Крановые электродвигатели

Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей

Для регулирования частоты вращения асинхронных электродвигателей и управления режимами их работы существуют следующие способы:

1. Частотный – при изменении частоты тока в электрической сети изменяется частота вращения электрического двигателя. Для такого способа применяют устройство, которое называется частотный преобразователь;
2. Реостатный – при изменении сопротивления реостата в роторе, изменяется частота вращения. Такой способ увеличивает пусковой момент и критическое скольжение;
3. Импульсный – способ управления, при котором на двигатель подается напряжение специального вида.
4. Переключение обмоток по время работы электрического двигателя со схемы «звезда» на схему «треугольник», что снижает пусковые токи;
5. Управление с изменения пар полюсов для короткозамкнутых роторов;
6. Подключение индуктивного сопротивления для двигателей с фазным ротором.

Электрические двигатели

Электрический двигатель — электрическая машина (электромеханический преобразователь), в которой электрическая энергия преобразуется в механическую, побочным эффектом при этом является выделение тепла.

1 Принцип действия 1.1 Принцип действия трехфазного асинхронного электродвигателя

2 Классификация электродвигателей

• 2.1 Двигатели постоянного тока

2.2 Двигатели переменного тока
2.3 Универсальный коллекторный электродвигатель
2.4 Синхронный электродвигатель возвратно-поступательного движения
Двигатель Шраге-Рихтера

Принцип действия

В основу работы любой электрической машины положен принцип электромагнитной индукции.

Электрическая машина состоит из неподвижной части — статора (для асинхронных и синхронных машин переменного тока) или индуктора (для машин постоянного тока) и подвижной части — ротора (для асинхронных и синхронных машин переменного тока) или якоря (для машин постоянного тока). В роли индуктора на маломощных двигателях постоянного тока очень часто используются постоянные магниты.

Ротор может быть:

• короткозамкнутым;
• фазным (с обмоткой) — используются там, где необходимо уменьшить пусковой ток и регулировать частоту вращения асинхронного электродвигателя. В большинстве случаев это крановые электродвигатели серии МТКН которые повсеместно используются в крановых установках.

Якорь — это подвижная часть машин постоянного тока (двигателя или генератора) или же работающего по этому же принципу так называемого универсального двигателя (который используется в электроинструменте).

По сути универсальный двигатель — это тот же двигатель постоянного тока (ДПТ) с последовательным возбуждением (обмотки якоря и индуктора включены последовательно). Отличие только в расчётах обмоток. На постоянном токе отсутствует реактивное (индуктивное или ёмкостное) сопротивление.

Поэтому любая «болгарка», если из неё извлечь электронный блок, будет вполне работоспособна и на постоянном токе, но при меньшем напряжении сети.

Принцип действия трехфазного асинхронного электродвигателя

При включении в сеть в статоре возникает круговое вращающееся магнитное поле, которое пронизывает короткозамкнутую обмотку ротора и наводит в ней ток индукции. Отсюда, следуя закону Ампера (на проводник с током, помещенный в магнитное поле, действует ЭДС), ротор приходит во вращение. Частота вращения ротора зависит от частоты питающего напряжения и от числа пар магнитных полюсов.

Разность между частотой вращения магнитного поля статора и частотой вращения ротора характеризуется cкольжением. Двигатель называется асинхронным, так как частота вращения магнитного поля статора не совпадает с частотой вращения ротора.

Синхронный двигатель имеет отличие в конструкции ротора. Ротор выполняется либо постоянным магнитом, либо электромагнитом, либо имеет в себе часть беличьей клетки (для запуска) и постоянные или электромагниты.

В синхронном двигателе частота вращения магнитного поля статора и частота вращения ротора совпадают. Для запуска используют вспомогательные асинхронные электродвигатели, либо ротор с короткозамкнутой обмоткой.

Фазные аппараты

Если общие затраты на работу короткозамкнутых асинхронных машин принять равными единице, то для фазных аппаратов они будут равны пяти, а для двигателей постоянного тока – десяти. Это объясняет, почему подавляющее большинство моторов на кранах именно трехфазные.

Для отечественной промышленности выпускаются электродвигатели различной нагревостойкости изоляции, обозначаемой буквой в модели аппарата: МТФ – 155○С, МТН – 180○С.

Электрические машины для мостовых, а также других кранов, серии МТН и МТКН выпускают с частотой вращения 600, 750 и 1 тыс. об/мин. при 50 Гц, а для частоты сети 60 Гц – 720, 900 и 1200 об/мин. Эта серия характеризуется высокой перегрузочной способностью, повышенным пусковым моментом при небольшом токе и быстрым разгоном.

Двигатели МТН имеют повышенную мощность за счет улучшенных характеристик изоляционных материалов, по сравнению с предыдущими моделями подобных электрических машин.

Пусковая аппаратура может представлять из себя мощные резисторы, несколько пускателей, постепенно закорачивающих ротор, и реле времени.

Схема с использованием мощных резисторов, нескольких пускателей, постепенно закорачивающего ротора, и реле времени

Подобные схемы успешно работают на мостовых кранах. После пуска двигатель МТН включается на полном значении сопротивлений в цепи ротора. Через определенное время, выставленное на реле времени, когда пусковой ток падает до номинала, включается первый контактор, который как бы «выбрасывает» часть сопротивлений и двигатель получает дополнительный момент, разгоняясь до следующего значения. В каждом отдельном случае количество резисторов и пускателей «выброса» может быть разное.

Когда включается последний пускатель, МТН выходит на свои полные обороты и работает как асинхронник с короткозамкнутым ротором. Крановые электродвигатели с фазным ротором можно использовать как для кратковременного режима работы, так и для постоянного.

Пониженная скорость

На современных мостовых кранах используется электронная схема, позволяющая получить пониженную, или «ползучую», скорость. Это бывает крайне необходимо в случаях погрузки опасных или негабаритных грузов, а также в случае, когда нужна очень точная погрузка.

Для этой цели используют тиристоры или симисторы. Получая напряжение с фазных колец ротора, схема устанавливает угол открытия тиристора согласно заданного значения. В результате, машинист может регулировать нужную скорость, если такая регулировка выведена в его кабину, либо включать заданное значение.

Торможение

Для торможения двигателя на мостовых, и не только, кранах, успешно применяют динамический режим: в обмотку статора, после отключения питания, кратковременно подают постоянное напряжение, имеющее неподвижное магнитное поле. Такой способ позволяет повысить точность остановки механизма.

Такое напряжение подают либо через гасящий резистор, либо при помощи понижающей схемы. После остановки двигателя его необходимо обесточить.

Регулировка скорости крановых электродвигателей

Если при плавном запуске электродвигателя с фазным ротором управление переключением сопротивлений происходит автоматически, то на кране этим управляет оператор – крановщик. Для этого в его кабине размещаются органы управления – контроллеры (на старых кранах) или джойстики (на современных). Они имеют два направления движения: «вперед-назад», «влево-вправо» или «вверх-вниз», в зависимости от назначения контроллера (управление мостом, тележкой или подъемом груза соответственно). В каждом из направлений рукоятка управления проходит ряд фиксированных положений. Чем дальше положение от рукоятки от средней точки, в которой привод выключен, тем больше скорость вращения электромотора. И тем быстрее происходит перемещение механизма или подъем (опускание) груза.

Типовая схема управления электродвигателем крана

При изменении направления перемещения рукоятки управления изменяется направление вращения электродвигателя. Это происходит за счет переключения чередования фаз питания обмотки статора. Для этого две фазы меняются местами. Происходит это путем подачи напряжения на обмотку реверсивными контакторами, состоящих из двух элементов: контактора «Вперед» и контактора «Назад».

При переключении скоростей другими контакторами из цепи обмотки ротора удаляется часть резисторов. Первое положение рукоятки управления всегда включает электродвигатель с полным набором сопротивлений в цепи ротора. Крайнее положение рукоятки шунтирует все сопротивления.

Где применяется

Большая часть всех электродвигателей, выпускающихся в производственных масштабах, являются асинхронными.

Крановый асинхронный электродвигатель

Список сфер, где применяются асинхронные моторы:

• медицинское оборудование;
• техника для записи звука;
• устройства автоматики;
• бытовые приборы.

Обратите внимание! АД применяется там, где нужны высокие мощности, но вместе с тем нет необходимости в плавном регулировании скорости вращения в больших диапазонах. Такие электромоторы чаще всего используют в тяжелом оборудовании, к примеру, в подъемных кранах, станках, лифтах и прочих подъемниках

Проще говоря, асинхронную машину нужно подключать в тех условиях, где работа производится под нагрузкой

Такие электромоторы чаще всего используют в тяжелом оборудовании, к примеру, в подъемных кранах, станках, лифтах и прочих подъемниках. Проще говоря, асинхронную машину нужно подключать в тех условиях, где работа производится под нагрузкой.

Chinese Factory Wholesale CBB capacitor,224K 250V ,CBB21 105J400V

US $0.01-$0.09

/ Piece

1.0 Pieces (Min. Order)

4YRS

Yueqing Wodu Electric Co., Ltd.

(43)

91.6%

Contact Supplier

Подключение асинхронного двигателя

Трехфазный переменный ток

Электрическая сеть трехфазного переменного тока получила наиболее широкое распространение среди электрических систем передачи энергии. Главным по сравнению с однофазной и двухфазной системами является ее экономичность. В трехфазной цепи энергия передается по трем проводам, а токи текущие в разных проводах сдвинуты относительно друг друга по фазе на 120°, при этом синусоидальные ЭДС на разных фазах имеют одинаковую частоту и амплитуду.

Трехфазный ток (разница фаз 120°)

Звезда и треугольник

Трехфазная обмотка статора электродвигателя соединяется по схеме в зависимости от напряжения питания сети. Концы трехфазной обмотки могут быть: соединены внутри электродвигателя (из двигателя выходит три провода), выведены наружу (выходит шесть проводов), выведены в распределительную коробку (в коробку выходит шесть проводов, из коробки три).

Фазное напряжение — разница потенциалов между началом и концом одной фазы

Другое определение для соединения «звезда»: фазное напряжение это разница потенциалов между линейным проводом и нейтралью (обратите внимание, что у схемы «треугольник» отсутствует нейтраль)

Линейное напряжение — разность потенциалов между двумя линейными проводами (между фазами).

Звезда	Треугольник	Обозначение
		Uл, Uф — линейное и фазовое напряжение, В,
		Iл, Iф — линейный и фазовый ток, А,
		S — полная мощность, Вт
		P — активная мощность, Вт

Внимание: Несмотря на то, что мощность для соединений в звезду и треугольник вычисляется по одной формуле, подключение одного и того же электродвигателя разным способом в одну и туже электрическую сеть приведет к потреблению разной мощности. При этом не правильное подключение электродвигателя, может привести к расплавлению обмоток статора.

Пример: Допустим электродвигатель был подключен по схеме «звезда» к трехфазной сети переменного тока Uл=380 В (соответственно Uф=220 В) и потреблял ток Iл=1 А

Полная потребляемая мощность:

S = 1,73∙380∙1 = 658 Вт.

Теперь изменим схему соединения на «треугольник», линейное напряжение останется таким же U_л=380 В, а фазовое напряжение увеличится в корень из 3 раз U_ф=U_л=380 В. Увеличение фазового напряжения приведет к увеличению фазового тока в корень из 3 раз. Таким образом линейный ток схемы «треугольник» будет в три раза больше линейного тока схемы «звезда». А следовательно и потребляемая мощность будет в 3 раза больше:

S = 1,73∙380∙3 = 1975 Вт.

Таким образом, если двигатель рассчитан на подключение к трехфазной сети переменного тока по схеме «звезда», подключение данного электродвигателя по схеме «треугольник» может привести к его поломке.

Если в нормальном режиме электродвигатель подключен по схеме «треугольник», то для уменьшения пусковых токов на время пуска его можно соединить по схеме звезда. При этом вместе с пусковым током уменьшится также пусковой момент.

Подключение электродвигателя по схеме звезда и треугольник

Обозначение выводов статора трехфазного электродвигателя

Обозначение выводов обмоток статора вновь разрабатываемых трехфазных машин согласно ГОСТ 26772-85

Схема соединения обмоток, наименование фазы и вывода	Обозначение вывода
Начало	Конец
Открытая схема (число выводов 6)
первая фаза	U1	U2
вторая фаза	V1	V2
третья фаза	W1	W2
Соединение в звезду (число выводов 3 или 4)
первая фаза	U
вторая фаза	V
третья фаза	W
точка звезды (нулевая точка)	N
Соединение в треугольник (число выводов 3)
первый вывод	U
второй вывод	V
третий вывод	W

Обозначение выводов обмоток статора ранее разработанных и модернизируемых трехфазных машин согласно ГОСТ 26772-85

Схема соединения обмоток, наименование фазы и вывода	Обозначение вывода
Начало	Конец
Открытая схема (число выводов 6)
первая фаза	C1	C4
вторая фаза	C2	C5
третья фаза	C3	C6
Соединение звездой (число выводов 3 или 4)
первая фаза	C1
вторая фаза	C2
третья фаза	C3
нулевая точка
Соединение треугольником (число выводов 3)
первый вывод	C1
второй вывод	C2
третий вывод	C3

Фазные аппараты

В мостовых кранах, как правило, стоят асинхронные двигатели с фазным ротором, к примеру, МТН. Такие моторы обеспечивают плавный пуск, а также позволяют регулировать скорость, несмотря на значительную нагрузку на валу. Их устанавливают на оборудовании среднего, тяжелого и очень тяжелого режимов работы. Преимущество МТН перед двигателями постоянного тока заключается в более низкой цене и простоте обслуживания. Если сравнить массы этих двигателей на мостовых кранах, то будет видно, что фазники в несколько раз легче. Если общие затраты на работу короткозамкнутых асинхронных машин принять равными единице, то для фазных аппаратов они будут равны пяти, а для двигателей постоянного тока – десяти. Это объясняет, почему подавляющее большинство моторов на кранах именно трехфазные.

Для отечественной промышленности выпускаются электродвигатели различной нагревостойкости изоляции, обозначаемой буквой в модели аппарата: МТФ – 155○С, МТН – 180○С.

Электрические машины для мостовых, а также других кранов, серии МТН и МТКН выпускают с частотой вращения 600, 750 и 1 тыс. об/мин. при 50 Гц, а для частоты сети 60 Гц – 720, 900 и 1200 об/мин. Эта серия характеризуется высокой перегрузочной способностью, повышенным пусковым моментом при небольшом токе и быстрым разгоном.

Двигатели МТН имеют повышенную мощность за счет улучшенных характеристик изоляционных материалов, по сравнению с предыдущими моделями подобных электрических машин.

Фазный ротор имеет три обмотки, уложенные со сдвигом в 120 градусов. Обмотку соединяют только звездой, а ее концы выводят на контактные кольца, изготовленные либо из латуни, либо из стали и качественно изолированные друг от друга, а также от вала, на котором они насажены. При помощи щеточного механизма обмотки ротора подсоединяются к пусковой или пускорегулирующей аппаратуре.

Пусковая аппаратура может представлять из себя мощные резисторы, несколько пускателей, постепенно закорачивающих ротор, и реле времени.

Схема с использованием мощных резисторов, нескольких пускателей, постепенно закорачивающего ротора, и реле времени

Подобные схемы успешно работают на мостовых кранах. После пуска двигатель МТН включается на полном значении сопротивлений в цепи ротора. Через определенное время, выставленное на реле времени, когда пусковой ток падает до номинала, включается первый контактор, который как бы «выбрасывает» часть сопротивлений и двигатель получает дополнительный момент, разгоняясь до следующего значения. В каждом отдельном случае количество резисторов и пускателей «выброса» может быть разное.

Когда включается последний пускатель, МТН выходит на свои полные обороты и работает как асинхронник с короткозамкнутым ротором. Крановые электродвигатели с фазным ротором можно использовать как для кратковременного режима работы, так и для постоянного.

Пониженная скорость

На современных мостовых кранах используется электронная схема, позволяющая получить пониженную, или «ползучую», скорость. Это бывает крайне необходимо в случаях погрузки опасных или негабаритных грузов, а также в случае, когда нужна очень точная погрузка.

Для этой цели используют тиристоры или симисторы. Получая напряжение с фазных колец ротора, схема устанавливает угол открытия тиристора согласно заданного значения. В результате, машинист может регулировать нужную скорость, если такая регулировка выведена в его кабину, либо включать заданное значение.

Торможение

Для торможения двигателя на мостовых, и не только, кранах, успешно применяют динамический режим: в обмотку статора, после отключения питания, кратковременно подают постоянное напряжение, имеющее неподвижное магнитное поле. Такой способ позволяет повысить точность остановки механизма.

Такое напряжение подают либо через гасящий резистор, либо при помощи понижающей схемы. После остановки двигателя его необходимо обесточить.

Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей

Для регулирования частоты вращения асинхронных электродвигателей и управления режимами их работы существуют следующие способы:

1. Частотный – при изменении частоты тока в электрической сети изменяется частота вращения электрического двигателя. Для такого способа применяют устройство, которое называется частотный преобразователь;
2. Реостатный – при изменении сопротивления реостата в роторе, изменяется частота вращения. Такой способ увеличивает пусковой момент и критическое скольжение;
3. Импульсный – способ управления, при котором на двигатель подается напряжение специального вида.
4. Переключение обмоток по время работы электрического двигателя со схемы «звезда» на схему «треугольник», что снижает пусковые токи;
5. Управление с изменения пар полюсов для короткозамкнутых роторов;
6. Подключение индуктивного сопротивления для двигателей с фазным ротором.

Конструкция

Устройство трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором включает 2 главные детали — статор и ротор. Ротор представляет собой движущуюся часть, а статор — фиксированную. Между ними есть воздух.

Устройство асинхронного электромотора

Конструкция статора включает шихтованный магнитный провод, который запрессован в литую станину. Внутри провода есть пазы, предназначенные для вложения проводников намотки. Они представляют собой стороны мягких катушек с большим количеством витков.

К сведению! Эти катушки создают 3 фазы обмотки статора, поэтому АД называют 3-фазным. Оси катушек находятся под углом 120° относительно друг друга.

Контачат фазы обмотки разными схемами: «звездой» и «треугольником». Выбор схемы зависит от напряжения в электросети. При значении 220 В в спецификациях асинхронного электромотора используется схема «треугольник», при 220/380 В — «звезда».

Ротор является цилиндром, сложенным из круглых листов электротехнической стали. Стопка этих листов насаживается на вал. Есть 2 типа роторов, различающиеся по разновидности обмотки: фазные и короткозамкнутые. Именно фазные используются в мощных асинхронных электрических движках.

Вам это будет интересно Принцип действия генератора постоянного напряжения

Что такое АД с фазным ротором

Асинхронную машину изобрели в 1888 г., когда практически одновременно Н. Тесла запатентовал схему электромотора, а Г. Феррарис написал теоретическую статью о принципах функционирования АД. Год спустя похожая установка была изобретена и русским ученым О. Доливо-Добровольским, в которой использовалась трехфазная обмотка.

Эти изобретения стали революционными в мировой промышленности, и по сей день многофазные АД применяются в большинстве сфер жизни: от бытовых задач до массивных производств. Революция произошла благодаря конструкции мотора, обеспечивающей большую эффективность работы. Отныне все действия на производствах осуществлялись быстрее и с меньшими затратами.

АД с фазным ротором

К сведению! Именно прототип Доливо-Добровольского дал начало всем существующим сегодня АД.

Трехфазный АД Доливо-Добровольского

Конструкция

Устройство трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором включает 2 главные детали — статор и ротор. Ротор представляет собой движущуюся часть, а статор — фиксированную. Между ними есть воздух.

Устройство асинхронного электромотора

Конструкция статора включает шихтованный магнитный провод, который запрессован в литую станину. Внутри провода есть пазы, предназначенные для вложения проводников намотки. Они представляют собой стороны мягких катушек с большим количеством витков.

К сведению! Эти катушки создают 3 фазы обмотки статора, поэтому АД называют 3-фазным. Оси катушек находятся под углом 120° относительно друг друга.

Контачат фазы обмотки разными схемами: «звездой» и «треугольником». Выбор схемы зависит от напряжения в электросети. При значении 220 В в спецификациях асинхронного электромотора используется схема «треугольник», при 220/380 В — «звезда».

Ротор является цилиндром, сложенным из круглых листов электротехнической стали. Стопка этих листов насаживается на вал. Есть 2 типа роторов, различающиеся по разновидности обмотки: фазные и короткозамкнутые. Именно фазные используются в мощных асинхронных электрических движках.

Вам это будет интересно Межповерочный срок электросчетчиков

Расширенная PDF версия документа «Все главные формулы по школьной математике»:

Онлайн журнал электрика

Пусковые характеристики асинхронного мотора зависят от особенностей его конструкции, а именно от устройства ротора.

Запуск асинхронного мотора сопровождается переходным процессом машины, связанным с переходом ротора из состояния покоя в состояние равномерного вращения, при котором момент мотора уравновешивает момент сил сопротивления на валу машины.

При пуске асинхронного мотора имеет место завышенное потребление электронной энергии из питающей сети, затрачиваемое не только лишь на преодоление приложенного к валу тормозного момента и покрытие утрат в самой асинхронном движке, да и на сообщение передвигающимся звеньям производственного агрегата определенной кинетической энергии. Потому при пуске асинхронный движок должен развить завышенный крутящий момент.

Для асинхронного мотора с фазным ротором исходный пусковой момент, соответственный скольжению sп= 1, находится в зависимости от активных сопротивлений регулируемых резисторов, введенных в цепь ротора.

Рис. 1. Запуск трехфазного асинхронного мотора с фазным ротором: а — графики зависимости крутящего момента мотора с фазным ротором от скольжения при разных активных сопротивлениях резисторов в цепи ротора, б — схема включения резисторов и замыкающих контактов ускорения в цепь ротора.

Так, при замкнутых контактах ускорения У1, У2, т. е. при пуске асинхронного мотора с замкнутыми накоротко контактными кольцами, исходный пусковой момент Мп1 = (0,5 -1,0) Мном, а исходный пусковой ток Iп = (4,5 — 7) Iном и поболее.

Малый исходный пусковой момент асинхронного электродвигателя с фазным ротором возможно окажется недостающим для приведения в действие производственного агрегата и следующего его ускорения, а значимый пусковой ток вызовет завышенный нагрев обмоток мотора, что ограничивает частоту его включений, а в маломощных сетях приводит к ненужному для работы других приемников временному снижению напряжения. Эти происшествия могут явиться предпосылкой, исключающей внедрение асинхронных движков с фазным ротором с огромным пусковым током для привода рабочих устройств.

Введение в цепь ротора мотора регулируемых резисторов, именуемых пусковыми, не только лишь понижает исходный пусковой ток, но сразу наращивает исходный пусковой момент, который может добиться наибольшего момента Mmax (рис. 1, а, кривая 3), если критичное скольжение мотора с фазным ротором

sкр = (R2′ + Rд‘) / (Х1 + Х2‘) = 1,

где Rд‘ — активное сопротивление резистора, находящегося в фазе обмотки ротора мотора, приведенное к фазе обмотки статора. Предстоящее повышение активного сопротивления пускового резистора нецелесообразно, потому что оно приводит к ослаблению исходного пускового момента и выходу точки наибольшего момента в область скольжения s > 1, что исключает возможность разгона ротора.

Нужное активное сопротивление резисторов для запуска мотора с фазным ротором определяют, исходя из требований запуска, который может быть легким, когда Мп = (0,1 — 0,4) Mном, обычным, если Мп — (0,5 — 0,75) Мном, и томным при Мп ≥ Мном.

Для поддержания довольно огромного крутящего момента движком с фазным ротором в процессе разгона производственного агрегата с целью сокращения продолжительности переходного процесса и понижения нагрева мотора нужно равномерно уменьшать активное сопротивление пусковых резисторов. Допустимое изменение момента в процессе разгона M(t) определяется электронными и механическими критериями, лимитирующими пиковый предел момента М > 0,85Ммах, момент переключения М2 > > Мс (рис. 2), также ускорение.

Рис. 2. Пусковые свойства трехфазного асинхронного мотора с фазным ротором

Переключение пусковых резисторов обеспечено последовательным включением контакторов ускорения Y1, Y2 соответственно в моменты времени t1, t2 отсчитываемые с момента запуска мотора, когда в процессе разгона крутящий момент М становится равным моменту переключения М2. Благодаря этому в протяжении всего запуска все пиковые моменты получаются схожими и все моменты переключения равны меж собой.

Так как крутящий момент и ток асинхронного мотора с фазным ротором взаимно связаны, то можно при разгоне ротора установить пиковый предел тока I1 = (1,5 — 2,5) Iном и ток переключения I2, который должен обеспечить момент переключения М2 > Мc.

Отключение асинхронных движков с фазным ротором от питающей сети всегда делают при цепи ротора, замкнутой накоротко, во избежание возникновения перенапряжений в фазах обмотки статора, которые могут превысить номинальное напряжение этих фаз в 3 — 4 раза, если цепь ротора в момент отключения мотора окажется разомкнутой.

История появления

История создания асинхронного электродвигателя начинается в 1888 году, когда Никола Тесла запатентовал схему электродвигателя, в этом же году другой ученый в области электротехники Галлилео Феррарис опубликовал статью о теоретических аспектах работы асинхронной машины.

В 1889 году российский физик Михаил Осипович Доливо-Добровольский получил в Германии патент на асинхронный трехфазный электрический двигатель.

Все эти изобретения позволили усовершенствовать электрические машины и привели к тому, что в промышленность стали массово применяться электрические машины, которые значительно ускорили все технологические процессы на производстве, повысили эффективность работы и снизили её трудоемкость.

В настоящий момент самый распространенный электродвигатель, эксплуатируемый в промышленности, является прототипом электрической машины, созданной Доливо-Добровольским.

Как работает

Принцип функционирования электродвигателя с фазным ротором основан на магнитном поле, которое вращается с угловой скоростью, зависящей от частоты сети и пар полюсов обмотки статора. Поле образовывается при соединении с сетью трехфазной намотки. Как правило, асинхронный мотор имеет намотку во много фаз (обычно три фазы), но существуют и однофазные.

Вам это будет интересно Особенности магнитной ленты на электросчетчик

Статор и ротор асинхронного двигателя

При пересечении обмоток магнитное поле в соответствии с правилом электромагнитной индукции индуктирует электродвижущую силу в этих намотках. Если намотка ротора замкнута, ее электродвижущая сила вводит в электроцепи ротора энергию. Образуется электромагнитный момент.

Мотор назвали асинхронным из-за того, что угловая скорость ротора не равна угловой скорости вращения электромагнитного поля, то есть они двигаются несинхронно.

Процессы, проходящие в асинхронном электродвигателе, измеряют параметром под названием скольжение, который рассчитывается как разность угловых скоростей ротора и магнитного поля.

Обратите внимание! Скольжение бывает положительным и отрицательным в зависимости от режима функционирования электромотора. При идеальном холостом ходе оно равняется нулю, ротор и поле крутятся с равной быстротой

Никакой электродвижущей силы не образуется, ток и электромагнитный момент нулевые. При включении двигателя скольжение равняется 1 и при идеальном ходе постепенно достигает 0. Если вращать ротор в другую сторону относительно магнитного поля (разница угловых скоростей будет больше 1), появится тормозной момент, так как электродвигатель переходит в режим противовключения

При идеальном холостом ходе оно равняется нулю, ротор и поле крутятся с равной быстротой. Никакой электродвижущей силы не образуется, ток и электромагнитный момент нулевые. При включении двигателя скольжение равняется 1 и при идеальном ходе постепенно достигает 0. Если вращать ротор в другую сторону относительно магнитного поля (разница угловых скоростей будет больше 1), появится тормозной момент, так как электродвигатель переходит в режим противовключения.

Расчет скольжения

В соответствии со значением скольжения в ходе работы электродвигателя различают 3 режима его функционирования:

• противовключение (скольжение стремится от 1 до бесконечности);
• генераторный (скольжение от 0 до бесконечности);
• двигательный (скольжение стремится от единицы до нуля).

Режимы работы

Электродвигатель асинхронного типа универсальный механизм и по продолжительности работы имеет несколько режимов:

• Продолжительный;
• Кратковременный;
• Периодический;
• Повторно-кратковременный;
• Особый.

Продолжительный режим – основной режим работы асинхронных устройств, который характеризуется постоянной работой электродвигателя без отключений с неизменной нагрузкой. Такой режим работы самый распространенный, используется на промышленных предприятиях повсеместно.

Кратковременный режим – работает до достижения постоянной нагрузки определенное время (от 10 до 90 минут), не успевая максимально разогреться. После этого отключается. Такой режим используют при подаче рабочих веществ (воду, нефть, газ) и прочих ситуациях.

Периодический режим – продолжительность работы имеет определенное значение и по завершении цикла работ отключается. Режим работы пуск-работа-остановка. При этом он может отключаться на время, за которое не успевает остыть до внешних температур и включаться заново.

Повторно-кратковременный режим – двигатель не нагревается максимально, но и не успевает остыть до внешней температуры. Применяется в лифтах, эскалаторах и прочих устройствах.

Особый режим – продолжительность и период включения произвольный.

В электротехнике существует принцип обратимости электрических машин — это означает, что устройство может, как преобразовывать электрическую энергию в механическую, так и совершать обратные действия.

Асинхронные электродвигатели тоже соответствуют этому принципу и имеют двигательный и генераторный режим работы.

Двигательный режим – основной режим работы асинхронного электродвигателя. При подаче напряжения на обмотки возникает электромагнитный вращающий момент, увлекающий за собой ротор с валом и, таким образом, вал начинает вращаться, двигатель выходит на постоянную частоту вращения, совершая полезную работу.

Генераторный режим – основан на принципе возбуждения электрического тока в обмотках двигателя при вращении ротора. Если вращать ротор двигателя механическим способом, то на обмотках статора образуется электродвижущая сила, при наличии конденсатора в обмотках возникает емкостный ток. Если емкость конденсатора будет определенного значения, зависящего от характеристик двигателя, то произойдет самовозбуждение генератора и возникнет трехфазная система напряжений. Таким образом короткозамкнутый электродвигатель будет работать как генератор.

Намоточные данные катушек и трансформаторов

Данные намотки трансформатора Тр1 (ШЛ х 25).

Данные намотки трансформатора УЗ-Тр1.