Курс теоретических лекций Электрические машины и трансформаторы. Лекции для курсов Электрические машины и аппараты
 Скачать 3.55 Mb.
|
Лекция 5Машины переменного тока Общие сведения Создание вращающегося магнитного поля Устройство действия машин переменного тока Принцип действия асинхронного двигателя Принцип действия синхронного двигателя Общие сведенияЭлектрический двигатель преобразует электрическую энергию в механическую для приведения в действие станков , кранов ,насосов, вентиляторов, компрессоров и т.п. Электрический генератор превращает механическую энергию в электрическую с последующей передачей ее по проводам или кабелю до потребителя. Электрические машины различают : - по назначению ( двигатели , генераторы, преобразователи и т.д.) - по роду тока (ЭМ постоянного и переменного тока. ) - по величине напряжения ; - по мощности ; - по числу оборотов ; - по конструктивному исполнению; - по способу защиты от воздействий окружающей среды ; Асинхронный - это Синхронный это Наибольшее распространение в промышленности из двигателей переменного тока получили асинхронные трехфазныедвигатели, которые отличаются высокой надежностью и простотой конструкции. Р  ис.31.1. Асинхронный трехфазный двигательДля приведения в действие механизмов большой массы и мощности используют синхронные электродвигатели напряжением 3...6 кВ.  Рис.31.2. Синхронный двигатель переменного тока. По конструктивному исполнению электродвигатели должны быть приспособлены к условиям внешней среды , в которой им предстоит работать. В помещениях с нормальной средой можно применять электродвигатели открытого исполнения. Для работы в помещениях с токопроводящей пылью служат пыленепроницаемые, а во взрывоопасных средах - взрывозащищенные электродвигатели. Создание вращающегося магнитного поляПринцип трехфазной цепи Асинхронные двигатели, как правило, питаются трехфазным переменным током. Трехфазная цепь переменного тока состоит из трех однофазных цепей. В этих цепях токи или напряжения изменяются по тому же периодическому синусоидальному закону с той же частотой, но с некоторым сдвигом (отставанием) во времени. Величина отставания тока во второй фазе по сравнению с током в первой фазе составляет 1/3 периода времениТ,или 120°. Ток в третьей фазе также отстает от тока во второй фазе на 1/3 периода.  Рис. 32.1. Графики токов в трехфазной сети.  Рис.32.2. Присоединение статорных обмоток асинхронного двигателя к трехфазной сети.  На неподвижной части простейшего асинхронного двигателя расположены три обмотки, сдвинутые в пространстве на 120°. Каждая обмотка имеет начало (Ан, Вн, Сн) и конец (Ак, Вк, Ск) Устройство трехфазного асинхронного двигателяАсинхронный электродвигатель переменного тока состоит из двух основных частей: - неподвижной части - статора; - подвижной части- ротора; Подвижный ротор сопрягается с неподвижным статором с помощью подшипников, установленных в подшипниковые щиты. Устройство асинхронного двигателя представлено на рисунке 33.1: На рисунке обозначены: 1 – передний подшипниковый щит 2 – выходной конец вала 3 – уплотнение подшипника 4 – шарикоподшипник 5 – лопатки вентилятора ротора 6 – короткозамыкающее кольцо 7 – болт 8 – станина 9 – рым-болт 10 – сердечник статора 11 – сердечник ротора 12 – обмотка статора 13 – винт крепления кожуха вентилятора 14 – кожух вентилятора 15 – задний подшипниковый щит 16 – вентилятор 17 – стопорное кольцо 18 – стопорный винт вентилятора  Рис.33.1. Устройство асинхронного двигателя с короткозамкнутым роторомНа рисунке обозначены: 1 – сердечник статора 2 – обмотка статора 3 – станина 4 – сердечник ротора 5 – короткозамыкающее кольцо 6 – вал 7 – передний подшипниковый щит 8 – задний подшипниковый щи Статорсостоит из станины и сердечника с обмоткой. Станина выполняется из стали, чугуна или алюминиевых сплавов. Сердечник набирают из штампованных листов электротехнической стали, изолированных между собой бумагой, лаком или слоем окиси. Изоляция необходима для ограничения величины вихревых токов и уменьшения нагрева сердечника. Обмотка статора выполняется из медной изолированной проволоки круглого или прямоугольного сечения, которая укладывается в пазы сердечника.  Рис. 33.3 Устройство статора На рисунке обозначены: 1 – обмотка статора 2 – станина 3 – резьбовое отверстие под рым-болт 4 – болты крепления сердечника 5 – сердечник статора 6 – ребра охлаждения 7 – отверстия для анкерных крепежных болтов 8 – болт заземления 9 - лапа Подшипниковые щиты - представляют собой крышки, закрывающие станину с двух сторон. В подшипниковые щиты встраиваются подшипники качения или скольжения которые обеспечивают механическую связь между неподвижным статором и подвижным ротором. Ротор состоит из стального вала, сердечника и обмотки. В зависимости от конструкции роторы бывают: ротор короткозамкнутый; ротор фазный ; Короткозамкнутый роторпредставляет собой сердечник, набранный из листов электротехнической стали и напрессованный на вал. В пазы сердечника заливается расплавленный алюминий , который при застывании образует алюминиевую обмотку, состоящую из стержней замкнутых накоротко алюминиевыми кольцами. Такая обмотка называется " беличье колесо " , а ротор - короткозамкнутым.   Рис.33.4. Короткозамкнутый ротор На рисунке обозначены: 1 – вал 2 – лопатки вентилятора ротора 3 – короткозамыкающее кольцо 4 – сердечник ротора 5 – шпонка сердечника 6 – стяжная шпилька 7 – шпонка вентилятора двигателя Фазный ротор. У фазного ротора в пазы сердечника уложена трехфазная обмотка . Три конца этой обмотки соединены в общую точку ,а три начала обмоток соединены с контактными кольцами, которые в свою очередь через щеточные скользящие контакты соединяются с пусковыми реостатами. Включение пусковых реостатов в цепь обмотки ротора позволяет значительно уменьшить ток в машине в момент пуска . По мере раскрутки двигателя пусковой ток уменьшается и пусковые реостаты выводятся из цепи обмоток ротора .  Рис.33.5. Фазный ротор 1— трехфазная обмотка ротора 2— вал двигателя 3— контактные кольца 4— скользящие контакты (щетки) 5— пусковые реостаты 6- сердечник ротора 7- подшипник  Рис. 32.6.Запуск фазного ротора в работу. На рисунке: 1— трехфазная обмотка ротора 2— вал двигателя 3— контактные кольца 4— скользящие контакты (щетки) 5— пусковые реостаты 6- сердечник ротора 7- подшипник На паспортной табличке, прикрепленной к корпусу двигателя указывают следующие данные двигателя : мощность [ кВт ] напряжение [ В ] схема соединения обмоток [* или ∆ ] потребляемый ток [ А ] число оборотов вала [ об/мин ] коэффициент мощности cos φ КПД [ % ] частота тока; |