Основы функционирования электрических машин и электропривода в системах сервиса

ОСНОВЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН В ОБЪЕКТАХ СЕРВИСА

В объектах сервиса применяются в основном специальные электрические машины, имеющие небольшую мощность и питающиеся случаев, от однофазной сети — это асинхронные, синхронные машины переменного тока, коллекторные машины постоянного и переменного тока.

Далее рассмотрен принцип действия указанных машин и получены их рабочие и механические характеристики, применяемые при проектировании, анализе и эксплуатации объектов сервиса.

Асинхронные электродвигатели

Асинхронная машина — это бесколлекторная машина переменного тока, у которой в установившемся режиме магнитное поле статора, участвующее в основном процессе преобразования электрической энергии в механическую, и ротор вращаются с разными скоростями.

Преимущества асинхронного двигателя состоят в простоте устройства, изготовления и эксплуатации, а также в большой надежности и сравнительно низкой стоимости. Применяются трехфазные и однофазные асинхронные двигатели. Трехфазные двигатели применяют во всех отраслях народного хозяйства, однофазные — в основном в схемах автоматики, для привода электроинструмента, бытовых машин. Однофазные асинхронные двигатели имеют мощность, как правило, не превышающую 1 кВт на напряжение 127, 220 В.

Асинхронные электродвигатели (АД) подразделяются на два основных типа: с короткозамкнутым и фазным ротором (двигатели с контактными кольцами). Рассматриваемые двигатели имеют одинаковую конструкцию статора и отличаются лишь выполнением ротора. В бытовой аппаратуре применяются в основном АД с короткозамкнутым ротором.

Двигатели с короткозамкнутым ротором являются наиболее распространенными, так как имеют простую конструкцию, надежны в эксплуатации.

Устройство асинхронного трехфазного электродвигателя

Асинхронный электродвигатель (АД) состоит из двух частей: неподвижной — статора и вращающейся — ротора. Магнитопровод или сердечник статора АД представляет собой полный цилиндр (рис. 12.1, а), собранный из отдельных колец (рис. 12.1, б), изготовленных из листов электротехнической стали толщиной 0,3—0,5 мм. Эти кольца покрывают лаком или оксидируют для создания электрической изоляции колец друг от друга. При сборке магнитопровода на внутренней поверхности цилиндра образуются пазы — каналы для укладки проводников обмотки статора. Собранный пакет колец статора запрессован в корпус — станину, который имеет соединительные элементы (лапы, торцовый фланец и т. д.) для крепления к неподвижному жесткому основанию, (рис. 12.2).

Рис. 12.1. Детали магнитопровода статора асинхронного двигателя:

а — магнитопровод в собранном виде; б — стальная пластина.

Рис. 12.2. Внешний вид статора со стороны лобовой части трехфазной.

обмотки Обмотку статора выполняют в виде многовитковых катушек. Каждая фаза статорной обмотки состоит из нескольких последовательно включенных катушек.

В качестве примера на рис. 12.3 представлены катушки упрощенной трехфазной обмотки, создающей двухполюсное магнитное поле: каждая фаза образована тремя катушками, находящимися в соседних пазах. Такая обмотка статора с несколькими катушками в каждой фазе обеспечивает распределение магнитной индукции вдоль воздушного зазора между статором и ротором, близкое к синусоидальному. Лобовые части катушек статора отгибают к внешней поверхности цилиндра статора, чтобы ротор АД можно было бы вставить в цилиндр статора.

Ротор машины состоит из пакета листов электротехнической стали с выштампованными пазами. В короткозамкнутых роторах пазы заливаются алюминием, при этом образуются стержни беличьей клетки (рис. 12.4, а).

Одновременно отливаются короткозамыкающие торцовые кольца и вентиляционные лопасти. Общий вид такого ротора показан на рис. 12.4, б.

Рис. 12.3. Трехфазная обмотка двухполюсного статора с тремя катушками.

в каждой фазе Пакет с алюминиевой клеткой напрессовывается на вал.

Роторы двигателей вращаются в подшипниках, как правило, применяются подшипники качения. В случае необходимости на валу устанавливается вентилятор. Подшипники закрепляются в подшипниковых щитах, подшипниковые щиты крепятся к корпусу статора.

Конструкция корпуса, щитов и др. в значительной мере зависит от исполнения машины по степени защищенности и системы охлаждения. Обычно корпус машины для лучшего охлаждения снабжен ребрами. Центробежный вентилятор, расположенный на валу двигателя снаружи оболочки машины, обдувает ребристый корпус двигателя. Вентилятор закрыт воздухонаправляющим кожухом.

Внутри машины воздух перемешивается вентиляционными лопастями, отлитыми вместе с короткозамыкающими кольцами, (рис. 12.4, б).