Асинхронні машини з фазним ротором.

Основними частинами будь-якого асинхронного двигуна є нерухома частина – статор і обертаюча частина, яка називається ротором.

Статор трифазного асинхронного двигуна складається з шихтованого магнітопроводу, запресованого в литу станину. На внутрішній поверхні магнітопроводу є пази для укладки провідників обмотки. Ці провідники є сторонами багатовиткових м’яких котушок, що утворюють три фази обмотки статора. Геометричні осі котушок зрушені в просторі один відносно одного на 120 градусів. Принци дії: Статорна обмотка цього двигуна така ж, як і статорна обмотка електродвигуна з короткозамкненим ротором, а ротор має трифазну три фазну обмотку, виконану з ізольованого проводу і з’єднану в зірку. Кінці обмоток приєднані до контактних кілець

Фази обмотки можна з’єднати за схемою «зірка» або «трикутник» залежно від напруги мережі. Наприклад, якщо в паспорті двигуна вказана напруга 220/380 В, то при напрузі мережі 380 В фази з’єднують «зіркою». Якщо ж напруга мережі 220 В, то обмотка з’єднується в «трикутник». В обох випадках фазна напруга двигуна дорівнює 220В.

Ротор трифазного асинхронного двигуна являє собою циліндр, набраний з штампованих листів електротехнічної сталі і насаджений на вал. Залежно від типу обмотки ротори трифазних асинхронних двигунів поділяються на коротко замкнені і фазні.

В асинхронних електродвигунах більшої потужності і спеціальних машинах малої потужності для поліпшення пускових і регулювальних властивостей застосовують фазні ротори. У цих випадках на роторі укладається трифазна обмотка з геометричними осями фазних котушок, зрушеними в просторі один відносно одного на 120 градусів.

Фази обмотки з’єднуються зіркою і кінці їх приєднуються до трьох контактних кілець, насадженим на вал і електрично ізольованим як від валу, так і один від одного. За допомогою щіток, що знаходяться в ковзному контакті з кільцями, є можливість включати в ланцюзі фазних обмоток регулювальні реостати.

Асинхронний двигун з фазним ротором має кращі пускові та регулювальні властивості, проте йому притаманні велика маса, розміри і вартість, ніж асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором.

Синхронні машини.

Виникнення ЕДС у провідниках можливо як при переміщенні цих провідників у нерухомому магнітному полі, так і при переміщенні магнітного поля відносно нерухомих провідників. У першому випадку полюси, тобто індукуючи частина машини, що збуджує магнітне поле, містяться на нерухомій частині машини (на статорі), а індукована частина (якір), тобто провідники, у яких створюється ЕДС, - на обертовій частині машини (на роторі). В другому випадку полюси містяться на роторі, а якір – на статорі. Принцип дії. Трифазну обмотку у разі ввімкнення якої в мережу трифазного змінного струму утворюватиметься обертове магнітне поле з частотою обертання за хвилину 60. На роторі двигуна знаходиться обмотка збудження, яка вмикається в мережу джерела постійного струму. Струм збудження утворює магнітний потік полюсів обертове магнітне поле, утворене струмами статорної обмотки, веде за собою роторні полюси. При цьому ротор може обертатися тільки синхронно з полем, тобто з частотою, яка дорівнює частоті обертання статорного поля. Отже, частота обертання синхроного двигуна стала, якщо незмінна частота струму живильної мережі.

Вище ми розглянули принцип дії синхронного генератора з нерухомими полюсами й обертовим якорем. У генераторі з нерухомими полюсами й обертовим якорем енергія, вироблювана ним, передається приймачу енергії за допомогою ковзних контактів - контактних кілець і щіток.

Ковзний контакт у ланцюзі великої потужності створює значні втрати енергії, а при високих напругах наявність такого контакту в край небажано. Тому генератори з обертовим якорем і нерухомими полюсами виконують тільки при невисоких напругах (до 380/220 В) і невеликих потужностях (до 15 кВ◦А). Найбільш широке застосування одержали синхронні генератори, у яких полюси переміщені на роторі, а якір - на статорі.

Будова генератора показано на рисунку 2.7. Струм збудження протікає по обмотці збудження, що являє собою послідовно з’єднання котушки, поміщені на полюси ротора. Кінці обмотки збудження з’єднані с контактними кільцями, що кріпляться на валу машини. На кільцях містяться нерухомі щітки, за допомогою яких в обмотку збудження підводиться постійний струм від стороннього джерела енергії – генератора постійного струму, названого збудником. Пристрій статора синхронного генератора аналогічно пристрою статора асинхронної машини.

Ротор синхронних генераторів виконують або з явно вираженими (виступаючими) полюсами, або з неявно вираженими полюсами, тобто без виступаючих полюсів.

У машинах з відносно малою частотою обертання (при великому числі полюсів) ротори повинні бути з явно вираженими полюсами, рівномірно розташованими по окружності ротора.

Полюс складається із сердечника, полюсного наконечника і котушки обмотки збудження, що поміщається на сердечнику полюса.

Первинні двигуни синхронних генераторів з явно вираженими полюсами звичайно являють собою гідравлічні турбіни, які є тихохідними машинами.

При великій частоті обертання такий пристрій ротора не може забезпечити потрібної механічної міцності і тому високошвидкісних машин ротори виконують з неявно вираженими полюсами.

Сердечники роторів з неявно вираженими полюсами звичайно виготовляють з цільних кувань, на поверхні яких фрезеруються пази. Після укладання обмоток збудження на роторі пази його забиваються клинами, а лобові з’єднанняобмотки збудження зміцнюються сталевими бандажами, поміщеними на торцевих частинах ротора. При такій конструкції ротора допускаються великі частоти обертання.

Для генераторів з неявно вираженими полюсами первинними двигунами звичайно є парові турбіни, що належать до числа швидкохідних машин.

Для можливості монтажу та нормальної експлуатації електричних, машин приміщення з електроустановками повинні задовольняти ряд вимог. Так, відстань між елементами електроустаткування, що транспортуються, і елементами будівлі має бути не менше 0,3 м по вертикалі і 0,5 м по горизонталі. Ширина проходів між фундаментами або корпусами машин, між машинами і частями будівлі має бути не менше 1 м. Ширина проходу для обслуговування між машинами і щитами управління має бути не менше 2 м (при відкритих дверцях щита управління ця відстань має бути не менше 0,6 м для установок напругою до 1000 В). Електричні машини мають бути встановлені так, щоб їх робота не викликала шуму і вібрації самої машини, її фундаменту і самої будівлі вище допустимих меж. Крім того, в електромашинному приміщенні мають бути передбачені монтажні майдани, на яких може проводитися ремонт і монтаж устаткування, а також необхідні вантажопідйомні пристрої для підйому і перенесення устаткування. Лише при дотриманні цих необхідних умов можливий нормальний монтаж електричних машин, їх поточне обслуговування і проведення ремонтних робіт.