МДК.03.01 27.03.2020 группа Э39
Задание: краткий конспект и практическая работа № 11.
Трехфазный асинхронный двигатель
Асинхронный трёхфазный электродвигатель был изобретён в 1889 году русским электротехником Доливо –Добровольским. В наше время такой электродвигатель очень широко применяется в мировой промышленности, считается одной из лучших разработок в связи с его достоинствами: простота конструкции; высокая надежность в работе; долговечность; низкая стоимость; универсальность. Особенность таких двигателей – напряжение подается на обмотки неподвижного статора, а не на обмотку подвижного ротора, как у двигателей постоянного тока. Здесь нет искрения подвижных контактов. Вспомните, в каких помещениях нельзя применять двигатель постоянного тока и сравните его с трехфазным асинхронным двигателем.
Недостаток этих двигателей: при прямом пуске двигателя возникает пусковой ток в 5-7 раз больше номинального, который может вызвать снижение напряжения, что отрицательно влияет на устойчивую работу соседних электроприемников. В настоящее время применяется управление трехфазными асинхронными двигателями с помощью частотных преобразователей. При этом осуществляется плавный пуск двигателя с пусковыми токами, не превышающие номинальные токи.
Асинхронные машины также обладают обратимостью, т.е. они могут работать в режиме генератора и двигателя.
Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя
Как известно, фазы электрической сети L1, L2,L3 сдвинуты друг относительно друга на 120°. На статоре трехфазного двигателя расположены три фазные обмотки, на которые подаются три фазы сети, сдвинутые друг относительно друга на 120°. Обмотки соединяются между собой звездой или треугольником. Токи в обмотках фаз возбуждают в машине вращающееся магнитное поле статора с числом пар полюсов р. Скорость магнитного поля статора называется синхронной скоростью вращения двигателя и определяется по формуле: n1 = 
гдеn1 – скорость вращающегося магнитного поля статора (синхронная скорость двигателя), об/мин; 
- частота питающей сети, Гц; р – число пар полюсов статора.
При промышленной частоте 50Гц в нашей стране выпускаются двигатели с частотой вращения в зависимости от числа пар полюсов:
Вращающееся магнитное поле, пересекая проводники обмотки ротора, индуцирует в них электродвижущую силу, под действием которой в обмотке ротора протекает ток, что ведет к возникновению электромагнитной силы, под действием которой ротор начинает вращаться со скоростью n2 . В асинхронных двигателях скорость ротора n2 меньше скорости поля статора, т.е. ротор вращается асинхронно относительно поля статора, поэтому двигатель называется асинхронный.
Относительная разность скорости вращения ротора от скорости вращения поля статора называется скольжением (S), которое определяется по формуле:
S = 
* 100 % (выражено в процентах) или S = (в долях от 1)
Скольжение может выражаться или в процентах (от 0 до 100%), или в долях от единицы (от 0 до 1) Номинальное скольжение обычно составляет 2-8%, (т.е 0,02) при неподвижном роторе S = 100% (S = 1)
При промышленной частоте 50Гц в нашей стране выпускаются двигатели с синхронной частотой вращения в зависимости от числа пар полюсов:
| р | ||||||
| n1, об/мин |
Не забываем, что номинальная скорость двигателя, которая дается в паспортных данных двигателя, (т.е. скорость ротора), меньше синхронной скорости двигателя, но ненамного, например, n1= 750 об/мин, nн = 730 об/мин {\displaystyle n_{1}}
По конструкции ротора выделяют асинхронные машины с короткозамкнутым и фазным ротором. Конструкция статора у них одинакова.
Устройство трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым (к.з.) ротором {\displaystyle n_{1}={\frac {60f}{p}}}
Двигатели с к.з. ротором чаще всего применяются в промышленности из–за их простоты, надежности и низкой стоимости.
Статор двигателя состоит из корпуса, сердечника и трех фазных обмоток, которые соединяются или в «звезду», или в «треугольник». U1, V1, W1 (или старое обозначение С1, С2, С3) - начало фазных обмоток. U2, V2, W2 ( или старое обозначение С4, С5, С5) – концы фазных обмоток. На U1, V1, W1 (С1, С2, С3) подается три фазы L1,L2,L3, а концы обмоток соединяются в звезду (Y) или треугольник (Δ).
Двигатель подключается в звезду (Y) или треугольник (Δ) только исходя из его паспортных данных, которые выгравированы на бирке двигателя. Пусть на бирке написано: статор Δ / Y 220/380В значит, двигатель подключать только в звезду. При подключении такого двигателя в треугольник обмотки статора выйдут из строя.
Правило: меньшее напряжение (в данном случае 220В), - это напряжение, на которое рассчитана обмотка двигателя, т.е. на 220В. Из теории трехфазных цепей мы знаем, что при соединении в звезду потребители подключаются между фазой и нулевым проводом, на фазное напряжение, т.е. для нашей сети на 220В. При соединении в треугольник потребители подключаются между двумя фазами, на линейное напряжение, т.е. для нашей сети на 380В. Для нашего двигателя (статор Δ / Y 220/380В) обмотка рассчитана на 220В, поэтому его подключать в звезду)
{\displaystyle n_{1}={\frac {60f}{p}}}Ротор (подвижная часть) трёхфазного двигателя с короткозамкнутым ротором имеет простую конструкцию. Он состоит из короткозамкнутой обмотки в виде "беличьего колеса"- ("беличьей клетки"). В качестве обмотки в роторе используются алюминиевые (в машинах большой мощности - медные) стержни, которые укладываются в пазах сердечника и замыкаются с двух сторон алюминиевыми или медными кольцами (рис. 1).
Рисунок1. Короткозамкнутая обмотка ротора асинхронного электродвигателя
Рисунок 2. Статор и ротор трехфазного асинхронного двигателя с к. з. ротором
У двигателя с фазным ротором в пазах ротора уложены три обмотки, всегда соединенные в «звезду», три вывода обмотки подсоединены к трем контактным кольцам, по которым скользят щетки. Щетки подсоединены к трехфазному реостату. В цепь ротора вводится дополнительное сопротивление (в каждую фазу), чем больше сопротивление, тем меньше скорость двигателя (например, для пуска двигателя). Самая большая скорость, когда реостат закорочен (движок реостата вверху).
Обозначение на схеме.
В паспортных данных двигателя не дается пусковой ток, а дается отношение Inуск/Iн, которое показывает, во сколько раз пусковой ток больше номинального тока.
Например, Iн = 12 А, Inуск/Iн =7, тогда Inуск = 7* Iн = 7*12= 84 А
Реверс двигателя. Для изменения направления вращения трехфазного асинхронного электродвигателя достаточно поменять местами две любых фазы сети независимо от схемы включения электродвигателя
Практическая работа №11