Асинхронный электродвигатель: принцип работы и устройство

Асинхронный электродвигатель: принцип работы и устройство

Содержание

1. Устройство асинхронного электродвигателя
2. Принцип работы асинхронного двигателя
3. Преимущества асинхронных двигателей

Самым эффективным устройством, превращающим электрическую энергию в механическую, является асинхронный двигатель, изобретенный инженером Доливо-Добровольским в конце 19 века. Учитывая возрастающий интерес современников к разработке и сборке станков, самодвижущихся аппаратов и прочих механизмов, мы постараемся объяснить, как работает асинхронный электродвигатель, чтобы вы могли понять принцип его действия и результативно его использовать.

Устройство асинхронного электродвигателя

В его конструкцию входят следующие элементы:

• Статор цилиндрической формы, собранный из стальных листов. Сердечник статора имеет пазы, в которые уложены обмотки. Их оси сдвинуты на 120 градусов по отношению друг к другу.
• Ротор (короткозамкнутый или фазный). Первый вариант представляет собой сердечник с алюминиевыми стержнями, накоротко замкнутыми торцевыми кольцами (беличья клетка). Второй вариант состоит из трехфазной обмотки, чаще всего соединенной «звездой».
• Конструктивные детали – вал, подшипники, лапы, подшипниковые щиты, крыльчатка и кожух вентилятора, коробка выводов — обеспечивающие вращение, охлаждение и защиту механизма.

Схему асинхронного двигателя с указанием его деталей легко найти в интернете или в пособиях.

Принцип работы асинхронного двигателя

Принцип действия асинхронного электродвигателя заложен в его названии (не синхронный). То есть статор и ротор при включении создают вращающиеся с разной частотой магнитные поля. При этом частота вращения магнитного поля ротора всегда меньше частоты вращения магнитного поля статора.

Чтобы более наглядно представить себе этот процесс, возьмите постоянный магнит и покрутите его вокруг своей оси возле медного диска. Диск с небольшим отставанием начнет вращаться вслед за магнитом. Дело в том, что при вращении магнита в структуре диска возбуждаются токи Фуко (индукционные токи), движущиеся по замкнутому кругу. По сути они являются токами короткого замыкания, разогревающими металл. В диске «зарождается» собственное магнитное поле, в дальнейшем взаимодействующее с полем магнита.

В асинхронном двигателе для получения вращающегося поля используются обмотки статора. Магнитный поток, образованный ими, создает ЭДС в проводниках ротора. При взаимодействии магнитного поля статора и индуцируемого тока в обмотке ротора создается электромагнитная сила, приводящая во вращение вал электродвигателя.

Пошагово процесс выглядит следующим образом:

1. При запуске двигателя магнитное поле статора пересекается с контуром ротора и индуцирует электродвижущую силу.
2. В накоротко замкнутом роторе возникает переменный ток.
3. Два магнитных поля (статора и ротора) создают крутящий момент.
4. Крутящийся ротор пытается «догнать» поле статора.
5. В тот момент, когда частоты вращения магнитного поля статора и ротора совпадут, электромагнитные процессы в роторе затухают и крутящий момент становится равным нулю.
6. Магнитное поле статора возбуждает контур ротора, который к этому моменту снова отстает.

То есть ротор всегда медленнее магнитного поля статора, что и обеспечивает асинхронность.

Поскольку ток в роторе индуцируется бесконтактно, отпадает необходимость установки скользящих контактов, что делает асинхронные двигатели более надежными и эффективными. Изменяя направление тока в одной из обмоток (для этого нужно поменять фазы на клеммах), вы можете «заставить» мотор вращаться в ту или другую сторону.

Направление электромагнитной силы легко определить, вспомнив школьный курс физики и воспользовавшись «правилом левой руки».

На частоту вращения магнитного поля статора влияет частота питающей сети и число пар полюсов. Поскольку число пар полюсов зависит от типа двигателя и остается неизменным, то, если вы хотите изменить частоту вращения поля, необходимо изменить частоту питающей сети с помощью преобразователя.

Преимущества асинхронных двигателей

Благодаря тому, что устройство и принцип работы асинхронного электродвигателя достаточно просты, он обладает массой преимуществ и широко применяется во всех сферах народного хозяйства и в быту. Двигатели этого типа характеризуются:

• Надежностью и долговечностью. Отсутствие контакта между подвижными и неподвижными деталями сводит к минимуму возможность износа и поломок.
• Низкой стоимостью. Они доступны (не зря 90% от всех выпускающихся в мире двигателей именно асинхронные).
• Простотой эксплуатации. Для того чтобы использовать их, не обязательно иметь специальные знания и навыки.
• Универсальностью. Их можно установить практически на любое оборудование.

Изобретение асинхронного электродвигателя было значимым вкладом в развитие науки, промышленности и сельского хозяйства. С ним наша жизнь стала более комфортной.

Что такое осинхронный двигатель

Асинхронный двигатель – это асинхронная электрическая машина переменного тока в двигательном режиме, у которой частота вращения магнитного поля статора больше чем частота вращения ротора.

Принцип работы берет основу из создания вращающегося магнитного поля статора, о чем подробнее вы можете почитать из указанной ссылки.

Асинхронные двигатели – одни из самых распространённых электрическим машин, и зачастую являются одним из основных преобразователей электрической энергии в механическую энергию. Самым большим достоинством является отсутствие контакта между подвижными и подвижными частями ротора, я имею ввиду электрический контакт, к примеру, в двигателях постоянного тока через щетки и коллектор. Однако это справедливо только к АД с короткозамкнутым ротором, в асинхронных двигателях с фазным ротором, этот контакт имеет место, но об этом чуть позже.

Конструкция асинхронного двигателя.

Рассмотрим конструкцию, примером послужит асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, но так же существует фазный тип ротора. Асинхронный двигатель состоит из статора и ротора между которыми воздушный зазор. Статор и ротор в свою очередь еще имеют так называемые активные части – обмотка возбуждения (отдельно статорная и отдельно роторная) и магнитопровод (сердечник). Все остальные детали АД, такие как: вал, подшипники, вентилятор, корпус, и т.п. – чисто конструктивные детали, обеспечивающие защиту от окружающей среды, прочность, охлаждение, возможность совершать вращение.

Рисунок 1 – Конструкция асинхронного двигателя.

Статор представляет собой трёх (или много)-фазную обмотку, проводники которой равномерно уложены в пазах по всей окружности, с угловым расстоянием в 120 эл. градусов. Концы обмотки статора обычно соединяют по схемам «звезда» или «треугольник», и подключаются к сети питающего напряжения. Магнитопровод выполняется из электротехнической шихтованной (набрано из тонких листов) стали.

Как я уже сказал ранее, в асинхронном двигателе существует всего 2 типа роторов: это фазный тип ротора, и короткозамкнутый. Магнитопровод ротора также выполнен из шихтованной электротехнической стали. Короткозамкнутый ротор имеет вид так называемой «беличьей клетки» из-за схожести своей конструкции на эту клетку. Состоит эта клетка из медных стержней, которые накоротко замкнуты кольцами. Стержни непосредственно вставлены в пазы сердечника ротора. Для улучшения пусковых характеристики АД с таким типом ротора, применяют специальную форму паза, это дает возможность использования эффекта вытеснения тока, что влияет на увеличение активного сопротивления роторной обмотки при пуске (больших скольжения). Сами по себе, АД с короткозамкнутым ротором имеют малый пусковой момент, что пагубно сказывается на области их использования. Наибольшее распространение они нашли в системах которые не требуют больших пусковых моментов. Однако, данный тип ротора отличается тем, что на его обслуживание тратится меньше средств чем на обслуживание двигателя с фазным ротором, вследствие отсутствия физического контакта в типе ротора беличья клетка.

Рисунок 2 – Ротор АД «беличья клетка»

Фазный ротор состоит из трёхфазной обмотки, зачастую соединенной по схеме «звезда», и выведенную на контактные кольца, которые вращаются вместе с валом. Щетки выполнены из графита. Фазный ротор дает много преимуществ, таких как пуск звезда-треугольник, регулирование частоты вращения изменением сопротивления ротора.

Подробнее рассмотреть механическую характеристику в моей ранней статье, а так же способы пуска с реверсом .

К тормозным режимам стоит отнести несколько основных:

Асинхронный двигатель имеет низкую стоимость, надёжен, и очень дешевый в обслуживании, особенно если он выполнен с короткозамкнутым ротором.

Асинхронные двигатели

Надежные и прочные для всех случаев

Наши асинхронные двигатели переменного тока обладают диапазоном мощности от 0,12 до 55 кВт и крайне нечувствительны к электрическим и механическим перегрузкам.

Двигатели с переключаемыми полюсами

Асинхронные двигатели

• Мощность: 0,12 kW — 17 kW
• Класс эффективности IE1
• Мировое одобрение и признание

Подробнее

Двигатель NORD UNIVERSAL

Двигатели UNIVERSAL

• Мощность: 0,12 kW — 45 kW
• Класс защиты: IP66
• Международные сертификаты и одобрения
• Класс эффективности IE3
• Международные сертификаты

Подробнее

Стандартные двигатели

Асинхронные двигатели

• Мощность: 0,12 kW — 55 kW
• Международные сертификаты и одобрения
• Классы эффективности: IE1, IE2, IE3

Подробнее

Однофазные двигатели

Асинхронные двигатели

• Мощность: 0,12 kW — 1,5 kW
• Класс эффективности IE1
• Мировое одобрение и признание

Подробнее

Двигатели с гладким корпусом

Асинхронные двигатели

• Мощность: 0,12 kW — 2,2 kW
• Мировое одобрение и признание

Подробнее

Асинхронные двигатели переменного тока NORD – надежные и прочные для всех случаев

NORD производит четыре различные серии асинхронных двигателей переменного тока для использования в самых разных областях применения. В то время как двигатели с гладкой поверхностью корпуса больше всего подходят для использования в качестве приводов в пищевой промышленности, двигатели с переключением полюсов и однофазные двигатели обеспечивают необходимый привод в станках, насосах, конвейерных лентах или вентиляторах.

Наши асинхронные двигатели переменного тока обладают мощностью от 0,12 до 55 кВт и характеризуются высокой работоспособностью, очень прочным исполнением и длительным сроком службы. Они могут комбинироваться со всеми типами редукторов NORD.

Вот преимущества наших асинхронных двигателей переменного тока:

• Устойчивость
  Наши стандартные электродвигатели очень устойчивы к электрическим и механическим перегрузкам.»
• Удобство обслуживания
  Благодаря высокому качеству изготовления и простой конструкции обеспечиваются низкие эксплуатационные расходы.
• Универсальность
  Асинхронные двигатели переменного тока NORD подходят для многочисленных задач в самых разных отраслях промышленности.

Наши однофазные двигатели: просто хороши

Мы производим однофазные двигатели трех модификаций: для простых задач мы рекомендуем недорогой однофазный двигатель с включением по схеме Штейнмеца, для более сложных задач лучшим выбором являются варианты с рабочим конденсатором или с рабочим и пусковым конденсатором.

Однофазные двигатели доступны в исполнении с мощностью двигателя от 0,12 до 1,5 кВт. Они могут работать как от сети 50 Гц, так и 60 Гц напряжением 115 В или 230 В и поддерживают широкий диапазон напряжений (от 220 В до 240 В).

Двигатели с переключением полюсов: один привод – множество скоростей вращения

Для всех прикладных задач, которые должны быть гибкими, в ассортименте NORD есть двигатели с переключением полюсов. Эти приводы позволяют работать с двумя или большим количеством постоянных скоростей вращения. Мы поставляем этот тип двигателя в 4-/2-полюсном, 8-/4-полюсном, 8-/2-полюсном и 6-/4-полюсном исполнением, а также при желании с обмоткой по схеме Даландера.

Двигатели с гладким корпусом для задач с высокими гигиеническими требованиями

Асинхронные двигатели переменного тока NORD имеются также во влагозащищенном исполнении. Наши двигатели с гладким корпусом легко моются, поэтому используются преимущественно в пищевой и фармацевтической промышленности. Они отлично подходят для комбинации с нашими цилиндрическими и коническими редукторами NORDBLOC.1, однако могут быть подключены к узлу привода и посредством червячных редукторов SMI.

Двигатели с гладким корпусом защищены от коррозии благодаря своему алюминиевому корпусу, однако при желании мы можем дополнительно обработать их нашей инновационной отделкой поверхности nsd tupH. Здесь вы можете увидеть, как двигатели NORD с гладким корпусом оптимизируют процессы на чешском солодовенном заводе.

Трехфазный асинхронный двигатель NT4C82

Срок поставки: в наличии

Цена товара: Нашли дешевле?