АСИНХРОННЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ
Одним из самых распространенных потребителей электроэнергии является трехфазный асинхронный электродвигатель, который может быть установлен на любой рабочей машине.
Рис. 54. Асинхронный электродвигатель: |
а — двигатель с короткозамкнутым ротором: 1 — статор, 2 — подшипниковые щиты, 3 — зажимная коробка, 4 — короткозамкнутый ротор, 5 — вентилятор; б — фазный ротор |
6) |
Устройство асинхронного двигателя (рис. 54) чрезвычайно просто: основными его частями являются статор (неподвижная часть) и ротор (вращающаяся часть).
Статор 7 имеет цилиндрический машитопровод из тонких стальных листов, изолированных тонкой бумагой или лаком. На внутренней поверхности магнитопровода выштампованы пазы, параллельные оси цилиндра. В пазах размещены три группы катушек, представляющих собой трехфазную обмотку.
Ротор двигателя ■ делается либо в виде беличьего колеса (рис. 54, а), либо с контактными кольцами (рис. 54, б). Беличье колесо представляет собой ряд алюминиевых или медных стержней, присоединенных «а концах к двум алюминиевым или медным кольцам. Стержни, таким образом, оказываются замкнутыми между собой накоротко. Отсюда и название ротора-—короткозамкнутый.
Ротор с контактными кольцами называется фазным и выполняется в виде цилиндра, по наружной поверхности которого параллельно оси расположены пазы. В пазах размещена трехфазная обмотка, подобная обмотке статора и соединенная обычно в звезду, три свободных конца которой соединяются с тремя медными изолированными кольцами, укрепленными на валу ротора. К кольцам примыкают щетки, образуя с ними скользящий контакт. Это позволяет соединить обмотку ротора последовательно с пусковым реостатом. Пусковой реостат ограничивает ток в момент пуска и увеличивает пусковой вращающий момент.
Оба типа ротора, как и статор, набираются из тонких изолированных стальных листов. Наибольшее распространение получил короткозамкнутый ротор.
Ротор помещается внутри статора с очень небольшим зазором (0,3—0,5 мм) и свободно вращается в подшипниках. С боков ротор и статор закрываются подшипниковыми щитами 2. Кроме того, двигатель снабжается вентиляторами.
Обмотка статора представляет систему трех катушек, расположенных под углом в 120° в пространстве. Эти катушки питаются от сети трехфазным током, т. е. тремя токами, сдвинутыми по фазе на Уз периода. Каждый из этих токов образует переменное магнитное поле. В результате совместного действия этих полей получается вращающееся магнитное поле, которое пересекает обмотку ротора и наводит в ней напряжение, как во вторичной обмотке трансформатора. Если обмотку ротора замкнуть (накоротко, как в короткозамкнутом роторе, или на пусковой реостат, как в фазном роторе), то по ней потечет ток. Этот ток взаимодействует с вызвавшим его вращающимся полем статора, в результате чего ротор приходит во вращение.
Опыт показывает, что в момент пуска двигателя ток, потребляемый им, обычно очень велик, и поэтому следует принимать меры для его уменьшения. С этой целью в цепь фазного ротора последовательно с кольцами включается пусковой реостат, сопротивление которого по мере увеличения скорости вращения ротора постепенно уменьшают. К концу пуска реостат выводится совсем.
В короткозамкнутых двигателях для уменьшения пускового тока понижают подводимое из сети напряжение. Для этого при соединении в рабочем режиме обмоток статора звездой последовательно с ними включают пусковой реостат, который выводится по мере раскручивания двигателя.
При соединении обмоток треугольником применяется схема переключения со звезды на треугольник: обмотки статора в момент пуска соединяют звездой, а когда двигатель разовьет нормальное число оборотов, переключают на треугольник.
Рис. 55. Магнитный пускатель: / — главные контакты, 2 — сердечник, 3 — кнопка «пуск», 4— кнопка «стоп», 5 — блок-контакты, € — катушка |
Для пуска и остановки двигателя служит магнитный пускатель (рис. 55). Он состоит из катушки 6, насаженной на подвижный стальной сердечник 2, и четырех пар контактов, любые три из которых включаются в рабочую цепь последовательно с двигателем. Эти контакты называются главными. Катушка 6 включается во вспомогательную цепь (цепь управления) последовательно с кнопками «пуск» 3 и «стоп» 4. Параллельно кнопке «пуск» включена четвертая пара контактов - блок-контакты 5. Пуск двигателя происходит следующим образом. При нажатии кнопки «пуск» 3 цепь управления замыкается, и по ней проходит ток от провода А через катушку 6, кнопки «пуск» 3 и «стоп» 4 к проводу В, создавая вокруг катушки магнитное поле. Это поле втягивает в катушку сердечник 2, замыкая все четыре пары контактов. Благодаря замыканию рабочей цепи двигатель начинает вращаться. При отпускании кнопки «пуск» цепь управления остается замкнутой через блок-контакты. Останавливают двигатель, нажав на кнопку «стоп».
При необходимости изменить направление вращения двига
теля меняют местами любые два из трех подходящих к статору проводов.
Применяется также реверсивный магнитный пускатель, который имеет две кнопки «пуск» и одну кнопку «стоп». При нажатии на одну кнопку «пуск» двигатель начинает вращаться по часовой стрелке, при нажатии на другую — против часовой стрелки.
Магнитный пускатель позволяет включать и отключать двигатель, находящийся далеко от пускателя.