Асинхронные машины. Презентация на тему асинхронные машины. Асинхронные машины асинхронные машины понятие

• Название: Асинхронные машины асинхронные машины понятие
• Анкор: Асинхронные машины
• Дата: 22.02.2022
• Размер: 7.99 Mb.
• Имя файла: Презентация на тему асинхронные машины.ppt
• Тип: Документы; #370441

АСИНХРОННЫЕ МАШИНЫ

Асинхронные машины понятие

это бесколлекторная машина переменного тока, у которой при работе возбуждается вращающееся магнитное поле, но ротор вращается асинхронно, т.е. с угловой скоростью, отличной от угловой скорости поля.
Асинхронные двигатели являются самыми распространенными из всех двигателей.

История создания АД

История создания АД
Впервые конструкция трёхфазного асинхронного двигателя была разработана, создана и опробована нашим русским инженером Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским в 1889-91 годах. Демонстрация первых двигателей состоялась на Международной электротехнической выставке во Франкфурте на Майне в сентябре 1891 года. На выставке было представлено три трёхфазных двигателя разной мощности. Самый мощный из них имел мощность 1.5 кВт и использовался для приведения во вращение генератора постоянного тока. Конструкция асинхронного двигателя, предложенная Доливо-Добровольским, оказалась очень удачной и является основным видом конструкции этих двигателей до настоящего времени.

Трехфазный асинхронный двигатель М. О. Доливо-Добровольского, изготовленный для Франкфуртской выставки

Достоинства асинхронных машин

Недостатки асинхронных машин

Области применения асинхронных машин

В феврале 2012 года на ГП завод "Электротяжмаш" организована работа по приемочным испытаниям комплекта тягового электрооборудования дизель-поезда ДЭЛ-02 №005.
В состав комплекта входят тяговые асинхронные электродвигатели АД906У1

Конвейерная лента на консервном заводе и рольганг в прокатном цехе

На сегодняшний день практически на всех объектах городской инфраструктуры (предприятиях холодного и горячего водоснабжения, отопления, водоотведения и водоочистки городов, поселков и сельских районов (водоканалы, водопроводно-канализационные хозяйства, тепловые сети) применяются асинхронные электродвигатели. Они имеют значительное преимущество перед электродвигателями постоянного тока за счет простоты конструкции и удобства обслуживания. Насосы для подачи воды

Полуавтоматические линии

Автоматическая покрасочная линия

Сверлильно-фрезерный станок токарный станок с ЧПУ управлением

Устройство асинхронного двигателя

Статор – неподвижная часть двигателя – имеет цилиндрическую форму.
1-корпус
2-сердечник
3-обмотка
Магнитопровод статора собирается из тонких листов электротехнической стали.
Ротор асинхронного двигателя – вращающаяся часть – состоит из:
4-стальной вал,
5-магнитопровод,


Обмотка ротора:
-короткозамкнутая (выполняется из алюминиевых или медных стержней, замкнутых с обоих торцов ротора накоротко)
-фазная (имеет трехфазную обмотку, соединенную в звезду)

Устройство асинхронного двигателя

Устройство статора

Статор бесколлекторной машины переменного тока состоит из корпуса 1, сердечника 2 и обмотки 3 и щитка 4
Сердечник статора имеет шихтованную конструкцию, т. е. представляет собой пакет пластин, полученных методом штамповки из листовой электротехнической стали. Пластины предварительно покрывают с двух сторон тонкой изоляционной пленкой, например слоем лака.
На внутренней поверхности сердечника статора имеются продольные пазы, в которых располагаются проводники обмотки статора. Обмотка статора выполняется из медных обмоточных проводов круглого или прямоугольного сечения.

Требования к обмотке статора в основном сводятся к следующему:

Обмотка статора

Многофазная обмотка статора состоит из m1 - фазных обмоток. Например, трехфазная обмотка (m1 = 3) состоит из трех фазных обмоток, каждая из которых занимает Z1\3 пазов, где Z1 - общее число пазов сердечника статора. Каждая фазная обмотка представляет собой разом- замкнутую систему проводников. Элементом обмотки является катушка, состоящая из одного или нескольких витков. Элементы катушки, располагаемые в пазах, называют пазовыми сторонами 1, а элементы, расположенные вне пазов и служащие для соединения пазовых сторон, называют лобовыми частями 2

Короткозамкнутый ротор

Обмотка ротора представляет собой короткозамкнутую конструкцию, состоящую из восьми алюминиевых стержней, расположенных в продольных пазах сердечника ротора, замкнутых с двух сторон по торцам ротора алюминиевыми кольцами.

Устройство фазного ротора

У фазного ротора обмотка выполняется трёхфазной, аналогично обмотке статора, с тем же числом пар полюсов. Витки обмотки закладываются в пазы сердечника ротора и соединяются по схеме звезда. Концы каждой фазы соединяются с контактными кольцами, закреплёнными на валу ротора, и через щётки выводятся во внешнюю цепь. Контактные кольца изготавливают из латуни или стали, они должны быть изолированы друг от друга и от вала. В качестве щёток используют металлографитовые щётки, которые прижимаются к контактным кольцам с помощью пружин щёткодержателей, закреплённых неподвижно в корпусе машины.


Соединение обмотки статора осуществляется в коробке, в которую выведены начала фаз С1, С2, С3 и концы фаз С4, С5, С6.


Звездой


Треугольником

Фото схемы подключения АД

Если по системе проводников, распределенных в пространстве по окружности, протекают токи, сдвинутые по фазе, то в пространстве создается вращающееся поле.


Условия получения:
В трёхфазной машине при одной паре полюсо
в (p=1) оси обмоток должны быть смещены в пространстве на угол 120°, при двух парах полюсов (p=2) оси обмоток должны быть смещены в пространстве на угол 60° и т.д.

Принцип работы АМ

Принцип работы АМ

Вращающееся поле статора (полюсы N1 и S1) сцепляется как с обмоткой статора, так и с обмоткой ротора и наводит в них ЭДС. При этом ЭДС обмотки статора, являясь ЭДС самоиндукции действует встречно приложенному к обмотке напряжению и ограничивает значение тока в обмотке. Обмотка ротора замкнута, поэтому ЭДС ротора создает в стержнях обмотки ротора токи. Взаимодействие этих токов с полем статора создает на роторе электромагнитные силы Fэм, направление которых определяется по правилу «левой руки». Из рис. видно, что силы Fэм стремятся повернуть ротор в направлении вращения магнитного поля статора. Совокупность сил Fэм создает на роторе электромагнита момент М, приводящий его во вращение с частотой n2. Вращение ротора посредством вала передается исполнительному механизму.


Магнитные индукции полей, создаваемые каждой фазой, как и напряжения, подведённые к этим фазам, являются синусоидальными и отличаются по фазе на угол 120°.
Приняв начальную фазу индукции в фазе A (φA) равной нулю, можно записать:
Bа=Bmsin(ωt), Bв=Bmsin(ωt−120°), Bс=Bmsin(ωt−240°).
Магнитная индукция результирующего магнитного поля определяется векторной суммой этих трёх магнитных индукций.


Частота вращения магнитного поля n1 зависит от частоты сети f и числа пар полюсов магнитного поля [об/мин].
Обратите внимание, что частота вращения магнитного поля не зависит от режима работы асинхронной машины и её нагрузки.


. Таким образом, трёхфазная обмотка статора создаёт в машине круговое вращающееся магнитное поле. Направление вращения магнитного поля зависит от порядка чередования фаз.

Принцип действия асинхронной машины и режимы ее работы

Трехфазная обмотка статора создает магнитное поле, вращающееся со скоростью


Скольжение асинхронной машины


В зависимости от соотношения и различают
три режима работы:
в режиме двигателя;
в режиме генератора;
в режиме электромагнитного тормоза.


характерной особенностью работы асинхронной машины является неравенство частот вращения магнитного поля статора n1и ротора n2, т. е. наличие скольжения, так как только в этом случае вращающееся магнитное поле наводит в обмотке ротора ЭДС и на роторе возникает электромагнитный момент. При этом каждому режиму работы асинхронной машины соответствует определенный диапазон изменений скольжения, а следовательно, и частоты вращения ротора.


При


линии поля статора перемещаются относительно ротора также по часовой стрелке со скоростью


.


до


т.е. при скольжении от


до


Этот режим служит для преобразования потребляемой из сети электрической энергии в механическую.


В режиме работы двигателя без нагрузки на валу (режим холостого хода) ротор вращается с частотой лишь немного меньшей синхронной частоты вращения n1 и скольжение весьма мало отличается от нуля (s ≈ 0). Скольжение, соответствующее номинальной нагрузке двигателя, называют номинальным скольжением shom. Для асинхронных двигателей общего назначения shom = 18%, при этом для двигателей большой мощности sном = 1%, а для двигателей малой мощности sном = 8%.
Формула для определения асинхронной частоты вращения (об/мин):
n2 = n1(1-s).


ротор приводится во вращение в том же направлении со скоростью


.


Асинхронная машина может работать в режиме генератора параллельно с сетью в пределах от


до


т.е. при скольжении от


до


.


Если обмотку статора включить в сеть, а ротор асинхронной машины посредством приводного двигателя ПД (двигатель внутреннего сгорания, турбина и т. п.), являющегося источником механической энергии, вращать в направлении вращения магнитного поля статора с частотой
n2 > n1, то направление движения ротора относительно поля статора изменится на обратное (по сравнению с двигательным режимом работы пой машины), так как ротор будет обгонять поле статора.
При этом скольжение станет отрицательным, а ЭДС, наведенная в обмотке ротора, изменит свое направление. Электромагнитный момент на роторе М также изменит свое направление, т. е. будет направлен встречно вращающемуся магнитному полю статора и станет тормозящим по отношению к вращающемуся моменту приводного двигателя М1.


Особенность работы асинхронного генератора состоит в том, что вращающееся магнитное поле в нем создается реактивной мощностью Q трехфазной сети, в которую включен генератор и да он отдает вырабатываемую активную мощность Р2.
Следовательно, для работы асинхронного генератора необходим источник переменного тока, при подключении к которому происходит возбуждение генератора, т. е. в нем возбуждается вращающееся магнитное поле.
Скольжение асинхронной машины в генераторном режиме может изменяться в диапазоне - ∞ < s < 0, т. е. оно может принимать любые отрицательные значения.

Применение асинхронных генераторов

У асинхронных генераторов есть
несколько преимуществ перед
синхронными:  1) Простата конструкции;  2) Надёжность;  3) Высокий КПД. 
И недостатки:  1) Не выдерживает перегрузки;  2) Сложно регулировать выходное
напряжение. 
Ветрогенераторы используют либо для зарядки аккумуляторов, либо как не единственные в системе, т.е. перегрузок в системе с ветрогенераторами быть не должно, поэтому и используются простые, эффективные и надёжные асинхронные генераторы. В других системах часто нет буферов (аккумуляторов) поэтому вероятность возникновения перегрузок достаточно высока, что и не даёт использовать асинхронные генераторы.


Если у работающего трехфазного асинхронного двигателя поменять местами любую пару подходящих к статору из сети присоединительных проводов, то вращающееся поле статора изменит направление вращения на обратное.
При этом ротор асинхронной машины под действием сил инерции будет продолжать вращение в прежнем правлении. Другими словами, ротор и поле статора асинхронной машины будут вращаться в противоположных направлениях.
В этих условиях электромагнитный момент машины, направленный в сторону вращения поля статора, будет оказывать на ротор тормозящее действие. Этот режим работы асинхронной машиины называется электромагнитным торможением противовключением. Активная мощность, поступающая из сети в машину при этом режиме, частично затрачивается на компенсацию механической мощности вращающегося ротора, т. е. на его торможение.


В режиме электромагнитного торможения частота вращения ротора является отрицательной, а поэтому скольжение приобретает положительные значения больше единицы:
s = [n1 - (- n2)] / n1 = (n1 + n2) /n1 > 1.
Скольжение асинхронной машины в режиме торможения противовключением может изменяться в диапазоне 1 < s<+ ∞ , т. е. оно может принимать любые положительные значения больше единицы.

Пуск асинхронного двигателя

При пуске асинхронного двигателя на холостом ходу в активном сопротивлении его вторичной цепи выделяется тепловая энергия, равная кинетической энергии приводимых во вращение маховых масс, а при пуске под нагрузкой количество выделяемой энергии соответственно увеличивается.
Выделение энергии в первичной цепи обычно несколько больше, чем во вторичной. При частых' пусках, а также при весьма тяжелых условиях пуска, когда маховые массы приводимых в движение механизмов велики, возникает опасность перегрева обмоток двигателя.

Схемы способов пуска двигателей с короткозамкнутым ротором: а — прямой; б — реакторный; в — автотрансформаторный; г — с переключением со звезды на треугольник

Схема реверса АД

Электрооборудование, используемое при работе:
асинхронный двигатель с короткозамкнутым  ротором общего назначения
магнитный пускатель ПМЕ-211 (для пуска, остановки и реверсирования двигателя)
тепловое реле ТРН (для защиты асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором от перегрузок)
кнопочный пост ПКЕ 222-3У2 (кнопка пуск — вперед, пуск — назад и стоп)

Схема реверса АД

Схема реверса АД

Схема включает автоматический выключатель QF, реверсивный магнитный пускатель с тепловой защитой и кнопки управления SBC1 (Вперёд), SBC2 (Назад), SBT (Стоп). Защита цепей управления осуществляется предохранителями FU.
Схема обеспечивает дистанционный пуск, реверсирование и остановку, защиту двигателя от перегрузки, защиту от самозапуска.
Магнитный пускатель состоит из двух контакторов переменного тока КМ1 и КМ2 с главными и вспомогательными контактами (блок-контактами) и тепловыми реле КК с размыкающим контактом.
Для пуска двигателя оператор нажимает на кнопку SBС1, либо SBС2. Катушка КМ1 (либо КМ2) получает питание, контактор срабатывает, включая контакты в цепи статора, и блокирует пусковую кнопку. Двигатель разгоняется. При перегрузке (если ток статора длительно превышает 1,1... 1,2 номинального значения) срабатывают тепловые реле КК, отключая своим контактом цепь питания катушки. В магнитном пускателе предусмотрена электрическая блокировка от одновременного включения контакторов.
Для остановки оператор нажимает на кнопку SBT.
Автоматический выключатель QF с электродинамическим расцепителем используется для защиты от коротких замыканий.
Магнитные пускатели, как правило, трехполюсные, их выбирают по величине номинального тока главных контактов и номинального напряжения. Предельный ток отключения главных контактов магнитного пускателя превышает номинальный в 8...10 раз.

Схема реверса АД

Нереверсивная схема управления АД

Принципиальная электрическая схема управления электроталью: Д1, Д2 – асинхронные двигатели; КВ – конечный выключатель; К1, К2, К3, К4 – кнопки управления; КМ1:1, КМ1:2 – Контакты магнитного пускателя механизма подъема; КМ2:1, КМ2:2 – контакты магнитного пускателя механизма передвижения; ПР – плавкий предохранитель; Р – рубильник; ТМ – магнит тормоза механизма подъема.
Электрическая схема электротали, имеющей подъемный механизм с двигателем Д1 и тормозным магнитом ТМ и механизм передвижения с двигателем Д2 приведена на рис. 3. В простейших электроталях механизм передвижения тормоза не имеет. Механизм подъема всегда имеет тормоз дискового или колодочного типа. Тормоза управляются тормозными магнитами или непосредственно самими двигателями, ротор которых перемещается при включении статора (двигатели с коническим ротором). Питание подается через троллеи, подключенные к сети через рубильник Р и плавкие предохранители ПР. Двигатели управляются реверсивными магнитными пускателями КМ1 (для подъема) КМ2 (для передвижения). Каждый из пускателей состоит из двух контакторов КМ1:1, КМ1:2 и КМ2:1, КМ2:2. Сдвоенные кнопки и блок-контакты, включенные последовательно с катушками, служат для предохранения от одновременного включения двух контакторов КМ1:1 и КМ1:2 (или соответственно КМ2:1 и КМ2:2), что вызвало бы короткое замыкание в сети. Контакторы остаются включенными лишь тогда, когда кнопка нажата. Как только кнопка освобождена, контактор отпадает, и двигатель останавливается.
Управление талью производится при помощи подвесной кнопочной панели, соединенной с пускателями гибким кабелем. Чтобы уменьшить натяжение электрических проводов, кабель выполняется с гибким стальным тросом. Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала кнопочная панель надежно заземляется, для чего в кабеле предусмотрена специальная жила. От попадания влаги и пыли кнопки защищены резиновой оболочкой или специальным уплотнением.
В ряде случаев электротали управляются подвесными кнопками главного тока; при этом на главный ток должен быть рассчитан и конечный выключатель (двухполюсный). Получение малых посадочных скоростей достигается в результате применения двухскоростных асинхронных двигателей. Число контакторов для управления талями в этом случае возрастает, так как 360 нужны отдельные контакторы для включения обмоток большой и малой скорости; усложняется также конструкция подвесных кнопочных станций.