Принцип работы асинхронных двигателей и их устройство: особенности применения привода

Принцип работы асинхронных двигателей и их устройство: особенности применения привода

Содержание
  1. Какие бывают
  2. Подробнее о конструкции
  3. Как работает
  4. Подробнее о скольжении и скорости вращения элементов
  5. Где используют

Асинхронный

Асинхронные двигатели — это надёжные в работе устройства, которые применяются как на машинах промышленного производства, так и в конструкциях обычной бытовой техники (типичным примером являются стиральные машины).

Асинхронные двигатели обладают высоким коэффициентом полезного действия, и из-за их частого применения новичкам в электрике лучше подготовиться к работе с такими типами элементов в конструкциях различных машин.

О принципах работы этого элемента расскажем в нашей статье.

Какие бывают

Асинхронный

Есть несколько группы асинхронных приводов. К ним относят следующие:

  1.  Асинхронные приводы, в конструкциях которых есть короткозамкнутый ротор.
  2. Асинхронные приводы, в конструкциях которых есть фазный ротор.

Главные различия групп основаны на том, что первого типа не обладают щётками и выраженными обмотками. Можно сказать, что эта группа менее капризна, поскольку её проще обслуживать и ремонтировать.

Устройства второй группы обладают тремя обмотками, которые соединены с кольцами контактов, при этом ток в них снимается с помощью щёток. Во второй группе регулировать моменты значительно проще, при этом запуск обладает высокой плавностью.

 

Асинхронный и его скольжение

Существуют и иные способы классификаций асинхронных двигателя.

Их можно различать по следующим характеристикам:

  1. Сколько в асинхронном приводе фаз питания. Соответственно, встречаются с одной, двумя или тремя фазами. Устройство на две фазы используются в стандартных сетях на двести двадцать вольт. На три фазы чаще используют в машинах на промышленном производстве, поскольку напряжение там выше.
  2. Способы крепления. Закреплять асинхронный привод можно с помощью фланца, специальной детали для закрепления, и с помощью лап.
  3. Различия по режимам работы.

Асинхронный и его скольжение

Двигатели асинхронные работают в следующих режимах:

  • длительный режим работы;
  • кратковременный режим работы;
  • повторяющийся кратковременный режим работы.

Существуют и другие параметры, по которым можно относить асинхронные двигатели к разным группам.

Обычно двигателям с одной фазой уделяют больше внимания. Они могут подключаться самыми разными способами, как через конденсаторы, так и через рабочие ёмкости. Виток данного вида коротко замкнут, то есть работать без конденсаторов (актуально для вытяжек).

Подробнее о конструкции

 

Асинхронный и его скольжение

Асинхронные двигатели работают в цепях с переменным током. Название они получили от ротора, которые вращается гораздо медленнее, чем поле в статоре, обеспечивая несинхронное вращение. Для лучшего понимания нужно рассмотреть элементы двигателя.

Во всех асинхронных приводах есть роторы и статоры. Можно сказать проще:

  1.  Статоры являются неподвижным элементом любых генераторов и электрических двигателей.
  2. Роторы являются вращающимся элементом, который обеспечивает движение в генераторах и электрических асинхронных устройствах.

Статоры включают в себя корпус. На торцах корпус закрывают щитами подшипника, кроме того, там же устанавливают сами подшипники.

Подшипники могут скользить или раскачиваться. Кроме того, в корпусах располагают сердечники с обмотками. Они и являются обмотками статора.

Асинхронный и его скольжение

Поскольку токи являются переменными, необходимо снижать потери, возникающие при блуждающем токе, или токе Фуко. Для этого сердечники изготавливают из ряда пластинок, которые изолированы между собой окалинами и скрепляются лаком.

Обмотки принимают напряжение питающего напряжения. Проходящий через эту часть конструкции ток называется током статора.

Обмотки встречаются разного количества, от одной до необходимого числа. Нужное число обмоток зависит от того, сколько в двигатели будет фаз питания.

У асинхронных приводов с тремя фазами существует по три обмотки, соединённых схемами треугольником и звездой. При этом количество обмоток повлияет на скорость вращений на вале.

Испытания асинхронного

Роторы бывают разными. Разделяют фазный ротор и ротор короткого замыкания.

Ротор короткого замыкания обладает стержнями из металла (металл может быть разным, например, алюминий или медь).

На рисунке обозначен двойкой. Сердечник располагается под номером один и он связан с ротором. Они замкнуты с помощью кольца под номером три.

Благодаря такому типу конструкции создаётся колесо, напоминающее колесо для бега мелких домашних животных.

Из-за этого иногда данную деталь называют беличьим колесом. При этом стрежни в части размещают немного под углом, для уменьшения гармоники электродвижущей силы и пульсаций магнитных полей.

Испытания асинхронного

В чём отличие этого ротора от фазного ротора? На фазных обычно уже есть 3 обмотки, как и у статора. Обмотки соединяются с кольцами, как правильно медными, которые прессуют на вале электродвигателя.

Кольца вала соединяются с механизмами, которые приводя конструкцию в движение. Форма может быть как кинической, так и цилиндрической, чтобы можно было правильно соединить деталь с остальной конструкцией.

С обратной стороны вала расположена крыльчатка, благодаря которой происходит обдув и охлаждение. Сверху  чаще всего на крыльчатку надет кожух.

Благодаря этому прохладная струя воздуха направлена вдоль устройства. Если вентилятор не придёт в движение, двигатель перегреется и выйдет из строя.

Как работает

Испытания асинхронного

Принцип работы устройства непосредственно связан с индукцией. Из-за того, что магнитные поля в отдельных частях устройства взаимодействуют, асинхронные электрические приводы начинают вращаться.

Поле возникает вокруг проводников или постоянных магнитов с помощью проходящего через эти элементы электрического тока. Подробнее рассмотрим работу элемента.

Обмотки для возбуждения системы в данном двигателе нет. Из-за этого многие задаются вопросом, как вообще может работать асинхронный привод. Объясняется это тем, что электрический асинхронный двигатель является своего рода трансформатором.

Испытания асинхронного

Особенности действия лучше объяснять на примере устройств с тремя фазами, поскольку они используются чаще других.

Обмотки в сердечниках располагаются следующим образом (хотя само по себе расположение можно считать условным):

  1. Ток с тремя фазами протекает через обмотки, помогая созданию вращающегося магнитного поля. Фазы сдвигаются, благодаря чему ток может проходить по разным обмоткам. При этом в возникших магнитных полях полюса направляются по правилу правой руки. Они идут в ту сторону, согласно которой установлена определённая обмотка. На графике изменение положений и прохождение тока выглядит следующим образом:
  2. В двигателях с двумя полюсами обмотки смещаются на сто двадцать градусов по сравнению с каждой идущей до неё обмоткой. Углы сдвигов фаз напряжения в сетях с переменным током при этом тоже меняются.

Испытания асинхронного

Магнитные поля статоров обладают синхронной скоростью вращения. Более наглядно увидеть принцип работы вращения можно в следующем видео.

При этом помните, что в двигателях с одной и двумя фазами вращение не происходит. Кроме того, они обладают не тремя, а всего двумя обмотками.

Если в двигателе установлен ротор с коротки замыканием, в стержне статоров появляется электродвижущая сила. Из-за замкнутости по части проходить электрический ток, влияющий на появление магнитного поля.

Из-за того, что сила тока и несколько полей взаимодействуют между собой, ротор начинает вращаться, следуя за вращением магнитного поля статора. Хотя от статора он всё же немного отстаёт, поэтому можно сказать, что он скорее скользит.

Скорость вращений магнитных полей считают синхронной скоростью. Получается, что ротор вращается уже асинхронно, из-за чего двигатель и назвать именно так.

Ротор на фазу работает примерно по тому же принципу. Главное отличие в том, что кольца фазного ротора соединены с реостатом. Реостат выходит из цепи в процессе работы устройства, благодаря чему обмотки могут замыкаться.

Благодаря этому двигатель запускается, пусковой ток значительно снижается благодаря повышению сопротивления в роторе.

Итак, можно прийти к следующим выводам:

  • Благодаря току в обмотке двигателя появляются магнитные поля.
  • Магнитные поля рождают токи в роторах.
  • Благодаря токам в роторе магнитные поля образуются вокруг этого элемента двигателя.
  • Статор вращается из-за своего поля.
  • Это приводит к тому, что ротор тоже вращается, поскольку следует за магнитным полем статора.

Подробнее о скольжении и скорости вращения элементов

Испытания асинхронного двигателя

Допустим, что n1 обозначается частоты вращений магнитных полей в статоре. Они больше, чем в роторе. Частоту вращений в роторе обозначим n2. Для того, чтобы определить разницу между ними, надо найти скольжение.

При этом скольжение в этом случае не является минусом для двигателя. Если бы вращение было синхронным, в стержне не появлялся бы ток, поэтому двигатель не начал бы свою работу.

Частота является одной из ключевых характеристик для ротора двигателя. Её работу характеризуют три единицы:

  1. Частота напряжений в питающих сетях, обозначается f.
  2.  Сколько есть пар магнитных полюсов, обозначается p.
  3.  Значение скольжения, обозначается S.

Магнитные пары и их количества напрямую зависят от количества обмоток в статоре. Значение скольжения напрямую зависит от того, как сконструирован двигатель и можно сказать, что асинхронные скорости слегка меньше синхронных скоростей.

Частоты в переменном токе равняются пятидесяти герцам, поскольку это фиксированная величина.

Испытания асинхронного двигателя

По этой причине почти невозможно воздействовать на вращение в асинхронном двигателе. Однако можно оказывать влияние на частоты в питающей сети, с помощью частотного преобразователя.

С помощью этого элемента можно понизит напряжение в статоре, но это повлияет на снижение мощности в двигателе и потерю коэффициента полезного действия всего устройства.

Варианты электрического двигателя могут быть следующими:

  1. Одна пара полюсов, то есть три тысячи оборотов в минуту.
  2. Две пары полюсов, то есть полторы тысячи оборотов в минуту.
  3. Три пары полюсов, то есть тысяча оборотов в минуту.
  4. Четыре пары полюсов, то есть семьсот пятьдесят оборотов в минуту.

На самом деле вращение будет немного более сниженным, обычно информацию о вращении можно найти на маленькой табличке на корпусе электрического двигателя.

Где используют

Как мы уже писали выше, сегодня такие типы двигателя встречаются повсеместно. Двигатели, которые могут быть запитаны однофазно, встречаются в самых разных устройствах.

Обычно в тех, которым нужна малая мощность для работы. Обычно это приборы, которые люди каждый день используют в условиях быта:

Маленькие стиральные машины, либо старые модели.

  1. Машина для размешивания бетона.
  2.   Вентиляторы.
  3.  Вытяжки.
  4. Современные косилки газонов.

В промышленно производстве:

  1.  Задвижки автоматики.
  2.  Устройства для поднятия больших грузов, например, лебёдки.
  3. Вентиляционные устройства.
  4.  Компрессор.
  5. Насос.
  6.  Станки для различного рода обработки, например, для обработки дерева и металла.

Асинхронные двигатели используют в электрическом транспорте. Причём сегодня можно встретить самые разные модели двигателей для таких устройств. Подробнее о том, как выглядят и работают такие двигатели, можно увидеть в видео.

Даже в наших примерах нельзя достаточным образом описать, где ещё используют двигатели, потому что они действительно встречаются довольно часто.

Именно по этой причине необходимо знать об устройствах двигателей не только специалистам, но и новичкам в электрике.

В заключение упомянем о достоинствах и недостатках двигателей.

К достоинствам относят:

  • Они обладают простой конструкцией;
  • Цена считается демократичной;
  • Не нужно постоянное обслуживание.

Основным минусом является регулировка оборотов. У устройств с постоянным током регулировка гораздо проще. Поэтому и большие устройства сложно запускать, обычно это происходит с использованием преобразователей.

Это основные моменты, которые следует знать об асинхронном приводе и принципе его функционирования. Важно тщательно исследовать устройство данного типа, поскольку оно встречается в широком спектре электрических машин!

Комментариев нет, будьте первым кто его оставит