 |
|
Трехфазные асинхронные двигатели с фазным ротором
Устройство трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором представлено на рисунке 2.3.
Асинхронный двигатель с фазным ротором — конструктивно отличается от асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором главным образом устройством ротора. Статор этого двигателя состоит из корпуса 3 и сердечника 4 с трехфазной обмоткой. Сердечник собран в пакет из отштампованных тонких листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм покрытых слоем изоляционного лака и скреплен специальными скобами или продольными сварными швами по наружной поверхности. Такая конструкция сердечника способствует значительному уменьшению вихревых токов, возникающих в процессе перемагничивания сердечника вращающимся магнитным полем.
На внутренней поверхности сердечника статора имеются продольные пазы, в которых расположены пазовые части обмотки статора и лобовые части, находящимися за пределами сердечника по его торцовым сторонам. Асинхронный двигатель с фазным ротором имеет подшипниковые щиты 2 и 6 с подшипниками качения 1 и 7. К корпусу 3 прикреплены лапы 10 и коробка выводов 9.
В расточке статора расположена вращающаяся часть двигателя — ротор, состоящий из вала 8 и сердечника 5. Ротор имеет более сложную конструкцию. На валу 8 закреплен шихтованный сердечник 5 с трехфазной обмоткой, выполненной аналогично обмотке статора. Эту обмотку соединяют звездой, а ее концы присоединяют к трем контактным кольцам 11, расположенным на валу и изолированным друг от друга и от вала. Для осуществления электрического контакта с обмоткой вращающегося ротора на каждое контактное кольцо накладывают две щетки, располагаемые в щеткодержателях. Каждый щеткодержатель снабжен пружинами, обеспечивающими прижатие щеток к контактному кольцу с определенным усилием.
Асинхронные двигатели с фазным ротором имеют более сложную конструкцию и менее надежны, но они обладают лучшими регулировочными и пусковыми свойствами, чем двигатели с короткозамкнутым ротором. На корпусе асинхронного двигателя прикреплена табличка, на которой указаны тип двигателя, завод-изготовитель, год выпуска и номинальные данные (полезная мощность, напряжение, ток, коэффициент мощности, частота вращения и КПД).
Охлаждение двигателя осуществляется методом обдува наружной поверхности корпуса. Поток воздуха создается центробежным вентилятором.
Рисунок 2.3 - Устройство трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором
Монтаж двигателя в месте его установки осуществляется либо посредством лап 10, либо посредством фланца. В последнем случае на подшипниковом щите (обычно со стороны выступающего конца вала) делают фланец с отверстиями для крепления двигателя к рабочей машине. Для предохранения обслуживающего персонала от возможного поражения электрическим током двигатели снабжаются болтами заземления (не менее двух).
Холостой ход
Опыт холостого хода даёт возможность изучить свойства магнитной цепи, определить возникающие при холостом ходе потери и чисто механические свойства АД при питании от источника регулируемого напряжения номинальной частоты. АД потребляет мощность, которая расходуется в основном на покрытие потерь в стали и механических потерь.
Для получения характеристики холостого хода производят несколько измерений при n=const, f=const и U1=var. При проведении опытов следует всегда повышать напряжение сверх номинального, чтобы проследить за характером изменения потерь в стали и намагничивающей силы при увеличении магнитного потока.
Наиболее важной частью характеристики холостого хода является кривая насыщения, называемая также кривой намагничивания или кривой холостого хода. Она показывает зависимость между током намагничивания (I0) и Э.Д.С. (Е0), при этом последняя почти всегда приравнивается к напряжению U0 на зажимах АД при холостом ходе. Так как падением напряжения на внутреннем активном и индуктивном сопротивлениях за счёт малой величины тока холостого хода можно пренебречь.
При cos 
холостого хода в пределах от 0,01 до 0,15 намагничивающий ток будет равен току холостого хода, при этом ошибка не превышает 1%.
Для полной оценки АД необходимо знание потерь холостого хода, то есть механических потерь (Pмех) и потерь в стали (Pст) ненагруженного АД. Они определяются на холостом ходу мощностью (Р0) за вычетом потерь в обмотке статора (Pмеди). Так как (Pмеди) очень малы, ввиду малости I0, (незначительная доля по сравнению с Pмех и Pст) – ими пренебрегают, и потери холостого хода можно приравнять к (Р0).
Опыт начинают с напряжения питания 
, затем постепенно понижают напряжение до 
так, чтобы один из замеров соответствовал номинальному напряжению Uном . Измеряют линейные значения напряжений и токов, а затем (в зависимости от схемы соединения обмотки статора) определяют фазные значения напряжения и тока холостого хода:
при соединении в звезду:
и 
(2.6)
при соединении в треугольник:
и 
(2.7)
Активная мощность Р0 измеряется в опыте холостого хода ваттметром и включает в себя электрические потери в обмотке статора:
, (2.8)
Здесь r1 — активное сопротивление фазы обмотки статора (Ом), измеренное непосредственно после отключения двигателя от сети, чтобы обмотка не успела охладиться.
магнитные потери в сердечнике статора Рм и механические потери Рмех (Вт):
(2.9)
Сумма магнитных и механических потерь двигателя (Вт):
. (2.10)
Коэффициент мощности для режима холостого хода:
(2.11)
По результатам измерений и вычислений строят характеристики холостого хода I0, Р0, , cosφ0 = f(U1), на которых отмечают значения величин I0ном, Р0ном, (Рм + Pмех)ном и cosφном, соответствующих номинальному напряжению U1ном.
Если график (Рм + Pмех) = f(U1) продолжить до пересечения с осью ординат (U1 = 0), то получим величину потерь Рмех.
Это разделение магнитных и механических потерь основано на том, что при неизменной частоте сети f1 частота вращения двигателя в режиме х.х n0, а следовательно, и механические потери Рмех неизменны. В то же время магнитный поток Ф прямо пропорционален ЭДС статора Е1.
Для режима холостого хода U1 = E1, а поэтому при U1 = 0 и магнитный поток Ф = 0, а следовательно, и магнитные потери Рм = 0.
Определив величину механических потерь Рмех, можно вычислить магнитные потери Pм (Вт):
. (2.12)