Ministeriet for Videnskab og Uddannelse i Den Russiske Føderation

Federal Agency for Education

Statens uddannelsesinstitution

Videregående faglig uddannelse

National Forskning

IRKUTSK STATETS TEKNISKE UNIVERSITET

Institut for Elforsyning og Elektroteknik

Trefaset asynkronmotor med egern-bur rotor

Laboratorierapport nr. 11

i disciplin" Generel elektroteknik og elektronik"

Afsluttet

Elev SMO-11-1 ________ Kopytko Ya.V. 20.10.2012

Lektor, Institut E og ET ________ Kiryukhin Yu.A. __________

(signatur) Efternavn I.O. (dato)

Irkutsk 2012

Mål 3

1 Kort teoretisk information 3

Udstyr elektrisk installation 7

2 Arbejdsordre 7

3 Beregningsdel 9

4 diagrammer 10

Prøvespørgsmål 14

Referencer 17

Formålet med arbejdet

Gør dig bekendt med designet og princippet om drift af en trefaset asynkronmotor med en egern-burrotor og undersøg spændingens indflydelse på statorblæseren på dens egenskaber.

1 Kort teoretisk information

1) Design, princip for drift af en asynkronmotor.

En induktionsmotor er en vekselstrømsmaskine. Ordet "asynkron" betyder ikke samtidig. Det betyder, at i asynkronmotorer adskiller magnetfeltets rotationshastighed sig fra rotorens rotationshastighed. Maskinens hoveddele er statoren og rotoren, adskilt fra hinanden af ​​en ensartet luftspalte.

Statoren er den stationære del af maskinen. For at reducere tab på grund af hvirvelstrømme er dens kerne lavet af udstansede plader af elektrisk stål 0,35 - 0,5 mm tykke, isoleret fra hinanden af ​​et lag lak. Viklingen er placeret i rillerne i statormagnetkredsløbet. I trefasede motorer er viklingen trefaset. Viklingsfaserne kan forbindes i en stjerne eller trekant afhængigt af størrelsen af ​​netværksspændingen.

Rotoren er den roterende del af motoren. Rotorens magnetiske kerne er en cylinder lavet af stemplede plader af elektrisk stål. Vindingerne placeres i rotorslidserne. Afhængigt af viklingstypen er rotorerne på asynkronmotorer opdelt i egern-bur og fase (med slæberinge). Den kortsluttede vikling består af uisolerede kobber- eller aluminiumstænger forbundet i enderne med ringe lavet af samme materiale ("egernbur").

Den viklede rotor har en trefaset vikling i rillerne i det magnetiske kredsløb, hvis faser er forbundet med en stjerne. De frie ender af viklingsfaserne er forbundet med tre kobberslæberinge monteret på motorakslen. Slæberingene er isoleret fra hinanden og fra akslen. Kulstof- eller kobber-grafitbørster presses mod ringene. Gennem slæberinge og børster kan en trefaset opstartsreostat tilsluttes rotorviklingen.

Omdannelse elektrisk energi til mekanisk i en asynkronmotor udføres gennem et roterende magnetfelt. Nødvendige forhold excitationer af det roterende magnetfelt er:

rumlig forskydning af statorspolens akser;

midlertidig forskydning af strømme i statorspolerne.

Det første krav er opfyldt af det passende arrangement af magnetiseringsspolerne på statormagnetkredsløbet. Vindingens faseakser forskydes i rummet med en vinkel på 120°. Den anden betingelse sikres ved at anvende et trefaset spændingssystem til statorspolerne.

Når motoren er forbundet til et trefaset netværk, installeres et system af strømme af samme frekvens og amplitude i statorviklingen, hvis periodiske ændringer i forhold til hinanden forekommer med en forsinkelse på 1/3 af perioden.

Viklingsfasestrømmene skaber et magnetfelt, der roterer i forhold til statoren med en frekvens, rpm, som kaldes den synkrone motorhastighed:

Hvor - netværksstrømfrekvens, Hz,

р – antal par magnetfeltpoler.

Ved standard netfrekvens

, feltrotationsfrekvens

, rpm

Mens det roterer, krydser feltet rotorlederne og inducerer en EMF i dem. Når rotorviklingen er lukket, forårsager EMF strømme, hvis vekselvirkning med det roterende magnetfelt frembringer et roterende elektromagnetisk drejningsmoment. Rotorens rotationshastighed i motortilstanden for en asynkronmaskine er altid mindre end feltrotationshastigheden, dvs. rotoren "halter bagefter" rotationsfeltet. Kun under denne betingelse induceres en EMF i rotorlederne, der dannes strøm og drejningsmoment. Fænomenet med, at rotoren halter efter magnetfeltet, kaldes slip. Graden af ​​rotorens forsinkelse fra magnetfeltet er karakteriseret ved størrelsen af ​​den relative slip:

hvor n er rotorens rotationshastighed, rpm.

For asynkronmotorer kan slip variere fra 1 (start) til en værdi tæt på 0 (tomgang).

2 ) Start af asynkronmotorer.

Ved start af motoren skal følgende krav være opfyldt:

1. Lille værdi startstrøm;

2. Tilstrækkeligt startmoment;

3. Jævn stigning i hastigheden;

4. Enkelhed og omkostningseffektivitet ved opstart.

Afhængigt af rotorens design (kortslutning eller fase), motoreffekt og belastningens art, er forskellige startmetoder mulige.

Til egern-burmotorer anvendes direkte start og reduceret spændingsstart.

1. Direkte start. I dette tilfælde er statorviklingen forbundet direkte til netværket ved fuld spænding. Direkte start er kun tilladt for asynkronmotorer med en egern-burrotor med lav og medium effekt (op til 15-20 kW). Men hvis forsyningsnettets effekt er betydelig, kan denne metode udvides til motorer med højere effekt (op til ca. 50 kW).

2. Lavspændingsstart . Motorens startstrøm er proportional med spændingen på faserne af statorviklingen , så spændingen falder ledsaget af et tilsvarende fald i startstrømmen. Imidlertid fører denne metode til et fald i den indledende startmoment, som er proportional med kvadratet af spændingen på faserne af statorviklingen. På grund af den betydelige reduktion i startmoment er denne startmetode kun anvendelig ved lave belastninger på akslen.

Der er flere måder at reducere spændingen på i startøjeblikket:

a) med let start af asynkronmotorer medium kraft som fungerer normalt, når faserne af statorviklingen er forbundet i en trekant, påfører en reduktion i spændingen ved terminalerne af disse faser ved at skifte dem til en stjerne;

b) med enhver type fasetilslutning af statorviklingen kan spændingen reduceres ved hjælp af en reaktor (trefaset induktiv spole) forbundet i serie med statorviklingen. Det er mindre økonomisk at reducere spændingen på statoren ved at seriekoble modstande, pga Samtidig bliver de meget varme, og der opstår yderligere tab af elektrisk energi;

c) for motorer med høj effekt, er det tilrådeligt at reducere spændingen ved hjælp af en step-down trefaset autotransformer. Denne metode er bedre end den forrige, men meget dyrere. Efter at motorrotoren accelererer, og strømmen aftager, tilføres fuld netspænding til statorviklingen.

Start af en viklet rotormotor udføres ved at tilslutte en startreostat til rotorkredsløbet. Startreostaten reducerer startstartstrømmen og øger samtidig startmomentet, som kan nå en værdi tæt på det maksimale moment. Når motoren accelererer, fjernes startreostaten.

3) Regulering af rotationshastigheden og reversering af asynkronmotoren.

Regulering er en tvungen ændring af omdrejningshastigheden med en konstant belastning på akslen. Ulempen ved asynkronmotorer er deres dårlige kontrollerbarhed. Men der er stadig nogle reguleringsmuligheder.

Fra slipformlen kan vi få et udtryk for rotorhastigheden for en asynkronmotor:

Af denne lighed følger det, at rotationshastigheden kan ændres på følgende måder: ved at ændre frekvensen af ​​statorstrømmen , antal polpar p og slip s. Rotorhastigheden kan justeres ved at ændre forsyningsspændingen . Lad os overveje disse metoder.

Regulering ved at ændre statorstrømmens frekvens . Frekvensregulering af asynkronmotorer er den mest lovende på grund af tilgængeligheden af ​​enkle og pålidelige trefasede tyristorfrekvensomformere, som er forbundet mellem det industrielle netværk og den asynkrone motor. Ved justering af frekvens motorens omdrejningstal kan ændres jævnt, så dens maksimale værdi vil være titusinder eller hundredvis af gange højere end minimum.

Regulering ved at ændre antallet af polpar s . Skift af antallet af polpar af asynkronmotorer med flere hastigheder giver trinvis kontrol af rotorhastigheden og er økonomisk. Den bruges i maskiner med et specielt design af statorviklingen, hvilket muliggør omskiftning af dets spoler til et andet antal polpar, og også når flere skiftevis skiftede viklinger er placeret i rillerne i statormagnetkredsløbet, lavet på andet nummer par af poler, for eksempel, p = 1 og p = 2.

Regulering ved at ændre den leverede spænding . Et fald i spændingen forårsager et fald i rotorhastigheden. Reducer spændingen det er muligt at inkludere reostater, autotransformere eller justerbare drosler i statorkredsløbet. Denne metode bruges kun til laveffektmotorer, da når spændingen falder, falder det maksimale motormoment, som er proportionalt med kvadratet af spændingen. Reduktion af det maksimale drejningsmoment reducerer motorens stabilitetsmargin. Derudover er rækkevidden af ​​rotationshastighedskontrol relativt lille.

De ovenfor anførte styremetoder bruges til asynkronmotorer med en egern-burrotor.

For viklede rotormotorer styres omdrejningshastigheden ved at ændre slip. For at gøre dette er en justeringsreostat inkluderet i rotorviklingen. Efterhånden som modstanden af ​​reguleringsreostaten øges, øges slip, og rotationshastigheden falder.

Denne metode giver en jævn ændring i rotationshastigheden.

Ændring af rotorens rotationsretning kaldes at vende. For at vende, skal du bytte to ledninger ved terminalerne på motorens statorvikling.

Lige før denne weekend fejlede min AOL 22-4 asynkronmotor med en effekt på 400 (W), installeret i trinomskifterdrevet, krafttransformer.

Årsagen til dens fejl var en interturn kortslutning af viklingen. Denne situation sker ekstremt sjældent, men det sker stadig nogle gange. Driftsforholdene gør sig gældende - øget indhold af kulstøv. Måske er det ikke engang et spørgsmål om driftsforhold, men snarere en ledning af lav kvalitet, der leveres til motorreparationer.

Nå, da jeg skulle skille en udbrændt elektrisk motor ad, besluttede jeg samtidig at skrive en artikel om en asynkronmotor (IM), dens anvendelse og struktur.

Brug og formål med blodtryk

I på det seneste asynkronmotorer er meget udbredt, både i industrien i form elektriske drev, kuglemøller, transportører, pumper, knusere, bore- og slibemaskiner og i hverdagen. Det er simpelthen umuligt at liste alle anvendelsesområder.

Hvorfor er de så udbredt?

Ja, for de har en række fordele i forhold til andre elektriske maskiner for eksempel har høj pålidelighed, nem vedligeholdelse og, ikke mindre vigtigt, de kan fungere direkte fra et vekselspændingsnetværk.

Enhed af en asynkronmotor (IM)

Lad os nu gå videre til designet af en asynkronmotor ved at bruge eksemplet med AOL 22-4 med en effekt på 400 (W).

Jeg sagde allerede lidt højere, at den asynkrone AOL 22-4-motor er installeret i drevet til strømtransformatorens spændingsskifter (17 trin). Sådan ser selve drevet ud.

Motoren får strøm fra et netværk med en isoleret neutral med en lineær spænding på 220 (V).

Denne motor blev i øvrigt specielt modificeret til at passe til vores behov.

Derfor vil du på dens mærke se en betegnelse, i stedet for 220/380 (V), 220/380 (V) (overstreget på mærket 380 og en trekant), dvs. dens viklinger spoles tilbage til en spænding på 127 (V).

Derfor, hvornår linjespænding Vi forbinder 220 (V) statorviklinger til en stjerne. Selvom vi i princippet ikke samler ind. Efter reparationen bad jeg viklingsafdelingens mester om at samle stjernen inde i motoren og kun forbinde 3 ben til blokken (terminalen) i stedet for 6.

Asynkron motor(AD) består af to dele adskilt fra hinanden af ​​en luftspalte. Den første del er den stationære stator, og den anden del er den bevægelige eller roterende rotor.

Både statoren og rotoren består af en kerne og en vikling. Men statorviklingen er den primære vikling, dvs. er forbundet til netværket, og rotorviklingen er sekundær. Det kan du læse mere om i artiklen om driftsprincippet for en asynkron elmotor.

Strukturelt er de opdelt i 2 typer:

• IM med egern-burrotor
• IM med viklet rotor

Min udbrændte AOL 22-4 motor, som du måske har gættet, refererer specifikt til en asynkronmotor med en egern-burrotor.

Egern-bur induktionsmotor

Statoren af ​​en sådan motor består af:

• huse med ramme
• kerne
• trefaset vikling

Selve kroppen er oftest lavet af enten aluminiumslegering eller støbejern. I mit eksempel har AOL 22-4 et aluminiumshus med en aluminiumsramme.

Statorkernen er lamineret, dvs. samlet af tynde plader af elektrisk stål belagt med isolerende lak. Tykkelsen af ​​disse plader er ca. 0,35 til 0,5 (mm). Dette blev gjort for at reducere de hvirvelstrømme, der opstår under magnetiseringsvendingen af ​​"jern"-kernen under påvirkning af et roterende magnetfelt.

MED indenfor I statorkernen af ​​en asynkronmotor er der langsgående riller, hvori viklingen er placeret.

Viklingen kan være enten enkelt- eller flerlags.

Den del af viklingen, der er placeret i slidserne, kaldes slidsviklingen.

De rillede dele af viklingerne uden for kernen (fra enden) er forbundet med de forreste dele af viklingerne.

Det er alt for statoren. Lad os nu gå videre til, hvordan rotoren er designet. Som jeg sagde ovenfor, er rotoren den roterende del af en asynkronmotor. Den består af en aksel og en kerne med en kortsluttet vikling.

Forresten kaldes den kortsluttede vikling af en asynkronmotor også et "egernhjul".

Opviklingen af ​​en egern-burrotor består af en række aluminium eller kobber (mindre almindeligt) stænger, som er placeret i rillerne i rotorkernen. Disse stænger er lukket på begge sider af kortslutningsringe.

Rotorkernen har ligesom statorkernen et lamineret design, men dens plader af elektrisk stål er ikke belagt med lak, men med en tynd film af oxid. Dette er ganske nok til at begrænse små hvirvelstrømme på grund af sjælden magnetiseringsvending af kernen.

I de fleste tilfælde udføres den kortsluttede vikling af IM-rotoren ved at hælde den samlede kerne med smeltet aluminiumslegering. I dette tilfælde støbes både kortslutningsringe og ventilationsblade på samme tid.

Egern-burrotorakslen roterer på to rullelejer (de kan ses på figuren ovenfor), som er placeret i lejeskjolde.

Jeg vil fortælle dig et par ord om afkøling af en asynkron motor.

Køling af asynkronmotorer med en effekt på op til 15 (kW) sker ved at blæse den ydre overflade af motoren ved hjælp af en centrifugalventilator. Selve ventilatoren er dækket af et beskyttende hus med huller til luftindtag.

Foto af en anden type motor.

Køling af asynkronmotorer med en effekt på mere end 15 (kW), ud over den ovenfor beskrevne metode, udføres med intern ventilation. Der er specielle huller i lejeskjoldene, de kaldes "persienner", hvorigennem luft, ved hjælp af en ventilator, passerer gennem motorens indre hulrum. I dette tilfælde trænger luft ind i de opvarmede dele af viklingerne og kernen, hvilket fører til mere effektiv køling.

For at øge kølearealet kan asynkronmotorer også have en overflade af langsgående ribber.

For at beskytte mennesker mod eksponering skal en induktionsmotor jordes. Til dette formål er der specielle bolte (skruer) til jording. Typisk er en bolt (skrue) placeret på motorhuset.

Og den anden er i klemrækken.

En IM med en egern-bur-rotor har en væsentlig ulempe i form af et begrænset startmoment på grund af egern-bur-stænger, hvilket ikke kan siges om en IM med en viklet rotor.

Statordesignet af en viklet rotor induktionsmotor ligner statordesignet af en egern-bur induktionsmotor.

Men der er stor forskel på rotorens design.

Rotoren på en sådan motor har et kompliceret design. En lamineret kerne med en trefaset vikling er fastgjort til dens aksel. Begyndelsen af ​​viklingerne er forbundet med en stjerne, og deres ender er forbundet med slæberinge. Disse ringe er også placeret på rotorakslen og er isoleret fra akslen og fra hinanden.

For at komme i kontakt med viklingen af ​​den roterende rotor er der tilvejebragt to metal-grafitbørster på hver ring. Børsten er placeret i en børsteholder, som er udstyret med fjedre for at give den nødvendige kraft til at presse børsten mod glideringen.

Således, trefaset vikling Rotoren er forbundet med en ekstern startreostat, som skaber yderligere modstand i rotorkredsløbet.

Hvorfor dette er nødvendigt, vil du lære af de følgende artikler i afsnittet "

Trefaset asynkronmotor AC bruges til at omdanne elektrisk energi til mekanisk energi. Det er den mest almindelige type elektriske maskiner bruges i industrien.

En sådan motor består af tre hoveddele:

• rotor;
• stator;
• boliger (hus);

Ramme beskytter statoren og rotoren mod mekanisk beskadigelse og tjener til at sikre de bevægelige og stationære dele af en asynkronmotor (IM) i den.

Stator er den stationære del af en asynkronmotor. Den består af en ramme og et magnetisk kredsløb. Den magnetiske kerne presses ind i motorrammen og danner statorens elektromagnetiske kerne. Kernen magnetiserer maskinen og skaber en roterende magnetisk felt. Den er samlet i tynde plader stemplet af stålplader. Disse plader samles og fastgøres således, at der dannes statortænder og riller i det magnetiske kredsløb. Den magnetiske kerne giver lav magnetisk modstand til den magnetiske flux, hvilket øger induktionsmotorens magnetiske flux. Statoren og rotoren er adskilt af en luftspalte.

Rotor En asynkronmotor er en bevægelig del af en elektrisk maskine.

Asynkron motorstator

Statoren er den stationære del af en asynkronmotor. Dette ord er af engelsk oprindelse fra ordet stator, som igen har en latinsk oprindelse fra ordet sto - stand. Udtrykket stator af en asynkronmotor betyder normalt en kombination af flere komponenter:

— Seng med fødder eller flange og langsgående varmeafledende finner;

— Kerne;

— Statorvikling;

Statorkernen er lavet lamineret, samlet af individuelle statorplader. Dette gøres for at reducere tab fra hvirvelstrømme. Statorplader er stemplet af plader af elektrisk stål med en tykkelse på 0,28 til 1 mm. De er isoleret fra hinanden efter skala. Kernerne i motorer med en rotationsaksehøjde på 50-132 mm anvender koldvalset ulegeret stålkvalitet 2013. For en motor med en aksehøjde på 160-250 mm er kernen fremstillet af koldvalset letlegeret stålkvalitet 2212. I motorer med en rotationsaksehøjde på 280 til 355 mm anvendes varmvalset stålkvalitet 1312 Pakken med statorplader til motorer med en rotationsaksehøjde fra 50 til 60 mm fastgøres ved svejsning eller ved brug af hæfteklammer, og i motorer. med en rotationsaksehøjde fra 200 til 250 mm, udelukkende med hæfteklammer. I motorer med en rotationsaksehøjde på 280-355 mm samles kernepladerne direkte i rammen, derefter presses de og fastgøres med specielle ringnøgler. Sådan dannes statordelen af ​​magnetkredsløbet i en asynkronmotor.

Enkelt ark statorplade og stak statorplader af induktionsmotor

Asynkron motorrotor

Den mest udbredte vikling er lavet i form af et "egernbur". Systemet fik dette navn på grund af stængerne med kortsluttede ringe, som i udseende ligner et hjul af egernbure. Rotorviklingen af ​​store motorer omfatter messing- eller kobberstænger, som drives ind i rillerne, og kortsluttede ringe er installeret i enderne, hvortil stængerne er loddet eller svejset. Til serielle IM'er med lav og medium effekt er rotorviklingen lavet ved sprøjtestøbning af en aluminiumslegering.

Rotorviklingen af ​​en asynkronmotor med en viklet rotor 3 er viklet på samme måde som statorviklingen 2. Begyndelsen af ​​rotorviklingen er forbundet og isoleret. Enderne af en sådan vikling er loddet til slæberinge 4, der er placeret på motorakslen ved hjælp af faste kulbørster 5, en startregulerende reostat kan forbindes til slæberingene. Denne ordning giver dig mulighed for at indføre yderligere modstand i rotorkredsløbet og derved regulere motorhastigheden og kraftigt reducere startstrømmene.