Асинхронные электродвигатели

Мы представляем Вашему вниманию высокотехнологичные асинхронные электродвигатели. Данные машины предназначены для преобразо­вания механической энергии в электрическую и, наоборот. Они бывают постоянного и пере­менного токов. Важнейшим свойством машин является обратимость: они могут работать генераторами, если при­водятся во вращение первичными двигателями, и электро­двигателями, когда к ним подводят электроэнергию. Их оборудуются механическим преобразователем - коллектором. Они бывают с последовательным, параллель­ным, смешанным, а также с независимым возбуждением. Применяются они для при­вода механизмов, требующих плавной регулировки скорости.

Основными частями асинхронного электродвигателя  являются статор - неподвижная и ротор - вращаю­щаяся части. Первый состоит из чугунного или алюминие­вого корпуса, в котором укреплен сердечник в виде пакета из листовой электротехнической стали. В пазах сердечника статора уложены секции трехфазной обмотки, концы кото­рой выведены на щиток зажимов для  присоединения  к питающей сети. Ротор установки состоит из сер­дечника, набранного из листовой стали, и обмотки, уложен­ной в его пазы, а также стального вала, концы которого находятся в подшипниках, расположенных в подшипни­ковых  щитах   корпуса.

Для получения вращающегося магнитного поля в пазы статора закладываются три обмотки, оси которых расположены в пространстве под углом 120°. Шесть концов обмоток статора выведены на щиток с зажимами, что по­зволяет соединить их в звезду или треугольник. Каж­дая секция катушки ле­жит в двух пазах стато­ра. Обычно катушки со­стоят из двух или трех секций. В каждом пазу находится несколько активных проводов статорной обмотки.

В за­висимости от устройства обмотки    ротора    асинхронные электродвигатели бывают короткозамкнутыми (с короткозамкнутой обмоткой ротора) или с фазным ротором (с контактными кольцами). Наиболее распространены первый вариант, благодаря простоте, надеж­ности и дешевизне. Короткозамкнутая обмотка ротора пред­ставляет собой цилиндрическую клетку из медных или алюминиевых стержней, которые без изоляции заклады­ваются в пазы сердечника ротора. Торцовые концы стержней замыкаются кольцами из того же материала, что и стержни. Такие клетки называют «беличьим колесом».

Обычно обмотку ротора изготовляют заливкой алюминия в пазы сердечника ротора. Обмотка фазного ротора, как правило, трехфазная с таким же числом катушек, что и обмотка статора данного двигателя. Обмотки фазного ротора соединяются в звезду, причем свободные концы фаз присоединяются к трем контактным кольцам, распола­гаемым также на валу ротора, но изолированным от него и между собой. По контактным кольцам скользят непод­вижные угольные щетки, укрепленные в специальных неподвижных щеткодержателях. Такое устройство в асинхронных электродвигателях позволяет включать в обмотки ротора трехфазный реостат представляющий собой три регулируемых активных со­противления, соединенных в звезду. Включение реостата в цепь ротора позволяет снизить значение пускового тока, повысить пусковой момент электродвигателя, относительно плавно регулировать его число оборотов (частоту вращения).

При включении асинхронного электро­двигателя с короткозамкнутым ротором в сеть на полное напряжение его пусковой ток значительно превышает номинальное значение. Как правило, пусковой период протекает быстро (от долей секунды до нескольких секунд), за исключением приводов с большими движущимися мас­сами, для которых длительность пускового периода до­стигает нескольких десятков секунд. По мере развертывания двигателя пусковой ток быстро спадает до значения, за­висящего от нагрузки на валу ротора. Толчки пускового тока обычно безопасны для обмоток электродвигателя и не вызывают их недопустимого перегрева.

Однако при частых пусках и остановках данной техники приходится учитывать возможный перегрев обмоток при  конструи­ровании и выборе асинхронного электродвигателя. Пусковые токи вы­зывают в проводке питающей сети повышенную потерю напряжения, особенно при включении мощных электро­двигателей. Это может сказаться на работе других элект­роприемников, присоединенных к той же распределитель­ной сети. Особенно чувствительны к резким снижениям напряжения осветительные приборы, телевизоры и т. д. В нашей стране действует специальный стандарт, который регламентирует допу­стимые значения и частоту колебаний напряжения на за­жимах различных электроприемников, в том числе ламп электрического освещения и радиоприборов, в зависимости от числа так называемых размахов изменений напряжения в час.

Существенное значение имеет и то обстоятельство, что асинхронный электродвигатель при большом пусковом токе развивает относительно небольшой пусковой момент. Имеется ряд способов уменьшения пускового тока, которые для короткозамкнутой установки сводятся к вре­менному уменьшению напряжения на зажимах статора. Наиболее простой заключается в том, что в цепь подводя­щих проводов включают реостат. При пуске двигателя он введен полностью. По мере развертывания двигателя сопротивления   выводятся.  

При   полностью   выведенных сопротивлениях пуск заканчивается и он оказы­вается подключенным на полное напряжение сети. С этой же целью в цепь питания обмоток статора вместо реостата можно включить индуктивные сопротивления (катушки со стальным сердечником). Уменьшение пускового тока за счет снижения напряжения у зажимов статорных обмоток сопровождается резким снижением пускового вращающего момента. Поэтому применение этих спо­собов уменьшения пускового тока не всегда возможно при включении асинхронного электродвигателя под нагрузкой. Пуск мощных короткозамкнутых двигателей осуществляют иногда вклю­чением  через   понижающий   автотрансформатор . Достоинство автотрансформаторного пуска заключается в том, что ток в питающей сети снижается больше, чем ток в обмотках статора (в квадратичной зависимости).

Схема пуска асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором выглядит следующим образом:  с помощью переключения обмоток статора со звезды на треугольник. При этом спо­собе пусковой ток в питающей сети уменьшается в три раза, так же как и пусковой момент двигателя. Поэтому дви­гатель следует пускать без нагрузки на валу. Вначале обмотки статора (которые нормально соединены в тре­угольник) включают звездой и ротор начинает вращаться, набирая   скорость.   Затем  по  мере  разгона  двигателя   и уменьшения тока в цепи статора обмотки специальным приспособлением быстро переключают на треугольник, после чего вал двигателя можно нагружать.