Электротехнический-портал.рф

...для студентов ВУЗов электротехнических специальностей и инженеров

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта
Главная Эксплуатация электродвигателей Устроиство и принцип действия асинхронного электродвигателя.

Устроиство и принцип действия асинхронного электродвигателя.

E-mail Печать PDF
(2 голоса, среднее 5.00 из 5)

Устройство асинхронного двигателя. Двига­тель состоит из двух основных частей, разделенных воз­душным зазором: неподвижного статора 6 и вращающего­ся ротора 3. Каждая из этих частей имеет сердечник и обмотку.

При этом обмотка 2 статора включается в сеть и   является   как  бы  первичной,   а  обмотка  4  ротора - вторичной, так как энергия в нее поступает из обмотки статора за счет магнитной связи между этими обмотками (подобно трансформатору).

Существуют два основных типа асинхронных двигате­лей: двигатели с короткозамкнутым ротором и двигатели с фазным ротором. Последние, иногда называют двигате­лями с контактными кольцами. Оба типа двигателей имеют одинаковую конструкцию статора и различаются конструк­цией ротора.

Статор асинхронного двигателя состоит из корпуса, сердечника и обмотки. Корпус  статора служит для соединения всех частей двигателя в единую конструкцию. В небольших двигателях в корпус устанавливают обмотку.

При этом обмотка 2 статора включается в сеть и   является   как  бы  первичной,   а  обмотка  4 ротора - вторичной, так как энергия в нее поступает из обмотки статора за счет магнитной связи между этими обмотками (подобно трансформатору).

Существуют два основных типа асинхронных двигате­лей: двигатели с короткозамкнутым ротором и двигатели с фазным ротором. Последние - иногда называют двигате­лями с контактными кольцами. Оба типа двигателей имеют одинаковую конструкцию статора и различаются конструк­цией ротора.

Статор асинхронного двигателя состоит из корпуса, сердечника и обмотки. Корпус и статор служит для соединения всех частей двигателя в единую конструкцию. В небольших двигателях корпус

отливают из алюминиевого сплава, стали или чугуна, а в крупных машинах делают сварным. В корпус статора за­прессован сердечник 2, который с целью уменьшения по-терь от вихревых токов собирается из изолированных друг от друга лаком листов электрической стали (рис. 8.7,6). В пазы сердечника уложены проводники обмотки статора, которая выполняется из медного провода. Основным элементом обмотки является секция, которая может иметь' один или несколько витков.

Активные стороны секций укладывают в пазы сердечника статора, например сторону / укладывают в первый паз, а сторону 4 секции — в четвертый паз. Секции соединяют между собой в катушки, из которых состоят обмотки каждой фазы. Начала С1, С2, С3 и концы С4, С5, С6 фазных обмоток присоединяют к зажимам коробки выводов (рис. 8.9, а). Для упрощения переключения схем У и д зажимы обмотки статора располагают в порядке, указан­ном на рис. 8.9, а.

Ротор асинхронного двигателя состоит из сердечника 3 обмотки 4 и вала 5. Вал ротора устанавливается в подшипниках, запрессованных в под­шипниковых щитах 7, прикрепленных болтами к корпусу статора, и служит для передачи вращающего момента производственному механизму. Сердечник ротора имеет цилиндрическую форму и собирается из листов  электро­технической стали.

В двигателях с короткозамкнутым ротором обмотка ротора состоит из ряда алюминиевых стержней (располагаемых в пазах сердечника ротора), замкнутых по торцам кольцами. В этих двигателях мощностью до 400 кВт обмотку ротора выполняют заливкой его пазов под давлением расплавленным алюминием.

Кстати, если вам нужен реферат, курсовая, диплом или любая другая работа на эту тему кликнув по этой ссылке вы можете ее заказать в онлайне. А так же узнать ориентировочную стоимость на нашем сайте. Квалифициорванные специалисты напишут ее для вас в самые короткие сроки.

Асинхронные двигатели - наиболее распространенный вид электрических машин, потребляющих в настоящее время около 40% всей вырабатываемой электроэнергии. Их установленная мощность постоянно возрастает. Асинхронный двигатели широко применяются в приводах металлообрабатывающих, деревообрабатывающих и других видов станков, кузнечно-прессовых, ткацких, швейных, грузоподъемных, землеройных машин, вентиляторов, насосов, компрессоров, центрифуг, в лифтах, в ручном электроинструменте, в бытовых приборах и т.д. Практически нет отрасли техники и быта, где не использовались бы асинхронные двигатели.

Потребности народного хозяйства удовлетворяются главным образом двигателями основного исполнения единых серий общего назначения, т.е. применяемых для привода механизмов, не предъявляющих особых требований к пусковым характеристикам, скольжению, энергетическим показателям, шуму и т.п. Вместе с тем в единых сериях предусматривают также электрические и конструктивные модификации двигателей, модификации для разных условий окружающей среды, предназначенные для удовлетворения дополнительных специфических требований отдельных видов приводов и условий их эксплуатации. Модификации создаются на базе основного исполнения серий с максимально возможным использованием узлов и деталей этого исполнения.

В некоторых приводах возникают требования, которые не могут быть удовлетворены двигателями единых серий. Для таких приводов созданы специализированные двигатели, например электробуровые, краново-металлургические и др.

Энергосбережение.

Ведущие фирмы-производители выпускают энергосберегающие стандартные асинхронные двигатели мощностью 15-30 кВт и более. В этих двигателях потери электроэнергии снижены не менее чем на 10 % по сравнению с ранее производимыми двигателями с "нормальным" КПД (h). При этом КПД энергосберегающего двигателя можно определить как

hэ = h / [1 - е (1 - h)], (1)

где е - относительное снижение суммарных потерь в двигателе.

Очевидно, производство энергосберегающих электродвигателей связано с дополнительными затратами, которые можно оценить с помощью коэффициента удорожания

Ку= 1 + (1 - h) е2.100 (2)

Результаты расчетов показывают, что дополнительные затраты, связанные с приобретением энергосберегающих электродвигателей, окупаются за счет экономии электроэнергии за 2-3 года в зависимости от мощности двигателя. При этом срок окупаемости более мощных двигателей меньше, так как эти двигатели имеют большую годовую наработку и более высокий коэффициент загрузки.

В ряде стран вопросы энергосбережения в стандартных асинхронных двигателях связывают не столько со снижением эксплуатационных затрат, сколько с экологическими проблемами, обусловленными производством электроэнергии. В Российской Федерации Владимирский электромоторный завод начиная с 1998 г. выпускает энергосберегающие двигатели 5А280 и с 1999 г. 5А315 мощностью от 110 до 200 кВт, с 200 г.энергосберегающие двигатели 5А355 мощностью 315 кВт, а с 2003 готовиться к выпуску асинхронных двигателей серии 6А.

Повышение ресурса. Снижение уровня шума.

С энергосбережением - уменьшением потерь в асинхронном двигателе - неразрывно связано повышение его ресурса вследствие снижения температуры его обмоток. При применении системы изоляции класса нагревостойкости F (qб = 100°С и qб - q = 20°С, где qб и q - превышение температуры обмоток над температурой окружающей среды, соответствующее базовому ресурсу и фактическое) теоретический ресурс системы изоляции обмотки увеличивается в 4 раза согласно известному соотношению

Тсл = Тсл.б ехр [-0,1 ln2 (qб - q)] ,

где Тсл и Тсл.б - средний и базовый ресурсы системы изоляции обмоток, причем Тсл.б = 20.103 ч.

В действительности ресурс обмотки определяется не только термодеструкцией, но и другими факторами (коммутационным перенапряжением, механическими усилиями, влажностью и др.), поэтому он увеличивается не так значительно, но при этом не менее, чем в 2 раза.

Руководствуясь этими соображениями, европейские фирмы-производители стандартных асинхронных двигателей придерживаются правила применения систем изоляции класса нагревостойкости F(qб=100°С) при превышении температуры обмоток, соответствующем базовому для систем изоляции класса нагревостойкости В (qб = 80°С). Снижение температуры обмоток стандартных асинхронных двигателей способом охлаждения ICO141 МЭК 60034-6 позволяет в уменьшить диаметр вентилятора наружного обдува и существенно (до 5 дБ(А)) снизить уровень вентиляционного шума, который в двигателях с частотой вращения 3000 и 1500 мин-1 является определяющим.

Универсальность питания.

В настоящее время большинство стандартных асинхронных двигателей в России выпускают на напряжение сети 380 В при частоте 50 Гц.

Вместе с тем МЭК предусматривает к 2003 г. переход на напряжение 400 В (публикация МЭК 60038). При этом необходимо будет обеспечивать длительную работу двигателя при отклонениях напряжения от номинального ±10 % (сейчас это ограничение установлено на уровне ±5 % - публикация МЭК 60031-1). Для обеспечения работы двигателя при пониженном на 10 % напряжении питания потребуются новые подходы при проектировании с целью создания соответствующих температурных запасов. Следует отметить, что и в этом случае для энергосберегающих двигателей с сервис-фактором 1,15 проблем не будет.

Все европейские фирмы уже производят стандартные асинхронные двигатели на напряжение 400 В, российские заводы - пока только для поставок на экспорт. Одним из насущных требований европейского рынка является обеспечение возможности работы двигателя при напряжении 400 В и частоте 50 Гц от сети 480 В и 60 Гц при повышенной на 20 % номинальной мощности. Такую возможность также следует предусматривать при проектировании новых машин.

Электромагнитная совместимость.

Вопросы электромагнитной совместимости (ЭМС) в настоящее время приобретают все большее значение при освоении и сертификации новых серий электродвигателей. ЭМС электродвигателя определяется его способностью в реальных условиях эксплуатации функционировать при воздействии случайных электрических помех и при этом не создавать недопустимых радиопомех другим средствам. Помехи от электродвигателя могут возникать в присоединенных к нему цепях питания, заземления, управления, в окружающем пространстве.

ГОСТ Р 50034-92 устанавливает нормы на уровни устойчивости двигателей к отклонениям напряжения и частоты, несимметрии и несинусоидальности питающего трехфазного напряжения, а также методы испытания двигателей на устойчивость к помехам. Вместе с тем при проектировании и производстве асинхронных двигателей для внешнего рынка необходимо руководствоваться публикацией МЭК 1000-2-2, в которой установлены уровни совместимости для низкочастотных распространяющихся по проводам помех и передаче сигналов в низковольтных системах электропитания. При этом измерительное оборудование должно обеспечивать и спектральный анализ на базе компьютерных информационно-измерительных систем.

Возможность работы в системах регулируемого электропривода.

При работе от преобразователя частоты (ПЧ) в ряде случаев необходимо предусматривать защиту двигателя от перенапряжения (если это не предусмотрено в системе) путем усиления витковой и корпусной изоляции.

Большинство выпускаемых и применяемых в настоящее время ПЧ, рассчитанных на среднюю мощность до 3000 кВт, по своей структуре являются инверторами. Выходное трехфазное напряжение в этих ПЧ формируется методом широтно-импульсной модуляции, что приводит к воздействию на изоляцию (витковую, межфазовую) электродвигателя напряжения импульсной формы, амплитуда которого значительно превышает амплитуду первой гармоники выходного напряжения. Это приводит к преждевременному старению изоляции и снижению срока службы обмотки и двигателя в целом.
Увеличение срока службы асинхронного двигателя общепромышленного применения в составе регулируемого привода может и должно быть обеспечено схемотехническими решениями ПЧ или введением специальных фильтрующих устройств в цепь питания электродвигателя.

Разработка ПЧ и регулируемого электродвигателя в едином конструктивном исполнении позволяет оптимизировать систему электропривода не только по массогабаритным показателям и удобству обслуживания, но и с позиций единой системы независимого теплоотвода решить вопрос охлаждения машины на малых частотах вращения.
При регулировании частоты вращения, превышающей синхронную, следует применять подшипники соответствующей быстроходности. В связи с этим в публикации МЭК 60034-1 предусмотрено значительное увеличение предельных скоростей, допускаемых для стандартных асинхронных двигателей.

Новые серии асинхронных электродвигателей. Их характеристики.

К новым сериям выпускаемых асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором можно, без сомнений, отнести двигатели семейства 5А и 6А.Эти типы двигателей начали выпускать с конца 90-х годов на российских машиностроительных заводах – Владимирский моторный завод и Ярославский машиностроительный завод ОАО Eldin.

двигатели серии А

Двигатели серии А - унифицированная серия асинхронных трехфазных закрытого обдуваемого исполнения с короткозамкнутым  ротором двигателей. Двигатели серии А  охватывают диапазон мощностей от 0,06 до 100 кВт, диапазон высоты оси вращения от 50 до 250 мм, частоты вращения 3000, 1500, 1000, 750.

Структура серии предусматривает следующие группы исполнений:

  • Модификации по условиям окружающей среды (тропическое, химически стойкое, для сельского хозяйства)
  • По точности установочных размеров (высокой точности и повышенной точности),
  • С дополнительными устройствами (с фазным ротором, со встроенным электромагнитным тормозом)
  • С повышенным пусковым моментом
  • С повышенным скольжением
  • Многоскоростные
  • Узкоспециальные (для судовых механизмов, для привода моноблочных насосов, рудничное исполнение, для привода бессальниковых компрессоров и др.)

Двигатели основного исполнения предназначены для работы от сети переменного тока частоты 50 Гц и изготавливаются на номинальные напряжения, указанные в таблице:

Структура условного обозначения
АИХХХХХХХХХХХ

А - асинхронный;
И - унифицированная серия (И - Интерэлектро);
Х - привязка мощностей к установочным размерам (Р по ГОСТ, С - по CENELEK);
Х - Р - с повышенным пусковым моментом, С - с повышенным скольжением;
ХХХ - габарит, мм;
Х - установочный размер по длине станины (S, M, L);
Х - длина сердечника статора (А или В, отсутствие буквы означает только одну длину сердечника статора - первую);
Х - число полюсов: 2, 4, 6, 8;
Х - дополнительные буквы для модификаций двигателя (Б - со встроенной температурной защитой; П - с повышенной точностью по установочным размерам; Х2 - химически стойкие; С - сельскохозяйственные);
ХХ - климатическое исполнение (У, Т, ХЛ) и категория размещения (1, 2, 3, 4, 5).

Двигатели асинхронные трехфазные закрытого обдуваемого исполнения с короткозамкнутым ротором серии 5А привязаны по мощности к установочным размерам по ГOCT 28330-89.

Электродвигатели серии АИР полностью взаимозаменяемы с соответствующими типами электродвигателей серий 5А Двигатели предназначены для работы в режимах S1-S6 ГОСТ 183-74 (номинальная мощность указана для длительного режима S1) от сети переменного тока 50Гц, напряжением 220, 380, 660В.

Двигатели используются в различных отраслях промышленности и в сельском хозяйстве: для привода станков, насосов, компрессоров, вентиляторов, мельниц, кормоизмельчителей, транспортных механизмов и т.д.

Выпускаются с высотой вращения вала до 315 мм  и с высотой вращения вала 90, 100 и 112 мм

Асинхронные двигатели общепромышленного назначения серий 5А основного исполнения и его модификаций соответствует требованиям стандартов, перечисленных в таблице:

Новые серии электродвигателей асинхронных типа 5A3MB имеют    взрывонепроницаемое исполнение. Такие двигатели предназначены для стационарных насосов, компрессоров и других быстроходных механизмов во взрывоопасных зонах, в которых возможно образование взрывоопасных смесей газов, паров с воздухом 1, 2, 3 категории и групп Т1, Т2 ТЗ, Т4 или смесей пыли с воздухом, температура тления или воспламенения которых выше 185оС.

Электродвигатели асинхронные трехфазные с короткозамкнутым ро- тором серии АТК (аналог АИР) с высотой оси вращения 80,90,100,112 мм

Крупные асинхронные электродвигатели взрывозащищенного исполнения.

Номенклатура крупных асинхронных взрывозащищенных электродвигателей постоянно обновляется и расширяется, новые серии двигателей отличают более высокие технические характеристики и целый ряд конструктивных решений, направленных на повышение надежности и удобства эксплуатации.

Взамен двигателей ВАО2-450, ВАО2-560 и ВАО2-630 в настоящее время освоено промышленное производство новых серий –ВАО3-710,ВАО3-800, ВАО4-450, ВАО4-560 и ВАО4-630. Отрезки серии ВАО4-450 и ВАО4-560 дополнены исполнениями двигателей с частотой вращения 3000 об/мин.

Электродвигатели серии ВАО4 полностью взаимозаменяемы по установочно-присоединительным размерам с двигателями серии ВАО2. В конструкции электродвигателей серии ВАО4 применены как зарекомендовавшие себя традиционные, так и новые конструктивные решения, дающие ряд преимуществ относительно других производителей аналогичной продукции:

  • литая алюминиевая короткозамкнутая обмотка ротора, позволяющая обеспечить оптимальные форму и размеры паза и, как следствие, увеличенный пусковой момент электродвигателей при относительно небольших величинах кратности пусковых токов;
  • технология вакуум-нагнетательной пропитки (HPI) обмоток эпоксидным компаундом, являющимся основой изоляции "Монолит-2", высокая надежность которой признана во всем мире;
  • изоляционные материалы класса нагревостойкости F, включая изоленты новейших разработок типа "Элмикапор" производства АО ХК "ЭЛИНАР" (Россия), а также ведущих мировых производителей: Von Roll Isola (Швейцария) и Isovolta (Австрия);
  • подшипники повышенной надежности производства фирмы SKF (Швеция) в стандартном варианте для двигателей с частотой вращения ротора 3000 об/мин и для любых других типоразмеров серии по заказу потребителя;
  • динамическая балансировка ротора и наружного вентилятора, обеспечивающая пониженные значения уровней вибрации, шума и увеличение срока эксплуатации;
  • оребренная конструкция корпуса статора повышенной механической жесткости, с обработкой мест посадки пакета статора и подшипниковых щитов с одной установки на специальных расточных станках;
  • новая конструкция системы вентиляции. Внутренний вентилятор новой конструкции установлен за зоной расположения лобовых частей обмотки, что значительно повышает надежность;
  • конструкция коробки выводов с использованием цельной изоляционной панели;
  • устройства контроля температуры подшипников нового типа с возможностью дистанционной передачи сигналов аварийного предупреждения и управления отключением электродвигателя в аварийных режимах;
  • пазовые клинья из специального магнитного материала, а также лакировка листов пакета статора, обеспечивающие снижение потерь и увеличение энергетических параметров.

Режим работы двигателя продолжительный S1 от сети переменного частотой 50Гц.

Исполнение по взрывозащите: 1ExdIIBT4(ExdIIBT4).

Вид климатического исполнения: У1; УХЛ1.

Конструктивное исполнение по способу монтажа: IM 4011.

Степень защиты: корпуса и коробки выводов - IP 54; кожуха наружного вентилятора - IP 20.

Способ охлаждения:  ICA 0151.

Структура условного обозначения:


По данной теме у вас есть возможность заказать курсовую, диплом, реферат а так же любую другую работу кликнув по этой ссылке. С гарантией от нашего сайта, квалифицированные узконаправленные специалисты, авторы многих наших статей, напишут ее для вас в кротчайшие сроки. А так же узнать ориентировочную стоимость на нашем сайте.

Обновлено 17.12.2014 13:11  
Интересная статья? Поделись ей с другими:

Основное меню

Авторизация

Vape Svape, elsmoker vape вейп шоп в кемерово.

© 2017 Электротехнический портал. Все права защищены.

Яндекс.Метрика