интернет-магазин светодиодного освещения
Пн - Вс с 10:30 до 20:00
Санкт-Петербург, просп. Энгельса, 138, корп. 1, тк ''Стройдвор''

3.6. ТРЕХФАЗНЫЕ СИСТЕМЫ И АСИНХРОННЫЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ. Трехфазные электродвигатели


Трёхфазные электродвигатели Принцип действия | Каталог самоделок

Существует два типа трехфазных электродвигателей, которые различаются по конструкции вращающейся части (ротора). Подвижную часть двигателя иногда называют якорем, но будет правильнее и профессиональнее называть ее ротором.

Асинхронные электродвигатели.

Если у электродвигателя ротор не имеет своей обмотки (к ротору не подводиться напряжение через щетки), то это двигатель с короткозамкнутым ротором, или как еще называю его асинхронный двигатель. Асинхронный он, потому, что в этом двигателе скорость изменения магнитной индукции в обмотках статора не совпадает (не синхронна) со скоростью вращения ротора. Таких трехфазных двигателей выпускается большее количество, из-за простоты конструкции.Трёхфазные электродвигатели. Принцип действия, подключение и работа. Работа от двух фаз (при обрыве фазы) и в однофазной сети

Электродвигатель с фазным ротором.

Трехфазный электродвигатель, у которого ротор имеет собственные обмотки и к этим обмоткам подводиться напряжение через щетки, называют двигателем с фазным ротором. Сложная конструкция такого электродвигателя оправдана, когда нужно регулировать скорость вращения и необходимо снизить пусковые токи мощного двигателя.

Статор (неподвижная часть) у всех трехфазных электродвигателей делается одинаковым по устройству. Конструктивно в магнитопровод статора вкладываются обмотки из медных обмоточных проводов. Количество отдельных обмоток может быть от 3, 6, 9 12. С тремя обмотками электродвигатель, при подключении к сети, будет вращаться со скоростью 3000 об. в мин. С шестью, девятью, двенадцатью обмотками электродвигатели будут вращаться, соответственно со скоростями 1500, 1000, 750 об. в мин, но с большими вращающими моментами, чем двигатель на 3000 об. в мин.

Трёхфазные электродвигатели. Принцип действия, подключение и работа. Работа от двух фаз (при обрыве фазы) и в однофазной сети

Все приведенные значения скорости вращения для отдельных двигателей достигаются только при подключении в трехфазную сеть с напряжением 380В, когда обмотки статора соединении по схеме «звезда».

Принцип действия.

Все дело в магнитной индукции, которая также совершает полезную работу в электромагнитах и трансформаторах. Благодаря магнитной индукции, к включенным электромагнитам притягиваются металлические предметы. Благодаря этой же силе в трансформаторах передается электроэнергия от одной катушки до другой, которые изолированы друг от друга.

В электродвигателях магнитная индукция проявляется, когда создается бесконтактная связь между статором и ротором. Более подробно, это происходит следующим образом. Ток, проходя через обмотки статора электродвигателя, создает магнитное поле. Это поле не постоянно, как в электромагните или трансформаторе. А быстро поочередно изменяет свою полярность, и возвращается в начальное состояние, когда сделает оборот по обмоткам статора.

А польза от этого электромагнитного поля в том, что оно благодаря силе индукции намагничивает отдельный участок на поверхности ротора, параллельный к физической оси двигателя. А дальше, переменное магнитное поле тянет его за собой, таким образом, заставляя вращаться статор вокруг своей оси.

Аварийный режим работы (при обрыве фазы).

Любой обрыв проводов двигателя является аварийной ситуацией, которая приводит к порче, как самого двигателя, так и пусковых устройств подключенных к нему. Серьезность последствий при обрыве фазы зависит от того, по какой схеме подключены обмотки двигателя к питающей сети.

При подключении электродвигателя по схеме «звезда».

Если двигатель работал, то ротор будет и дальше крутиться с неизменным моментом, но заметно снизиться скорость его вращения. При этом в остальных обмотках, которые остались подключенными к напряжению, будет протекать завышенный ток, одинаковый по величине в двух этих обмотках.

Если оставить двигатель долго работать при обрыве фазы, две подключенные обмотки равномерно нагреются. В конечном итоге двигатель не максимально нагруженный, и качественно сделанный, может остаться относительно целым. Но снизиться сопротивление изоляции обмоточных проводов, так как они обуглятся при перегреве. И повторных таких мучений электродвигатель уже не выдержит.

При подключении электродвигателя по схеме «треугольник».

Если двигатель работал, то ротор будет и дальше крутиться, как и в предыдущем рассмотренном случае. Но при этом, в одной из оставшихся подключенных обмоток, будет протекать завышенный 1,73 раза ток, чем при нормальном режиме работы.

Так что, если оставить двигатель долго работать при обрыве фазы, одна из двух подключенных обмоток сильно нагреется. А сам двигатель, в конечном итоге задымиться и остановиться. Так как, разрушиться эмалевая изоляция на обмоточных проводах внутри двигателя, и произойдет короткое замыкание.

Если попытаться запустить электродвигатель с оборванной фазой, он или вовсе не начнет вращаться, или будет очень медленно набирать обороты. И без разницы, по какой схеме двигатель подключен. При этом двигатель будет сильно шуметь, из-за чрезмерного магнитного потока, что проходит через часть магнитопровода двигателя.

При обрыве двух фаз работающий электродвигатель остановиться, не работающий двигатель не запуститься, и никаких вредных последствий не будет.

Подключение к однофазной сети.

Очень часто появляется необходимость использовать трехфазный двигатель вместо однофазного на стиральной машине, вентиляторе, различных деревообрабатывающих станках, водных насосах, шлифовальных станках.

Подключение по схеме «звезда».

Чаще всего электродвигатели подключаются по схеме «звезда», так как в этом случае их можно использовать в трехфазной сети, то есть при максимальном рабочем напряжении 380В. Но при подключении к однофазной сети, на пониженное напряжение 220В, такая схема совсем не годиться. Потому что электродвигатель, подключенный по схеме «звезда» к однофазной сети, потеряет половину своей мощности.

Конкретно, подключение по схеме «звезда», это когда концы трех обмоток скручены вместе, а начала этих обмоток подключаются к питающей сети.

Вот как подключаются провода до клемной колодки и так нужно расположить перемычки в распределительной коробке (борне) электродвигателя при подключении по схеме «звезда».

Подключение по схеме «звезда».

По схеме «треугольник».

Если нужно подключить трехфазный электродвигатель к однофазной сети с напряжением 220В, тогда желательно собрать обмотки по схеме «треугольник». По тому что, при такой схеме включения двигатель потеряет всего лишь 30% от номинальной мощности. И к тому же, вовсе не снизиться скорость вращения.

В общем, чтобы выполнить подключение по схеме «треугольник», нужно конец одной обмотки подключить к началу другой, и так последовательно соединить все обмотки, а места их соединения подключить к питающей сети.

Так вот должны быть подключены провода до клемной колодки, и так расположены перемычки в борне электродвигателя при подключении по схеме «треугольник».

Подключение по схеме «звезда» 1

Будьте внимательны! Существуют трехфазные электродвигатели, рассчитанные на рабочие напряжения 220/127В. И если переключить в борне такой двигатель на схему «треугольник», то есть на пониженное напряжение 127В, а дальше включить его в однофазную сеть стандартного напряжения 220В, то двигатель быстро сгорит.

Для того, чтобы трехфазный электродвигатель работал в однофазной сети необходим еще будет фазосдвигающий, или как его еще называют рабочий конденсатор.

В конечном итоге, нужно концы фазосдвигающего конденсатора подключить к двум клеммам в борне, а два провода от сети подкинуть так: один к любому выводу конденсатора; второй до свободной клеммы в борне.

Подключение по схеме «звезда» 3

Автор: Виталий Петрович. Украина.

 

volt-index.ru

Трёхфазный двигатель - это... Что такое Трёхфазный двигатель?

Трёхфазный синхронный двигатель

Трёхфазный двигатель — электродвигатель, который конструктивно предназначен для питания от трехфазной сети переменного тока.

Представляет собой машину переменного тока, состоящую из статора с тремя обмотками, магнитные поля которых сдвинуты в пространстве на 120° и при подаче трехфазного напряжения образуют вращающееся магнитное поле в магнитной цепи машины, и из ротора — различной конструкции — вращающегося строго со скоростью поля статора (Синхронный двигатель) или несколько медленнее его (Асинхронный двигатель).

Наибольшее распространение в технике и промышленности получил асинхронный трёхфазный электродвигатель с короткозамкнутой обмоткой ротора, также называемой «беличье колесо». Под выражением «трехфазный двигатель» обычно подразумевается именно этот тип двигателя, и именно он описывается далее в статье.

Принцип работы двух и многофазных двигателей был разработан Николой Теслой и запатентован. Доливо-Добровольский усовершенствовал конструкцию электродвигателя и предложил использовать три фазы вместо двух, используемых Н. Теслой. Усовершенствование основано на том, что сумма двух синусоид равной частоты различающихся по фазе дают в сумме синусоиду, это дает возможность использовать три провода (в четвертом «нулевом» проводе ток близок к нулю) при трех фазной системе против четырех необходимых проводов при двухфазной системе токов. Некоторое время усовершенствование Доливо-Добровольского было ограниченно патентом Н.Теслы, который к тому времени успел его продать Д. Вестингаузу.

Режимы работы

Асинхронный двигатель, согласно принципу обратимости электрических машин, может работать как в двигательном, так и в генераторном режимах. Для работы асинхронного двигателя в любом режиме требуется источник реактивной мощности.

В двигательном режиме при подключении двигателя к трехфазной сети переменного тока в обмотке статора образуется вращающееся магнитное поле, под действием которого в короткозамкнутой обмотке ротора наводятся токи, образующие электромагнитный момент вращения, стремящийся провернуть ротор вокруг его оси. Ротор преодолевает момент нагрузки на валу и начинает вращаться, достигая подсинхронной скорости (она же и будет номинальной с учетом момента нагрузки на валу двигателя).

В генераторном режиме при наличии источника реактивной мощности, создающего поток возбуждения, асинхронная машина способна генерировать активную мощность.

Режимы работы (подробно)

Пуск — вектор результирующего магнитное поля статора равномерно вращается с частотой питающей сети, делённой на количество отдельных обмоток каждой фазы (в простейшем случае — по одной). Таким образом, через любое сечение ротора проходит магнитный поток, изменяющийся во времени по синусу. Изменение магнитного потока в роторе порождает в его обмотках ЭДС. Так как обмотки замкнуты накоротко и сделаны из проводника большого сечения («беличье колесо»), ток в обмотках ротора достигает значительных величин и, в свою очередь, создаёт магнитное поле. Так как ЭДС в обмотках пропорциональна скорости изменения магнитного потока (то есть — производной по времени от синусной зависимости — косинусу), наведённая ЭДС беличьего колеса и соответственно результирующее магнитное поле (вектор) ротора на 90 градусов «опережает» вектора статора (если смотреть на направления векторов и направление их вращения). Взаимодействие магнитных полей создаёт вращающий момент ротора.

Электроэнергия, подводимая к электродвигателю в режиме пуска и полного торможения, тратится на перемагничивание ротора и статора, а также на активное сопротивление току в обмотке ротора. (Эквивалентно работе понижающего трансформатора с коротким замыканием вторичной обмотки).

Холостой ход — после начала движения, с увеличением оборотов ротора, его скорость относительно вектора магнитного поля статора будет уменьшаться. Соответственно будет уменьшаться и скорость изменения магнитного потока через (любое) сечение ротора, соответственно уменьшится наведённая ЭДС и результирующий магнитный момент ротора. В отсутствие сил сопротивления (идеальный холостой ход) угловая скорость ротора будет равна угловой скорости магнитного поля статора, соответственно разница скоростей, наведённая ЭДС и результирующее магнитное поле ротора будут равны нулю.

Электроэнергия, подводимая к электродвигателю в режиме холостого хода, не потребляется (индуктивная нагрузка). Эквивалентно работе понижающего трансформатора на холостом ходу (или короткозамкнутыми вторичными обмотками, расположенными вдоль сердечника)

Двигательный режим — среднее между полным торможением и холостым ходом. Полезная нагрузка и механические потери не позволяют ротору достичь скорости магнитного поля статора, возникающее их относительное скольжение наводит некоторую ЭДС и соответствующее магнитное поле ротора, которое своим взаимодействием с полем статора компенсирует тормозной момент на валу.

Механическая характеристика асинхронного двигателя является «жёсткой», то есть при незначительном уменьшении оборотов крутящий момент двигателя возрастает очень сильно — «стремится поддерживать номинальные обороты». Это хорошее свойство для приводов, требующих поддержания заданной скорости независимо от нагрузки (транспортёры, погрузчики, подъёмники, вентиляторы).

Электроэнергия, подводимая к электродвигателю в двигательном режиме, потребляется (частью, обозначаемой «косинус фи») на совершение полезной работы и нагрев двигателя, остальная часть возвращается в сеть как индуктивная нагрузка. «Косинус фи» зависит от нагрузки на двигатель, на холостом ходу он близок к нулю. В характеристике двигателя указывается «косинус фи» для номинальной нагрузки.

Генераторный режим возникает при принудительном увеличении оборотов выше «идеального холостого хода». При наличии источника реактивной мощности, создающего поток возбуждения, магнитное поле ротора наводит ЭДС в обмотках статора и двигатель превращается в источник активной мощности (электрической).

Способы соединения обмоток

  • Звезда — начала всех обмоток соединяются вместе и соединяются с «нулем» подводимого напряжения. Концы обмоток подключаются к «фазам» трёхфазной сети. На схеме изображения обмоток напоминают звезду (катушки по радиусу направлены из центра).
  • Треугольник — начало одной обмотки соединяется с концом следующей — по кругу. Места соединения обмоток подключаются к «фазам» трёхфазного напряжения. «Нулевого» выхода такая схема не имеет. На схеме обмотки соединены в треугольник.

Схемы не имеют особых преимуществ друг перед другом, однако «звезда» требует большего линейного напряжения, чем «треугольник» (для работы в номинальном режиме). Поэтому в характеристике трёхфазного двигателя указывают два номинальных напряжения через дробь (как правило, это 220/380 или 127/220 вольт).

Работающие по схеме «треугольник» двигатели можно соединять по схеме «звезда» на время пуска (для снижения пускового тока) посредством специальных пусковых реле.

Начала и концы обмоток выведены на колодку «два на три» вывода так, что:

  • для соединения в «звезду» требуется соединить весь один ряд из трёх выводов — это будет центр («ноль»), остальные выводы подключаются к фазам.
  • для соединения в «треугольник» требуется соединить попарно все три ряда по два провода и подключить их к фазам.

Для смены направления вращения трехфазного электродвигателя необходимо поменять местами любые две фазы из трех в месте подключения питания к двигателю.

Работа в однофазной сети

Может работать в однофазной сети с потерей мощности (не нагруженный на номинальную мощность). При этом для запуска необходим механический сдвиг ротора, либо фазосдвигающая цепь, которая обычно строится или из ёмкости или из индуктивности или из трансформатора.

При однофазном запуске на одну из обмоток подаётся напряжение (ток) через ёмкость или индуктивность, которая сдвигает фазу тока:

  • вперёд на 90° — при включении в цепь емкости,
  • назад на 90° — и включении в цепь индуктивности,

(без учёта потерь). После запуска напряжение с фазосдвигающей обмотки снимать нельзя. Снятие с фазосдвигающей обмотки напряжения эквивалентно работе трёхфазного двигателя с обрывом одной из фаз, так же при возрастании, даже не очень значительном, тормозного момента на валу двигатель остановится и сгорит.

В некоторых случаях, при питании от однофазной сети, запуск осуществляется вручную проворотом ротора. После проворота ротора двигатель работает самостоятельно.

Трёхфазный двигатель приспособлен к трёхфазной сети, а к однофазной сети лучше подходит двухфазный двигатель со сдвигом фазы во второй обмотке либо через конденсатор (конденсаторные двигатели), либо через индуктивность.

Работа в случае пропадания одной фазы

Запуск возможен только в случае соединения обмоток «звездой» с подключением нулевого провода (что не является обязательным для работы). Если нагрузка не позволит двигателю запуститься и развить номинальные обороты, то из-за увеличения тока в обмотках и уменьшения охлаждения он выйдет из строя через несколько минут (перегрев, пробой изоляции и короткое замыкание).

Продолжение работы будет при любом типе соединения обмоток, но так как при этом перестаёт поступать примерно половина энергии, то продолжительная работа возможна только при загрузке двигателя значительно менее чем на 50 %. При большей (номинальной) нагрузке увеличение тока в работающих фазах неминуемо вызовет перегрев обмоток с дальнейшим пробоем изоляции и коротким замыканием. Это одна из частых причин преждевременного выхода из строя асинхронных двигателей.

Электрозащита

Для защиты двигателей от пропадания и перекоса (разницы напряжений) фаз питающего напряжения применяют реле контроля фаз, которые в этих случаях полностью отключают питание (с автоматическим или ручным дальнейшим включением). Возможна установка одного реле на группу двигателей.

Более грубой и универсальной защитой, обязательной по правилам эксплуатации и обычно достаточной при правильно подобранных параметрах, является установка трёхфазных автоматических выключателей (по одному на двигатель), которые отключают питание в случае длительного (до нескольких минут) превышения номинального тока по любой из фаз, что является следствием перегрузки двигателя, перекоса или обрыва фаз.

Ссылки

См. также

Ссылки

dic.academic.ru

62. Трехфазные электродвигатели

62. ТРЕХФАЗНЫЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ 62.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Прежде чем рассматривать проблемы, связанные с запуском трехфазных электродвигателей, обычно используемых для привода различных устройств в холодильных машинах, представляется полезным напомнить некоторые общие положения.Вначале давайте будем помнить о том, что никогда не следует запускать двигатель только для того, чтобы удовлетворить собственное любопытство и посмотреть, как он работает — любой запуск двигателя требует потребления электроэнергии, за которую нужно платить деньги. Энергия, потребляемая двигателем, всегда должна расходоваться с пользой, например, приводить в движение какое-либо устройство (компрессор, вентилятор, насос и т.п.).Теперь рассмотрим небольшой двигатель и попробуем расшифровать надписи на шильдике этого двигателя {см. рис. 62.1).Ph 3 — W 375: указанная надпись означает, что данный двигатель является трехфазным и способен обеспечить выходную мощность на валу 375 Вт.220 / 380 V: эта надпись означает, что двигатель рассчитан на работу при двух возможных значениях напряжения в сети переменного трехфазного тока — 220 В с подключением обмоток статора по схеме "треугольник" (А) и 380 В с подключением по схеме "звезда" (Y).4241,7 / 1 А: при номинальной нагрузке рабочий ток двигателя должен быть равен 1,7 А для схемы "треугольник" (напряжение сети 220 В) и 1 А для схемы "звезда" (напряжение сети 380 В) (см. рис. 62.2).Допустим, что данный двигатель используют для привода компрессора. Вспомним, что если меняется давление нагнетания, то потребная мощность на валу компрессора и ток, потребляемый двигателем, также будут меняться (см. раздел 10 "Влияние величины давления нагнетания на силу тока, потребляемого электромотором компрессора "). Если давление нагнетания растет, сила тока также увеличивается, и наоборот.Рис. 62.2.Следовательно, действительная сила тока, потребляемого двигателем в данный момент, редко совпадает с силой тока, указанной на шильдике. Вместе с тем, сила тока, потребляемого двигателем, ни при каких обстоятельствах не должна превосходить величину, указанную на шильдике (см. раздел 55 "Различные проблемы электрооборудования ").Очевидно, что ток, потребляемый двигателем, будет равен 1 А только тогда, когда при напряжении в сети 380 В и подключении обмоток по схеме "звезда" потребная мощность на валу компрессора будет в точности равна 375 Вт (см. рис 62.3).Рис. 62.3.Точно также ток, потребляемый двигателем, будет равен 1,7 А только тогда, когда при напряжении в сети 220 В (такое напряжение в сети трехфазного тока в настоящее время встречается довольно редко) и соединении обмоток по схеме "треугольник" потребная мощность на валу компрессора составит точно 375 Вт

Хотя целью нашего пособия не явлляется проведение расчетов, напомним, что мощность, потребляемая трехфазным электродвигателем из сети переменного тока, может быть найдена по формуле:

Не рискуя сильно ошибиться, можно принять, что для небольших двигателей коэффициент мощности coscp = 0,8. С учетом этого можно найти значение мощности, потребляемой нашим двигателем из сети переменного тока в соответствии с данными, указанными на шиль-дике►     При напряжении в сети трехфазного тока 220 В (и подключении обмоток по схеме "треугольник") потребляемый ток равен 1,7 А. Следовательно, потребляемая мощность составит: 220 х 1,7 х л/3 х 0,8 = 520 Вт.►     При напряжении в сети трехфазного тока 380 В (и подключении обмоток по схеме "звезда") потребляемый ток равен 1 А. Следовательно, потреблляемая мощность составит: 380 х 1 х VI х 0,8 = 520 Вт.Из этих расчетов можно сделать два любопытных вывода 3 х 380 V *х»1) Двигатель потребляет (округленно) и выдает одну и ту же мощность независимо от напряжения сети (естественно, выбор подключения обмоток - "звезда" или "треугольник" - должен соответствовать напряжению, иначе двигатель либо сгорит, либо его вал будет вращаться с пониженным числом оборотов). Ниже мы разовьем эту тему более подробно.

2) Потребляемая из сети мощность (здесь 520 Вт) больше, чем полезная мощность на валу (здесь 375 Вт), значение которой указано на шильдике. Значение мощности, указанное на шильдике, соответствует максимальному значению, которое может быть достигнуто на валу данного двигателя.В последнем выводе не будем забывать, что обмотки статора двигателя представляют собой обыкновенные медные провода. При пропускании через них электрического тока они нагреваются точно так же, как любой электронагревательный прибор. Следовательно, часть подведенной к двигателю электрической энергии тратится не на вращение ротора двигателя, а на нежелательный нагрев обмоток: эта часть энергии представляет собой потери.

В нашем примере двигатель потребляет из сети 520 Вт, а на валу выдает только 375 Вт. Отсюда следует, что потери, составляющие 520 — 375 = 145 Вт, служат только тому, чтобы нагревать окружающую средуНапомним, что коэффициент полезного действия (КПД) г] двигателя равен отношению полезной мощности на валу к мощности, потребляемой из сети. В нашем примере КПД г] = 375 / 520 = 0,72.Это означает, что только 72% энергии, потребляемой нашим двигателем, расходуется на совершение полезной работы. Это указывает также на то, что 28% энергии, потребляемой из сети (и, следовательно, оплачиваемой нами), рассеивается, не принося никакой пользы.425Теперь вернемся к проблеме подключения обмоток трехфазного двигателя. Тип двигателя, рассматриваемый в нашем примере, в настоящее время является наиболее распространенным в Европе. Осматривая клеммную коробку этого двигателя, можно увидеть 6 клемм, условно обозначенных буквами U-V-W и Z-X-Y ВНИМАНИЕ: клеммы нижнего ряда имеют обозначения, не соответствующие алфавитному порядку следования букв (то есть не XYZ, a ZXY — буква X находится в середине).Теперь, если мы с помощью омметра проверим порядок подключения обмоток к этим клеммам, то получим картину, представленную на рис. 62.9.В данном двигателе, широко используемом в европейском оборудовании, имеются три обмотки, подключенные изготовителем двигателя к следующим клеммам: U-X; V-Y; W-Z.

Внимание! В исправном двигателе все три обмотки абсолютно одинаковы. Поэтому сопро-msH    тивление обмоток, измеренное между клеммами при U-X; V-Y; W-Z при снятых клеммах должно быть одним и тем же (в противном случае в обмотках либо произошел обрыв, либо короткое замыкание).Напомним, что сопротивление измеренное между клеммами верхнего ряда U и V, V и W, W и U, должно быть равно бесконечности, так же, как и для нижнего ряда (в противном случае можно говорить о том, что между двумя соседними обмотки есть короткое замыкание). Кроме того, сопротивление, измеренное между каждой из клемм и корпусом двигателя, также должно быть равно бесконечности (в противном случае, можно говорить о замыкании обмотки на массу). Все эти неисправности были рассмотрены нами в разделе 53 "Однофазные двигатели".

 62.2. УПРАЖНЕНИЕ 1. Подключение по схеме "треугольник'

Например, при напряжении в сети 220 В трехфазного переменного тока обмотки двигателя должны быть подключены к сети по схеме "треугольник". Для этого с помощью перемычек следует соединить попарно клеммы U-Z, V-X и W-Y соответственно.Зная, что концы обмоток подключены к клеммам U-X, V-Y и W-Z определить, в какой последовательности запитываются обмотки при их подключении по схеме "треугольник" (при напряжении в сети трехфазного тока 220 В).

Решение на следующей странице...

Решение упражнения 1Подключение по схеме "треугольник".427428При подключении по схеме "треугольник" в соответствии с рис. 62.10 видно, что фаза L1 подводится к клемме U, а клеммы Z и U соединены перемычкой.Концы одной обмотки подключены к клеммам Z и W, другой - к клеммам U и X. Таким образом, подключение фазы L1 выглядит так, как показано на рис. 62.11.Теперь рассмотрим подключение фазы L2. Эта фаза подключается к клемме V, а клеммы V и X соединятся перемычкой.Концы третьей обмотки подключены к клеммам V и Y. Таким образом, подключение фаз L1 и L2 соответствует схеме на рис. 62.12.

Завершая рассмотрение, отметим, что фаза L3 подключается к клемме W. При этом клеммы W и Y соединены перемычкой.Полностью схема подключения "треугольник" представлена на рис. 62.13. На нем мы видим, что обмотки при этой схеме подключения расположены в форме треугольника, отсюда и произошло название схемы.

62. ТРЕХФАЗНЫЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ 62.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

vmestogaza.ru

Трехфазный асинхронный двигатель: особенности, принцип действия, подключение

Электрические двигатели — устройства, преобразовывающие электроэнергию, получаемую из распределительных сетей, в механическую энергию вращения. В состав любого двигателя входят следующие элементы: корпус для защиты от попадания пыли и влаги, неподвижная часть (статор), жестко прикрепленная к корпусу, неподвижные обмотки и магнитопроводы, часть, которая вращается (ротор). Ротор насаживается на вал, вращаемый в двух подшипниковых узлах. Конец выходит наружу, имеет канавку, где закрепляются шкивы или шестерные привода.

Узлы подшипников располагаются в пределах двух съемных крышек, закрывающих корпус с торцов, стягиваются между собой с помощью длинных шпилек (трех-четырех). В задней части вала размещена крыльчатка вентилятора, который обдувает и охлаждает обмотки.

Конструкция таких устройств отличается удобством обслуживания и проведения ремонта — их легко разобрать и собрать.

Асинхронные двигатели бывают однофазными и трехфазными. Первые применяются преимущественно до мощности 2,2 кВт. Ограничение действует из-за большого пускового и рабочего тока. Принцип действия одинаковый, но у однофазных более низкий пусковой момент.

Работа трехфазных электродвигателей

Самое главное достоинство трехфазной системы электроснабжения состоит в том, что создается электрическое поле, имеющее способность вращаться. Если на неподвижном статоре располагаются три обмотки с магнитомягкими (материалы, способны с легкостью перемагничиваться) сердечниками, а в дальнейшем происходит подача напряжения последовательно от каждой из фаз, то сердечники постепенно намагничиваются от поступающего тока и создают магнитное поле, перемещающееся в пределах окружности.

Асинхронный трехфазный электродвигатель применяется в разных отраслях промышленности и в сельском хозяйстве.

Скорость вращения магнитного поля в статоре можно легко снизить, используя чисто конструктивные методы, к примеру, увеличив число обмоток на окружности вдвое (из трех до шести).

Асинхронные двигатели

Изобретатель М. О. Доливо-Добровольский придумал, как можно усовершенствовать двигатель избавившись от коллекторов, имеющих ряд недостатков. Так, он предложил обмотку ротора выполнять в виде короткозамкнутых витков, ток в которых будет заводить переменное магнитное поле статора. Внешне такое решение представляет собой два кольца, соединенных между собой поперечными проводниками, — «бельчье колесо». Такой устройство еще называется двигателем с короткозамкнутым ротором.

Принцип действия примерно следующий: при запуске переменное поле статора возбудит в проводниках сильный ток, что приведет к намагничиванию сердечника ротора, он будет притянут статорными магнитами и начнет вращение. Чтобы ток стабильно появлялся в замкнутых витках, необходимы постоянные колебания магнитного поля, поэтому ротор вращается медленнее магнитного поля. Именно от такого «запаздывания» двигатели начали называть асинхронными, а разница вращений — скольжение.

Скольжение является переменной величиной. При запуске оно достигает максимальных значений, постепенно уменьшаясь и достигая минимальных значений на холостом ходу (примерно 3%). Если есть нагрузка на вал, скольжение пропорционально увеличивается и возрастает вместе с нагрузками (около 7%).

Особенности трехфазных асинхронных двигателей

Конструкция этого типа оказалась настолько удачной, что большинство электроприводов всего мира производятся на базе трехфазных асинхронных устройств, имеющих короткозамкнутый ротор. Они имеют ряд преимуществ, в частности, обладают:

  • Исключительной простотой, надежностью и долговечностью;
  • Удобством обслуживания и ремонта;
  • Возможностью изменять направление вращения ротора. Для это нужно всего лишь переключить два любые фазные провода;
  • Возможностью работы в качестве генератора: при применении электромагнитного торможения мотор начнет отдавать энергию в сеть.

Простота переключения фазных проводов может быть как преимуществом, так и недостатком. Производя замену силового кабеля, нужно особое внимание уделять оборудованию, запомнить, как оно ранее было подключено. Делая монтаж, следует обязательно перепроверить на запасном двигателе фазировку проводов, ведь оборудование может запросто выйти из строя, если сделана неверная фазировка.

Слабые стороны асинхронного трехфазного двигателя:

  • Значительный пусковой ток, превышающий номинальный примерно в 5 раз. Это значит, что нужно устанавливать защитные автоматы двигателей только класса D.
  • Малый момент на валу при запуске. При значительной инерции понадобится двигатель большей мощности.

tokar.guru

3.6. ТРЕХФАЗНЫЕ СИСТЕМЫ И АСИНХРОННЫЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ. История электротехники

3.6. ТРЕХФАЗНЫЕ СИСТЕМЫ И АСИНХРОННЫЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ

В то время как Н. Тесла и его сотрудники пытались усовершенствовать двухфазную систему, в Европе была разработана более совершенная электрическая система — трехфазная. Изучение документальных материалов показывает, что в 1887–1889 гг. многофазные системы разрабатывались с большим или меньшим успехом несколькими учеными и инженерами [1.6; 3.7]…

Например, Ч. Бредли, стремясь изготовить электрическую машину с лучшим использованием активных материалов, сконструировал двух- и трехфазные генераторы. Однако Ч. Бредли не знал о явлении вращающегося магнитного поля и предполагал, что потребители в многофазных системах должны включаться как однофазные на каждую пару проводов.

Ф. Хазельвандер подошел к трехфазной системе токов с других исходных позиций. Зная, что коллектор у генератора и двигателя постоянного тока выполняет взаимообратимые функции, он решил его устранить, считая что достаточно те точки обмоток якорей каждой из машин, от которых идут отпайки к пластинам коллектора, соединить соответственно друг с другом. Это удобно сделать у обращенных машин, якоря которых неподвижны, а полюсы вращаются. Тогда генератор будет связан с двигателем проводами, число которых равно числу коллекторных пластин. Стремясь уменьшить число линейных проводов,

Ф. Хазельвандер нашел минимальный вариант — три провода. Однако он не сумел увидеть всех возможностей новой системы и создать пригодные для практики конструкции машин.

Наибольших успехов в развитии многофазных систем добился Михаил Осипович Доливо-Добровольский, который сумел придать своим работам практический характер. Поэтому он по праву считается основоположником техники трехфазных систем.

М.О. Доливо-Добровольский (1862–1919 гг.) родился в Петербурге, учился в Рижском политехническом институте, но был отчислен в связи с массовыми антиправительственными выступлениями студентов в год цареубийства (1881 г.).

Лишенный права поступать в высшие учебные заведения России, он выехал в Германию и завершил свое образование в Высшем техническом училище г. Дармштадта, в котором большое внимание уделялось практическим применениям электричества.

Осенью 1888 г. М.О. Доливо-Добровольский прочел доклад Г. Феррариса о вращающемся магнитном поле и был крайне удивлен его выводом о практической непригодности «индукционного» электродвигателя. Еще до этого М.О. Доливо-Добровольский заметил, что если замкнуть накоротко обмотку якоря двигателя постоянного тока его торможении (т.е. в опыте динамического торможения), то возникает большой тормозящий момент. «Я тотчас же сказал себе, — вспоминал позднее М.О. Доливо-Добровольский, — что если сделать вращающееся магнитное поле по методу Г. Феррариса и поместить в него такой короткозамкнутый якорь малого сопротивления, то этот якорь скорее сам сгорит, чем будет вращаться с небольшим числом оборотов. Мысленно я прямо представил себе электродвигатель многофазного тока с ничтожным скольжением».

Так М.О. Доливо-Добровольский пришел к выводу о нецелесообразности изготовления обмотки ротора с таким большим сопротивлением, при котором ротор имел бы скольжение 50%. В стержнях малого сопротивления при небольшом скольжении возникнут токи, которые в достаточно сильном магнитном поле статора создадут значительный вращающийся момент.

Усиленная деятельность в этом направлении в необычайно короткий срок привела к разработке трехфазной электрической системы и совершенной, в принципе не изменившейся до настоящего времени, конструкции асинхронного электродвигателя.

Первым важным шагом, который сделал М.О. Доливо-Добровольский, было изобретение ротора с обмоткой в виде беличьего колеса.

Рис. 3.13. Варианты ротора с обмоткой в виде беличьего колеса (из патента Доливо-Добровольского)

1 — стальной цилиндр; 2 — медные стержни; 3 — медные пластины или кольца

Для уменьшения сопротивления обмотки ротора лучшим конструктивным решением мог быть ротор в виде медного цилиндра, как в двигателе Г. Феррариса. Но медь является плохим проводником для магнитного поля статора, и КПД такого двигателя был бы очень низким. Если же медный цилиндр заменить стальным, то магнитный поток резко возрастает. Однако отметим, что электрическая проводимость у стали меньше, чем у меди. М.О. Доливо-Добровольский нашел блестящее решение — выполнить ротор в виде стального цилиндра (что уменьшало магнитное сопротивление ротора) и в просверленные по периферии последнего каналы закладывать медные стержни (что уменьшает электрическое сопротивление ротора). На лобовых частях ротора эти стержни должны быть хорошо электрически соединены. На рис. 3.13 представлены чертежи из первого патента М.О. Доливо-Добровольского в области трехфазной системы. Этим патентом он закрепил за собой изобретение ротора с «беличьим колесом», конструкция которого принципиально сохранилась в том же виде и до настоящего времени.

Следующим шагом М.О. Доливо-Добровольского явилась замена двухфазной системы трехфазной. Он совершенно справедливо отмечал, что при увеличении числа фаз улучшается распределение намагничивающей силы по окружности статора асинхронного электродвигателя. Уже переход от двухфазной системы к трехфазной дает значительный выигрыш в этом отношении. Дальнейшее увеличение числа фаз нецелесообразно, так как оно привело бы к значительному увеличению расхода меди на провода. Вскоре выяснились и другие преимущества трехфазной системы.

Рис. 3.14. Схемы двухфазного (а) и трехфазного (б) одноякорных преобразователей 

Но каким образом проще всего получить трехфазную систему? Уже был известен способ, при помощи которого обычную машину постоянного тока можно было превратить в генератор переменного тока. Как уже отмечалось, П.Н. Яблочков и 3. Грамм еще в конце 70-х годов XIX в. секционировали кольцевой якорь генератора и получали от каждой секции переменный ток. В середине 80-х годов были построены первые вращающиеся одноякорные преобразователи. Эти преобразователи очень просто получались из обычной машины постоянного тока: от двух диаметрально противоположных точек обмотки якоря двухполюсной машины делались отпайки, которые выводились на контактные кольца. В этом случае к коллектору машины подводился постоянный ток, а с колец снимался переменный. Если в том же якоре машины постоянного тока сделать отпайки от четырех равноотстоящих точек, то на четырех кольцах легко получить двухфазную систему тока (рис. 3.14, а).

Н. Тесла построил синхронный генератор, в котором имелись три независимые катушки, расположенные под углом 60° одна к другой. Такой генератор давал трехфазную систему токов, но требовал для передачи энергии шесть проводов, так как в этом случае получалась несвязанная трехфазная цепь с токами, сдвинутыми по фазе на 60°. М.О. Доливо-Добровольский в результате исследования различных схем обмоток сделал ответвления от трех равноотстоящих точек якоря машин постоянного тока. Таким образом были получены токи с разностью фаз 120° (рис. 3.14. б). Сохранив в этой машине коллектор, можно было использовать ее в качестве одноякорного преобразователя.

Таким путем была найдена связанная трехфазная система, при которой для передачи и распределения электроэнергии требуется только три провода. В двухфазной системе Н. Теслы также имелась возможность обойтись тремя проводами, однако достоинства симметричной связанной трехфазной цепи подкреплялись другими преимуществами как двигателей, так и вообще трехфазной системы. Последняя является симметричной, уравновешенной и экономичной. На три провода в трехфазной системе для передачи одинаковой мощности требовалось затратить металла на 25% меньше, чем на два провода в однофазной. Эта очевидная экономия металла была одним из главных аргументов в пользу трехфазной системы.

Дальнейшее увеличение числа фаз привело бы к некоторому улучшению использования электрических машин, но вызвало бы соответствующее увеличение числа линейных проводов. Таким образом, трехфазная система электрических токов является оптимальной многофазной системой.

Системе трех «сопряженных» токов М.О. Доливо-Добровольский дал специальное наименование «Drehstrom», что в переводе на русский язык означает «вращающийся ток». Указанный термин, хорошо характеризующий способность образовывать вращающееся магнитное поле, до настоящего времени сохранился в немецкой литературе.

Весной 1889 г. был построен первый трехфазный асинхронный электродвигатель мощностью около 100 Вт (рис. 3.15). Этот двигатель питался током от трехфазного одноякорного преобразователя и при испытаниях показал вполне удовлетворительные результаты.

Поражает конструктивная законченность первых асинхронных электродвигателей М.О. Доливо-Добровольского. Стержни «беличьего колеса» он предлагает делать неизолированными, сердечник ротора массивным или шихтованным, стержни по торцам он соединил короткозамыкающими кольцами, для статора впервые ввел полузакрытые пазы.

Вслед за первым одноякорным преобразователем был создан второй, более мощный, а затем началось изготовление трехфазных синхронных генераторов. Уже в первых генераторах применялись два основных способа соединения обмоток: в звезду и треугольник. В дальнейшем М.О. Доливо-Добровольскому удалось улучшить использование статора с помощью широко применяемого в настоящее время метода, заключающегося в том, что обмотку делают разрезной и противолежащие катушки соединяют встречно.

Важным достижением М.О. Доливо-Добровольского явилось также то, что он отказался от выполнения двигателя с выступающими полюсами и сделал обмотку статора распределенной по всей его окружности, благодаря чему значительно уменьшилось магнитное рассеяние по сравнению с двигателями Н. Теслы. Так трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором получил современные конструктивные формы. Вскоре М.О. Доливо-Добровольским было внесено еще одно усовершенствование: кольцевая обмотка статора была заменена барабанной. После этого асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором приобрел современный вид.

Новое затруднение в развитии трехфазной техники возникло в связи с ограниченной мощностью первых источников энергии, как отдельных генераторов, так и электростанций в целом. Дело в том, что пусковой ток асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором может в несколько раз превышать номинальный, и по этому включение двигателя мощностью свыше 2 кВт отражалось на работе других потребителей.

Рис. 3.15. Первый трехфазный асинхронный двигатель Доливо-Добровольского (в собранном и разобранном виде)

Рис. 3.16. Трехфазный асинхронный двигатель Доливо-Добровольского с фазным ротором и пусковым реостатом 

М.О. Доливо-Добровольский в 1890 г. изготовил двигатель с короткозамкнутым ротором мощностью примерно 3,7 кВт и при первом же испытании обнаружил значительное ухудшение пусковых свойств. Причина этого заключалась в том, что короткозамкнутый ротор был «слишком замкнут накоротко». При увеличении сопротивления обмотки ротора пусковые условия заметно улучшались, но рабочие характеристики двигателя ухудшались. Анализ возникших затруднений привел к созданию так называемого фазного ротора, т.е. такого, обмотка которого делается, подобно обмотке статора, трехфазной и ее концы соединяются с тремя кольцами, насаженными на вал. С помощью щеток эти кольца соединяются с пусковым реостатом. Таким образом, в момент пуска цепь ротора имеет большое сопротивление, которое уменьшается по мере нарастания частоты вращения. На рис. 3.16, взятом из доклада М.О. Доливо-Добровольского на первом Всероссийском электротехническом съезде (1899), показана принципиальная конструкция двигателя.

Но фазный ротор требовал устройства на валу контактных колец, а это рассматривалось многими электротехниками как недостаток по сравнению с короткозамкнутым ротором, не имевшим никаких трущихся контактов. Однако с этим недостатком пришлось мириться, и, несмотря на то что впоследствии были разработаны различные меры по улучшению условий пуска крупных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, двигатели с контактными кольцами применяются в промышленности до настоящего времени.

В статьях и докладах М.О. Доливо-Добровольского содержится много рассуждений о недопустимости сосредоточенных обмоток в машинах переменного тока, о пульсациях намагничивающей силы, о повышенном магнитном рассеянии, ухудшающем условия пуска. Налицо формирование элементов теории асинхронных машин. Конструктивные же формы созданных М.О. Доливо-Добровольским двигателей были настолько совершенны, что не претерпели сколько-нибудь существенных изменений более чем за 100 лет своего существования.

Трехфазная система не получила бы в первые же годы своего существования быстрого распространения, если бы она не решила проблемы передачи энергии на большие расстояния. Но электропередача выгодна при высоком напряжении, которое в случае переменного тока получается при помощи трансформатора. Трехфазная система не представляла принципиальных затруднений для трансформирования энергии, но требовала трех однофазных трансформаторов вместо одного при однофазной системе. Такое увеличение числа довольно дорогих аппаратов не могло не вызвать стремления найти более удовлетворительное решение.

В 1889 г. М.О. Доливо-Добровольский изобрел трехфазный трансформатор. Вначале это был трансформатор с радиальным расположением сердечников (рис. 3.17, а). Его конструкция еще напоминает машину с выступающими полюсами, в которой устранен воздушный зазор, а обмотки ротора перенесены на стержни. Затем было предложено несколько конструкций так называемых «призматических» трансформаторов, в которых удалось получить более компактную форму магнитопровода (рис. 3.17, б, в, г). Наконец, в октябре 1891 г. была сделана патентная заявка на трехфазный трансформатор с параллельными стержнями, расположенными в одной плоскости (рис. 3.17, д). В принципе эта конструкция сохранилась по настоящее время.

Целям электропередачи отвечали также работы, связанные с изучением схем трехфазной цепи. В 80–90-х годах XIX в. значительное место в электропотреблении занимала осветительная нагрузка, которая часто вносила существенную несимметрию в систему. Кроме того, иногда потребителю было желательно иметь в своем распоряжении не одно, а два напряжения: одно — для осветительной нагрузки, другое, повышенное, — для силовой.

Чтобы можно было регулировать напряжение в отдельных фазах и располагать двумя напряжениями в системе (фазным и линейным), М.О. Доливо-Добровольский разработал в 1890 г. четырехпроводную схему трехфазной цепи, или, иначе, систему с нейтральным проводом. Одновременно он указал, что вместо нейтрального, или нулевого, провода можно использовать землю.

Рис. 3.17. Трансформаторы Доливо-Добровольского

а) — с радиальным расположением сердечников; б — г — «призматические»; д — с параллельным расположением стержней в одной плоскости 

М.О. Доливо-Добровольский обосновал свои предложения доказательством того, что четырехпроводная трехфазная система допускает определенную несимметрию нагрузки; при этом напряжение на зажимах каждой фазы будет оставаться неизменным. Для регулирования напряжения в отдельных фазах четырехпроводной системы М.О. Доливо-Добровольский предложил использовать изобретенный им трехфазный автотрансформатор.

Таким образом, в течение 2–3 лет были конструктивно разработаны все основные элементы трехфазной системы электроснабжения: трансформатор, трехпроводная и четырехпроводная линии передачи и асинхронный двигатель в двух его основных модификациях (с фазным и короткозамкнутым ротором). Из всех возможных конструкций многофазных синхронных генераторов, принцип построения которых был уже известен, получили широкое применение только трехфазные машины. Так зародилась и получила свое начальное развитие трехфазная система электрического тока.

Изучение истории техники трехфазных цепей показывает, что решающую роль в ее зарождении и развитии сыграли труды М.О. Доливо-Добровольского. Он не только разработал основные элементы трехфазной системы, но и сделал ряд важнейших изобретений в области техники постоянного тока, в электроизмерительной технике; ему принадлежат также некоторые другие работы. Несомненно, столь быстрый и полный успех трудов М.О. Доливо-Добровольского во многом определяется тем обстоятельством, что они отвечали основным потребностям практики. Действительно, М.О. Доливо-Добровольский начал свою инженерную и научную деятельность в тот период, когда развивавшиеся производительные силы общества ставили перед электротехникой все новые и более ответственные задачи. Основное направление работ Доливо-Добровольского совпало с главным направлением развития электроэнергетики [3.8].

В своем докладе на Международном конгрессе электриков в г. Франкфурте-на-Майне (1891 г.) он показал, что магнитный поток в магнитопроводе катушки, включенной в цепь переменного тока, целиком определяется напряжением (если считать частоту и число витков заданным) и не зависит от магнитного сопротивления. С изменением магнитного сопротивления меняется только намагничивающий ток. Это положение, которое М.О. Доливо-Добровольский называет первым основным положением теории переменного тока, действительно является исходным во всех расчетах электромагнитных устройств. Далее он отметил, что если магнитный поток изменяется синусоидально, то ЭДС (или соответственно напряжение) также изменяется по закону синуса, причем ЭДС и магнитный поток различаются по фазе на ?/2. Он ввел понятия активной и реактивной составляющих тока, которые назвал соответственно ваттным (рабочим) и безваттным (возбудительным) токами. Метод разложения любого тока на две составляющие был рекомендован М.О. Доливо-Добровольским для практических расчетов и анализа процессов в электрических машинах и аппаратах.

М.О. Доливо-Добровольский рекомендовал принять в качестве основной формы кривой тока синусоиду. В отношении частоты тока он высказался за 30–40 Гц. Позднее в результате критического отбора получили применение лишь две частоты промышленного тока: 60 Гц в США и 50 Гц в других странах. Эти частоты оказались оптимальными, ибо повышение частоты ведет к чрезмерному возрастанию частоты вращения электрических машин (при том же числе полюсов), а ее снижение неблагоприятно сказывается на равномерности освещения.

Следует отметить, что в 1888 г. У. Томсон показал возможность применения гармонического анализа Фурье для любого периодического (несинусоидального) тока. (Французский ученый Жак Батист Фурье (1768–1830 гг.) предложил свой знаменитый метод в 1822 г., разрабатывая теорию тепла).

Поделитесь на страничке

Следующая глава >

tech.wikireading.ru

Электродвигатель асинхронный трехфазный

Электродвигатель асинхронный трехфазныйЭлектродвигатель асинхронный трехфазный используется в сельском хозяйстве и промышленных отраслях для привода механизмов, использующих переменный ток и имеющих ступенчатую регулировку частоты вращения. Его существенными преимуществами являются простая конструкция, достаточно простой ремонт, невысокая цена при высокой надежности. Именно поэтому этот вид двигателя необычайно распространен в указанных отраслях. Он применяется, в частности, в эскалаторах, вентиляции, станках, насосах, компрессорном и холодильном оборудовании и еще много где.

Принцип работы двигателя позволяет преобразовать эклектическую энергию в механическую. Эти двигатели работают от переменного тока.

Теперь кратко рассмотрим устройство асинхронного трехфазного двигателя. Его ключевые части – это ротор и статор.

Роторы подразделяются на короткозамкнутые и фазные. Первый – это сердечник из стальных листов, куда залит алюминий, из которого образуются стержни и замыкаются кольцами.

ротор

Для фазного характерна трехфазная обмотка. Концы обмоток соединяются, а свободные концы соединяются с контактными кольцами.

ротор

ротор

Статор – это цилиндр, собранный из стальных листов с уложенной внутри пазов обмоткой.

статор

На обмотку подается напряжение, в результате образуются магнитные потоки, изменяемые с той же частотой, с какой подается напряжение. Из-за расположения обмотки эти потоки сдвинуты на 120°, так получается вращающийся результирующий поток.

В результате этого вращения в проводниках ротора появляется электродвижущая сила. А так как электрическая цепь замкнута, появляется ток, который и запускает двигатель.

В результате взаимодействия этого вращающегося магнитного поля и тока, который появляется в роторе в результате его воздействия, и происходит работа двигателя. Стоит отметить, возникновение вращающего момента возможно только тогда, когда частоты вращения магнитных полей отличаются.

Электродвигатель асинхронный трехфазный характеристики

Среди основных характеристик электродвигателя асинхронного трехфазного выделяют частоту его вращения, массу, коэффициент полезного действия, мощность, коэффициент мощности. Чтобы определить значения этих характеристик применяют следующие формулы:

формула

Где s обозначает скольжение (помогает определить, насколько роутер отстает от вращения магнитного поля, измеряется также в процентах), n1 – это как раз частота вращения магнитного поля статора, а n – тоже значение для ротора.

Исходя из этой формулы и зная формулу для определения частоты вращения магнитного поля, можно легко найти частоты вращения для нашего электродвигателя:

формула

Повлиять на значение частоты вращения магнитного поля можно. Для этого изменяется число пар полюсов обмотки статора. Как ясно из предыдущих формул, таким образом мы поменяем и частоту вращения двигателя.  Отметим, что у асинхронного двигателя частота вращения ротора всегда меньше частоты вращения магнитного поля статора.

Стоит отметить, что скольжением также определяется такая важная характеристика, как вращающий момент. Значение этого момента зависит от силы взаимодействия магнитных полей ротора и статора. Если вращающий момент растет при скольжении, то частота вращения двигателя может дойти до нуля.

При выборе электродвигателя особое внимание стоит обратить на прописанные производителем условия эксплуатации и технические характеристики.

Защита трехфазных асинхронных электродвигателей

Для трехфазных асинхронных электродвигателей внезапное отключение одной фазы чревато поломками. Именно поэтому существуют различные устройства для защиты и своевременного отключения двигателя, в их числе диодно-транзисторные и релейные механизмы. Вторые являются несколько более простыми и поэтому пользуются большей популярностью. Именно поэтому мы расскажем о нескольких релейных схемах защиты двигателя.

Самый популярный метод – это использование теплового реле.

защита1

Его смысл заключается в том, что реле нагревается также, как и двигатель и при превышении допустимой температуры его отключает. А так как именно при отключении одной из фаз и происходит перегрев, реле помогает этого избежать. Кроме того, это еще и способ защиты от пробоя на корпус, но для этого электродвигателю необходимо обязательное заземление. Обращаем ваше внимание на то, что номинальный ток двигателя и реле должен быть близок или совпадать.

Следующий способ заключается в том, что при помощи 3-х конденсаторов делается нулевая искусственная точка.

рисунок

 

Между нулевой точкой и нулевым проводом располагается реле. Если двигатель работает исправно, ток к реле не попадает, но если его работа нарушается – в нулевой точке образуется напряжение и реле отключает двигатель. Чувствительность устройства можно регулировать при помощи изменения емкости конденсаторов.

Еще один способ защиты трехфазных асинхронных двигателей – это установка дополнительного реле. Его контакты разомкнуты.

рисунок 2

 

При запуске двигателя к трехфазной сети подключаются последовательно магнитные пускатели. Если произойдет отключение, реле обесточится, контакты разомкнутся, что приведет к отключению двигателя.

Последний способ по схеме похож на предыдущий. При запуске двигателя реле замыкает цепь питания МП. Срабатывание магнитного пускателя приводит к тому, что двигатель выключается.

защита4

Этот способ хорош тем, что при отключении двигателя реле также находится без тока.

 

jelektro.ru

Трехфазный асинхронный электродвигатель - EnergoRus.com

Трехфазный асинхронный электродвигатель – устройство, которое питается от сети переменного тока.

Рассмотрим принцип работы асинхронного электродвигателя: это изделие состоит из статора и ротора с обмотками. Статор посредством обмоток соединяется с сетью. Что касается обмоток ротора, то они не подключены к сети и не имеют соединения с обмотками статора.

Подключение устройства происходит путем присоединения обмоток статора к зажимам в коробке выводов.

Основным отличительным фактором в устройстве электродвигателя является тип ротора: короткозамкнутый или фазный. В обмотке короткозамкнутого ротора используется медный стержневой цилиндр, так называемую беличью клетку. Торцевые края стержней замыкают при помощи металлических колец. Соединение фаз обмотки происходит по схеме звезды или треугольника.

Преимущества и недостатки

Трехфазный асинхронный электродвигатель

В современном мире асинхронные двигатели нашли широкое применение в промышленных сферах. Шаровые мельницы, транспортеры, насосы, дробилки, сверлильные и наждачные станки – это только небольшая часть инструментария, в котором используются трехфазные двигатели. Столь широкий спектр применения говорит о том, что асинхронный двигатель имеет ряд преимуществ перед другими изобретениями электроники. Это и высокая надежность, и простота обслуживания, и возможность подключения к сети переменного тока.

Что касается недостатков, то без них тоже, увы, не бывает. Многие модели асинхронных электродвигателей чувствительны к изменениям напряжения, так что для плавной регулировки скорости придется использовать преобразователь частоты.

Кроме того, данное оборудование потребляет реактивную мощность. Возможность его применения определяется мощностью системы электроснабжения конкретного предприятия. Нередко во время использования асинхронного двигателя в связи с нехваткой мощности возникают проблемы с напряжением.

Работа в однофазной сети

Кроме трехфазных устройств есть еще -двух и однофазные асинхронные электродвигатели.

Двухфазные асинхронные электродвигатели в первую очередь рассчитаны на включение в однофазную сеть. Обе фазы двигателя рабочие. Одна из них включена в сеть напрямую, а вторая через фазосдвигающую цепь. Эксплуатационные возможности такого оборудования при включении в однофазную сеть являются наиболее высокими. Ранее такие двигатели использовались во многих стиральных машинах СССР.

Отличительной чертой однофазных двигателей является то, что они имеют одну обмотку на статоре, подключающуюся к однофазной сети. Запуск осуществляется при помощи вращающегося магнитного поля, которое создается благодаря основной и дополнительной обмотке. Основная сфера применения – вентиляторы невысокой мощности.

Основным преимущество однофазных двигателей является простота конструкции, недостатком – малый пусковой момент или полное отсутствие оного, а также низкий КПД.

Иногда трехфазные двигатели называют однофазными, что не совсем верно, так как эксплуатационные возможности трехфазного двигателя существенно выше. Речь идет о таких устройствах, конструктивные особенности которых позволяют им работать в однофазной сети (конденсаторные двигатели).

Хоть и работа трехфазного двигателя в однофазной сети возможна, но не на полной мощности. Для запуска нужен механический сдвиг ротора или фазосдвигающая цепь. Запуск через однофазную сеть осуществляется следующим образом: на обмотку подается ток через индуктивность (или емкость), сдвигающую фазу напряжения.

Применение трехфазного двигателя в быту

Помимо использования асинхронных двигателей в промышленности применять это устройство можно и в быту. Следует сказать, что при современном уровне бытового энергопотребления (телевизоры, стиральные машины, компьютеры и т. п.) совсем не удивляет тот факт, что все большее число владельцев частных домов отдают предпочтение трехфазным кабельным вводам. Мощности традиционной однофазной сети попросту не хватает для обслуживания бытовых нужд большей части современного человечества.

Купить трехфазный асинхронный электродвигатель можно в интернет–магазинах, которых сейчас немало. Выбирая то или иное устройство, следует убедиться, что его эксплуатационные возможности соответствуют работе, которую агрегат должен выполнять.

Цены на трехфазные асинхронные электродвигатели абсолютно разные. Наиболее дешевые модели стоят порядка 70–80$. Если же аппарат будет использоваться в промышленных масштабах, то его стоимость может достигать $5000 – $10000 (и выше). Что касается того, какую модель нужно выбирать в конкретном случае, то здесь все индивидуально.

Таким образом, асинхронные двигатели – популярное и надежное оборудование, которое вполне заслуженно и закономерно имеет успех как в частной, так и в промышленной потребительской среде.

Дата публикации: 17 мая 2014



Оставить комментарий

Вы должны быть Войти, чтобы оставлять комментарии.

energorus.com


Каталог товаров