Роторы асинхронной машины могут быть короткозамкнутыми и фазными, различающиеся типом обмотки.

Таким образом, электрическая энергия, поступающая из сети в обмотку статора, преобразуется в механическую энергию вращения ротора двигателя.

Конструкция трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Асинхронные машины относятся к категории неявнополюсных электрических машин, поскольку ни на статоре, ни на роторе асинхронной машины нет явно выраженных полюсов. При этом обмотки статора и ротора равномерно распределены в пазах по внутреннему периметру сердечника статора и внешнему периметру сердечника ротора.

Сердечники статора и ротора делают шихтованными из штампованных листов (пластин) холоднокатаной листовой электротехнической стали толщиной 0,5 мм (рис. 2.3).

Рис. 2.3.

Для ослабления вихревых токов листы статора перед сборкой в пакет лакируют, а листы ротора оксидируют. Полученная оксидная пленка является достаточной изоляцией, так как частота перемагничивания ротора невелика и в номинальном режиме обычно не превышает 5 Гц.

На внутренней поверхности сердечника статора и наружной поверхности ротора расположены продольные пазы, в которых располагаются пазовые стороны обмоток статора и ротора соответственно. Сердечники статора и ротора, разделенные воздушным зазором, образуют магнитную систему асинхронной машины, в которой замыкается основной магнитный поток (см. рис. 2.3).

На рис. 2.4 показан статор асинхронной машины, состоящий из корпуса 1, сердечника 2 и обмотки 3. В пазах сердечника статора расположены пазовые стороны обмотки статора. На переднем плане рисунка видны лобовые части обмотки, которые соединяют пазовые стороны этой обмотки, образуя обмотку статора определенной конструкции, состоящую обычно из m₁ = 3 однофазных обмоток, соединенных «звездой» или «треугольником».

Рис. 2.4.

Шаг обмотки статора y₁ является полным (диаметральным), если он равен полюсному делению

,

где Z₁ – число пазов в сердечнике статора.

Шаг обмотки статора называют укороченным, если он меньше полюсного деления . Укорочение шага обмотки способствует улучшению формы графика распределения магнитной индукции в воздушном зазоре машины, приближая его к синусоиде. Это позволяет снизить добавочные потери и уменьшить провалы в механической характеристике асинхронного двигателя. Катушки одной фазы обмотки, расположенные в соседних пазах и соединенные последовательно, образуют катушечную группу. Катушечные группы, входящие в обмотку фазы, могут быть соединены между собой последовательно-параллельно. Три фазные обмотки, соединенные в «звезду» или «треугольник», образуют трехфазную обмотку статора.

Катушечные группы обмотки, соединенные между собой, образуют параллельные ветви. Число параллельных ветвей а₁ в обмотке одной фазы зависит от способа соединения катушечных групп: при последовательном соединении число параллельных ветвей минимально (а₁ = 1), при параллельном соединении их число равно числу полюсов а₁ = 2р, при смешанном соединении (последовательно-параллельном) можно получить 1 < a₁ < 2p.

Роторы асинхронной машины могут быть короткозамкнутыми и фазными, различающиеся типом обмотки.

У большинства трехфазных асинхронных двигателей начала фазных обмоток статора и концы этих обмоток выводят на клеммы коробки выводов, что позволяет соединять фазные обмотки статора в «звезду» или «треугольник» непосредственно в месте эксплуатации двигателя.

Это дает возможность использовать один и тот же двигатель для включения в сеть на два разных напряжения: 220/380 или 380/660 В. Соединение обмотки статора «звездой» или «треугольником» выполняется перестановкой перемычек на панели коробки выводов (рис. 2.5).

Рис. 2.5.

Короткозамкнутую обмотку ротора выполняют из алюминия путем заливки сердечника ротора под давлением. При этом размеры и форма стержней ротора определяются размерами и формой пазов сердечника ротора. Одновременно со стержнями отливают коротко замыкающие кольца и вентиляционные лопатки. Пазы ротора обычно имеют овальную форму, и лишь в двигателях с улучшенными пусковыми свойствами применяют пазы другой формы.

Помимо активных частей асинхронный двигатель имеет конструктивные части, которые непосредственно в электромагнитных процессах, протекающих в двигателе, не участвуют, но без них работа двигателя была бы невозможной. К таким частям относится станина (корпус).

Станина представляет собой остов двигателя, в котором расположен сердечник статора обмотки. Станина воспринимает механическую нагрузку от сердечника статора, ротора с обмоткой через подшипники и подшипниковые щиты. Конструкция станины в значительной степени зависит от исполнения двигателя по степени защиты и от способа охлаждения.

Для размещения вводного устройства на станине делают окна для выводных концов обмотки статора. На торцах станины выполняют центрирующие заточки для установки подшипниковых щитов. В нижней части станины отливают или приваривают лапы для установки машины на месте ее эксплуатации.

На двигателе имеются винтовые зажимы для заземления с элементами, предотвращающими самоотвинчивание. Один из зажимов располагают в коробке выводов и еще один или два – на станине или подшипниковом щите.

Вал двигателя несет не себе сердечник ротора с обмоткой. При этом вал испытывает действие вращающего и изгибающего моментов. Последний создается радиальными силами реакции механической передачи. Кроме того, в двигателях горизонтального расположения вал испытывает изгибающее усилие от сил одностороннего магнитного торможения. Действие всех перечисленных сил определяет требования к валу двигателя: вал должен быть прочным во всех своих сечениях и достаточно жестоким, чтобы прогиб вала не превышал допустимого значения – не более 5% от размера воздушного зазора.

Подшипниковые щиты служат для передачи механических усилий от вала к станине. Подшипниковые щиты обычно изготовляют из алюминия или чугуна. В двигателях защищенного исполнения подшипниковые щиты имеют отверстия для прохода воздуха, прикрытые жалюзи.

Наиболее распространенным дефектом при сборке двигателей является перекос подшипниковых щитов, который ведет к появлению вибраций и интенсивному износу подшипников.

Конструкция трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором.

Сердечник ротора имеет трехфазную двухслойную обмотку, выполненную изолированными обмоточными проводами по типу обмотки статора, с тем же числом полюсов. Фазные обмотки ротора соединены «звездой», а три конца подключены к трем контактным кольцам. При наложении на эти кольца щеток возникает конструкция, позволяющая электрически соединить вращающийся ротор с устройствами, находящимися вне двигателя.

Двигатели с короткозамкнутым ротором проще по конструкции и имеют меньшие габариты, а следовательно, они надежнее и дешевле двигателей с фазным ротором. Однако по своим пусковым и регулировочным свойствам они уступают двигателям с фазным ротором, так как в этих двигателях имеется возможность посредством пускового реостата, включенного в цепь ротора, увеличить пусковой момент и уменьшить пусковой ток. Кроме того, посредством реостата возможно изменять форму механических характеристик, что определяет их успешное применение в регулируемом электроприводе подъемных механизмов и других устройств.