Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Министерство  образования Российской Федерации

Иркутский государственный  технический университет 
 
 

                                                                                Кафедра Э и Э 
 
 
 
 

Реферат

на тему:

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                                                 Выполнил:

                                                       студент гр. ЭП-03-1

                                                                                         Перминов Д.А. 

                                                                                                 Проверил:

                                                                                           Герасимов Д. О.  
 
 
 
 

2005 г 
 

Роль  и значение асинхронных  машин 

   Асинхронные машины используются в основном как  двигатели. В настоящее  время асинхронные  двигатели являются наиболее распространенными  электрическими машинами. Они потребляют около 50% электрической энергии , вырабатываемой электрическими станциями страны. Потребность в асинхронных двигателях непрерывно растет. Такое широкое распространение двигатели получили благодаря конструктивной простоте, низкой стоимости и высокой эксплуатационной надежности при минимальном обслуживании. Широк диапазон мощностей, на которые выпускаются эти двигатели, — от долей ватта до десятков тысяч киловатт. Они имеют относительно высокий КПД: при мощностях более 1 кВт он составляет 0,7—0,95 и только в микродвигателях снижается до 0,2—0,65.

   Наряду  с большими достоинствами  асинхронные двигатели  имеют и некоторые  недостатки. К их числу следует  отнести потребление  из сети реактивного  тока, необходимого для создания магнитного потока, в результате чего асинхронные  двигатели работают с соsφ < 1 (при мощности  от 1 кВт и выше cosφ = 0.7 - 0,9, а в микродвигателях 0,3 — 0,7). Кроме того, по возможностям регулировать частоту вращения они уступают двигателям постоянного тока.

   Асинхронные двигатели изготовляются  для работы от однофазных, двухфазных и трехфазных сетей переменного тока. Но главным образом они выпускаются для работы от трехфазных сетей.

   Появление трехфазных асинхронных  двигателей связано  с именем М. О. Доливо-Добровольского. Эти двигатели  были изобретены им в 1889 г. Предложенная М. О. Доливо-Добровольским конструкция асинхронных двигателей в основных чертах сохранилась до наших дней. 

Конструкция асинхронных двигателей 

   Асинхронные двигатели состоят  из двух частей: неподвижной  части — статора  и вращающейся  части — ротора.

   Сердечник статора, представляющий собой полый цилиндр, набирают из отдельных листов, которые штампуют из электротехнической стали толщиной обычно 0,5 мм. Для сердечников асинхронных двигателей применяют холоднокатаные изотропные электротехнические стали марок 2013, 2312, 2411 и др. Перед сборкой сердечника листы изолируют друг от друга оксидированием или лакировкой или используют сталь, выпускаемую с электроизоляционным покрытием. На внутренней поверхности статора выштамповывают пазы, в которые укладывают обмотку. Сердечник статора закрепляют в корпусе.

   Роторы  асинхронных двигателей выполняют двух видов: с короткозамкнутой обмоткой и с фазной обмоткой. Первый вид  двигателей называют короткозамкнутыми  асинхронными  двигателями, а второй — асинхронными двигателями с  фазным ротором или  асинхронными двигателями с контактными кольцами. Наибольшее распространение имеют короткозамкнутые двигатели. На рис.1 показаны общий вид и разрезы короткозамкнутого двигателя. Сердечник ротора собирают из листов, которые штампуют из высечки листов статора одновременно со штамповкой последних. В короткозамкнутых роторах применяют полузакрытые или закрытые пазы, имеющие овальную, прямоугольную или фигурную форму (рис 2). Ширину открытия пазов выбирают около 1 мм. Закрытые пазы перекрывают сверху стальным мостиком толщиной 0,3—0,5 мм. Обмотку ротора (рис 3, а) выполняют путем заливки расплавленного алюминиевого сплава в пазы. Одновременно с обоих торцов ротора отливают алюминиевые кольца 2, замыкающие стержни пазов 1. Для усиления охлаждения двигателя вместе с кольцами отливают примыкающие к ним вентиляционные лопатки. Иногда, главным образом в крупных машинах, используется сварная обмотка — в пазы вставляют медные стержни 1, которые на торцах присоединяют к медным короткозамыкающим кольцам 2 (рис 3, б). 
 

Рис.1. Короткозамкнутый асинхронный двигатель:

1 – станина; 2 – сердечник статора; 3 – обмотка  статора; 4 – сердечник ротора; 5 –  обмотка ротора; 6 – паз статора; 7 – паз ротора. 
 
 
 
 

Рис.2. Пазы ротора асинхронного двигателя

 
 
 
 
 
 

 

Рис. 3:  а) верх, слева – короткозамкнутый ротор с литой обмоткой;

б) верх, справа – короткозамкнутый ротор со сварной  обмоткой;

в) снизу – обмотка  ротора асинхронного двигателя.

 

   Отдельно  обмотка короткозамкнутого  ротора представляет  собой конструкцию  наподобие беличьей клетки (рис. 3, в). В  электрическом отношении она является многофазной обмоткой с числом фаз, равным числу стержней (пазов).

 

   Электромагнитный  момент.

 

   Развиваемый электромагнитными  силами на роторе асинхронной  машины электромагнитный момент:

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Согласно  этой формуле, электромагнитный момент при любом заданном значении скольжения пропорционален квадрату приложенного напряжения и тем меньше, чем больше r1 и индуктивные сопротивления рассеяния машины.

 

   Максимальный  электромагнитный момент:

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Принцип действия асинхронного двигателя

 

   Предположим, что ротор асинхронного двигателя неподвижен и к его валу не приложен тормозной  момент. Если трехфазную обмотку статора  подключить к трехфазной сети, то токи, протекающие  по обмотке, создадут вращающееся магнитное  поле. Угловая скорость этого поля, называемая синхронной, равна ω₁ = 2πf₁ / p (f₁ — частота сети). Магнитное поле при своем вращении пересекает проводники обмотки ротора и индуцирует в них ЭДС. Направление индуцируемой в одном из проводников ротора ЭДС показано на рис. 4 (при определении направления ЭДС по правилу правой руки принималось, что поле неподвижно, а движение проводника происходит в сторону, противоположную вращению поля).

   Рис. 4

   

Направление электромагнитного момента, созданного током ротора.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Используемая  литература:

 

1. А. И. Вольдек  «Электрические машины», 1974г.
2. ИНТЕРНЕТ