Принцип действия и устройство асинхронных

Отчет

Принцип действия и устройство асинхронных

Двигателей

Устройство

 

Рисунок 1- Асинхронный двигатель

На рисунке: 1 - вал, 2, 6 - подшипники, 3, 8 - подшипниковые щиты, 4 - лапы, 5 - кожух вентилятора, 7 - крыльчатка вентилятора, 9 - короткозамкнутый ротор, 10 - статор, 11 - коробка выводов.

Основными частями асинхронного двигателя являются статор (10) и ротор (9).

Статор имеет цилиндрическую форму, и собирается из листов стали. В пазах сердечника статора уложены обмотки статора, которые выполнены из обмоточного провода. Оси обмоток сдвинуты в пространстве относительно друг друга на угол 120°. В зависимости от подаваемого напряжения концы обмоток соединяются треугольником или звездой.

Рисунок 2 – Статор асинхронного двигателя

Роторы асинхронного двигателя бывают двух видов: короткозамкнутый и фазный ротор.

Короткозамкнутый ротор представляет собой сердечник, набранный из листов стали. В пазы этого сердечника заливается расплавленный алюминий, в результате чего образуются стержни, которые замыкаются накоротко торцевыми кольцами. Эта конструкция называется " беличьей клеткой". В двигателях большой мощности вместо алюминия может применяться медь. Беличья клетка представляет собой короткозамкнутую обмотку ротора, откуда собственно название.

Рисунок 3 – Короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя

Фазный ротор имеет трёхфазную обмотку, которая практически не отличается от обмотки статора. В большинстве случаев концы обмоток фазного ротора соединяются в звезду, а свободные концы подводятся к контактным кольцам. С помощью щёток, которые подключены к кольцам, в цепь обмотки ротора можно вводить добавочный резистор. Это нужно для того, чтобы можно было изменять активное сопротивление в цепи ротора, потому что это способствует уменьшению больших пусковых токов. Подробнее о фазном роторе можно прочитать в статье - асинхронный двигатель с фазным ротором.

Рисунок 4 – Фазный ротор асинхронного двигателя

 

Принцип работы

При подаче к обмотке статора напряжения, в каждой фазе создаётся магнитный поток, который изменяется с частотой подаваемого напряжения. Эти магнитные потоки сдвинуты относительно друг друга на 120°, как во времени, так и в пространстве. Результирующий магнитный поток оказывается при этом вращающимся.

Результирующий магнитный поток статора вращается и тем самым создаёт в проводниках ротора ЭДС. Так как обмотка ротора, имеет замкнутую электрическую цепь, в ней возникает ток, который в свою очередь взаимодействуя с магнитным потоком статора, создаёт пусковой момент двигателя, стремящийся повернуть ротор в направлении вращения магнитного поля статора. Когда он достигает значения, тормозного момента ротора, а затем превышает его, ротор начинает вращаться. При этом возникает так называемое скольжение.

Скольжение s - это величина, которая показывает, насколько синхронная частота n₁ магнитного поля статора больше, чем частота вращения ротора n₂ , в процентном соотношении.

Скольжение это крайне важная величина. В начальный момент времени она равна единице, но по мере возрастания частоты вращения n₂ ротора относительная разность частот n₁-n₂ становится меньше, вследствие чего уменьшаются ЭДС и ток в проводниках ротора, что влечёт за собой уменьшение вращающего момента. В режиме холостого хода, когда двигатель работает без нагрузки на валу, скольжение минимально, но с увеличением статического момента, оно возрастает до величины s_кр - критического скольжения. Если двигатель превысит это значение, то может произойти так называемое опрокидывание двигателя, и привести в последствии к его нестабильной работе. Значения скольжения лежит в диапазоне от 0 до 1, для асинхронных двигателей общего назначения оно составляет в номинальном режиме - 1 - 8 %.

Как только наступит равновесие между электромагнитным моментом, вызывающим вращение ротора и тормозным моментом создаваемым нагрузкой на валу двигателя процессы изменения величин прекратятся.

Выходит, что принцип работы асинхронного двигателя заключается во взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и токов, которые наводятся этим магнитным полем в роторе. Причём вращающий момент может возникнуть только в том случае, если существует разность частот вращения магнитных полей.

 

2. Оборудование лабораторного стенда

 

Таблица 1. Перечень используемой аппаратуры стенда

 

Обозна- чение	Наименование	Тип	Параметры
G1	Трёхфазный источник питания	01.2	~400 В, 16 А
G2	Источник питания машины постоянного тока	06.1	- 0…250 В, 3 А – якорь, - 200 В, 1 А - возбужд.
G4	Машина постоянного тока	01.2	90 Вт, 220В, 0, 56А-якорь, 2х110В, 0, 25 А -возбужд
G5	Преобразователь угловых перемещений		6 вых.каналов, 2500 импульсов за оборот
М1	Машина переменного тока в режиме двигателя	102.1	35 Вт, ~220В, 0, 35А, статор , ротор ; 1250об/мин, cosj = 0, 73, КПД 36%
А2, А7	Трёхфазная трансформаторная группа	47.1	3х80ВА, 230/242, 235, 230, 226, 220, 133 В
А6, А8	Трёхполюсн. выключат.	01.1	~400 В, 10 А
А9	Реостат для цепи ротора машины перемен. тока	07.1	3 х 0…40 Ом, 1 А
А10	Активная нагрузка	06.1	220 В, 3 х 0…50 Вт
Р1	Блок мультитметров	508.2	3 мультиметра: 0...1000 В; 0...10 А; 0…20 МОм
Р2	Измеритель мощностей	507.2	15; 60; 150; 300; 600 В; 0, 05; 0, 1; 0, 2; 0, 5 А
Р3	Указатель частоты вращения	06.2	2000…0…2000 об/мин

 

 

Назначение элементов стенда

 

М1 –испытуемый асинхронный двигатель М1, получающий питание через выключатель А6 и трехфазную трансформаторную группу А2 от трехфазного источника G1 синусоидального напряжения промышленной частоты.

G4 – машина постоянного тока, работающая в режиме генератора с независимым возбуждением и выступающая в качестве нагрузочной машины.

G2 – источник питания нерегулируемым напряжением обмотки возбуждения машины постоянного тока.

G5 – преобразователь угловых перемещений, генерирующий импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р3 электромашинного агрегата.

А8 – выключатель, служит для замыкания накоротко реостата А9 при двухступенчатом пуске двигателя М1 с фазным ротором и снятии естественных характеристик.

А9 – реостат, служит для вывода энергии скольжения при испытании двигателя М1 с фазным ротором.

А10 – реостат, служит нагрузкой генератора G4, создающего нагрузочный момент на валу исследуемого двигателя М1.

Р1 – блок мультиметров, позволяет измерять постоянные и переменные напряжения и токи, а также омические сопротивления. До подключения мультиметра к цепи необходимо выполнить следующие операции:

- установить род тока (постоянный или переменный);

- выбрать диапазон измерений соответственно ожидаемому результату измерений или рекомендациям;

- правильно подсоединить зажимы мультиметра к измеряемой цепи:

 

как вольтметр как амперметр как омметр

 

Рис.3. Включение приборов мультиметра

 

Р2 – измеритель мощностей, используется для измерения активной и реактивной мощностей одной фазы двигателя. Пределы измерений по току I и по напряжению U устанавливают в соответствии с рекомендациями по выполнению опытов.

 

 

Коэффициент трансформации

 

 

Механическая характеристика

 

Механической характеристикой называют график зависимости частоты вращения ротора от вращающего электромагнитного момента при неизменных напряжении, частоты тока питающей сети и внешних сопротивлениях в цепи обмоток двигателя. Механическая характерис­тика называется естественной, если она соответ­ствует номинальному на­пряжению, номинальной ча­стоте тока и отсутствию внеш­них сопротивлений в цепях обмоток. Характеристики при прочих условиях называют искусственными.

 

Заключение по работе

Используемый двигатель пригоден к работе, так как измеренные значения сопротивления изоляции обмоток статора и ротора соответствуют условиям приложения 3 правила технической эксплуатации электроустановок потребителей

2. 3.

Номинальное значение потребляемой мощности по паспортным техническим данным находят делением номинальной полезной мощности на номинальный КПД. Номинальное скольжение по техническим данным можно определить по значениям nн и n_{1 .}

Таблица 7 - Заключения отчёта

 

	Паспортные технические данные	Рабочие характеристики
P1
I
cosφ
η
S

 

Отчет

Принцип действия и устройство асинхронных

Двигателей

Устройство

 

Рисунок 1- Асинхронный двигатель

На рисунке: 1 - вал, 2, 6 - подшипники, 3, 8 - подшипниковые щиты, 4 - лапы, 5 - кожух вентилятора, 7 - крыльчатка вентилятора, 9 - короткозамкнутый ротор, 10 - статор, 11 - коробка выводов.

Основными частями асинхронного двигателя являются статор (10) и ротор (9).

Статор имеет цилиндрическую форму, и собирается из листов стали. В пазах сердечника статора уложены обмотки статора, которые выполнены из обмоточного провода. Оси обмоток сдвинуты в пространстве относительно друг друга на угол 120°. В зависимости от подаваемого напряжения концы обмоток соединяются треугольником или звездой.

Рисунок 2 – Статор асинхронного двигателя

Роторы асинхронного двигателя бывают двух видов: короткозамкнутый и фазный ротор.

Короткозамкнутый ротор представляет собой сердечник, набранный из листов стали. В пазы этого сердечника заливается расплавленный алюминий, в результате чего образуются стержни, которые замыкаются накоротко торцевыми кольцами. Эта конструкция называется " беличьей клеткой". В двигателях большой мощности вместо алюминия может применяться медь. Беличья клетка представляет собой короткозамкнутую обмотку ротора, откуда собственно название.

Рисунок 3 – Короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя

Фазный ротор имеет трёхфазную обмотку, которая практически не отличается от обмотки статора. В большинстве случаев концы обмоток фазного ротора соединяются в звезду, а свободные концы подводятся к контактным кольцам. С помощью щёток, которые подключены к кольцам, в цепь обмотки ротора можно вводить добавочный резистор. Это нужно для того, чтобы можно было изменять активное сопротивление в цепи ротора, потому что это способствует уменьшению больших пусковых токов. Подробнее о фазном роторе можно прочитать в статье - асинхронный двигатель с фазным ротором.

Рисунок 4 – Фазный ротор асинхронного двигателя

 

Принцип работы

При подаче к обмотке статора напряжения, в каждой фазе создаётся магнитный поток, который изменяется с частотой подаваемого напряжения. Эти магнитные потоки сдвинуты относительно друг друга на 120°, как во времени, так и в пространстве. Результирующий магнитный поток оказывается при этом вращающимся.

Результирующий магнитный поток статора вращается и тем самым создаёт в проводниках ротора ЭДС. Так как обмотка ротора, имеет замкнутую электрическую цепь, в ней возникает ток, который в свою очередь взаимодействуя с магнитным потоком статора, создаёт пусковой момент двигателя, стремящийся повернуть ротор в направлении вращения магнитного поля статора. Когда он достигает значения, тормозного момента ротора, а затем превышает его, ротор начинает вращаться. При этом возникает так называемое скольжение.

Скольжение s - это величина, которая показывает, насколько синхронная частота n₁ магнитного поля статора больше, чем частота вращения ротора n₂ , в процентном соотношении.

Скольжение это крайне важная величина. В начальный момент времени она равна единице, но по мере возрастания частоты вращения n₂ ротора относительная разность частот n₁-n₂ становится меньше, вследствие чего уменьшаются ЭДС и ток в проводниках ротора, что влечёт за собой уменьшение вращающего момента. В режиме холостого хода, когда двигатель работает без нагрузки на валу, скольжение минимально, но с увеличением статического момента, оно возрастает до величины s_кр - критического скольжения. Если двигатель превысит это значение, то может произойти так называемое опрокидывание двигателя, и привести в последствии к его нестабильной работе. Значения скольжения лежит в диапазоне от 0 до 1, для асинхронных двигателей общего назначения оно составляет в номинальном режиме - 1 - 8 %.

Как только наступит равновесие между электромагнитным моментом, вызывающим вращение ротора и тормозным моментом создаваемым нагрузкой на валу двигателя процессы изменения величин прекратятся.

Выходит, что принцип работы асинхронного двигателя заключается во взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и токов, которые наводятся этим магнитным полем в роторе. Причём вращающий момент может возникнуть только в том случае, если существует разность частот вращения магнитных полей.

 

2. Оборудование лабораторного стенда

 

Таблица 1. Перечень используемой аппаратуры стенда

 

Обозна- чение	Наименование	Тип	Параметры
G1	Трёхфазный источник питания	01.2	~400 В, 16 А
G2	Источник питания машины постоянного тока	06.1	- 0…250 В, 3 А – якорь, - 200 В, 1 А - возбужд.
G4	Машина постоянного тока	01.2	90 Вт, 220В, 0, 56А-якорь, 2х110В, 0, 25 А -возбужд
G5	Преобразователь угловых перемещений		6 вых.каналов, 2500 импульсов за оборот
М1	Машина переменного тока в режиме двигателя	102.1	35 Вт, ~220В, 0, 35А, статор , ротор ; 1250об/мин, cosj = 0, 73, КПД 36%
А2, А7	Трёхфазная трансформаторная группа	47.1	3х80ВА, 230/242, 235, 230, 226, 220, 133 В
А6, А8	Трёхполюсн. выключат.	01.1	~400 В, 10 А
А9	Реостат для цепи ротора машины перемен. тока	07.1	3 х 0…40 Ом, 1 А
А10	Активная нагрузка	06.1	220 В, 3 х 0…50 Вт
Р1	Блок мультитметров	508.2	3 мультиметра: 0...1000 В; 0...10 А; 0…20 МОм
Р2	Измеритель мощностей	507.2	15; 60; 150; 300; 600 В; 0, 05; 0, 1; 0, 2; 0, 5 А
Р3	Указатель частоты вращения	06.2	2000…0…2000 об/мин

 

 

Назначение элементов стенда

 

М1 –испытуемый асинхронный двигатель М1, получающий питание через выключатель А6 и трехфазную трансформаторную группу А2 от трехфазного источника G1 синусоидального напряжения промышленной частоты.

G4 – машина постоянного тока, работающая в режиме генератора с независимым возбуждением и выступающая в качестве нагрузочной машины.

G2 – источник питания нерегулируемым напряжением обмотки возбуждения машины постоянного тока.

G5 – преобразователь угловых перемещений, генерирующий импульсы, поступающие на вход указателя частоты вращения Р3 электромашинного агрегата.

А8 – выключатель, служит для замыкания накоротко реостата А9 при двухступенчатом пуске двигателя М1 с фазным ротором и снятии естественных характеристик.

А9 – реостат, служит для вывода энергии скольжения при испытании двигателя М1 с фазным ротором.

А10 – реостат, служит нагрузкой генератора G4, создающего нагрузочный момент на валу исследуемого двигателя М1.

Р1 – блок мультиметров, позволяет измерять постоянные и переменные напряжения и токи, а также омические сопротивления. До подключения мультиметра к цепи необходимо выполнить следующие операции:

- установить род тока (постоянный или переменный);

- выбрать диапазон измерений соответственно ожидаемому результату измерений или рекомендациям;

- правильно подсоединить зажимы мультиметра к измеряемой цепи:

 

как вольтметр как амперметр как омметр

 

Рис.3. Включение приборов мультиметра

 

Р2 – измеритель мощностей, используется для измерения активной и реактивной мощностей одной фазы двигателя. Пределы измерений по току I и по напряжению U устанавливают в соответствии с рекомендациями по выполнению опытов.

 

 

Поделиться:

Популярное:

1. AT : химич. Природа, строение, свойства, механизм специфического взаимодействия с АГ
2. E) действия непреодолимой силы
3. II группа действий. ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
4. II. ДЕЙСТВИЯ ПО ТУШЕНИЮ ПОЖАРОВ
5. II. Основные принципы и правила служебного поведения государственных служащих
6. II. ПРИНЦИПЫ АНТИМОНОПОЛЬНОЙ ПОЛИТИКИ
7. II.2. Гравитационные взаимодействия тела
8. III. Две воли и два действия
9. III. Жизнь в соответствии с принципами Нагорной проповеди
10. IV. Действия в аварийных ситуациях
11. IX. Меры профессионального воздействия
12. А. Основные принципы создания и деятельности союза