Трехфазные асинхронные электродвигатели: Трехфазный асинхронный двигатель

Трехфазный асинхронный электродвигатель

Конструкция асинхронного электродвигателя

Трехфазный асинхронный электродвигатель, как и любой электродвигатель, состоит из двух основных частей — статора и ротора. Статор — неподвижная часть, ротор — вращающаяся часть. Ротор размещается внутри статора. Между ротором и статором имеется небольшое расстояние, называемое воздушным зазором, обычно 0,5-2 мм.

Статор асинхронного двигателя

Ротор асинхронного двигателя

Статор состоит из корпуса и сердечника с обмоткой. Сердечник статора собирается из тонколистовой технической стали толщиной обычно 0,5 мм, покрытой изоляционным лаком. Шихтованная конструкция сердечника способствует значительному снижению вихревых токов, возникающих в процессе перемагничивания сердечника вращающимся магнитным полем. Обмотки статора располагаются в пазах сердечника.

Корпус и сердечник статора асинхронного электродвигателя

Конструкция шихтованного сердечника асинхронного двигателя

Ротор состоит из сердечника с короткозамкнутой обмоткой и вала. Сердечник ротора тоже имеет шихтованную конструкцию. При этом листы ротора не покрыты лаком, так как ток имеет небольшую частоту и оксидной пленки достаточно для ограничения вихревых токов.

Принцип работы. Вращающееся магнитное поле

Принцип действия трехфазного асинхронного электродвигателя основан на способности трехфазной обмотки при включении ее в сеть трехфазного тока создавать вращающееся магнитное поле.

Вращающееся магнитное поле — это основная концепция электрических двигателей и генераторов.

Вращающееся магнитное поле асинхронного электродвигателя

Частота вращения этого поля, или синхронная частота вращения прямо пропорциональна частоте переменного тока f₁ и обратно пропорциональна числу пар полюсов р трехфазной обмотки.

• где n₁ – частота вращения магнитного поля статора, об/мин,
• f₁ – частота переменного тока, Гц,
• p – число пар полюсов

Концепция вращающегося магнитного поля

Чтобы понять феномен вращающегося магнитного поля лучше, рассмотрим упрощенную трехфазную обмотку с тремя витками. Ток текущий по проводнику создает магнитное поле вокруг него. На рисунке ниже показано поле создаваемое трехфазным переменным током в конкретный момент времени

Магнитное поле прямого проводника с постоянным током

Магнитное поле создаваемое обмоткой

Составляющие переменного тока будут изменяться со временем, в результате чего будет изменяться создаваемое ими магнитное поле. При этом результирующее магнитное поле трехфазной обмотки будет принимать разную ориентацию, сохраняя при этом одинаковую амплитуду.

Магнитное поле создаваемое трехфазным током в разный момент времени Ток протекающий в витках электродвигателя (сдвиг 60°) Вращающееся магнитное поле

Действие вращающегося магнитного поля на замкнутый виток

Теперь разместим замкнутый проводник внутри вращающегося магнитного поля. По закону электромагнитной индукции изменяющееся магнитное поле приведет к возникновению электродвижущей силы (ЭДС) в проводнике. В свою очередь ЭДС вызовет ток в проводнике. Таким образом, в магнитном поле будет находиться замкнутый проводник с током, на который согласно закону Ампера будет действовать сила, в результате чего контур начнет вращаться.

Влияние вращающегося магнитного поля на замкнутый проводник с током

Короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя

По этому принципу также работает асинхронный электродвигатель. Вместо рамки с током внутри асинхронного двигателя находится короткозамкнутый ротор по конструкции напоминающий беличье колесо. Короткозамкнутый ротор состоит из стержней накоротко замкнутых с торцов кольцами.

Короткозамкнутый ротор «беличья клетка» наиболее широко используемый в асинхронных электродвигателях (показан без вала и сердечника)

Трехфазный переменный ток, проходя по обмоткам статора, создает вращающееся магнитное поле. Таким образом, также как было описано ранее, в стержнях ротора будет индуцироваться ток, в результате чего ротор начнет вращаться. На рисунке ниже Вы можете заметить различие между индуцируемыми токами в стержнях. Это происходит из-за того что величина изменения магнитного поля отличается в разных парах стержней, из-за их разного расположения относительно поля. Изменение тока в стержнях будет изменяться со временем.

Вращающееся магнитное поле пронизывающее короткозамкнутый роторМагнитный момент действующий на ротор

Вы также можете заметить, что стержни ротора наклонены относительно оси вращения. Это делается для того чтобы уменьшить высшие гармоники ЭДС и избавиться от пульсации момента. Если стержни были бы направлены вдоль оси вращения, то в них возникало бы пульсирующее магнитное поле из-за того, что магнитное сопротивление обмотки значительно выше магнитного сопротивления зубцов статора.

Скольжение асинхронного двигателя. Скорость вращения ротора

Отличительный признак асинхронного двигателя состоит в том, что частота вращения ротора n₂ меньше синхронной частоты вращения магнитного поля статора n₁.

Объясняется это тем, что ЭДС в стержнях обмотки ротора индуцируется только при неравенстве частот вращения n₂<n₁. Частота вращения поля статора относительно ротора определяется частотой скольжения n_s=n₁-n₂. Отставание ротора от вращающегося поля статора характеризуется относительной величиной s, называемой скольжением:

• где s – скольжение асинхронного электродвигателя,
• n₁ – частота вращения магнитного поля статора, об/мин,
• n₂ – частота вращения ротора, об/мин,

Рассмотрим случай когда частота вращения ротора будет совпадать с частотой вращения магнитного поля статора. В таком случае относительное магнитное поле ротора будет постоянным, таким образом в стержнях ротора не будет создаваться ЭДС, а следовательно и ток. Это значит что сила действующая на ротор будет равна нулю. Таким образом ротор будет замедляться. После чего на стержни ротора опять будет действовать переменное магнитное поле, таким образом будет расти индуцируемый ток и сила. В реальности же ротор асинхронного электродвигателя никогда не достигнет скорости вращения магнитного поля статора. Ротор будет вращаться с некоторой скоростью которая немного меньше синхронной скорости.

Скольжение асинхронного двигателя может изменяться в диапазоне от 0 до 1, т. е. 0—100%. Если s~0, то это соответствует режиму холостого хода, когда ротор двигателя практически не испытывает противодействующего момента; если s=1 — режиму короткого замыкания, при котором ротор двигателя неподвижен (n₂ = 0). Скольжение зависит от механической нагрузки на валу двигателя и с ее ростом увеличивается.

Скольжение, соответствующее номинальной нагрузке двигателя, называется номинальным скольжением. Для асинхронных двигателей малой и средней мощности номинальное скольжение изменяется в пределах от 8% до 2%.

Преобразование энергии

Асинхронный двигатель преобразует электрическую энергию подаваемую на обмотки статора, в механическую (вращение вала ротора). Но входная и выходная мощность не равны друг другу так как во время преобразования происходят потери энергии: на трение, нагрев, вихревые токи и потери на гистерезисе. Это энергия рассеивается как тепло. Поэтому асинхронный электродвигатель имеет вентилятор для охлаждения.

Применение асинхронных электродвигателей в промышленности | Полезные статьи

Агрегат, преобразующий электрическую энергию в механическую, называется электродвигателем. Эти машины могут применяться в бытовой технике (маломощные асинхронные двигатели) и в промышленности (краны и лебедки общепромышленного значения и прочее).

Рисунок 1. Классический пример трехфазного асинхронного электродвигателя — двигатель серии АИР Наибольшее распространение получили трехфазные асинхронные электродвигатели — они используются во всех сферах народного хозяйства (станки и оборудование, автоматика, телемеханика и т. д.).

На сегодняшний день именно этот тип электрических машин наиболее распространен. Объясняется это простотой эксплуатации, надежностью этих машин, небольшим весом и удачными габаритными размерами.

Электродвигатель с короткозамкнутым ротором используется в электроприводах разных станков (металлообрабатывающих, грузоподъемных, ткацких, деревообрабатывающих), в вентиляторах, землеройных машинах, в лифтах, насосах, бытовых приборах и т.д.

Электродвигатель асинхронный с короткозамкнутым ротором позволяет значительно снизить энергопотребление оборудованием, которое он питает, обеспечить высокий уровень его надежности, увеличить срок службы. Совокупность этих характеристик, как правило, сразу положительно отражается на модернизации всего производства.

 

Основные виды и некоторые характеристики электродвигателя асинхронного однофазного и трехфазного

Сегодня самыми востребованными в разных отраслях промышленности и любого производства являются следующие виды машин:

• общепромышленные — применяются на производстве и в агропромышленном секторе;
• взрывозащищенные — предназначены для использования в отраслях промышленности взрывоопасной: химическая, добыча нефти, газовая и угледобывающая промышленность;
• электродвигатели крановые, подходящие для работы в составе любых поворотных и крановых механизмов.

Рисунок 2. Двигатель с фазным ротором — крановый серии МТF. Электродвигатели прочно вошли в современную промышленность. От их надежности и качества зависит все производство. Не важно, стиральная машина или ткацкий станок, складское оборудование или система вентиляции — работа многих машин невозможна без исправной работы электромотора. В этой связи важно не просто купить электродвигатель, например у надежного поставщика, но и неукоснительно соблюдать все указанные в сопроводительных документах условия эксплуатации. Для северного сурового климата, к примеру, требуются специальные двигатели, которые рассчитаны на эксплуатацию в условиях низких температур. Для эффективной работы в электродвигателях может использоваться встроенная температурная защита. Такое конструктивное решение позволяет отключить двигатель от сети, если температура обмоток или подшипников превысит норму, или включить дополнительные вентиляторы обдува.

 

Трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором производства ОАО «ВЭМЗ»

Трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором производства ОАО «ВЭМЗ»

Общие характеристики электродвигателей

Тип электродвигателя	Мощность, кВт	Частота вращения, об/мин.
3000 об/мин (2 полюса)
5А80МА2	1,5	2850
5А80МВ2	2,2	2850
5АМ112М2	7,5	2895
АИРМ132М2	11	2915
5А160S2	15	2920
5А160М2	18,5	2920
АИР180S2	22	2930
АИР180М2	30	2940
5А200М2	37	2940
5А200L2	45	2940
5А225М2	55	2950
5АМ250S2	75	2960
5АМ250М2	90	2955
5АМ280S2	110	2965
5АМ280М2	132	2965
5АМ315S2	160	2970
5АМ315МА2	200	2970
5АМ315МВ2	250	2975
1500 об/мин (4 полюса)
5А80МА4	1,1	1410
5А80МВ4	1,5	1410
5АМ112М4	5,5	1440
АИРМ132S4	7,5	1450
АИРМ132M4	11	1455
5А160S4	15	1450
5А160М4	18,5	1450
АИР180S4	22	1465
АИР180М4	30	1470
5А200М4	37	1470
5А200L4	45	1470
5А225М4	55	1475
5АМ250S4	75	1485
5АМ250М4	90	1485
5АМ280S4e	110	1485
5АМ280М4e	132	1485
5АМ315S4e	160	1485
5АМ315М4e	200	1485
1000 об/мин (6 полюсов)
5А80МА6	0,75	930
5А80МВ6	1,1	930
5АМ112МА6	3	950
5АМ112МВ6	4	955
АИРМ132S6	5,5	960
АИРМ132M6	7,5	960
5А160S6	11	970
5А160М6	15	970
АИР180М6	18,5	980
5А200М6	22	975
5А200L6	30	975
5А225М6	37	980
5АМ250S6	45	985
5АМ250М6	55	985
5АМ280S6e	75	990
5АМ280М6e	90	990
5АМ315S6e	110	990
5АМ315МА6e	132	990
5АМ315МВ6e	160	990
750 об/мин (8 полюсов)
5А80МА8	0,37	695
5А80МВ8	0,55	700
5АМ112МА8	2,2	710
5АМ112МВ8	3,0	710
АИРМ132S8	4,0	715
АИРМ132M8	5,5	715
5А160S8	7,5	725
5А160М8	11	725
АИР180М8	15	730
5А200М8	18,5	735
5А200L8	22	735
5А225М8	30	735
5АМ250S8	37	740
5АМ250М8	45	740
5АМ280S8e	55	740
5АМ280М8e	75	740
5АМ315S8e	90	740
5АМ315МА8e	110	740
5АМ315МВ8e	132	740
5АМ280S10e	37	590
5АМ280М10e	45	590
5АМ315S10e	55	590
5АМ315МА10e	75	590
5АМ315МВ10	90	590
5АМ315S12e	45	490
5АМ315МА12e	55	490
5АМ315МВ12	75	490
600 об/мин (10 полюсов)
5АМ280S10e	37	590
5АМ280М10e	45	590
5АМ315S10e	55	590
5АМ315МА10e	75	590
5АМ315МВ10	90	590
500 об/мин (12 полюсов)
5АМ315S12e	45	490
5АМ315МА12e	55	490
5АМ315МВ12	75	490

Технические характеристики электродвигателей ВЭМЗ 
Присоединительные размеры и чертежи электродвигателей ВЭМЗ

 

В данном разделе представлены электродвигатели российских производителей и производителей стран СНГ.

Побед в тендерах

Трехфазный асинхронный электродвигатель | ООО «Росэлектромаш»

Все статьи

Новосибирская компания Росэлектромаш является поставщиком: трехфазных асинхронных электродвигателей, энергетического оборудования производства предприятий энерго- и электромашиностроения. С основными принципами работы трехфазных асинхронных электродвигателей вы можете ознакомиться ниже:

Трехфазный асинхронный электродвигатель : СФЕРА ПРИМЕНЕНИЯ

Асинхронные машины в настоящее время являются самыми распространенными машинами в народном хозяйстве. В основном они используются как двигатели, реже — как генераторы. На долю асинхронных двигателей приходится не менее 80% всех электродвигателей, выпускаемых промышленностью. К ним относятся и трехфазные асинхронные двигатели.

Трехфазные асинхронные электродвигатели широко используются в устройствах автоматики и телемеханики, бытовых и медицинских приборах, устройствах звукозаписи и т.п. Широкое распространение трехфазных асинхронных двигателей объясняется простотой их конструкции, надежностью в работе, хорошими эксплуатационными свойствами, невысокой стоимостью и простотой в обслуживании.

Трехфазный асинхронный электродвигатель : КОНСТРУКЦИЯ

Основными частями любого асинхронного двигателя является неподвижная часть — статор и вращающая часть, называемая ротором.

Статор трехфазного асинхронного двигателя состоит из шихтованного магнитопровода (2), запрессованного в литую станину (1). На внутренней поверхности магнитопровода имеются пазы для укладки проводников обмотки (3). Эти проводники являются сторонами многовитковых мягких катушек, образующих три фазы обмотки статора. Геометрические оси катушек сдвинуты в пространстве друг относительно друга на 120 градусов.

Фазы обмотки можно соединить по схеме ’’звезда’’ или «треугольник» в зависимости от напряжения сети. Например, если в паспорте двигателя указаны напряжения 220/380 В, то при напряжении сети 380 В фазы соединяют «звездой». Если же напряжение сети 220 В, то обмотки соединяют в «треугольник». В обоих случаях фазное напряжение двигателя равно 220 В.

Ротор трехфазного асинхронного двигателя представляет собой цилиндр, набранный из штампованных листов электротехнической стали и насаженный на вал. В зависимости от типа обмотки роторы трехфазных асинхронных двигателей делятся на короткозамкнутые и фазные.

В микромашинах и машинах малой мощности чаще всего применяют короткозамкнутые роторы. В пазах таких роторов располагаются медные или алюминиевые стержни (2), соединяющиеся с торцов короткозамыкающими кольцами (1) и (3).

Таким образом, обмотка короткозамкнутого ротора имеет вид беличьей клетки.

В асинхронных машинах большей мощности и специальных машинах малой мощности для улучшения пусковых и регулировочных свойств применяются фазные роторы.

В этих случаях на роторе укладывается трехфазная обмотка с геометрическими осями фазных катушек (1), сдвинутыми в пространстве друг относительно друга на 120 градусов.

Фазы обмотки соединяются звездой и концы их присоединяются к трем контактным кольцам (3), насаженным на вал (2) и электрически изолированным как от вала, так и друг от друга.

С помощью щеток (4), находящихся в скользящем контакте с кольцами (3), имеется возможность включать в цепи фазных обмоток регулировочные реостаты (5).

Трехфазная асинхронная машина — zxc.wiki

Трехфазная асинхронная машина ( трехфазная индукционная машина ) — трехфазная машина , в которой ротор (также бегунок ) движется перед вращающимся полем статора в качестве генератор и как электродвигатель. Он имеет пассивный ротор либо непрерывно (короткозамкнутый ротор, ротор с сепаратором), либо периодически замыкается (токосъемное кольцо). При использовании в качестве генератора ротор этой асинхронной машины также может возбуждаться с другой частотой (асинхронная машина с двойным питанием).Однофазные асинхронные двигатели — это конденсаторный двигатель, двигатель с экранированными полюсами и стартер. Трехфазная асинхронная машина была разработана Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским в AEG в 1889 году и широко используется в технике электроприводов.

Стандартный двигатель с вентилятором и охлаждающими ребрами, треугольник
: 750 Вт, 1420 мин. ⁻¹

Основы

Разработка асинхронного двигателя восходит к предварительной работе Галилео Феррариса (1885 г.) и существенной работе Михаила фон Доливо-Добровольского (1891 г.).Последний построил первый ротор с одинарной клеткой, а затем и первый ротор с двойной клеткой.

Асинхронный двигатель сегодня является наиболее широко используемым электродвигателем. Выпускаются трехфазные асинхронные машины мощностью до нескольких мегаватт. Преимущество перед другими электродвигателями — отсутствие коммутатора и щеток. Щетки изнашиваются и образуют искры («огонь щетки»), которые нарушают электрическую сеть из-за высокочастотных колебаний. Кроме того, машины со щетками нельзя использовать во взрывозащищенных областях из-за возможного воздействия щеточного огня как источника возгорания.Однако асинхронные двигатели — особенно при работе с преобразователем частоты — также вызывают гармоники, влияющие на сеть.

двигатель

Типовая конструкция

Беличья клетка (слева), статор (справа) с обмотками статора

Двигатель состоит из двух частей: внешнего неподвижного статора или статора и ротора или ротора, вращающегося в нем. В качестве альтернативы ротор также может вращаться вокруг статора, как в случае с двигателем ступицы колеса. По обеим сторонам узкого воздушного зазора электрические токи протекают в основном в осевом направлении.Токи сосредоточены в проводах катушки, окруженных магнитомягким железом. Утюг ламинирован перпендикулярно оси.

При работе от трехфазного тока количество медных катушек в статоре равно трем или кратно этому, см. Количество пар полюсов, с фазовым сдвигом токов в соседних катушках на 120 градусов. Катушки статора соединены в три фазы обмотки, концы которых выведены наружу.

Ротор трехфазного асинхронного двигателя имеет две конструкции:

• В короткозамкнутом или короткозамкнутом роторе массивные высокопроводящие стержни закорочены в кольцо на обоих концах ротора.При массовом производстве многослойный сердечник ротора снабжен канавками или каналами, которые затем заполняются алюминием. Лопасти вентилятора, которые также служат охлаждающими ребрами, часто отливаются одновременно. Количество стержней часто отличается от количества полюсов статора, чтобы снизить чувствительность полюсов.

• Все соединения двигателя с контактным кольцом проходят либо к большой соединительной коробке двигателя, либо к двум отдельным соединительным коробкам двигателя. В большой клеммной коробке находятся начало и концы обмоток статора с обозначениями U1 V1 W1 / U2 V2 W2, концы обмоток ротора с обозначениями KLM (большими буквами) и соединение защитного провода (PE для Protective Земля).В другом варианте обмотки статора и защитный провод выводятся в первой соединительной коробке двигателя, а концы обмотки ротора, а также защитный провод — во второй. Обозначения соединений идентичны. Обозначения подключения на пусковых резисторах называются (клм) строчными буквами. Кроме того, есть ЧП. Поскольку этот двигатель работает с пусковыми резисторами, соединение звезда-треугольник не используется, как с короткозамкнутым ротором. Используются пусковые резисторы или соединения звезда-треугольник, поскольку пусковой ток может достигать прибл.10-кратный номинальный ток, и предохранители двигателя могут сработать раньше. Кроме того, с этими схемами запуска гарантируется «мягкий» и медленный запуск двигателя, что требуется во многих случаях.

Статор или статор состоит из корпуса, сердечника статора и вставленной в него обмотки статора, которая всегда имеет многофазную обмотку. Корпус должен выдерживать крутящий момент относительно фундамента. Часто корпус имеет ребра охлаждения снаружи, которые обдуваются вентилятором ротора.

функция

Обмотка 4-х полюсной асинхронной машины с тремя нитями и беличьей клеткой Асинхронная машина с парой полюсов номер 2, скольжение, поле статора имеет более высокую скорость вращения, чем ротор

Принцип работы трехфазной асинхронной машины основан на вращающемся поле, которое направлено радиально в воздушном зазоре между статором и ротором.

Если ротор движется синхронно с вращающимся полем, магнитный поток через сетку клетки постоянен (за исключением переходных процессов), и напряжение не индуцируется.Крутящий момент равен нулю или становится равным нулю.

Если ротор вращается медленнее, чем вращающееся поле, магнитный поток изменяется, что вызывает напряжение, которое, в свою очередь, создает ток. Пока скольжение невелико, ток пропорционален скорости изменения потока, то есть скольжению. Поле, связанное с током в клетке, все еще мало по сравнению с полем статора и сдвинуто с ним по фазе на 90 °. Результирующий крутящий момент пропорционален скольжению.

Если ощущается противоположное поле клетки, ток клетки больше не увеличивается пропорционально скольжению, а фазовый сдвиг уменьшается.Крутящий момент достигает максимума. Рабочая точка находится между этой максимальной и синхронной скоростью.

На другом конце заблокированного ротора клетка соответствует вторичной обмотке (короткозамкнутого) трансформатора. Потребляемая мощность ограничивается потоком утечки и омическими потерями. В пусковом диапазоне двигатель имеет низкий КПД и сильно нагревается. Высокий пусковой ток можно уменьшить с помощью пускового резистора, установленного на входе. Помимо затрат на дополнительные компоненты, вам придется согласиться с более длительным временем запуска.

При запуске могут возникать сильные шумы (магнитный эффект Баркгаузена). Может наблюдаться постоянство (заедание) на скоростях ниже номинальной с громким шумом, часто на 1/7 синхронной скорости. Канавки в многослойных сердечниках статора и ротора генерируют гармоники в системе питания (свист в канавках).

Первая причина: когда ротор вращается мимо пазов статора, пульсации магнитного потока возникают в непрорезанных областях многослойного сердечника статора.Если ротор и статор имеют одинаковое количество пазов, импульсы взаимодействуют, и двигатель может «залипнуть».

Причина вторая: если гармоники входят в резонанс с естественной вибрацией детали машины (ротор с зазором в подшипниках), ротор может заедать. Ротор ненадолго запускается и перестает гудеть или ползет по этой точке.

Проблем можно избежать, если пазы ротора расположены под углом к ​​оси вала. Хотя это делает производство более дорогим, сдвинутые по фазе магнитные поля больше не могут вступать в резонанс.

контроль

Двигатели в основном управляются контакторами, в зависимости от предполагаемого режима работы. Одним из примеров является соединение звезда-треугольник. Скорость двигателя также можно регулировать с помощью преобразователей, таких как B. Преобразователи частоты управляют путем увеличения или уменьшения частоты. Это полезно для систем, требующих переменной скорости без использования регулируемой передачи. В двигателях для обработки древесины, например, фрезерных станках, подключенных к преобразователю частоты, чтобы генерировать, например, 200 Гц при частоте сети 50 Гц, скорость может быть увеличена до более чем 10 000 мин. ^-1 .Высокие центробежные силы, действующие на ротор, требуют специальной конструкции машин.

Цепь пуска

Асинхронные двигатели имеют высокий пусковой ток; если это неизвестно, предполагается, что номинальный ток будет в восемь раз больше. Для защиты сети и подключенных редукторов, а также во избежание срабатывания предохранителей на входе в асинхронные двигатели используются специальные процессы пуска. Наиболее часто используемый метод — соединение звезда-треугольник. При запуске по схеме «звезда» мощность и крутящий момент снижаются на треть.По истечении времени разгона контакторы переключаются на треугольник. При соответствующей конфигурации или программировании преобразователи частоты могут плавно запускать асинхронные двигатели в соответствии с нагрузкой. Для более мощных двигателей соответствующий порядок запуска должен быть согласован с оператором сети.

У двигателей с короткозамкнутым ротором благоприятный эффект скин-эффекта при запуске. В случае высокого скольжения ток концентрируется на краю перемычек короткого замыкания, что увеличивает сопротивление.На характеристическую кривую мощности и крутящего момента в зависимости от скорости можно влиять через профиль короткозамкнутых стержней.

Раньше для запуска использовались пусковые резисторы (например, в аттракционах), особенно водяные резисторы. Последние представляют собой резервуар для воды, в который постепенно погружаются электроды.

В технологии холодильных машин частичный запуск обмотки является установленной стандартной процедурой для снижения пускового тока.

Регулировка скорости

Модель в разрезе от статора до ротора

Асинхронные машины могут

работают.

Различное число полюсов и частота приводят к следующим скоростям вращающегося поля:

Количество полюсов	Количество пар полюсов	n синхронизация 50 Гц	n синхронизация 60 Гц
2	1	50 с −1	60 с −1
4-я	2	25 с −1	30 с −1
6-й	3	16.6 с −1	20 с −1
8-й	4-я	12,5 с −1	15 с −1
10	5	10 с −1	12 с −1
12	6-й	8,3 с −1	10 с −1
14-й	7-й	7,15 с −1	8.56 с −1
16	8-й	6.25 с −1	7,5 с −1

Это скорости поля вращения статора, то есть скорость, с которой сеть воздействует на двигатель через обмотки возбуждения в статоре. Они также известны как синхронная скорость.

При работе двигателя механические скорости немного ниже этих значений (в основном 1-8%) из-за принципиального скольжения, в зависимости от конструкции и нагрузки.Из-за принципа, потому что только разница скоростей между вращающимся полем статора и ротором индуцирует напряжение в роторе, через которое в роторе протекает ток, магнитное поле которого создает необходимый крутящий момент во взаимодействии с магнитным полем статора. . В результате скольжение, то есть снижение скорости ротора, всегда зависит от момента нагрузки.

Важными скоростями являются скорость холостого хода (двигатель работает без нагрузки), номинальная скорость (двигатель выдает номинальную мощность как произведение номинальной скорости и номинального крутящего момента), скорость остановки (максимальный крутящий момент; если нагрузка превышена, двигатель останавливается. ) и скорости короткого замыкания (двигатель останавливается, пусковой момент, пусковой ток).

Если трехфазная асинхронная машина приводится в движение с более высокой скоростью, чем синхронная скорость, она подает мощность обратно в сеть (работа генератора).

Схема Даландера (двигатель Даландера)

• С помощью схемы Даландера количество полюсов асинхронной машины (двигатели с переключением полюсов) можно увеличить в соотношении 1: 2 и, таким образом, изменить скорость в соотношении 2: 1. Типичные применения:
  • Токарные станки с двумя основными скоростями: медленной или быстрой.
  • Двухступенчатый привод вентилятора для вентиляции корпуса.

В асинхронных машинах с короткозамкнутым ротором схема Даландера предлагает возможность переключения полюсов и, следовательно, переключения скоростей.

Электродвигатели с переключением полюсов

На одном валу можно разместить два совершенно разных двигателя. Это элегантно, когда эти двигатели находятся в корпусе и . Тогда оба мотора могут иметь общий ротор (обойму). Однако обмотки статора проектируются дважды.Статорный рассчитан на низкую скорость. Статор два рассчитан на скорость в четыре или шесть раз больше. Отношение скоростей один к двум обычно достигается с помощью схемы Даландера, описанной выше.

Двигатели с переключением полюсов имеют почти те же свойства, что и двигатели Dahlander, с той разницей, что двигатели Dahlander имеют так называемые «ответвленные обмотки» (обмотки имеют три соединения: начало, конец и ответвление в середине обмотки). Таким образом, у вас есть только три обмотки, смещенные на 120 градусов в сердечнике статора.Двигатели с переключением полюсов имеют отдельных обмоток . Это означает: у вас есть по крайней мере шесть обмоток в сердечнике статора, то есть не одна пара полюсов, как у двигателя Даландера (три обмотки), а от двух пар полюсов вверх (шесть или более обмоток).

Схема КУСА

Дело не всегда в снижении пускового тока. В некоторых случаях это также связано с тем, что слишком высокий момент затяжки при прямом включении оказывает разрушительное воздействие на систему.Так называемая схема KUSA ( Ku rzschlussläufer- Sa nftanlauf) представляет собой схему для пуска асинхронных двигателей с роторами с сепаратором примерно при половине номинального крутящего момента.

В схеме KUSA во внешний провод цепи нагрузки трехфазного двигателя помещается последовательный резистор, который замыкается через заданное время или вручную с помощью контакта. Часто бывает полезно подключиться к последовательному резистору, чтобы иметь возможность устанавливать различные значения пускового момента.Этот тип пуска возможен только на холостом ходу или с малым противодействующим моментом.

Преимущества и недостатки

Широко распространенный вариант в виде трехфазного двигателя с короткозамкнутым ротором (англ. индукционный двигатель с короткозамкнутым ротором ) считается «рабочей лошадкой» электроприводной техники. В сочетании с соответствующим образом регулируемым преобразователем частоты он также может запускаться против больших противодействующих моментов от работающих машин. Сборки преобразователей частоты в настоящее время также все чаще берут на себя задачу защиты двигателей.Также доступны двигатели со встроенным преобразователем частоты. Это уменьшает количество проводов и подавление помех.

преимущества

• прочное, стандартизованное, экономичное, как стандартное оборудование
• длительный срок службы, низкие эксплуатационные расходы, отсутствие износа щеток на роторе с короткозамкнутым ротором
• Свойство тормоза двигателя (работа генератора), если (механическая) скорость выше, чем частота электрического вращающегося поля
• Может подвергаться сильной кратковременной перегрузке (до более чем 2 × номинальный крутящий момент, до более 1.5 × номинальная мощность в зависимости от охлаждения двигателя и продолжительности перегрузки)
• Пуск с высоким противодействующим моментом без инструментов (в том числе в зависимости от конструкции ротора)
• почти постоянная частота вращения, без «разгона» на холостом ходу
• Может использоваться во взрывоопасных зонах, так как здесь нет щеток или контактных колец (нет возгорания щеток, искрообразования)
• сравнительно низкие производственные затраты
• Доступны версии IE3 и IE4 как высоко / высокоэффективные приводы (КПД η> 95%)
• ротор обесточен и может также работать в жидкостях, газах или в вакууме
• высокая скорость при работе с преобразователем частоты неизменно высокий КПД

недостаток

• Большой пусковой ток в зависимости от пускового момента
• Всегда работает со скольжением, т. Е. (Механическая) скорость вала двигателя в качестве привода (работа двигателя) всегда меньше n-кратной частоты (электрического напряжения) (частоты вращающегося поля).Скорость нестабильна, но не может быть изменена по желанию из-за изменений напряжения / тока (см. Синхронная машина, реактивный двигатель)
• Скорость может быть изменена только для специальных исполнений с переключением полюсов или с дополнительным преобразователем частоты
• Особенно для небольших конструкций прибл. На 20-30% больше объема при том же крутящем моменте по сравнению с синхронными двигателями с постоянным намагничиванием
• Для питания абсолютно необходимы три внешних проводника (могут быть произведены из однофазного переменного тока с помощью электронного преобразователя частоты, двигателя с прерывателем («чоппер (электротехника)») или рабочего конденсатора (конденсаторный двигатель)).
• Если один из трех внешних проводов отсутствует, асинхронный двигатель не может запуститься; гудит, когда дело доходит до остановки
• Сложные теоретические методы расчета (по сравнению с другими электрическими машинами)
• Шаговые и серводвигатели имеют преимущества при позиционировании и легче по сравнению с
• Нет удерживающего момента в состоянии покоя
• Нет (электрического / электромагнитного) тормозного момента, если напряжение питания отключено от двигателя во время работы

Нормы и категории

В Европейском сообществе необходимо соблюдать EN 60034 «Вращающиеся электрические машины».

Стандартные двигатели

Стандартные установочные размеры указаны для Германии в соответствии со стандартами DIN 42673, 42676 и 42677. Диапазон мощности до 200 кВт относится к стандартным низковольтным двигателям.

Стандартные двигатели, для которых основные производители публикуют списки с техническими данными, классифицируются по классам крутящего момента. Обычно эти двигатели могут запускаться с удвоенным номинальным крутящим моментом. Высота вала является ориентиром для конструкции.Стандартный диапазон двигателей начинается с AH 56 и расширяется до AH 315 (примерно 200 кВт). Выше AH 315 линейка трансстандартных двигателей начинается с AH 355.

Специальное исполнение

• Ротор сопротивления с более плавным пуском, но низким КПД
• Электродвигатель с контактным кольцом с обмоткой ротора, выведенной через контактные кольца для подключения резистора (только при запуске)
• Внешний ротор со статором внутри и ротором снаружи
• Статор по обе стороны от воздушного зазора внутри ротора в виде алюминиевого цилиндра (герметичный двигатель) или диска (двигатель Ferrari)
• Линейный двигатель с «развернутой» геометрией
• Линейный двигатель с трубчатым статором для транспортировки жидких металлов

Асинхронный генератор

В режиме генератора ротор вращается быстрее, чем магнитное поле, и таким образом передает энергию в сеть.

В качестве генераторов используются три разных асинхронных машины.

Все три типа генераторов используются на децентрализованных электростанциях.

Идеализированное рассмотрение / эквивалентная принципиальная схема

Чтобы понять процессы регулирования скорости, необходимо рассмотреть эквивалентную принципиальную схему асинхронной машины. Эквивалентная принципиальная схема показывает схему, которая электрически эквивалентна машине с точки зрения преобразователя частоты.

Однолинейная схема замещения асинхронной машины

Обмотка статора показана слева, она состоит из R _с (сопротивление меди и эквивалентное последовательное сопротивление потерь на обратное магнитное поле) и реактивного сопротивления его индуктивности X _с в асинхронном режиме. . Ротор или ротор показан справа: индуктивность X _r представляет собой индуктивность, которая появляется, когда двигатель находится в состоянии покоя; это происходит из-за того, что силовые линии магнитного поля проходят через клетку короткого замыкания.Эффективное сопротивление Rr складывается из

• эквивалент реальной мощности, отдаваемой станком; это значение изменяется с изменением крутящего момента или нагрузки на машину. На холостом ходу он очень большой.
• Соответственно, квадрат повышающего омического сопротивления Statorwindungszahl беличьей клетки; Беличья клетка состоит из отдельных витков, встроенных в железо, в основном из алюминия.

На холостом ходу эквивалентная принципиальная схема асинхронного двигателя состоит из R _s и X _s , поэтому такая машина почти потребляет только реактивную мощность.Ток, потребляемый на холостом ходу, часто достигает номинального тока; из-за потерь на медь и реверсирования магнитного поля на холостом ходу машина часто уже имеет более половины потерь мощности при номинальной нагрузке. С увеличением нагрузки активный ток через Rr и, следовательно, в короткозамкнутой клетке увеличивается. Фазовый угол между током и напряжением уменьшается почти с 90 ° до меньших значений. В случае сильно намагниченных асинхронных двигателей по мере увеличения крутящего момента общий ток часто сначала уменьшается, а затем снова повышается до номинального тока по мере увеличения крутящего момента.

Асинхронная машина потребляет реактивный ток с X _с , что обеспечивает намагничивание машины. В отличие от трехфазной синхронной машины, магнитный поток в асинхронной машине сначала должен создаваться реактивным током в обмотке статора.

Активный ток, зависящий от нагрузки, вызывает падение напряжения в клеточной части Rr, но только незначительно большее падение напряжения в Rs. В результате потери увеличиваются быстрее с увеличением нагрузки в роторе, чем в статоре.Сопротивление меди Rs и сопротивление «меди» части короткозамкнутого ротора Rr вызывают возрастающие потери пропорционально квадрату потребляемой мощности, поэтому эффективность машины снижается с увеличением нагрузки. Кроме того, существует их температурная зависимость, из-за чего КПД теплой машины несколько снижается.

В режиме преобразователя реактивное сопротивление Xs также становится все меньше и меньше по мере уменьшения частоты. Следовательно, если номинальный ток соблюдается, напряжение, подаваемое преобразователем частоты, должно уменьшаться.В результате соотношение делителя напряжения R _s к X _s становится все более неблагоприятным, а Rs приводит к увеличению потерь относительно доступной мощности двигателя. При непрерывной работе может быть создан только приблизительно номинальный крутящий момент, поскольку ротор и статор недостаточно охлаждаются. С другой стороны, если скорость или частота выше номинальной, асинхронный двигатель может работать на более высоких напряжениях — с учетом изоляции — и будет более эффективным.

Современные преобразователи частоты могут сами измерять R _s / R _r и, таким образом, могут автоматически настраиваться для любого подключенного двигателя и, таким образом, защищать его от перегрузки. Удерживающий момент или скорости, близкие к нулю, могут быть достигнуты с помощью векторного управления. Здесь тоже нет охлаждения, так как крыльчатка вентилятора на роторе больше не охлаждает сам ротор, выступающие обмотки статора и воздушный зазор.

Сложная стрелочная модель асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Модель основана на предположении о вращательно-симметричной конструкции машины и отсутствии сопротивления поля утечки.Модель может быть расширена за счет их включения. Однако здесь (изначально) это не учитывается, чтобы модель оставалась максимально простой и понятной. То же касается количества витков обмотки статора.

Элементы вектора (x, y) в плоскости вращения представлены как комплексное число x + iy. Поле, а также напряжение питания и ток статора являются переменными вращающегося указателя статора, это указатель тока ротора.Подключенный к трем фазам электрической сети, указатель может быть представлен как. (Соединение дельта) Φ {\ displaystyle \ Phi} U1 {\ displaystyle U_ {1}} I.1 {\ displaystyle I_ {1}} I.2 {\ displaystyle I_ {2}} U1 {\ displaystyle U_ {1}} U1 = ( 1,5⋅3) 230VOlt⋅exp⁡ (jωt) {\ displaystyle U_ {1} = (1 {,} 5 \ cdot {\ sqrt {3}}) 230 \, \ mathrm {Volt} \ cdot \ exp ( j \ omega t)}

Уравнение сетки окружности статора с учетом закона индукции:

R.1I.1 + dΦdt = U1 {\ displaystyle R_ {1} I_ {1} + {\ frac {d \ Phi} {\ mathrm {d} t}} = U_ {1}}.

Когда бегун вращается вперед, он «видит» магнитное поле, вращающееся назад.

ΦR.OtOr = Φ exp⁡ (-jγ) {\ displaystyle \ Phi _ {\ mathrm {Rotor}} = \ Phi \ \ exp (-j \ gamma)}.

Это приводит к уравнению сетки круга ротора в координатах совместного вращения:

R.2I.2 ′ + dΦrotordt = 0 {\ displaystyle R_ {2} I_ {2} ‘+ {\ frac {\ mathrm {d} \ Phi _ {\ text {Rotor}}} {\ mathrm {d } t}} = 0}

Р.2I.2 ′ + (dΦdt- (jγ˙) Φ) exp⁡ (-jγ) = 0 {\ displaystyle R_ {2} I_ {2} ‘+ \ left ({\ frac {\ mathrm {d} \ Phi}) {dt}} — (j {\ dot {\ gamma}}) \ Phi \ right) \ exp (-j \ gamma) = 0}.

Магнитное поле является результатом умножения тока ротора и статора на сопротивление основного поля: Х {\ Displaystyle X}

Φ знак равно Икс (I.1 + I.2′exp⁡ (jγ)) {\ displaystyle \ Phi = X (I_ {1} + I_ {2} ‘\ exp (j \ gamma))}.

Замена результатами в системе уравнений с неизвестными и.I.2 ′ {\ displaystyle I_ {2} ‘} I.2 = I.2′exp⁡ (iγ) {\ displaystyle I_ {2} = I_ {2}’ \ exp (i \ gamma)} Φ, I .1 {\ displaystyle \ Phi, I_ {1}} I.2 {\ displaystyle I_ {2}}

R.1I.1 + dΦdt = U1 {\ displaystyle R_ {1} I_ {1} + {\ frac {\ mathrm {d} \ Phi} {\ mathrm {d} t}} = U_ {1}}

R.2I.2 + dΦdt- (jγ˙) Φ = 0 {\ displaystyle R_ {2} I_ {2} + {\ frac {\ mathrm {d} \ Phi} {\ mathrm {d} t}} — (j {\ dot {\ gamma}}) \ Phi = 0}

Φ = Икс (I.1 + I.2) {\ Displaystyle \ Phi = X (I_ {1} + I_ {2})}.

Если принять во внимание магнитное сопротивление поля рассеяния в виде индуктивностей и количества витков статора, можно получить очень похожие уравнения: L.1 {\ displaystyle L_ {1}} L.2 {\ displaystyle L_ {2}} п {\ displaystyle n}

L.1I.˙1 + R.1I.1 + ndΦdt = U1 {\ displaystyle L_ {1} {\ dot {I}} _ {1} + R_ {1} I_ {1} + n {\ frac {\ mathrm {d} \ Phi} {\ mathrm {d} t}} = U_ {1}}

L.2 (I.˙2-jγ˙I.2) + R.2I.2 + dΦdt- (jγ˙) Φ = 0 {\ displaystyle L_ {2} ({\ dot {I}} _ {2 } -j {\ dot {\ gamma}} I_ {2}) + R_ {2} I_ {2} + {\ frac {\ mathrm {d} \ Phi} {\ mathrm {d} t}} — (j {\ dot {\ gamma}}) \ Phi = 0}

Φ = X (nI.{*})} (* для сопряженных комплексных значений) I.2 {\ displaystyle I_ {2}}

Расположение обмоток

Группа катушек

Чтобы сгладить поле возбуждения, не все витки катушки обычно сосредоточены в одном слоте, а распределяются по нескольким смежным слотам.

Это распределение уменьшает амплитуду напряжения основной волны, которая учитывается коэффициентом зоны.

kd = sin⁡π2⋅mq⋅sin⁡π2⋅q⋅m {\ displaystyle k _ {\ mathrm {d}} = {\ frac {\ sin {\ frac {\ pi} {2 \ cdot m}} } {Q \ cdot \ sin {\ frac {\ pi} {2 \ cdot q \ cdot m}}}}}

с количеством отверстий (количество прорезей на полюс на жилу) и количеством жил.д {\ displaystyle q} м {\ displaystyle m}

Коэффициент хорды

В многослойной намотке смещение слоев намотки называется натяжением. Этот сдвиг сглаживает кривую возбуждения и, таким образом, уменьшает гармоники наведенного напряжения.

Натяжение уменьшает амплитуду индуцированного напряжения, которая учитывается коэффициентом натяжения. Он тоже считает

кп = грех ⁡ (v⋅y⋅pπN) {\ displaystyle k _ {\ mathrm {p}} = \ sin \ left (v \ cdot y \ cdot {\ frac {p \ pi} {N}} \ справа)}

с количеством пар полюсов, количеством пазов и шагом намотки.Шаг намотки описывает отношение ширины катушки к шагу паза. п {\ displaystyle p} N {\ displaystyle N} y {\ displaystyle y} y {\ displaystyle y}

Коэффициент намотки

Произведение коэффициента хорды и коэффициента зоны называется коэффициентом намотки. к знак равно кп⋅кд {\ Displaystyle к = к _ {\ mathrm {p}} \ cdot к _ {\ mathrm {d}}}

Значения характеристик / характеристики

Паспортная табличка трехфазной асинхронной машины на электростанции Берлин-Моабит.Паспортная табличка асинхронной машины с двойным питанием на электростанции Берлин-Моабит.

Термины «номинальная мощность», «номинальная скорость» и «номинальный крутящий момент» являются результатом информации о технических характеристиках двигателя и соответствующей паспортной таблички. В этом контексте также используются проектные значения.

Номинальный крутящий момент обычно не указывается на паспортной табличке. Его можно рассчитать по следующей формуле. См. Также производительность в технических приложениях.

M. = 1000⋅P2⋅π⋅n60≈9549⋅Pn {\ displaystyle M = {\ frac {1000 \ cdot P} {2 \ cdot {\ pi} \ cdot {\ frac {n} {60}} }} \ приблизительно {\ frac {9549 \ cdot P} {n}} \,}

• Крутящий момент M в Ньютон-метрах (Нм)
• Мощность P в киловаттах (кВт)
• Скорость n оборотов в минуту (мин ⁻¹ )
• 9549 — округленное число

Соответствующая синхронная скорость (или скорость вращения поля) всегда немного выше номинальной скорости, что является результатом

n = 60fp {\ displaystyle n = 60 {\ frac {f} {p}}}

результатов.

• Скорость n в оборотах в минуту (мин ⁻¹ )
• Частота сети f в Герцах (с ⁻¹ , указано на заводской табличке)
• Количество пар полюсов p (всегда целое)

При 50 Гц это приводит к значениям 3000, 1500 или 750 оборотов в минуту с числом пар полюсов 1, 2 или 4.

Пример паспортной таблички относится к двигателю, который предназначен только для работы в звезду.При частоте сети 50 Гц, номинальной мощности 5000 кВт и номинальной скорости 1480 об / мин получены следующие результаты:

• Количество пар полюсов = 2
• Синхронная скорость = 1500 об / мин
• Номинальный крутящий момент примерно 32,3 кНм

Круг Оссанна представляет собой еще один метод визуального представления мощности, крутящего момента и потерь асинхронной машины при работе генератора и двигателя в зависимости от скольжения.

Характерный пример

На рисунке напротив показана типичная кривая крутящего момента в зависимости от скорости.В треугольном режиме двигатель имеет пусковой момент примерно в три раза больше, чем в звездообразном режиме. Рабочие точки B ₁ или B ₂ находятся за пределами момента пробоя K ₁ или K ₂ .

Для P (аналогично насосу) в качестве примера построена кривая для требуемого крутящего момента центробежного насоса.

Важно, чтобы диапазон скоростей от нуля до точки опрокидывания проходил как можно быстрее, потому что в этом диапазоне двигатель имеет низкий КПД и соответственно нагревается.(Критическое) время запуска зависит от инерции машины и соотношения пусковых моментов.

Пример показывает, что насос, по-видимому, также работает без проблем при соединении звездой, потому что рабочие точки B1 и B2 расположены близко друг к другу. Тем не менее, возможно, что двигатель потребляет слишком большой ток при постоянной нагрузке при соединении звездой для создания крутящего момента, необходимого для ведомой машины. Двигатель сильно нагревается в результате того, что потребляемая мощность включается в расчет тепловых потерь в виде квадрата.Нагревание выше допустимой температуры, указанной производителем, значительно сокращает срок службы двигателя. Часто требуемый номинальный крутящий момент для работы при соединении треугольником настолько велик, что двигатель не может создать его при соединении звездой. Поэтому запуск и переключение на соединение треугольником должны происходить без нагрузки или до момента нагрузки, с которым двигатель может работать при соединении звездой без чрезмерного нагрева.

В этом примере крутящий момент (звезда) в зоне запуска примерно в два-четыре раза больше, чем требуемый крутящий момент насоса.Разница в ускоряющей части. Следовательно, насос может запуститься с открытой задвижкой. Технический стандарт — запуск насоса с закрытой заслонкой. Тогда требуемый крутящий момент значительно меньше, и критическая зона запуска будет пройдена максимально быстро.

Вентиляторы с длинными лопастями (например, в градирне) обладают большим моментом инерции. Кроме того, запуск возможен только под нагрузкой. Это потенциально приводит к очень долгому запуску, поэтому необходимо тщательно спроектировать комбинацию двигатель-вентилятор.

Законодательные и другие нормативные акты

• EN 60034 Часть 1 Общие положения для вращающихся электрических машин
• EN 60034 часть 8 Обозначения клемм и направление вращения для электрических машин
• DIN IEC 34 Часть 7 Типы вращающихся электрических машин
• EN 60034-5 Степени защиты вращающихся электрических машин
• EN 60034-6 Типы охлаждения вращающихся электрических машин

литература

• Гюнтер Бой, Хорст Флахманн, Отто Май: Магистерский экзамен по электрическим машинам и технике управления .4-е издание. Vogel Buchverlag, Würzburg 1983, ISBN 3-8023-0725-9.
• Грегор Д. Хеберле, Хайнц О. Хеберле: Трансформаторы и электрические машины в энергетических системах. 2-е издание. Verlag Europa-Lehrmittel, Haan-Gruiten 1990, ISBN 3-8085-5002-3.
• Андреас Кремсер: Электрические машины и приводы, основы, двигатели и приложения. 2-е издание. Teubner Verlag, Штутгарт 2004, ISBN 3-519-16188-5.
• Detlev Roseburg: Электрические машины и приводы. Fachbuchverlag Leipzig в Carl Hanser Verlag, 1999, ISBN 3-446-21004-0.
• Гюнтер Шпрингер: Опыт в области электротехники. 18-е издание. Verlag Europa-Lehrmittel, Вупперталь 1989, ISBN 3-8085-3018-9.
• Germar Müller, Karl Vogt, Bernd Ponick: Расчет электрических машин . 6-е издание. WILEY-VCH Verlag, Weinheim 2008, ISBN 978-3-527-40525-1.

Интернет-ссылки

Индивидуальные доказательства

1. ↑ General Electricity Society в Берлине: Якорь для двигателей переменного тока .Императорский патент Германии 51.083 от 8 марта 1889 г.
2. ↑ Любой ток в клетке, который все еще присутствует, затухает из-за омических потерь.

Система запуска асинхронного двигателя — способы запуска двигателя

Новая гостевая статья А.Н. abotu системы пуска двигателей. Если какие-либо замечания или вопросы приветствуются, напишите комментарий ниже.

Асинхронные двигатели находят широкое применение. Они используются в промышленных процессах, коммерческих зданиях, зонах отдыха, дома и других областях.

Однако, если двигатель включается непосредственно от сети, он потребляет очень высокий начальный ток. Ток при запуске обычно в пять-семь раз больше того, что двигатель обычно потребляет при полной нагрузке, но развивает крутящий момент только в 1,5–2,5 раза по сравнению с крутящим моментом при полной нагрузке.

Большой пусковой ток приводит к огромным перепадам напряжения в линии питания, что может вызвать нестабильность в линии и повлиять на оборудование, подключенное к той же цепи.

Таким образом, прямой пуск двигателей не рекомендуется; вместо этого рекомендуется использовать подходящую схему или метод пуска, который минимизирует начальный ток. Этого можно достичь, запустив двигатель при более низком напряжении, чем обычно, и затем увеличив напряжение, как только двигатель запустится и наберет соответствующую скорость.

Способы пуска двигателя

Использование устройства прямого пуска

Пускатель прямого включения (DOL) сочетает в себе запуск и защиту двигателя; он состоит из контактора и защитного устройства, такого как автоматический выключатель.

В цепи стартера есть контактор с катушкой. Этой катушкой можно управлять, нажимая кнопки пуска или останова в зависимости от требуемой операции. Нажатие кнопки пуска активирует контакт, заставляя его замкнуть три фазы и подать питание на двигатель.

Устройство прямого пуска прямого включения | изображение: moeller.es

Нажатие кнопки останова обесточит контактор, отключив питание двигателя и заставив его остановиться. Однако он страдает от больших пусковых токов, возникающих, когда на двигатель подается полное сетевое напряжение.

Пускатели DOL ограничены двигателями мощностью менее 10 кВт. Двигатели большего размера могут вызвать чрезмерное падение напряжения из-за большого пускового тока. Кроме того, DOL подвергает двигатель чрезмерному нагреву, что сокращает срок его службы.

Пуск автотрансформатора

В этом методе используется автотрансформатор и двухпозиционный переключатель, который приводится в действие вручную или автоматически с помощью таймера. Любая операция изменяет положение переключателя с исходного положения на рабочее.

Когда переключатель находится в исходном положении, часть сетевого напряжения снимается с автотрансформатора. Автотрансформатор подает на двигатель от 50 до 70 процентов нормального напряжения.

При пониженном пусковом напряжении двигатель потребляет меньше тока. Например, при 50% -ном ответвлении автотрансформатора двигатель потребляет половину своего номинального тока или около 25% от того, что двигатель потреблял бы с прямым пускателем.

Метод пуска автотрансформатора громоздок и дорог и обычно используется для более крупных промышленных приложений.

Стартер звезда-треугольник

В двигателе используется как звезда, так и треугольник, управляемая переключателем. Двигатель запускается в пусковой конфигурации, после чего переключается на работу по схеме «треугольник».

Конфигурация пускателя электродвигателя со звезды на треугольник | изображение: bhs4.com

Двигатель запускается при соединении обмоток ротора по схеме звезды. Двигатель потребляет меньший ток, чем в схеме «треугольник» — обычно в три раза меньше тока треугольника.Однако соединение звездой развивает только половину крутящего момента по сравнению с соединением треугольником.

При пуске со звезды на треугольник используется двухпозиционный автоматический или ручной переключатель и реле времени. Это позволяет запустить двигатель по схеме звезды, которая имеет низкий пусковой ток, а затем переключиться на конфигурацию треугольником после того, как двигатель достигнет необходимой скорости.

Метод более сложен, чем DOL, и может не обеспечивать достаточный крутящий момент для полной нагрузки при запуске; как таковой, он обычно используется для запуска двигателей с начальной небольшой нагрузкой.

Стартер сопротивления ротора

В методе используются внешние резисторы, изначально включенные последовательно с обмоткой ротора для каждой фазы. Резисторы, которые обычно представляют собой проволочные обмотки, снижают некоторое количество напряжения, ограничивая ток, протекающий в обмотку ротора. После запуска двигателя резисторы постепенно удаляются из цепи, и питание подключается непосредственно к электросети.

Пуск двигателя с электронным управлением

Мягкий старт

Плавный пуск, метод использует активные переключающие устройства, такие как тиристоры, для управления способом подачи энергии на двигатель.В трехфазных двигателях метод применим как в линейном, так и в треугольном режимах конфигурации.

Метод предоставляет средства управления напряжением двигателя и пусковым током, что позволяет плавно, без скачков, увеличивать крутящий момент двигателя. Это снижает провалы напряжения, нагрузки и износ механических частей.

Преобразователь частоты

Это метод с электронным управлением, позволяющий плавно запускать асинхронные двигатели.В нем используются электронные схемы инвертора для управления частотой и током питания двигателя, что предотвращает высокие пусковые токи. Плавный запуск предотвращает резкое повреждение механических частей системы. Это лучший способ, но и самый дорогой.

Пуск двигателя с частотным преобразователем | изображение: moeller.es

Стоимость приобретения и установки выше из-за дополнительных требований, таких как фильтры радиопомех, ЭМС, экранированные кабели двигателя, проблемы совместимости и т. Д.
Однако во время эксплуатации есть больше экономических преимуществ. Это включает в себя плавный пуск, энергоэффективность, снижение износа механических частей, оптимизацию процесса и т. Д. Другие преимущества включают стабильность скорости при изменении нагрузки и общий более длительный срок службы двигателя.

Сравнение общих методов запуска двигателя

Сравнение некоторых распространенных методов запуска двигателей | изображение: moeller.es

Заключение

Из-за конструкции асинхронных двигателей в обмотках возникает короткое замыкание при запуске, и двигатель может потреблять большой ток из сети, что сопровождается большими падениями напряжения.Это может привести к нестабильности и повлиять на другое оборудование, питаемое от той же линии.

Существуют различные методы, которые можно использовать для запуска двигателей при более низких токах, а затем увеличения подачи до нормального значения после запуска двигателя. Выбор метода зависит от размера и применения двигателя.
A.N
Что вы думаете об этой статье «Назад к основам»? Пожалуйста, оставьте комментарий в области ниже.

Разница между синхронным двигателем и асинхронным двигателем

Двигатели переменного тока можно разделить на две основные категории — (i) синхронный двигатель и (ii) асинхронный двигатель .Асинхронный двигатель обычно называют асинхронным двигателем. Оба типа сильно отличаются друг от друга. Основные различия между синхронным двигателем и асинхронным двигателем обсуждаются ниже.

Конструктивная разница

• Синхронный двигатель : Статор имеет осевые пазы, которые состоят из обмотки статора, намотанной на определенное количество полюсов. Обычно используется ротор с явнополюсным ротором, на котором установлена ​​обмотка ротора. Обмотка ротора запитана постоянным током с помощью контактных колец.Также можно использовать ротор с постоянными магнитами.
  

  Синхронный двигатель

• Асинхронный двигатель : Обмотка статора аналогична обмотке синхронного двигателя. Он накручивается на определенное количество полюсов. Можно использовать ротор с короткозамкнутым ротором или ротор с обмоткой. В роторе с короткозамкнутым ротором стержни ротора постоянно замкнуты накоротко с концевыми кольцами. В роторе с намоткой обмотки также постоянно закорочены, поэтому контактные кольца не требуются.
  

  Асинхронный двигатель

Разница в рабочем

• Синхронный двигатель : Полюса статора вращаются с синхронной скоростью (Нс) при питании от трехфазного источника питания. Ротор питается от источника постоянного тока. Во время пуска ротор необходимо вращать со скоростью, близкой к синхронной. В этом случае полюса ротора магнитно соединяются с вращающимися полюсами статора, и, таким образом, ротор начинает вращаться с синхронной скоростью.
• Синхронный двигатель всегда работает со скоростью, равной его синхронной скорости.
  т.е. Фактическая скорость = Синхронная скорость
  или N = Ns = 120f / P
• Подробнее о работе синхронного двигателя здесь.
• Асинхронный двигатель : Когда на статор подается двух- или трехфазное питание переменного тока, создается вращающееся магнитное поле (RMF). Относительная скорость между вращающимся магнитным полем статора и ротором вызовет индуцированный ток в проводниках ротора.Ток ротора порождает поток ротора. Согласно закону Ленца, направление этого индуцированного тока таково, что он будет иметь тенденцию противодействовать причине его образования, то есть относительной скорости между RMF статора и ротором. Таким образом, ротор будет пытаться догнать RMF и снизить относительную скорость.

Другие отличия

• Синхронным двигателям требуется дополнительный источник постоянного тока для питания обмотки ротора. Асинхронные двигатели не требуют дополнительного источника питания.
• Контактные кольца и щетки требуются в синхронных двигателях, но не в асинхронных двигателях (за исключением асинхронного двигателя с обмоткой, в котором двигатели с контактным кольцом используются для добавления внешнего сопротивления обмотке ротора).
• Синхронным двигателям требуется дополнительный пусковой механизм для первоначального вращения ротора, близкого к синхронной скорости. В асинхронных двигателях пусковой механизм не требуется.
• Коэффициент мощности синхронного двигателя можно отрегулировать на отстающий, единичный или опережающий, изменяя возбуждение, тогда как асинхронный двигатель всегда работает с отстающим коэффициентом мощности.
• Синхронные двигатели обычно более эффективны, чем асинхронные.
• Синхронные двигатели дороже.

Трехфазный асинхронный двигатель с высоким КПД

YE2, двигатель

Подробности

Трехфазный асинхронный двигатель серии YE2 соответствует третий стандарт эффективности в положениях GB 18813-2012 » предел энергоэффективности и рейтинг энергоэффективности малых и средние трехфазные асинхронные двигатели ».И улучшение эффективность в его конструкции соответствует требованиям государства по экономия энергии и снижение потребления на производстве сектор.

Двигатели серии YE2 с установочными размерами в соответствии с стандарт IEC60034, он имеет хорошие характеристики, такие как оптимальная структура, привлекательный внешний вид, низкий уровень шума, высокая эффективность, высокая защита класс, а также высокий класс изоляции. Двигатели серии YE2 могут широко использоваться используется в различном оборудовании общего назначения, таком как вентиляторы, насосы, станки, компрессоры, транспорт и т. д., а также могут быть используется во взрывоопасных зонах с нефтехимической, металлургической, горнодобывающей промышленность.

◇ Условия эксплуатации

Двигатели серии YE2 воздух, пригодный почти для всех применений и удовлетворительно работают при температурах от -20 ℃ до + 40 ℃ и высотах до 1000 метров над уровнем моря

◇ Температура и изоляция

Система изоляции Maters спроектирована по классу F (155 ℃), эксплуатируется с классом B (80K). Которые увеличивают срок службы двигателя и надежность.

◇ Охлаждение и вентиляция

Стандартный метод охлаждения — полностью закрытое вентиляторное охлаждение (TEFC) it в соответствии с IC411 IEC60034-6.Стандартные двигатели оснащены пластиковые вентиляторы радиального потока

◇ Класс защиты

Стандартная степень защиты IP55. Корпус IP55 означает полная защита от шлангов и пыли. имеется защита

◇ Защита двигателя

Двигатели могут быть установлены с PTC, PT100, например, обмотка и подшипник измерение температуры, а также другие виды защиты на запрос.

◇ Напряжение и частота

Стандартные напряжение и частота 380 В, 50 Гц, могут быть намотаны для любое единичное напряжение это диапазон 200-660В при частоте 50. Двигатели будет работать удовлетворительно с отклонениями ± 5% от номинального Напряжение.

◇ Вибрация

Двигатели YE2 рассчитаны на класс вибрации A, класс вибрации B доступен по запросу.

◇ Расположение клеммной коробки

Клеммная коробка в верхней или правой части рамы — это стандартный двигатель YE2.

◇ Обеспечение качества

Строгие процедуры обеспечения качества соблюдаются от первого проектирования до готовая продукция в соответствии с документированной системой качества ISO9001.

◇ Рабочая система двигателя

Эта серия двигателей работает с системой для непрерывного режима S1.

AC-Motors: Gefeg Neckar

AC-Motors: Gefeg Neckar

Номинальная мощность	Номинальная скорость	Номинальный крутящий момент
11,1 Вт	2650 об / мин	4,0 Нсм
19,4 Вт	2650 об / мин	7,0 Нсм

Информация о продукте

Номинальная мощность	Номинальная скорость	Номинальный крутящий момент
4,3 Вт	1250 об / мин	3,3 Нсм
7,9 Вт	1250 об / мин	6,0 Нсм

Информация о продукте

Номинальная мощность	Номинальная скорость	Номинальный крутящий момент
29 Вт	2650 об / мин	10,3 Нсм
40 Вт	2650 об / мин	14,4106 Нсм Информация о продукте Номинальная мощность Номинальная скорость Номинальный крутящий момент 16 Вт 1250 об / мин 12 Нсм 20 Вт 1250 об / мин 15106 Нсм Информация о продукте 2700 об / мин Номинальная мощность Номинальная частота вращения Номинальный крутящий момент 57 Вт 2700 об / мин 20 Нсм 76 Вт 2700 об / мин 10110 36 Нсм Информация о продукте Номинальная мощность Номинальная частота вращения Номинальный крутящий момент 28,7 Вт 1250 об / мин 22 Нсм 36,6 Вт 1250 об / мин Нсм Нсм 47,1 Вт 1250 об / мин 86,5 Нсм Информация о продукте Информация о продукте Номинальная мощность Номинальная частота вращения Номинальный крутящий момент 132 Вт 2700 об / мин 47 Нсм 126 Вт 2700 об / мин 8010 Нсм Номинальная мощность Номинальная скорость Номинальный крутящий момент 71 Вт 1250 об / мин 54 Нсм 101 Вт 1250 об / мин 7710 Нсм 9029 Информация о продукте Номинальная мощность Номинальная скорость Номинальный крутящий момент 25 Вт 2750 об / мин 9 Нсм 76 Вт 2750 об / мин 26,5106 Нсм 2750 об / мин 31,2 Нсм Информация о продукте Номинальная мощность Номинальная скорость Номинальный крутящий момент 28 Вт 1300 об / мин 21 Нсм 34 Вт 1300 об / мин 2510 Нсм Информация о продукте 2750 об / мин Номинальная мощность Номинальная скорость Номинальный крутящий момент 256 Вт 2750 об / мин 89 Нсм 382 Вт 2750 об / мин 13310 Нсм 13310 Нсм 177 Нсм Информация о продукте Вт 1350 об / мин Номинальная мощность Номинальная скорость Номинальный крутящий момент 108 Вт 1350 об / мин 77 Нсм 176 Вт 1350 об / мин 12510 160 Нсм Информация о продукте Номинальная мощность Номинальная скорость Номинальный крутящий момент 22 Вт 2750 об / мин 7,5 Нсм 72 Вт 2750 об / мин 32 25109 Нсм 32 25109 89 Вт 2750 об / мин 31,0 Нсм Информация о продукте Нсм Номинальная мощность Номинальная скорость Номинальный крутящий момент 12 Вт 1300 об / мин 9 Нсм 26 Вт 1300 об / мин 1300 об / мин 21 Нсм Информация о продукте Вт Номинальная мощность Номинальная скорость Номинальный крутящий момент 31 Вт 2700 об / мин 11 Нсм 56 Вт 2700 об / мин 2700 об / мин 33,5 Нсм Информация о продукте Номинальная мощность Номинальная частота вращения Номинальный крутящий момент 22 Вт 1300 об / мин 16,5 Нсм 43 Вт 1300 об / мин Нсм Информация о продукте Номинальная мощность Номинальная скорость Номинальный крутящий момент 152 Вт 2750 об / мин 53 Нсм 187 Вт 2750 об / мин 909 Нсм 2750 об / мин 80 Нсм Информация о продукте Нсм Номинальная мощность Номинальная скорость Номинальный крутящий момент 55 Вт 1350 об / мин 39 Нсм 69 Вт 1350 об / мин 1350 об / мин 65 Нсм Информация о продукте Номинальная мощность Номинальная скорость Номинальный крутящий момент 224,6 Вт 2750 об / мин 78 Нсм 359,9 Вт 2750 об / мин 460,7 Вт 2750 об / мин 160 Нсм Информация о продукте8 108 Нсм Номинальная мощность Номинальная скорость Номинальный крутящий момент 98 Вт 1300 об / мин 72 Нсм 147 Вт 1300 об / мин 108 1300 об / мин 135 Нсм Информация о продукте Номинальная мощность Номинальная скорость Номинальный крутящий момент 9,5 Вт 2600 об / мин 3,5 Нсм 13,1 Вт 2600 об / мин 4,8 Нсм Информация о продукте Номинальная мощность Номинальная скорость Номинальный крутящий момент 3,0 Вт 1200 об / мин 2,4 Нсм 4,8 Вт 1200 об / мин 3,8 Нсм Информация о продукте Номинальная мощность Номинальная скорость Номинальный крутящий момент 19 Вт 2650 об / мин 7,0 Нсм 26 Вт 2650 об / мин Нсм Информация о продукте Номинальная мощность Номинальная скорость Номинальный крутящий момент 9,4 Вт 1250 об / мин 7,2 Нсм 13,7 Вт 1250 об / мин 10,5 Нсм Информация о продукте Номинальная мощность Номинальная скорость Номинальный крутящий момент 35,3 Вт 2700 об / мин 12,5 Нсм 48,1 Вт 17,0 2700 об / мин Нсм 77,7 Вт 2700 об / мин 27,5 Нсм Информация о продукте Номинальная мощность Номинальная скорость Номинальный крутящий момент 17,7 Вт 1300 об / мин 13 Нсм 23,1 Вт 1300 об / мин 8 170002 40,8 Вт 1300 об / мин 30 Нсм Информация о продукте Номинальная мощность Номинальная скорость Номинальный крутящий момент 91 Вт 2700 об / мин 48,0 Нсм 141 Вт 2700 об / мин 65,010 Нсм Информация о продукте Номинальная мощность Номинальная скорость Номинальный крутящий момент 78 Вт 1300 об / мин 57,0 Нсм 106 Вт 1300 об / мин Нсм Информация о продукте Номинальная мощность Номинальная скорость Номинальный крутящий момент 19 Вт 2650 об / мин 7 Нсм 24 Вт 2650 об / мин 8,7106 Нсм 2650 об / мин 12,5 Нсм 42 Вт 2650 об / мин 15,4 Нсм Информация о продукте Номинальная мощность Номинальная скорость Номинальный крутящий момент 11 Вт 1250 об / мин 9,1 Нсм 13 Вт 125093 об / мин 10,1106 Нсм 12 Вт 1250 об / мин 9,5 Нсм 15 Вт 1250 об / мин 11,7 Нсм Информация о продукте Номинальная мощность Номинальная скорость Номинальный крутящий момент 47 Вт 2650 об / мин 17 Нсм 56 Вт 2650 об / мин 20,5106 Нсм 2650 об / мин 15,5 Нсм 65 Вт 2650 об / мин 23,5 Нсм Информация о продукте 1250 об / мин Номинальная мощность Номинальная скорость Номинальный крутящий момент 21 Вт 1250 об / мин 13 Нсм 27 Вт 1250 об / мин 2210 2210 Нсм 26 Нсм 31 Вт 1250 об / мин 31 Нсм Информация о продукте . No related posts. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт