Трехфазные асинхронные двигатели

НАЗНАЧЕНИЕ: служат в качестве привода для компрессора, вентилятора, насоса.

УСТРОЙСТВО: применяются двигатели АЭ-92-4 (асинхронный, электровозный, 92 – условные габаритные размеры статора и ротора, 4-х полюсный – внутри статора образуется два вращающихся магнитных поля). Состоит из неподвижной части – статора и подвижной части – ротора.

Статоризготовлен из сварного каркаса в виде ребер 13, снаружи покрыт железом, снизу имеет лапы 26 для установки. С торцов статор закрыт сварными подшипниковыми щитами 4 и 15, которые имеют вентиляционные отверстия. В среднюю часть установлена втулка или капсуль 3 для установки роторных подшипников, которые закрываются крышками 17. Внутри каркаса статора находится шихтованный сердечник 11 с пазами. В пазы укладываются активные стороны секции 3-х фазной обмотки статора 14. Обмотка статора состоит из отдельных катушек, число которых кратно трем, то есть 3, 6, или 9. Катушки образуют три фазы, выводы катушек крепятся на изоляционной клеммной пластине и соединяются по схеме «Звезда» в коробке выводов 22.

Ротор состоит из вала 19, который вращается в подшипниковых щитах. На среднюю часть вала напрессован сердечник с пазами 12 в которые заливается короткозамкнутая обмотка из силумина в виде отдельных стержней, концы которых замкнуты кольцами и за одно целое с которыми отливаются вентиляционные лопатки 16. Также на валу ротора установлено вентиляторное колесо 5 для самовентиляции. В крышках роторных подшипников имеются отверстия с трубками 21 для добавления смазки. Используется смазка ЖРО или «Буксол».

1- станина, 2- статор, З- обмотка статора, 4- ротор,

5- внутренняя крышка, 6 и 11- подшипники,7, 9, 10 - уплотнители,

8- вал, 12 - подшипниковый щит, 13 - вентилятор,

14 - сердечник ротора, 15 - вывод, 16 - клеммная коробка,

17 и 18 - маслопроводы

РАБОТА: при подаче трехфазного переменного напряжения на обмотку статора, в статоре образуется вращающееся магнитное поле и каждые 3 катушки обмотки статора образуют одну пару полюсов (1р) – северный и южный, шесть катушек образуют 2 пары полюсов (2р), 9 катушек – 3 пары (3р). Частота вращения магнитного поля статора прямо пропорциональна частоте переменного тока (промышленная f = 50 Гц) и обратно пропорциональна числу пар полюсов.

N = 60 х f / р (об/мин)

60 – это коэффициент для перевода секунд в минуты.

Так как f – число постоянное, то:

Ø При одной паре полюсов, 1р, n = 3000 об/мин.

Ø При 2р n = 1500 об/мин.

Ø При 3р n = 1000 об/мин.

Вращающееся магнитное поле статора пересекает активные стороны проводников обмотки ротора, в которых индуктируется ЭДС, под действием этой ЭДС по замкнутым виткам обмотки ротора проходит ток, а на проводники с током, находящиеся в магнитном поле статора действует выталкивающая сила и на валу ротора образуется вращающий момент Мвр. Частота вращения ротора n меньше частоты вращения магнитного поля статора n1. Отставание необходимо для того, чтобы проводники обмотки ротора постоянно находились в изменяющемся магнитном поле статора. Это явление называется скольжением, а соотношение s = , называется коэффициентом скольжения. Он индивидуален для каждой машины и находится в пределах s = 4 ÷ 20 %. В момент пуска, когда ротор неподвижен, по обмоткам статора проходит пусковой ток в 5 раз превышающий номинальное значение. Частота вращения ротора является величиной постоянной и не зависит от питающего напряжения, но при значительном уменьшении напряжения на обмотке статора резко уменьшается вращающий момент, может уменьшиться частота вращения ротора и ток в обмотке статора. При этом ротор может остановиться и наступает момент «опрокидывания». Для предотвращения этого устанавливают двигатели с двукратным запасом мощности.

Двигатель АЭ-92-4: Uном = 380 В, Iном = 90 А, n = 1425 об/мин, S = 5%, Р = 40 кВт.

Фазорасщепитель

НАЗНАЧЕНИЕ: служит для преобразования однофазного напряжения в трехфазное, необходимое для работы 3-х фазных асинхронных двигателей.

УСТРОЙСТВО: по конструкции подобен трехфазному асинхронному двигателю. На статоре имеет 3-и обмотки: две двигательные с числом витков 44 и 28 и одну генераторную обмотку с числом витков 54. Обмотки соединены в несимметричную «Звезду». Двигательные обмотки соединены последовательно, а генераторная обмотка с выводом С4 соединяется с дополнительным выводом М2 одной из двигательных обмоток. Плоскости катушек двигательных и генераторной обмоток располагаются под углом 120˚ в пазах сердечника ротора. Выводы двигательных фаз С1, С2 и генераторной С3, выведены на клеммную панель.

РАБОТА: При подаче однофазного напряжения на двигательные обмотки фазорасщепителя (ФР), по обмоткам проходит синусоидальный переменный ток и образуется синусоидальный магнитный поток Ф, который по законам механики можно представить в виде двух равных по величине магнитных потоков Ф1 и Ф2. Эти магнитные потоки вращаются навстречу друг другу с одинаковой частотой. Потоки Ф1 и Ф2 пересекают обмотку ротора, индуктируют в ней равные, встречно направленные ЭДС, которые взаимно уничтожаются. Ток в обмотке ротора равен нулю. М_вр – не образуется и ротор остается неподвижным. Если каким-то образом раскрутить ротор, ФР до скорости близкой к синхронной (1400 об/мин), то составляющий магнитный поток, который вращается навстречу ротору, его называют обратным, уничтожается, а другой магнитный поток, который совпадает с направлением вращения – прямой, индуктирует в обмотке ротора ЭДС. Под действием этой ЭДС по обмотке ротора проходит ток и на проводники ротора действует выталкивающая сила, образуется М_вр. После прекращения действия силы, которая раскрутила ротор – ротор не остановиться. ФР будет работать как однофазный асинхронный двигатель с предварительно раскрученным ротором.

Для запуска ФР пусковым контактом 119, через последовательно соединенный пусковой резистор r6 и генераторную обмотку С3, С4 подключаются параллельно части двигательных обмоток. При включении контактора 125 переменное напряжение от обмотки собственных нужд (ОСН) подается на двигательные и генераторную обмотки. За счет резистора r6 между токами обмоток образуется сдвиг по фазе и на валу ротора образуется вращающий момент и ротор раскручивается.

Когда частота вращения ротора достигнет 1400 об/мин, пусковой контактор 119 выключится и ФР продолжит работать как однофазный асинхронный двигатель с предварительно раскрученным ротором. Один вращающийся магнитный поток двигательных обмоток направлен навстречу вращению ротора и называется обратным, он уничтожается магнитным потоком ротора, другой магнитный поток двигательных обмоток совпадает с направлением вращения ротора и называется прямым, он индуктирует в обмотке ротора ЭДС, которая образует М_вр и вращает ротор.

Магнитный поток ротора пересекает витки генераторной обмотки и в ней индуктируется генераторная ЭДС, которая сдвинута по фазе от ЭДС двигательных обмоток на 120˚, так как под таким углом расположены катушки в статоре ФР.

Напряжение между выводами двигательных и генераторной обмоток, то есть Uc1-c3 = Uc2-c3 = 380В – это достигается подбором витков двигательных и генераторной обмоток.

Мощность ФР подобрана таким образом, чтобы обеспечивать 1/3 потребляемой мощности всех асинхронных двигателей одной или двух секций при аварийной схеме.