Вопрос 6-1. Объясните устройство и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Ответ 6-1 Двигатель состоит из статора и ротора.
Статор изготовлен в виде полого стального цилиндра c пазами на внутренней стороне. В пазах статора расположена 3-х фазная обмотка (несколько токовых катушек с осями под углом α =120° / р, где p число пар катушек- полюсов). Обмотки соединяются по схеме «звезда» или «треугольник».
Ротор изготовлен в виде беличьего колеса с проводниками из меди или алюминия уложенных в пазы сплошного цилиндра, торцы проводников закорочены кольцами .
Рисунок фото стр 415 Пантюшин
Принцип действия- взаимодействие вращающегося магнитного поля с током проводника(ротора) ( Закон Ампера). Ток в проводнике индуцируется вращающимся магнитным полем статора ( закон ЭМИ) . Магнитное поле статора изменяется во времени и в пространстве.
Обмотки статора подключаются к источнику 3-х фазного напряжения. Токи обмоток статора создают вращающееся магнитное поле в статоре .Cкорость вращения магнитного поля n1= 60f / p. Это изменяющееся магнитное поле создает в проводнике ротора ЭДС, а т.к. проводник замкнут, то в нем под действием этого ЭДС возникает ток- ток ротора Iр. Т.к. проводник с током находится в магнитном поле, то согласно закону Ампера он будет с ним взаимодействовать- на него будет действовать сила F . Эта сила и создает вращающий момент M= 2x F·D/2, где D-диаметр ротора .
Ротор начинает вращаться.
Скорость вращения ротора должна равняться скорости вращения магнитного поля , однако из- за действия нагрузки он отстает и вращается со скоростью n2 . Степень отставания характеризуется параметром скольжение S . S =n1-n2/n1.
Вопрос 6-2. Какими достоинствами и недостатками обладает трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором?
Ответ 6-2:
Достоинства:
а)простота конструкции и обслуживания,
б) низкая стоимость,
в) надежность в эксплуатации, экономичность,
г) легко осуществлять реверс,
д) возможность использования во взрывоопасных производствах. ( нет искрения).
Недостатки:
а)Потребление реактивного намагничивающего тока, что снижает коэффициент мощности сети.,
б) Плохие пусковые характеристики. Пусковой ток превышает номинальный 6-8 раз,
в) Неудовлетворительные регулировочные характеристики.
Вопрос 6-3. Дать характеристику магнитного поля асинхронного двигателя.
Ответ 6-3: Принцип получения вращающегося магнитного поля.
Если подключить катушки статора АХ,ВY,CZ ( рис 6-3а ) к 3-х фазному напряжению, то ток в каждой из катушек будет изменяться в соответствии с временной диаграммой изменения 3-х фазного напряжения (рис 6-3б) , соответственно магнитное поле создаваемое этими токами будет изменяться аналогичным образом. В каждый момент времени магнитные поля каждой из катушек суммируются и дают результирующее поле. Рассмотрим процесс получения результирующего поля в моменты времени когда токи в фазах А, В и С максимальны и положительны ( интервал времени составит одну треть периода Т/3) .
Пусть в момент времени t1 ток катушки АХ IA положительный и поле этой катушки направлено вдоль оси этой катушки. В это же время токи катушек фаз В и С отрицательны и их магнитные поля направлены противоположно их осям. Оси катушек расположены под углом 120°. Сумма 3х-полей дает магнитное поле направленное вдоль оси катушки АХ. (рис 6-4a)
Аналогичные рассуждения в моменты времени t2=t1+T/3 и t3=t3+T/3 дают результирующие поля вдоль осей BY второй катушки и CZ третьей катушки соответственно. Через время равное периоду Т вектор магнитного поля вновь будет расположен вдоль оси АХ первой катушки. Таким образом, мы получили вращающееся магнитное поле. В каждый момент времени поле направлено перпендикулярно продольной оси статора.
Часть магнитного поля статора выходит из статора и замыкается по воздуху. Это поля рассеивания. Они не участвуют в процессе передачи энергии от статора к ротору.