Машина, преобразующая электрическую энергию в механическую, называется электродвигателем. Они отличаются простой конструкцией, легкостью в использовании, низкой стоимостью, высокой эффективностью, низкими затратами на техническое обслуживание и надежностью. Трехфазные асинхронные двигатели — один из типов, отличающийся от других типов электродвигателей. Главное отличие заключается в отсутствии электрического соединения между обмоткой ротора и источником питания. Необходимый ток и напряжение в цепи ротора обеспечиваются индукцией от обмотки статора. Именно поэтому их называют асинхронными двигателями. В данной статье описывается асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, который является одним из типов трехфазных асинхронных двигателей.
Что такое асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором?
Определение: Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором — один из типов асинхронных двигателей. Для создания движения он использует электромагнитную индукцию. Выходной вал соединен с внутренним ротором, который имеет форму клетки. Поэтому он и называется асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором. Два торцевых колпачка, имеющие круглую форму, соединены стержнями ротора. Их работа основана на ЭДС, генерируемой статором. Эта ЭДС также генерируется внешним корпусом, изготовленным из ламинированных металлических листов и проволоки. Двумя основными частями любого асинхронного двигателя являются статор и ротор. Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором — это простой способ создания эффекта электромагнитной индукции. Ниже показан 4-полюсный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.
Принцип работы асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Работа асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором основана на принципе электромагнетизма. Когда на обмотку статора подается трехфазный переменный ток, он создает вращающееся магнитное поле (ВМП), скорость которого называется синхронной скоростью. Это ВМП вызывает индуцирование напряжения в стержнях ротора, через которые протекает ток. Благодаря этим токам ротора генерируется собственное магнитное поле, которое взаимодействует с полем статора. Теперь, согласно принципу, поле ротора начинает противодействовать своей причине. Когда ВМП захватывает момент ротора, ток ротора падает до нуля. Тогда между ротором и ВМП не будет относительного момента.
Таким образом, ротор испытывает нулевую тангенциальную силу, которая на мгновение уменьшается. После этого уменьшения момента ротора ток ротора снова индуцируется за счет восстановления относительного движения между вращающимся магнитным полем и ротором. Следовательно, тангенциальная сила вращения ротора восстанавливается и начинает следовать за вращающимся магнитным полем. В этом случае ротор поддерживает постоянную скорость, которая меньше скорости вращающегося магнитного поля и синхронной скорости. Здесь разница между скоростью вращающегося магнитного поля и ротора измеряется в виде скольжения. Конечная частота ротора может быть получена путем умножения скольжения на частоту питающего напряжения.
Конструкция асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
Для изготовления асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором необходимы следующие компоненты: статор, ротор, вентилятор, подшипники. Статор состоит из трехфазной обмотки с механическим и электрическим зацеплением, расположенной под углом 120 градусов друг к другу, с металлическим корпусом и сердечником. Для обеспечения пути с низким сопротивлением для магнитного потока, создаваемого переменным током, обмотка установлена на ламинированном железном сердечнике.
Ротор преобразует заданную электрическую энергию в механическую. Ротор состоит из вала, сердечника и закороченных медных стержней. Для предотвращения гистерезиса и вихревых токов, приводящих к потерям мощности, ротор имеет ламинированную конструкцию. А для предотвращения пульсаций напряжения проводники расположены под углом, что также способствует достижению хорошего коэффициента трансформации.
Вентилятор, установленный на задней части ротора для теплообмена, помогает поддерживать температуру двигателя в допустимых пределах. Для плавного вращения в двигателе предусмотрены подшипники.
Разница между асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором и асинхронным двигателем с контактными кольцами.
Преимущества
К преимуществам асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором относятся следующие:
Простая и прочная конструкция.
Низкие первоначальные и эксплуатационные затраты.
Поддерживает постоянную скорость.
Перегрузочная способность высока.
Простая начальная схема.
Высокий коэффициент мощности.
Низкие потери меди в роторе.
Высокая эффективность.
Недостатки
К недостаткам асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором относятся следующие.
Мотор
Высокий пусковой ток
Очень чувствителен к колебаниям напряжения питания.
Низкий коэффициент мощности при малых нагрузках.
Регулировать скорость очень сложно.
Очень низкий пусковой момент из-за низкого сопротивления ротора.
Дата публикации: 26 июня 2024 г.