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.
|