Асинхронные электродвигатели

 

Самыми распространенными машинами переменного тока в настоящее время являются асинхронные электродвигатели. Благодаря простоте устройства, высокой надежности в работе, удовлетворительным рабочим характеристикам и сравнительно невысокой стоимости они широко применяются во всех отраслях народного хозяйства — в промышленности, в строительстве, в сельскохозяйственном производстве, на транспорте.

Устройство наиболее часто используемого трехфазного электродвигателя с короткозамкнутым ротором схематически отображено на рис. 1.1. Неподвижная часть машины — статор (рис. 1.2а) — состоит из сердечника 1, обмотки 2 и корпуса (станины) 3. Сердечник статора (рис. 1.26) является частью магнитопровода машины, имеет форму полого цилиндра с равномерно расположенными на внутренней поверхности пазами осевого направления.

Рис. 1.1. Трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором: 1 — корпус; 2 — коробка выводов; 3 — воздушный зазор; 4 — обмотка статора; 5 — сердечник статора; 6 — сердечник ротора; 7 — подшипник; 8 — подшипниковый щит

б)   в)

Рис. 1.2. Статор асинхронного электродвигателя: a — статор в сборе; б — сердечник статора; в — лист сердечника; 1 — сердечник; 2 — обмотка; 3 — корпус (станина)

Он представляет собой пакет, набранный и спрессованный из отдельных тонких листов электротехнической стали (толщиной 0,5 или 0,35 мм), отштампованных в виде колец с равномерно расположенными вдоль внутренней окружности выступами и впадинами, которые при сборке образуют пазы (рис. 1.2в). Листы до сборки в пакет с обеих сторон покрывают изоляционной пленкой (окалиной или лаком) для уменьшения вихревых токов, возникающих в сердечнике при работе машины, и снижения потерь энергии в ней.

В пазах сердечника размещают трехфазную обмотку, выполненную из изолированного медного (реже алюминиевого) провода.

Сердечник статора с обмоткой расположен (обычно запрессован) внутри корпуса, который отливают из чугуна или алюминиевого сплава. К корпусу статора крепятся два литых подшипниковых щита со сквозными центральными отверстиями для подшипников, в которых вращается вал ротора.

Концы обмотки статора присоединены к зажимам, расположенным в коробке выводов, укрепленной на корпусе двигателя (рис. 1.3а). Обычно выводят все шесть концов трехфазной статорной обмотки, так как это позволяет использовать двигатель при разных напряжениях сети, отличающихся в V3 раз (к примеру, 380 и 220 В). Более высокому напряжению сети в этом случае соответствует соединение обмоток звездой, более низкому — треугольником (рис. 1.36). Для упрощения таких переключений выводы (начала и конца) обмоток статора в коробке соответствующим образом маркируются и располагаются в определенном порядке.

У двигателей с короткозамкнутым ротором роторная обмотка представляет собой вставленные в пазы сердечника неизолированные медные или алюминиевые стержни 3 (рис. 1.4), торцы которых с обеих сторон соединены короткоза-мыкающими кольцами 2 (рис. 1.4), выполненными обычно из того же материала, что и стержни. Такую короткозамкнутую обмотку называют также «беличьей клеткой» (рис. 1.46). В двигателях мощностью до 100 кВт она чаше всего выполняется путем заливки пазов расплавленным алюминием под давлением (рис. 1.4в). Одновременно отливают стержни 3, короткозамыкающие кольца 2 и вентиляционные лопатки 5. Пазы сердечника в этом случае обычно делаются закрытыми, круглой или овальной формы.

У отображенного на рис. 1.5 трехфазного асинхронного электродвигателя с фазным ротором статор устроен так же, как и у двигателя с короткозамкнутым ротором, в то время как ротор имеет существенные конструктивные отличия. Сердечник 1 ротора представляет собой пакет цилиндрической формы, набранный и спрессованный из отдельных тонких штампованных листов электротехнической стали и насаженный на вал 3. На наружной поверхности сердечника имеются пазы, в которые укладывается трехфазная обмотка 2 из изолированного медного провода.

Рис. 1.4. Короткозамкнутый ротор асинхронного электродвигателя: а — с вставленными в пазы стержнями; б — «беличья клетка»; в — с обмоткой, выполненной заливкой алюминиевого сплава; 1 — сердечник ротора; 2 — короткозамыкающие кольца обмотки; 3 — стержни обмотки; 4 — вал; 5 — вентиляционные лопатки

Рис. 1.5. Асинхронный электродвигатель с фазным ротором: 1 — сердечник ротора; 2 — обмотка ротора; 3 — вал; 4 — подшипниковый щит со стороны привода; 5 — корпус статора; 6 — обмотка статора; 7 — сердечник статора; 8 — коробка выводов; 9 — подшипниковый щит со стороны контактных колец; 10 — рычаг короткозамыкающего приспособления; 11 — щеткодержатели внутри щита 9; 12 — контактные кольца; 13 — смещающееся вдоль вала кольцо короткозамыкающего приспособления

Обмотка фазного ротора, выполняемая по таким же схемам, как и обмотка статора, соединяется, как правило, в звезду, а три ее свободных конца изолированными проводами, проходящими через просверленное внутри вала отверстие, выводятся к укрепленным на валу трем (обычно медным или латунным) контактным кольцам 12, электрически изолированными между собой и от вала. С вращающимися при работе двигателя контактными кольцами соприкасаются неподвижные щетки, установленные в щеткодержателях 11, которые закреплены на подшипниковом щите 9. К коробке выводов 8, расположенной на корпусе 5 двигателя, подведены шесть концов статора 6. Кроме того, отдельно выведены три конца роторной обмотки 2 (через контактные кольца и щетки). В цепь обмотки ротора, таким образом, можно включить пусковой или регулировочный реостат.

В некоторых выпускавшихся ранее конструкциях асинхронных электродвигателей с фазным ротором имелось короткозамыкающее устройство, состоящее из рычага 10 с вилкой и подвижного кольца 13, с помощью которых после окончания пуска двигателя и выведения из цепи роторной обмотки пускового реостата все три контактных кольца ротора на ходу электрически соединялись между собой, а щетки поднимались. В настоящее время такие электродвигатели не вызапускаются.

Асинхронные электродвигатели с фазным ротором несколько сложнее по устройству, дороже и менее надежны, чем двигатели с короткозамкнутым ротором, поэтому их применяют значительно реже — в приводах с тяжелыми условиями пуска или с повышенными требованиями к их плавности, при необходимости регулирования частоты вращения и т. п.

Переход отечественной электротехнической промышленности на выпуск единых общесоюзных серий электротехнических машин был начат именно с асинхронных электродвигателей, как машин самого широкого, массового применения.

.