмотка в виде беличьей клетки. Она состоит из проводящих стержней (медь, алюминий), соединённых по торцам медным или алюминиевыми кольцами 5. Короткозамкнутая обмотка не изолируется от ротора. Фазная обмотка изолирована от ротора, концы её выводятся на контактные кольца и через щётки во внешнюю цепь (рис. 2).

б

Рис. 2. Условное изображение асинхронного двигателя: а - с короткозамкнутым ротором; 6-е фазным ротором

Вращающееся магнитное поле

К статорной обмотке подключается трёхфазное синусоидальное напряжение (рис. 3).

Временные диаграммы трёхфазного напряжения и магнитной индукции

Рис. 3. Временные диаграммы трёхфазного напряжения и магнитной индукции

В каждой катушке будет создаваться магнитное поле, которое характеризуется вектором магнитной индукции. На рис. 3 показаны направления векторов при положительных значениях токов в каждой фазе.

Рассмотрим мгновенные значения ВАвс и результирующую индукцию для моментов времени: 0, тг/2, тг, 3/2л.

Очевидно, что результирующий вектор магнитной индукции, оставаясь по величине равным 1,5Втах, вращается с угловой скоростью го по часовой стрелке при чередовании фаз А, В, С. Если две фазы поменять местами, то направление вращения изменится на противоположное.

Таким образом, при подключении трёхфазного напряжения в статоре образуется вращающееся магнитное поле.

Ток, проходя по катушке, создает переменный магнитный поток, направленный по оси катушки в положительном или отрицательном направлении. Мгновенное значение результирующего потока ф машины равно сумме мгновенных значений потоков фаз, т.е.

ф = фл+фв+фс. (1)

Построим векторы потоков для моментов времени Z]-Z6 как показано на рис. 4.

Векторные диаграммы магнитных потоков

Рис. 4. Векторные диаграммы магнитных потоков.

В момент времени t = 0, следовательно, Фд(/1) = 0, так как Фд(/і) < 0, то Фд(?і) направлен по оси катушки BY в отрицательном направлении. Поскольку Фс(Л) > 0, то ФсОї) направлен по оси катушки CZ

в положительном направлении. Поскольку | i^t) | = | |, что следу

ет из свойства симметричной трёхфазной системы токов, то | Фв(?1) | = | Фс(Л) | и вектор Ф(б) направлен вертикально вниз. Осуществляя аналогичные построения для моментов времени f2, ti, ?4 убедимся, что за время, равное половине периода тока в фазе обмотки вектор результирующего потока Фрез повернётся в пространстве на угол 180°, а за время, равное периоду тока Т = /f, он повернется на 360° или сделает один полный оборот. Длина (модуль) вектора результирующего потока сохраняется при этом постоянной и равной 3/2 от амплитуды потока любой из фаз машины.

Таким образом, в том случае, если каждая фаза обмотки представлена в машине одной катушкой, то при питании фаз симметричной трехфазной системой токов, меняющихся с частотой /, в рабочем объеме машины образуется круговое магнитное поле, вращающееся с частотой /і или с частотой вращения п, об/мин

«і = 60/ (2)

Рассмотренное поле эквивалентно полю двух полюсов магнита, вращающихся в пространстве с частотой п. Для организации такого поля в машине с двухфазной обмоткой необходимо сдвинуть в пространстве геометрические оси фазных катушек на 90° и организовать сдвиг по фазе токов в фазных катушках на 90°.

Результирующее магнитное поле совершает один оборот за один период тока для двухполюсной машины. Но в статоре можно создать и многополюсное поле. Для этой цели увеличивается количество катушек во столько раз, во сколько увеличится число пар полюсов.

Частота вращения магнитного поля с двумя парами полюсов будет в два раза меньше, чем у двухполюсной машины, так как за один период изменения токов полюсы поворачиваются на угол, равный 180°.

Частота вращения поля статора, об/мин

60/

«о = ^> Р

trq/- частота напряжения сети;

р - число пар полюсов.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ   След >