Ministerstvo vedy a školstva Ruskej federácie

Federálna agentúra pre vzdelávanie

Štátna vzdelávacia inštitúcia

Vyššie odborné vzdelanie

Národný výskum

ŠTÁTNA TECHNICKÁ UNIVERZITA IRKUTSK

Katedra elektrozásobovania a elektrotechniky

Trojfázový asynchrónny motor s rotor vo veveričke

Laboratórna správa č.11

v disciplíne" Všeobecná elektrotechnika a elektronika"

Dokončené

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

docent, Katedra E a ET ________ Kiryukhin Yu.A. __________

(podpis) Priezvisko I.O. (dátum)

Irkutsk 2012

Cieľ 3

1 Stručné teoretické informácie 3

Vybavenie elektroinštalácie 7

2 Pracovný poriadok 7

3 Výpočet časť 9

4 tabuľky 10

Testovacie otázky 14

Referencie 17

Účel práce

Oboznámte sa s konštrukciou a princípom činnosti trojfázového asynchrónneho motora s rotorom nakrátko a preskúmajte vplyv napätia na statorovom ventilátore na jeho charakteristiku.

1 Stručné teoretické informácie

1) Konštrukcia, princíp činnosti asynchrónneho motora.

Indukčný motor je stroj na striedavý prúd. Slovo „asynchrónny“ znamená nie simultánne. To znamená, že v asynchrónnych motoroch sa rýchlosť otáčania magnetického poľa líši od rýchlosti otáčania rotora. Hlavnými časťami stroja sú stator a rotor, oddelené od seba rovnomernou vzduchovou medzerou.

Stator je stacionárna časť stroja. Aby sa znížili straty spôsobené vírivými prúdmi, jeho jadro je vyrobené z lisovaných plechov z elektroocele s hrúbkou 0,35 - 0,5 mm, ktoré sú navzájom izolované vrstvou laku. Vinutie je umiestnené v drážkach magnetického obvodu statora. V trojfázových motoroch je vinutie trojfázové. Fázy vinutia môžu byť zapojené do hviezdy alebo trojuholníka v závislosti od veľkosti sieťového napätia.

Rotor je rotujúca časť motora. Magnetické jadro rotora je valec vyrobený z lisovaných plechov z elektroocele. Vinutia sú umiestnené v drážkach rotora. V závislosti od typu vinutia sú rotory asynchrónnych motorov rozdelené na klietkové a fázové (so zbernými krúžkami). Skratované vinutie pozostáva z neizolovaných medených alebo hliníkových tyčí spojených na koncoch krúžkami vyrobenými z rovnakého materiálu („klietka na veveričky“).

Navinutý rotor má v drážkach magnetického obvodu trojfázové vinutie, ktorého fázy sú spojené hviezdou. Voľné konce fáz vinutia sú spojené s tromi medenými zbernými krúžkami namontovanými na hriadeli motora. Klzné krúžky sú izolované od seba a od hriadeľa. Na krúžky sú natlačené uhlíkové alebo medeno-grafitové kefy. Prostredníctvom zberacích krúžkov a kefiek je možné k vinutiu rotora pripojiť trojfázový štartovací reostat.

Konverzia elektrickej energie do mechanického v asynchrónnom motore sa uskutočňuje prostredníctvom rotujúceho magnetického poľa. Nevyhnutné podmienky excitácie rotujúceho magnetického poľa sú:

priestorový posun osí cievky statora;

dočasný posun prúdov v cievkach statora.

Prvá požiadavka je splnená vhodným usporiadaním magnetizačných cievok na magnetickom obvode statora. Fázové osi vinutia sú posunuté v priestore o uhol 120°. Druhá podmienka je zabezpečená aplikáciou trojfázového napäťového systému na cievky statora.

Keď je motor pripojený k trojfázovej sieti, vo vinutí statora je inštalovaný systém prúdov s rovnakou frekvenciou a amplitúdou, ktorých periodické zmeny vo vzťahu k sebe nastávajú s oneskorením 1/3 periódy.

Fázové prúdy vinutia vytvárajú magnetické pole otáčajúce sa vzhľadom na stator s frekvenciou ot./min., ktorá sa nazýva rýchlosť synchrónneho motora:

Kde - prúdová frekvencia siete, Hz,

р – počet párov pólov magnetického poľa.

Pri štandardnej frekvencii siete

, frekvencia rotácie poľa

, ot./min

Počas otáčania pole pretína vodiče rotora a vyvoláva v nich EMF. Keď je vinutie rotora zatvorené, EMF spôsobuje prúdy, ktorých interakcia s rotujúcim magnetickým poľom vytvára rotujúci elektromagnetický krútiaci moment. Rýchlosť otáčania rotora v režime motora asynchrónneho stroja je vždy menšia ako rýchlosť otáčania poľa, t.j. rotor „zaostáva“ za rotujúcim poľom. Iba za tejto podmienky sa vo vodičoch rotora indukuje EMF, tečie prúd a vytvára sa krútiaci moment. Jav zaostávania rotora za magnetickým poľom sa nazýva sklz. Stupeň oneskorenia rotora od magnetického poľa je charakterizovaný veľkosťou relatívneho sklzu:

kde n je rýchlosť otáčania rotora, ot./min.

Pri asynchrónnych motoroch sa sklz môže meniť od 1 (štart) po hodnotu blízku 0 (voľnobeh).

2 ) Štartovanie asynchrónnych motorov.

Pri štartovaní motora musia byť splnené nasledujúce požiadavky:

1. Malá hodnota štartovací prúd;

2. Dostatočný rozbehový moment;

3. Hladké zvýšenie rýchlosti;

4. Jednoduchosť a nákladová efektívnosť rozbehu.

V závislosti od konštrukcie rotora (skrat alebo fáza), výkonu motora a charakteru zaťaženia sú možné rôzne spôsoby štartovania.

Pre motory s kotvou nakrátko sa používa priamy štart a štart so zníženým napätím.

1. Priamy štart. V tomto prípade je vinutie statora pripojené priamo k sieti pri plnom napätí. Priamy štart je prípustný len pre asynchrónne motory s rotorom nakrátko s nízkym a stredným výkonom (do 15-20 kW). Ak je však výkon napájacej siete významný, je možné túto metódu rozšíriť aj na motory s vyšším výkonom (cca do 50 kW).

2. Nízkonapäťové štartovanie . Štartovací prúd motora je úmerný napätiu na fázach vinutia statora , takže napätie klesá sprevádzaný zodpovedajúcim poklesom štartovacieho prúdu. Táto metóda však vedie k zníženiu počiatočnej štartovací moment, ktoré je úmerné druhej mocnine napätia na fázach vinutia statora. Vzhľadom na výrazné zníženie rozbehového momentu je tento spôsob rozbehu použiteľný len pri malom zaťažení hriadeľa.

Existuje niekoľko spôsobov, ako znížiť napätie v momente štartu:

a) s ľahkým štartovaním asynchrónnych motorov stredný výkon ktoré pracujú normálne, keď sú fázy vinutia statora spojené do trojuholníka, aplikujte zníženie napätia na svorkách týchto fáz ich prepnutím do hviezdy;

b) pri akomkoľvek type fázového zapojenia statorového vinutia je možné znížiť napätie pomocou reaktora (trojfázová indukčná cievka) zapojeného do série s vinutím statora. Menej ekonomické je znížiť napätie na statore zapojením odporov do série, pretože Súčasne sa veľmi zahrievajú a dochádza k dodatočným stratám elektrickej energie;

c) pre motory s vysokým výkonom je vhodné znížiť napätie pomocou znižovacieho trojfázového autotransformátora. Táto metóda je lepšia ako predchádzajúca, ale oveľa drahšia. Keď sa rotor motora zrýchli a prúd ustúpi, na vinutie statora sa privedie plné sieťové napätie.

Spustenie motora s vinutým rotorom sa vykonáva pripojením štartovacieho reostatu k okruhu rotora. Štartovací reostat znižuje počiatočný rozbehový prúd a zároveň zvyšuje počiatočný rozbehový moment, ktorý môže dosiahnuť hodnotu blízku maximálnemu momentu. Keď motor zrýchľuje, štartovací reostat sa odstráni.

3) Regulácia rýchlosti otáčania a reverzácia asynchrónneho motora.

Regulácia je nútená zmena rýchlosti otáčania s konštantným zaťažením hriadeľa. Nevýhodou asynchrónnych motorov je ich slabá ovládateľnosť. Stále však existujú určité regulačné možnosti.

Zo sklzového vzorca môžeme získať vyjadrenie pre rýchlosť rotora asynchrónneho motora:

Z tejto rovnosti vyplýva, že rýchlosť otáčania je možné meniť nasledujúcimi spôsobmi: zmenou frekvencie prúdu statora , počet párov pólov p a sklzu s. Otáčky rotora je možné upraviť zmenou napájacieho napätia . Zvážme tieto metódy.

Regulácia zmenou frekvencie prúdu statora . Frekvenčná regulácia asynchrónnych motorov je najperspektívnejšia vďaka dostupnosti jednoduchých a spoľahlivých trojfázových tyristorových frekvenčných meničov, ktoré sú zapojené medzi priemyselnú sieť a asynchrónny motor. Pri nastavovaní frekvencie otáčky motora je možné plynulo meniť tak, že jeho maximálna hodnota bude desiatky či stokrát vyššia ako minimálna.

Regulácia zmenou počtu pólových párov p . Prepínanie počtu pólových párov viacrýchlostných asynchrónnych motorov poskytuje stupňovité riadenie otáčok rotora a je ekonomické. Používa sa v strojoch so špeciálnou konštrukciou vinutia statora, umožňujúcou spínanie jeho cievok na rôzny počet párov pólov a tiež pri uložení viacerých striedavo spínaných vinutí v drážkach magnetického obvodu statora, vyrobených na iné číslo páry pólov, napríklad p = 1 a p = 2.

Regulácia zmenou privádzaného napätia . Zníženie napätia spôsobí zníženie rýchlosti rotora. Znížte napätie do obvodu statora je možné zaradiť reostaty, autotransformátory alebo nastaviteľné tlmivky. Táto metóda sa používa iba pre motory s nízkym výkonom, pretože so znižovaním napätia klesá maximálny krútiaci moment motora, ktorý je úmerný štvorcu napätia. Zníženie maximálneho krútiaceho momentu znižuje rezervu stability motora. Okrem toho je rozsah regulácie rýchlosti otáčania relatívne malý.

Vyššie uvedené spôsoby riadenia sa používajú pre asynchrónne motory s rotorom nakrátko.

Pri motoroch s vinutým rotorom sa rýchlosť otáčania riadi zmenou sklzu. Na tento účel je vo vinutí rotora zahrnutý nastavovací reostat. Keď sa odpor nastavovacieho reostatu zvyšuje, sklz sa zvyšuje a rýchlosť otáčania klesá.

Táto metóda poskytuje hladkú zmenu rýchlosti otáčania.

Zmena smeru otáčania rotora sa nazýva reverzácia. Pre spätný chod je potrebné prehodiť dva vodiče na svorkách vinutia statora motora.

Tesne pred týmto víkendom sa mi pokazil asynchrónny motor AOL 22-4 s výkonom 400 (W), inštalovaný v pohone prepínača odbočiek pri zaťažení výkonový transformátor.

Dôvodom jeho poruchy bol medzizávitový skrat vinutia. Táto situácia sa stáva veľmi zriedka, ale stále sa to niekedy stane. Prevádzkové podmienky sa prejavujú - zvýšený obsah uhoľného prachu. Možno to nie je ani záležitosť prevádzkových podmienok, ale skôr nekvalitný drôt dodávaný na opravu motora.

No a keďže som musel rozobrať vyhorený elektromotor, rozhodol som sa zároveň napísať článok o asynchrónnom motore (IM), jeho aplikácii a štruktúre.

Použitie a účel krvného tlaku

IN v poslednej dobe asynchrónne motory sú veľmi široko používané, a to ako v priemysle vo forme elektrické pohony, guľové mlyny, dopravníky, čerpadlá, drviče, vŕtačky a brúsky a v každodennom živote. Je jednoducho nemožné vymenovať všetky oblasti použitia.

Prečo sú tak široko používané?

Áno, pretože v porovnaní s ostatnými majú množstvo výhod elektrické stroje, napríklad mať vysoká spoľahlivosť, jednoduchosť údržby a nemenej dôležité je, že môžu pracovať priamo zo siete so striedavým napätím.

Zariadenie asynchrónneho motora (IM)

Teraz prejdime k návrhu asynchrónneho motora na príklade AOL 22-4 s výkonom 400 (W).

Už som povedal trochu vyššie, že asynchrónny motor AOL 22-4 je inštalovaný v pohone spínacieho zariadenia prepínača odbočiek výkonového transformátora (17 krokov). Takto vyzerá samotný pohon.

Motor je napájaný zo siete s izolovaným neutrálom s lineárnym napätím 220 (V).

Mimochodom, tento motor bol špeciálne upravený tak, aby vyhovoval našim potrebám.

Preto na jeho štítku uvidíte označenie, namiesto 220/380 (V), 220/380 (V) (preškrtnuté na štítku 380 a trojuholník), t.j. jeho vinutia sú previnuté na napätie 127 (V).

Preto, kedy sieťové napätie Pripájame 220 (V) vinutia statora do hviezdy. Aj keď v zásade nezbierame. Po oprave som požiadal majstra vinutia, aby zmontoval hviezdu do motora a k bloku (svorke) namiesto 6 pripojil iba 3 kolíky.

Asynchrónny motor(AD) pozostáva z dvoch častí oddelených od seba vzduchovou medzerou. Prvou časťou je stacionárny stator a druhou časťou je pohyblivý alebo rotujúci rotor.

Stator aj rotor pozostávajú z jadra a vinutia. Ale vinutie statora je primárne vinutie, t.j. je pripojený k sieti a vinutie rotora je sekundárne. Viac o tom si môžete prečítať v článku o princípe fungovania asynchrónneho elektromotora.

Štrukturálne sú rozdelené do 2 typov:

• IM s rotorom nakrátko
• IM s vinutým rotorom

Môj vyhorený motor AOL 22-4, ako ste možno uhádli, sa týka konkrétne asynchrónneho motora s rotorom vo veveričke.

Indukčný motor vo veveričke

Stator takéhoto motora pozostáva z:

• puzdrá s rámom
• jadro
• trojfázové vinutie

Samotné telo je najčastejšie vyrobené buď zo zliatiny hliníka alebo liatiny. V mojom príklade má AOL 22-4 hliníkové telo s hliníkovým rámom.

Jadro statora je laminované, t.j. zostavené z tenkých plechov elektrotechnickej ocele potiahnutých izolačným lakom. Hrúbka týchto plechov je približne 0,35 až 0,5 (mm). Toto sa uskutočnilo s cieľom znížiť vírivé prúdy, ktoré sa objavujú počas obrátenia magnetizácie „železného“ jadra pod vplyvom rotujúceho magnetického poľa.

S vnútri V jadre statora asynchrónneho motora sú pozdĺžne drážky, do ktorých je uložené vinutie.

Vinutie môže byť jednovrstvové alebo viacvrstvové.

Časť vinutia, ktorá sa nachádza v štrbinách, sa nazýva štrbinové vinutie.

Drážkované časti vinutí mimo jadra (od konca) sú spojené s prednými časťami vinutia.

To je všetko pre stator. Teraz prejdime k tomu, ako je rotor navrhnutý. Ako som povedal vyššie, rotor je rotujúca časť asynchrónneho motora. Skladá sa z hriadeľa a jadra s vinutím nakrátko.

Mimochodom, skratované vinutie asynchrónneho motora sa tiež nazýva „veverička“.

Vinutie rotora vo veveričke pozostáva zo série hliníkových alebo medených (menej často) tyčí, ktoré sú umiestnené v drážkach jadra rotora. Tieto tyče sú na oboch stranách uzavreté skratovacími krúžkami.

Jadro rotora, rovnako ako jadro statora, má laminovaný dizajn, ale jeho plechy z elektroocele nie sú potiahnuté lakom, ale tenkým filmom oxidu. To je dosť na obmedzenie malých vírivých prúdov v dôsledku zriedkavého obrátenia magnetizácie jadra.

Vo väčšine prípadov sa skratované vinutie rotora IM vykonáva naliatím zostaveného jadra roztavenou hliníkovou zliatinou. V tomto prípade sa súčasne odlievajú skratové krúžky a ventilačné lopatky.

Hriadeľ rotora s klietkou nakrátko sa otáča na dvoch valivých ložiskách (možno ich vidieť na obrázku vyššie), ktoré sú umiestnené v ložiskových štítoch.

Poviem vám pár slov o chladení asynchrónneho motora.

Chladenie asynchrónnych motorov s výkonom do 15 (kW) prebieha prefukovaním vonkajšieho povrchu motora pomocou radiálneho ventilátora. Samotný ventilátor je zakrytý ochranným plášťom s otvormi pre prívod vzduchu.

Foto iného typu motora.

Chladenie asynchrónnych motorov s výkonom nad 15 (kW) sa okrem vyššie opísaného spôsobu vykonáva s vnútorným vetraním. V ložiskových štítoch sú špeciálne otvory, nazývané „žalúzie“, cez ktoré vzduch pomocou ventilátora prechádza vnútornou dutinou motora. V tomto prípade vzduch preniká do vyhrievaných častí vinutia a jadra, čo vedie k efektívnejšiemu chladeniu.

Na zvýšenie chladiacej plochy môžu mať asynchrónne motory povrch s pozdĺžnymi rebrami.

Na ochranu ľudí pred expozíciou musí byť indukčný motor uzemnený. Na tento účel existujú špeciálne skrutky (skrutky) na uzemnenie. Typicky je jedna skrutka (skrutka) umiestnená na kryte motora.

A druhý je vo svorkovnici.

IM s rotorom nakrátko má jednu podstatnú nevýhodu v podobe obmedzeného rozbehového momentu v dôsledku klietkových tyčí, čo sa nedá povedať o IM s navinutým rotorom.

Konštrukcia statora indukčného motora s vinutým rotorom je podobná konštrukcii statora indukčného motora s kotvou nakrátko.

Veľký rozdiel je ale v konštrukcii rotora.

Rotor takéhoto motora má komplikovanú konštrukciu. Na jeho hriadeli je pripevnené vrstvené jadro s trojfázovým vinutím. Začiatky vinutí sú spojené hviezdou a ich konce sú spojené s zbernými krúžkami. Tieto krúžky sú tiež umiestnené na hriadeli rotora a sú izolované od hriadeľa a od seba navzájom.

Na vytvorenie kontaktu s vinutím rotujúceho rotora sú na každom krúžku umiestnené dve kovovo-grafitové kefy. Kefa je umiestnená v držiaku kefky, ktorý je vybavený pružinami, ktoré poskytujú potrebnú silu na pritlačenie kefy proti klznému krúžku.

teda trojfázové vinutie Rotor je pripojený k externému štartovaciemu reostatu, ktorý vytvára dodatočný odpor v obvode rotora.

Prečo je to potrebné, sa dozviete z nasledujúcich článkov v časti „

Trojfázový asynchrónny motor AC slúži na premenu elektrickej energie na mechanickú energiu. Je to najbežnejší typ elektrické stroje používané v priemysle.

Takýto motor pozostáva z troch hlavných častí:

• rotor;
• stator;
• puzdro (puzdro);

Rám chráni stator a rotor pred mechanickým poškodením a slúži na zabezpečenie pohyblivých a stacionárnych častí asynchrónneho motora (IM) v ňom.

stator je stacionárna časť asynchrónneho motora. Skladá sa z rámu a magnetického obvodu. Magnetické jadro je vtlačené do rámu motora a tvorí elektromagnetické jadro statora. Jadro magnetizuje stroj a vytvára rotáciu magnetické pole. Je zostavený z tenkých plechov lisovaných z plechu z elektrooceľovej ocele. Tieto plechy sú zostavené a zaistené tak, že v magnetickom obvode sú vytvorené zuby a drážky statora. Magnetické jadro poskytuje nízky magnetický odpor magnetickému toku, čo zvyšuje magnetický tok indukčného motora. Stator a rotor sú oddelené vzduchovou medzerou.

Rotor Asynchrónny motor je pohyblivá časť elektrického stroja.

Stator asynchrónneho motora

Stator je stacionárna časť asynchrónneho motora. Toto slovo je anglického pôvodu od slova stator, ktoré má zasa latinský pôvod od slova sto – stáť. Pod pojmom stator asynchrónneho motora sa zvyčajne rozumie kombinácia niekoľkých komponentov:

— Posteľ s nohami alebo prírubou a pozdĺžnymi rebrami odvádzajúcimi teplo;

— jadro;

— vinutie statora;

Jadro statora je laminované, zostavené z jednotlivých statorových dosiek. Toto sa robí na zníženie strát z vírivých prúdov. Statorové dosky sú lisované z plechov z elektroocele s hrúbkou 0,28 až 1 mm. Sú od seba izolované mierkou. V jadrách motorov s výškou osi otáčania 50-132 mm sa používa za studena valcovaná nelegovaná oceľ triedy 2013. Pre motor s výškou osi 160-250 mm je jadro vyrobené z ľahko legovanej ocele triedy 2212 valcovanej za studena. V motoroch s výškou osi otáčania 280 až 355 mm sa používa za tepla valcovaná oceľ triedy 1312 Balík statorových dosiek pre motory s výškou osi otáčania od 50 do 60 mm sa upevňuje zváraním alebo pomocou svoriek a v motoroch. s výškou osi otáčania od 200 do 250 mm, výhradne so sponkami. V motoroch s výškou osi otáčania 280 – 355 mm sú plechy jadra namontované priamo v ráme, potom sú stlačené a zaistené špeciálnymi prstencovými kľúčmi. Takto vzniká statorová časť magnetického obvodu asynchrónneho motora.

Jeden list statorovej dosky a stoh statorových dosiek indukčného motora

Rotor asynchrónneho motora

Najpoužívanejšie vinutie sa vyrába vo forme „klietky pre veveričky“. Systém dostal tento názov vďaka tyčiam so skratovanými krúžkami, ktoré vzhľadom pripomínajú koleso klietok veveričiek. Vinutie rotora veľkých motorov obsahuje mosadzné alebo medené tyče, ktoré sú vháňané do drážok a na koncoch sú inštalované skratované krúžky, ku ktorým sú tyče spájkované alebo privarené. Pre sériové IM nízkeho a stredného výkonu je vinutie rotora vyrobené vstrekovaním hliníkovej zliatiny.

Vinutie rotora asynchrónneho motora s vinutým rotorom 3 je navinuté rovnakým spôsobom ako vinutie statora 2. Začiatok vinutia rotora je spojený a izolovaný. Konce takéhoto vinutia sú prispájkované na zberné krúžky 4, umiestnené na hriadeli motora pomocou pevných uhlíkových kefiek 5, na zberacie krúžky je možné pripojiť štartovací reostat. Táto schéma vám umožňuje zaviesť dodatočný odpor do obvodu rotora, čím sa regulujú otáčky motora a prudko sa znižujú štartovacie prúdy.