Принцип действия асинхронного двигателя

Принцип действия асинхронного двигателя

В расточке неподвижной части асинхронного двигателя — статора расположена вращающаяся часть двигателя — ротор, состоящий из вала, сердечника и обмотки (рис. 3.1). Обмотка ротора представляет собой короткозамкнутую конструкцию, состоящую из нескольких (на рис. 3.1 из восьми) алюминиевых стержней, расположенных в продольных пазах сердечника ротора и замкнутых с двух сторон по торцам ротора алюминиевыми кольцами (на рисунке эти кольца не показаны). Ротор и статор разделены воздушным зазором.

При включении трехфазной обмотки статора в сеть в обмотках фаз, соединенных «звездой» или «треугольником», появляются токи, сдвинутые по фазе (во времени) относительно друг друга на 120 эл. град (рис. 3.2, а):

Ток каждой фазной обмотки создает пульсирующую МДС, а совокупное действие всех трех МДС — результирующую МДС, вектор которой, принимая различное направление в разные моменты времени, вращается относительно статора. Принцип образования этой вращающейся МДС рассмотрим на простейшей трехфазной двухполюсной обмотке статора, каждая фаза которой состоит из одной катушки.

Проведем ряд построений вектора МДС трехфазной обмотки, соответствующих различным моментам времени, отмеченным на графике рис. 3.2, а цифрами 0, 1, 2, 3.

В момент времени 0 ток в фазе А равен нулю, в фазе В имеет отрицательное направление, а в фазе С — положительное. Эти направления тока отмечаем на рис. 3.2, б. Затем в соответствии с указанными в пазовых сторонах обмотки направлениями токов определяем направление вектора МДС F трехфазной обмотки статора (вектор направлен вертикально вниз). В момент времени 1 ток в обмотке фазы В равен нулю, в обмотке фазы А имеет положительное направление, а в обмотке фазы С — отрицательное направление. Сделав построения, аналогичные предыдущему моменту времени 0, видим, что вектор МДС F повернулся относительно своего положения в момент времени 0 на 120° по часовой стрелке. Проведя такие же построения для моментов времени 2 и 3, видим, что вектор F каждый раз поворачивается на 120° и за один период трехфазного переменного тока делает полный оборот (360°).

Если частота тока в обмотке статора f= 50 Гц, то вектор МДС F вращается с частотой 3000 об/мин. В общем случае частота вращения вектора МДС n1, называемая синхронной частотой вращения, прямо пропорциональна частоте тока f и обратно пропорциональна числу пар полюсов р обмотки статора:

Значения синхронных частот вращения для промышленной частоты переменного тока f= 50 Гц зависят от числа пар полюсов:

Вращающаяся МДС создает в расточке статора вращающееся магнитное поле. При необходимости изменить направление вращения МДС нужно поменять порядок следования токов в фазных обмотках.

Так, в рассмотренном примере (см. рис. 3.2) порядок следования токов в фазных обмотках был А—В—С. При этом МДС вращалась по часовой стрелке. Если порядок следования токов в фазных обмотках изменить (А—С—В), то МДС трехфазной обмотки будет вращаться против часовой стрелки. Для изменения порядка следования токов в обмотках фаз необходимо поменять места присоединения к сети двух проводов, отходящих от зажимов обмотки статора. Изменение направления тока во всех трех обмотках фаз не меняет направления вращения поля статора.

Таким образом, при включении обмотки статора асинхронного двигателя в сеть трехфазного тока возникает вращающееся магнитное поле статора, частота вращения которого n1, (см. рис. 3.1).

Вращающееся поле статора (полюсы N1 и S1) сцепляется как с обмоткой статора, так и с обмоткой ротора и наводит в них ЭДС. При этом ЭДС обмотки статора, являясь ЭДС самоиндукции, действует встречно приложенному к обмотке напряжению и ограничивает величину тока в обмотке. Обмотка ротора замкнута, поэтому ЭДС ротора создает в стержнях этой обмотки токи. Взаимодействие токов ротора с полем статора создает на роторе электромагнитные силы Fэм, направление которых определяют по правилу «левой руки». Из рис. 3.1 видно, что силы Fэм стремятся повернуть ротор в направление вращения магнитного поля статора. Совокупность сил Fэм создает на роторе электромагнитный момент М, приводящий его во вращение с частотой n2. Вращение ротора посредством вала передается рабочему механизму.

Характерным признаком асинхронных машин является неравенство частот вращения ротора n2 (асинхронная частота вращения) и вращающегося поля статора n1 (синхронная частота вращения), так как только в этом случае в стержнях обмотки ротора асинхронного двигателя индуцируется ЭДС.

В двигательном режиме работы асинхронной машины n2

Таким образом, электрическая энергия, поступающая из сети в обмотку статора, преобразуется в механическую энергию вращения ротора двигателя.

Принцип действия асинхронного двигателя






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2020 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.