Асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель

Трехфазный асинхронный двигатель переменного тока применяется для трансформации электрической энергии в энергию механическую. Он является самым распространенным видом электрических машин, применяемым в промышленности.

Такой двигатель состоит из трех главных частей:

• ротора;
• статора;
• корпуса (кожуха);

Рисунок асинхронного двигателя

Корпус защищает статор и ротор от механических повреждений и служит для крепления в нем подвижной и неподвижной части асинхронного двигателя (АД).

Статор является неподвижной частью асинхронного двигателя. Он состоит из станины и магнитопровода. Магнитопровод запрессовывается в станину двигателя и образует электромагнитное ядро статор. Ядро осуществляет намагничивание машины и создает вращающееся магнитное поля. Его набирают тонкими листами, штампованных из листовой электротехнической стали. Эти листы набирают и закрепляют так, что в магнитопроводе образуются зубцы и пазы статора. Магнитопровод представляет собой малое магнитное сопротивление для магнитного потока, что увеличивает магнитный поток асинхронного двигателя. Статор и ротор разделены между собой воздушным зазором.

Ротор асинхронного двигателя это подвижная часть электрической машины.

Статор асинхронного двигателя

Статором называют неподвижную часть асинхронного двигателя. Это слово английского происхождения от слова stator, которое, в свою очередь имеет латинское происхождение от слова sto — стою. Под понятием статор асинхронного двигателя, обычно подразумевают совокупность нескольких составляющих:

— Станина с лапами или фланцем и продольными теплоотводящими ребрами;

Сердечник статора делают шихтованным, набирая из отдельных статорных пластин. Это делают для уменьшения потерь от вихревых токов. Статорные пластины штампуют из листов электротехнической стали толщиной 0,28 до 1 мм. Друг от друга их изолируют окалиной. Сердечники двигателей у которых высота оси вращения составляет 50—132 мм используют холоднокатаную нелегированную сталь марки 2013. У двигателя с высотой оси 160—250 мм сердечник изготовляется с применением холоднокатаной слаболегированной стали марки 2212. В двигателях у которых высота оси вращения от 280 до 355 мм, применяется горячекатаная сталь марки 1312. Пакет статорных пластин у двигателей с высотой оси вращения от 50 до 60 мм, скрепляют сваркой или при помощи скоб, а в двигателях с высотой оси вращения от 200 до 250 мм исключительно скобами. В двигателях с высотой оси вращения 280- 355 мм, листы сердечников собираются непосредственно в станине, затем их опрессовывают и крепят специальными кольцевыми шпонками. Так формируется статорная часть магнитопровода асинхронного двигателя.

Отдельный лист статорной пластины и пакет статорных пластин асинхронного двигателя

Ротор асинхронного двигателя

Наибольшее распространение получила обмотка, выполненная в виде «беличьей клетки». Такое название система получил благодаря стержням с короткозамкнутыми кольцами, по виду напоминающими колесо беличьих клеток. Обмотка ротора крупных двигателей включает латунные или медные стержни, которые вбивают в пазы, а по торцам устанавливают короткозамкнутые кольца, к которым припаивают или приваривают стержни. Для серийных АД малой и средней мощности обмотку ротора изготавливают путем литья под давлением алюминиевого сплава.

АД с фазным ротором

Роторная обмотка асинхронного двигателя с фазным ротором 3, мотается так же, как обмотка статора 2. Начало роторной обмотки соединяют вместе и изолируют. Концы же такой обмотки припаивают к контактным кольцам 4, располагающимися на валу двигателя при помощи неподвижных угольных щеток 5, к контактным кольцам можно подключить пуско-регулирующий реостат. Такая схема позволяет, вводить дополнительное сопротивление в цепь ротора, тем самым регулировать частоту вращения двигателя и резко снизить пусковые токи.

Статор асинхронного двигателя: устройство и принцип работы

Если у электромотора скорость вращения ротора не соответствует частоте вращения электромагнитного поля, которое создают обмотки статора, то такой электродвигатель называется асинхронным или индукционным. Этот тип двигателя был разработан в 1889 году русским инженером М.О.Доливо-Добровольским. Его применяют и сейчас.

• Станки и транспортеры;
• подъемно-транспортная техника и устройства автоматики;
• приводы вентиляторного и насосного оборудования — вот далеко не полный перечень областей применения асинхронных двигателей.

80 % всех производимых промышленностью электромоторов являются асинхронными, благодаря многочисленным преимуществам такого типа привода. Он:

• надежен;
• недорог в изготовлении;
• прост в обслуживании;
• не требует больших затрат на эксплуатацию;
• не нуждается в преобразователях при включении в сеть.

Тем не менее, выбирая электромотор, следует помнить о таких его недостатках, как:

• ограничение количества оборотов частотой сети (при частоте 3-фазной сети 50 Гц, он дает примерно 3000 об/минуту);
• сложность регулировки скорости вращения рабочего вала;
• зависимость вращающего момента от напряжения в сети;
• высокая величина пускового тока;
• слабость усилия при включении.

Принцип работы подобного двигателя довольно прост: неподвижная часть, называемая статором, формирует вращающееся магнитное поле. Это поле взаимодействует с электромагнитным полем подвижной части, называемой ротором, принуждая ротор вращаться. При неизменной конструкции статора двигатели могут иметь или фазный, или короткозамкнутый ротор.

Устройство статора

1. Корпус. Должен изготавливаться из немагнитного материала – чугуна или алюминия. Если размеры двигателя велики, при изготовлении корпуса применяют сварку. Двигателям этого типа свойственно воздушное охлаждение. Для повышения теплоотдачи на поверхности корпуса располагаются ребра. Подшипниковые щиты, кожух вентилятора и клеммную коробку тоже устанавливают снаружи. Лапы или фланцы на корпусе двигателя служат для его крепления.
2. Сердечник. Его набирают из пластин, изготовленных из электротехнической стали толщиной порядка 0,5 мм. Благодаря этому уменьшаются вихревые токи. Собранные в пакеты пластины сердечника скрепляются скобами или швами и покрываются несколькими слоями изоляционного лака. Сердечник закрепляют в станине с помощью стопорных болтов.
3. Обмотки статора. Сдвинутые относительно друг друга на 120 градусов обмотки (обычно 3 штуки), вкладываются в пазы на внутренней стороне сердечника. Их изготавливают в основном из изолированного медного, а временами и алюминиевого провода круглого или квадратного сечения. Электромотор подключают к трехфазной сети через клеммную коробку, на которую выводятся концы обмоток.

Есть два способа соединения обмоток в статорах:

• звездой, когда концы всех обмоток соединяются в одной точке для подключения двигателя в сеть 380В;
• треугольником, когда обмотки соединяются последовательно в замкнутый контур для подключения двигателя в сеть 220В.

Следует иметь в виду, что на корпусе каждого конкретного двигателя закреплена табличка, на которой указываются его рабочие напряжения. Треугольником подключают наименьшее из указанных напряжений, а звездой – наибольшее. При нарушении этого правила обмотки статора довольно быстро перегорят, и мотор придется ремонтировать.

Итак, зная устройство и принцип работы статора асинхронного двигателя и принимая во внимание все, изложенное выше, вы сможете сделать правильный выбор при приобретении электромотора.

Электродвигатели

Электрические двигатели обычно состоят из двух частей. Первая – стационарная, или статор. Вторая – подвижная, или ротор, которая вращается внутри статора. В статоре находятся многочисленные обмотки. Проходящий по обмоткам электрический ток создает концентрированное магнитное поле, которое вращает ротор, в результате чего возникает механическая энергия.
Вдоль оси статора сделаны специальные бороздки, в каждую из которых вставлен моток медной проволоки.

Чем более мощный двигатель, тем больше статор, и тем крупнее бороздки с мотками проволоки.

Первый шаг в производстве электрических двигателей – покрытие изоляцией бороздок, что обеспечивает поддержание напряжения на выводах мотков проволоки. Мотки состоят из множества витков медной проволоки, намотанных на станке с компьютерным управлением. Чем мощнее двигатель, тем больше витков в мотке.

Рабочие скрепляют витки проволоки на мотках для того, чтобы проволока не расходилась во время операции по установке мотков в бороздки статора. Каждый моток накрывается изоляцией из стекловолокна. Затем стекловолокном изолируется часть мотков, оставшихся за пределами бороздок. Далее, вставляются клинья из стекловолокна, чтобы заблокировать мотки в бороздках.

Когда все мотки вставлены и изолированы, рабочие начинают подготовку к сборке двигателя. Они надевают акриловые изоляционные трубки на оба конца мотка с проволокой, который имеет два вывода. Далее, изолированные провода собираются в силовые кабели. Количество проводов в силовом кабеле сильно варьируется в зависимости от напряжения данного типа оборудования.

Рабочие спаивают провода мотков и изолируют их, затем провода укладываются внутри статора и выводятся таким образом, чтобы они были доступны для последующего соединения к источнику энергии, когда двигатель будет установлен. Теперь с помощью термостойкого полиэфирного корда рабочие плотно связывают мотки для того, чтобы они не смещались во время работы двигателя. Этот узел связанных между собой мотков проволоки называется статором. Теперь рабочие погружают статор в емкость с лаком на основе полиэфира, что делает статор водонепроницаемым. Далее, статор помещают в печь при температуре 135-150 градусов Цельсия. Лак затвердевает и придает жесткость моткам проволоки в статоре.

Следующий этап – балансировка ротора. Это очень важный этап, потому что, если ротор не сбалансирован, двигатель будет вибрировать, что недопустимо. Ротор балансируется так же, как колеса автомобиля. Только точность такой балансировки в несколько раз выше.

Ротор вставляется в статор. Эта операция выполняется с предельной осторожностью, чтобы не повредить статор. Ротор будет вращаться на стальных подшипниках, которые нагревают, чтобы произошло их расширение, тем самым установка облегчается.

Затем подшипники охлаждаются струей воздуха, и проверяется плотность их посадки на ротор. Такой же процесс происходит с задней стенкой двигателя.

Рабочие нагревают вентилятор и устанавливают его на вал ротора. Роль вентилятора состоит в том, чтобы охлаждать работающий двигатель и предохранять его от перегрева. Вентилятор закрывается защитным кожухом. Готовый двигатель проходит ряд испытаний для оценки качества изоляции и его работоспособность в целом. Такие промышленные двигатели предназначены для использования на заводах в таком оборудовании, как ленточные конвейеры, насосы, вентиляторы и компрессоры.

статор электродвигателя

Что такое асинхронный электродвигатель знает практически каждый человек, который хоть немного имеет отношение к технике. А вот как именно он работает и из чего состоит, знает не так много, даже тех, кто работает и использует такие двигателя. В статье будут детально рассмотрены основные составные части и принцип работы. Дадим ответы на вопросы:

• Что такое статор ЭД и его назначение?
• Что такое якорь в двигателе?
• Что такое обмотки возбуждения?

Трехфазный асинхронный электродвигатель был изобретен русским, ученным М. О. Доливо-Добровольский, в 1889 году. Его основное предназначение – преобразование электрической энергии в механическую. благодаря свое эффективной работе и низкой стоимости он является одним из самых выпускаемых двигателей. Еще, соей популярности они обязаны, простоте своей эксплуатации.

Асинхронный электродвигатель применяется во всех отраслях промышленности. Их массово применяют для бытовых приборов. Как правило, используют двигателя, которые работают на переменном токе. Встретить их можно даже в детских игрушках.

Принцип работы основан на двух законах: магнитной индукции и законе Ампера. Первый закон описывает появление электродвижущих сил, под влиянием изменения магнитного поля, создаваемого статором. Второй закон описывает работу ротора, которая заключается в электрических зарядах, поступающих к проводнику, которые находятся внутри магнитного поля и объясняет распределение движущихся сил.

Что такое статор ЭД и его назначение?

Статор – это неподвижная часть двигателя, которая работает в паре с ротором. Статор состоит из основания и сердечника. Основание это цельный корпус, изготовленный из сплавов алюминия или чугуна. Сердечник изготовлен листовой электротехнической стали, толщина которой зависит от характеристик двигателя и оставляет от 0,35 до 0,5 мм. В статоре есть пазы, предназначенные для размещения обмотки. Обмотка – это свитые межу собой повода, соединенные параллельным способом, что позволяет при работе уменьшить возникающие вихревые токи. Трехфазная перемотка статора создает электромагнитное поле. В пазы устанавливают определенное количество катушек, которые соединятся между собой.

В случае поломки электродвигателя выполняется перемотка статора. Варианты перемоток зависят от типа изоляции. Изоляцию выбирают в зависимости от показателя максимального напряжения, температуры перемотки, типа паза и вида обмотки.

Используемый материал для обмотки – медная проволока. Перемотка осуществляется в один или два слоя, в зависимости от расположения катушек в пазах.

Ремонт ЭД начинается с очистки или продувки от грязи и пыли составных частей статора. Следующий шаг – разборка корпуса для замены обмотки. При помощи механических инструментов проводят срезку лицевой части статора, где находится перемотка.

Для того чтобы осуществить разборку статор необходимо нагреть до температуры 200 градусов, после чего снятие обмотки и катушек будет более простым. После того как статор разобран прочищаются пазы. В очищенные и подготовленные пазы устанавливают новую обмотку, используя готовые шаблоны. Установленные новые катушки необходимо покрыть лакоми и высушить при температуре 150 градусов, выдержав два часа.

Сопротивлением между корпусом и обмоткой проверять можно только после того, как была выдержана все технология сушки. Использование различного по диаметру кабеля позволяет проводить регулировку параметров работы ЭД.

Во время эксплуатации электродвигателя возможны ситуации, когда детали начинают перегреваться. Это связано с изменением потребляемого тока. Это происходит из-ща размыкания электрической цепи. Еще одна причина нагрева ЭД – износ подшипников. Это негативно сказывается работоспособности обмотки изоляции. Производители устанавливают на всех типах ЭД защиту от перегрева. Она следит и срабатывает в случаях:

• превышения пускового времени;
• перегрузка;
• скачков напряжения;
• выхода из строя фазных проводов;
• заклинивания ротора;
• сбоя приводных устройств.

Также для защиты статора применяется тепловое реле. Оно срабатывает, когда нагревается биметаллическая пластина, которая под воздействием пружины размыкает электрическую цепь. В исходное положение пластина возвращается при нажатии кнопки.

Реле, может встроенным в ЭД, а может быть приобретено как отдельная единица.

Что такое якорь в двигателе?

Якорем асинхронных электродвигателей за частую может называться ротор. И так, ротор – это подвижная часть ЭД, состоящий из цилиндра, который собран из листов специальной стали, предназначенной для электрических устройств. Эти листы одеты на вал. Роторы или же якоря бывают фазными и короткозамкнутыми. Трехфазная обмотка фазного ротора соединяется схемой «звезда» и имеют на валу контактные кольца. С помощью щеток к кольцам подключают:

• дросселя, которые удерживают ток ротора и стабилизирую работу ЭД во время перегрузок и резкого изменения оборотов;
• источник тока (постоянного);
• реостат для регулировки пускового момента;
• инверторное питание, которое позволяет управлять частотой вращения вала и регулировать характеристики моментов.

Электродвигатели с фазным ротором устанавливают на машинах, работающих с переменными нагрузками.

Якорь практически не изнашивается при работе. Замене подлежат только щетки. В основном якорь подлежит только чистке от нагара, который появляется при нагреве обмотки статора. При нарушении базирования ротора из-за износа подшипников приводит возможны серьезные поломки, приводящие к остановке ЭД. Во избежание нежелательного простоя оборудования, ожидая замены ЭД, проводят профилактику.

Негативно на работу якоря влияет влага, которая привод к появлению коррозии на металлической поверхности, увеличивая трение, приводящее к возрастанию токовой нагрузки. Это приводит к чрезмерному нагреванию, оплавки контакта и искрению ЭД. По появлению искрения можно сделать вывод, что изжили свой срок службы токосъемники. Если же ЭД оказывается работать, то скорее всего замене подлежат щетки коллектора диэлектрик между пластинами. Возможно, произошло корытное замыкание цепи.

Об неисправности ЭД можно говорить если:

• двигатель искрится;
• слышен гул при работе;
• появляется вибрация;
• якорь меняет свое направление вращения меньше чем за оборот;
• корпус сильно нагревается;
• появляется запах гари.

Видя эти нарушения в работе, рекомендовано отключить ЭД от сети питания и провести первичный осмотр, по результатам которого будет определена неисправность и двигатель отправлен на техническое обслуживание.

Что такое обмотки возбуждения?

Ротор – это постоянный магнит, а статор – это генератор переменного магнитного поя. Поле, которое создает статор неподвижно относительно него. Включив электродвигатель, исходного варианта никакой работы не произойдет, а статор будет находится под воздействием поля или без него. для того, чтобы заставить якорь вращаться необходима обмотка возбуждения. Основная функция обмотки возбуждения – менять полярность ротора, таким образом, задавая ему вращательное движение. При достижении необходимых оборотов обмотка возбуждения отключается.