Стартовая >> Книги >> Оборудование >> Электрические машины

Асинхронные машины - Электрические машины

Оглавление
Электрические машины
Основные электромагнитные схемы электрических машин
Устройство многофазных обмоток
Магнитное поле и МДС многофазных обмоток
Электродвижущие силы, индуктируемые в обмотке
Асинхронные машины
Явления в асинхронной машине при неподвижном роторе
Явления в асинхронной машине при вращающемся роторе
Уравнения, схема замещения и векторная диаграмма
Энергетическая диаграмма асинхронного двигателя
Механическая характеристика асинхронной машины
Статическая устойчивость асинхронной машины
Экспериментальное исследование асинхронных двигателей
Рабочие характеристики асинхронного двигателя
Двигатели с улучшенными пусковыми свойствами
Пуск асинхронных двигателей
Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей
Несимметричные режимы работы асинхронных двигателей
Однофазные асинхронные двигатели
Генераторный режим асинхронной машины
Трансформаторный режим асинхронной машины
Синхронные машины
Магнитное поле синхронной машины при холостом ходе
Расчет магнитной цепи синхронной машины при хх
Магнитное поле синхронной машины при нагрузке
Приведение МДС обмотки статора к МДС возбуждения
Уравнения напряжений и векторные диаграммы
Уравнения векторные диаграммы с учетом насыщения
Работа на автономную нагрузку
Параллельная работа синхронных машин
Включение генератора в сеть
Регулирование активной мощности синхронной машины
Регулирование реактивной мощности синхронной машины
Угловая характеристика синхронной машины
Статическая устойчивость синхронной машины
U-образные характеристики
Синхронные двигатели
Синхронные компенсаторы
Несимметричные режимы синхронных генераторов
Внезапное трехфазное кз синхронного генератора
Качания и динамическая устойчивость синхронной машины
Машины постоянного тока
ЭДС обмотки якоря и электромагнитный момент
Магнитное поле машины постоянного тока при нагрузке
Коммутация
Генераторы постоянного тока
Характеристики генераторов с самовозбуждением
Параллельная работа генераторов постоянного тока
Двигатели постоянного тока
Характеристики двигателя постоянного тока
Регулирование частоты вращения

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Устройство и области применения асинхронных машин

Асинхронная машина - это электромеханический преобразователь, ротор которого вращается несинхронно с полем статора. Основными конструктивными элементами асинхронной машины являются статор и ротор (рис. 4.1).
Сердечник статора 1 закрепляется в корпусе 2, называемом станиной, а сердечник ротора 3 устанавливается на валу 4. Вал вращается в подшипниках 5, расположенных в подшипниковых щитах 6. Сердечники статора и ротора собираются из отдельных изолированных листов электротехнической стали (шихтуются). На внутренней поверхности статора и внешней поверхности ротора имеются пазы, в которых размещаются обмотки. Обмотка статора 7 обычно выполняется трехфазной и включается в сеть переменного тока. Обмотка ротора может быть двух типов: фазная 8 и короткозамкнутая 9. Фазная обмотка выполняется аналогично обмотке статора. Концы такой обмотки выводятся с помощью контактных колец 10 и щеток 11 наружу (рис. 4.1, а). К контактным кольцам присоединяется пусковой или регулировочный реостат. Возможно также подключение обмотки ротора к сети через преобразователь частоты.


Асинхронная машина

Короткозамкнутая обмотка ротора выполняется в виде беличьей клетки. Медные или алюминиевые стержни клетки находятся в пазах, а по торцам эти стержни замыкаются кольцами 12 (рис. 4.1, б).
Режим работы асинхронной машины зависит от относительной частоты вращения ротора, называемой скольжением,
,
где  - частота вращения поля статора (синхронная частота); n - частота вращения ротора.
Существует четыре режима работы асинхронной машины (см. таблицу).

                                                                                                                                                Таблица   
Режимы работы асинхронной машины        

 

Режим

 

Двигательный

Генераторный

Электромагнитного тормоза

Трансформаторный

 

s = 1

 

n = 0

 

 

При  магнитное поле статора, вращаясь относительно ротора, наводит в обмотке ротора ЭДС , направление которой показано на рис. 4.2, а. Под действием этой ЭДС в короткозамкнутой обмотке ротора потечет ток, сдвинутый относительно ЭДС на некоторый угол.


Активная составляющая тока ротора совпадает по фазе с ЭДС и силы, обусловленные этой составляющей, будут действовать на стержни ротора в направлении вращения поля. Машина работает в режиме двигателя. Результирующий электромагнитный момент от реактивной составляющей тока ротора равен нулю.
Для получения генераторного режима необходимо увеличить частоту вращения ротора выше синхронной. При этом направление ЭДС и активных составляющих токов в стержнях меняется на противоположное, а следовательно, меняется и направление действия сил (рис. 4.2, б).
В режиме электромагнитного тормоза ротор вращается в противоположном направлении по отношению к полю. Возникающий момент будет действовать против направления вращения ротора. При этом электрическая и механическая энергия преобразуются в машине в тепло. Данный режим используется для быстрого останова асинхронного двигателя.
Трансформаторный режим имеет место, когда ротор неподвижен (). Этот режим используется в асинхронных машинах с фазным ротором для получения регулируемого по амплитуде или фазе напряжения.
Наибольшее распространение получил двигательный режим работы асинхронной машины. Асинхронные двигатели являются основным типом электрических двигателей, применяемых в современных технологических процессах. Электротехническая промышлен-ность выпускает асинхронные двигатели в большом диапазоне мощностей - от нескольких десятков мегаватт, применяемых для привода насосов и компрессоров, до нескольких ватт, применяемых в системах автоматики.
Наиболее широкое распространение получили асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором благодаря их простоте и невысокой стоимости. Но эти двигатели имеют и недостатки: трудность регулирования частоты вращения и большой пусковой ток.
Асинхронные двигатели с фазным ротором лишены этих недостатков. Но это достигается ценой усложнения конструкции ротора, что приводит к заметному удорожанию двигателя и снижению его надежности. Поэтому асинхронные двигатели с фазным ротором применяются лишь при тяжелых условиях пуска, а также в электроприводах, где требуется регулирование частоты вращения.
В генераторном режиме асинхронные машины используются редко, так как для своей работы они требуют реактивную мощность. В сетях, где имеется избыток реактивной мощности, установка асинхронного генератора может дать ощутимый экономический эффект по сравнению с синхронным генератором.



 
« Электрические аппараты и оборудование выше 1000В
электрические сети