Реферат по теме «Электродвигатели»

Реферат по теме «Электродвигатели»

Скачать:

Предварительный просмотр:

ГОУ СПО ТО «Новомосковский строительный техникум»

По дисциплине «Электрооборудование подъёмно-транспортных, строительных, дорожных машин»

студент группы М-10-1

Электрические машины широко применяют на электрических станциях, в промышленности, на транспорте, в авиации, в системах автоматического регулирования и управления, в быту.

Электрические машины преобразуют механическую энергию в электрическую, и наоборот. Машина, преобразующая механическую энергию в электрическую, называются генератором. Преобразование электрической энергии в механическую осуществляется двигателями.

Любая электрическая машина может быть использована как в качестве генератора, так и в качестве электродвигателя. Это свойство электрической машины изменять направление преобразуемой ею энергии называется обратимостью машины. Электрическая машина может быть также использована для преобразования электрической энергии одного рода тока ( частоты, числа фаз переменного тока, напряжения постоянного тока ) в энергию другого рода тока. Такие электрические машины называются преобразователями.

В основу работы любой электрической машины положен принцип электромагнитной индукции. В зависимости от рода потребляемого или отдаваемого в сеть тока электрические машины подразделяются на машины переменного и постоянного тока. Электрическая машина состоит из неподвижной части — статора (для асинхронных и синхронных машин переменного тока) или индуктора (для машин постоянного тока) и подвижной части — ротора (для асинхронных и синхронных машин переменного тока) или якоря (для машин постоянного тока). В роли индуктора на маломощных двигателях постоянного тока очень часто используются постоянные магниты.

Асинхронный электродвигатель с ко-роткозамкнутым ротором:
1 — ротор,. 2 — обмотка статора, 3 — корпус, 4 — цилиндр из листов электротехнической стали, 5 — вал

Асинхронный электродвигатель с фазным ротором:
а — общий вид, б —

ротор; 1 — вал, 2 — контактные кольца, 3 — обмотка ротора, 4 — пакет ротора

Электродвигатель постоянного тока:
1 — коллектор, 2 — щетки, 3 — якорь, 4 — главный полюс, 5 — катушка обмотки возбуждения, 6 — корпус, 7 — подшипниковый щит, 8 — вентилятор, 9 — обмотка якоря

Ротор может быть:

— фазным (с обмоткой) — используются там, где необходимо уменьшить пусковой ток и регулировать частоту вращения асинхронного электродвигателя. Сейчас эти двигатели редкость, так как на рынке появились преобразователи частоты, ранее же они очень часто использовались в крановых установках.

Якорь — это подвижная часть машин постоянного тока (двигателя или генератора) или же работающего по этому же принципу так называемого универсального двигателя (который используется в электроинструменте). По сути универсальный двигатель — это тот же двигатель постоянного тока (ДПТ) с последовательным возбуждением (обмотки якоря и индуктора включены последовательно). Отличие только в расчётах обмоток. На постоянном токе отсутствует реактивное (индуктивное или ёмкостное) сопротивление. Поэтому любая болгарка, если выкинуть электронный блок, будет вполне работоспособна и на постоянном токе, но при меньшем напряжении сети.

Конструкция машин постоянного тока более сложная, стоимость выше и эксплуатация более дорогая, чем асинхронных, поэтому двигатели постоянного тока применяются в приводах, требующих широкого и плавного регулирования частоты вращения, или в автономных установках при питании двигателей от аккумуляторных батарей.

Асинхронные двигатели переменного тока являются основными преобразователями электрической энергии в механическую и составляют основу привода большинства механизмов, используемых во всех областях человеческой деятельности. Наиболее широко применяются асинхронные электродвигатели общего назначения средней мощности (от 1 до 4000 кВт) на низкое напряжение (до 1000 В)

Говоря об асинхронных электродвигателях переменного тока, можно дополнительно выделить две основные группы по назначению: электродвигатели общего назначения (общепромышленные) и двигатели специального назначения. К двигателям специального назначения относятся крановые и металлургические, тяговые, судовые, экскаваторные и взрывозащищенные электродвигатели.

Контактные кольца — вид электрических контактов, выполненных в виде токопроводящего кольца с прилегающими к нему щётками, обеспечивающих подачу электричества во вращающейся электрической машине из одной части цепи в другую при помощи скользящего контакта.

Контактные кольца применяются в случае невозможности прямой передачи электрической энергии при помощи проводов, например при подаче на вращающийся вал.

Используются в машиностроении, электродвигателях, робототехнике (для передачи информационного и управляющего сигнала). Применяемые в электродвигателях контактные кольца более предпочтительны по сравнению с коллекторным узлом, так как в процессе работы получают меньший износ.

В зависимости от выбранного технологического решения могут применяться контактные кольца концентрические и продольные.

Контактные кольца изготавливаются обычно из твёрдых металлов и, в отдельных случаях, имеют устойчивое к износу и воздействию внешней среды покрытие (позолоченное или серебряное).

Также известны случаи применения жидкометаллических контактных колец — ртутных токосъемников, обеспечивающих передачу больших токов и имеющие низкое сопротивление.

Асинхронный двигатель

Устройство и принцип действия асинхронных двигателей. Временная диаграмма фазных токов обмотки статора. Силовые линии магнитного поля асинхронного двигателя в разные моменты времени. Взаимодействие вращающегося магнитного поля с обмоткой ротора.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Омский государственный аграрный университет имени П.А. Столыпина»

Кафедра технического сервиса, механики и электротехники факультета технического сервиса в АПК

на тему: Асинхронный двигатель

Выполнили: ст. 41 гр., Голышев К., Гаврюшин К.

Проверил: ст. преп., доцент, кандидат технических наук, Троценко В.В.

1. Асинхронный двигатель. Общие сведения

2. Устройство асинхронного двигателя

3. Принцип действия

1. Асинхронный двигатель. Общие сведения

Асинхронные машины относятся к классу электромеханических преобразователей, т.е. преобразователей электрической энергии в механическую или механической в электрическую. В первом случае они называются двигателями, а во втором — генераторами. Все электрические машины обладают свойством обратимости и могут осуществлять преобразование энергии в обоих направлениях, поэтому при изучении процессов в машинах пользуются понятиями двигательного и генераторного режимов. Однако при разработке и изготовлении машины оптимизируются для условий работы в одном из режимов и используются в соответствии с назначением. Асинхронные машины не являются исключением из этого правила, но асинхронные генераторы значительно уступают синхронным по многим параметрам и редко используются на практике, в то время как асинхронные двигатели являются самыми распространёнными электромеханическими преобразователями. Суммарная мощность асинхронных двигателей составляет более 90% общей мощности всех существующих двигателей, поэтому в данном курсе мы ограничимся рассмотрением только этого типа машин. Асинхронные двигатели относятся к бесколлекторным машинам переменного тока или машинам с вращающимся магнитным полем. Название асинхронные (несинхронные) объясняется тем, что в статическом режиме работы скорость вращения ротора (вращающейся части) двигателя отличается от скорости вращения магнитного поля, т.е. ротор и поле вращаются несинхронно.

2. Устройство асинхронного двигателя

Устройство асинхронного двигателя показано на рис.

Основные его части статор и ротор. Статор — это неподвижная часть мотора (1), в котором закреплены между собой все части электродвигателя и с помощью которого двигатель крепится на основании.

Подшипники качения (2) размещаются в подшипниковых щитах (3), которые обеспечивают соосность между статором и ротором. В корпусе (1) размещён магнитный сердечник (7), собранный из статорных пластин толщиной 0,3 — 0,5 мм. Эти пластины изолированы друг от друга. В желобах статора расположена трёхфазная обмотка (8), с помощью которой получаем вращающееся магнитное поле. Ротор (9), закреплённый на валу (10), вращается на подшипниках. На свободном конце вала находится вентилятор (4), который при вращении мотора подаёт воздух для охлаждения. Вентилятор закрыт крышкой для защиты от касания. Для электрического подсоединения мотора на корпусе находится клеммная коробка (6).

3. Принцип действия

Рассмотрение принципа действия асинхронного двигателя можно разделить на два этапа: первый этап — создание обмоткой статора вращающегося магнитного поля, второй этап — взаимодействие вращающегося магнитного по- ля с обмоткой ротора. Магнитное поле асинхронного двигателя Симметричная трехфазная обмотка статора подключена к трехфазному источнику. При этом фазные токи симметричны, т.е. одинаковы по величине и отличаются по фазе на 1/3 часть периода. Временная диаграмма фазных токов показана на рис. 1. Обмотка статора с симметричным трехфазным током создает магнитное поле, распределенное в магнитной цепи асинхронного двигателя. Для анализа характера магнитного поля рассмотрим распределение его силовых линий в разные моменты времени, обозначенные на рис. t1, t2, t3, t4 через равные промежутки ?t=T/3.

асинхронный двигатель статор ротор

Рис. 1- Временная диаграмма фазных токов обмотки статора

Распределение силовых линий магнитного поля определяется направлением токов в проводниках обмотки статора, расположенных в его пазах. Каждая фаза трехфазной обмотки представлена одним витком, стороны которого находятся в диаметрально расположенных пазах. Три фазы смещены относительно друг друга по окружности на 120°. Проводники, соответствующие началам фаз, обозначены символами А, В, С, концы фаз — X, Y, Z. На рис.2 показаны силовые линии магнитного поля для трех моментов времени.

Рис. 2- Силовые линии магнитного поля асинхронного двигателя в разные моменты времени

Направления токов в проводниках определяются их значениями в соответствии с временной диаграммой на рис. 1. В частности, в момент времени t1 ток фазы А положителен (iA>0). На рис. 2 положительному значению тока соответствует направление за плоскость рисунка, которое обозначено в начале фазы А знаком «+». В конце этой фазы X ток отрицателен, т.е. имеет обратное направление, которое обозначено знаком «*». Аналогично обозначены токи двух других фаз, которые в соответствии с временной диаграммой в этот момент времени имеют отрицательные значения (iB0, iC0. Как видно на рис. 2, при питании обмотки статора трехфазным током создается двухполюсное магнитное поле. С изменением фазных токов это магнитное поле поворачивается в пространстве. При этом через равные промежутки времени (?t=T/3) магнитное поле поворачивается в пространстве на равный угол (1/3 часть окружности). В момент времени t4 распределение токов в обмотке и магнитное поле повторяет момент t1, Таким образом, симметричная трехфазная обмотка статора асинхронного двигателя, потребляющая от трехфазного источника симметричные фазные токи, создает равномерно вращающееся в пространстве магнитное поле.

Взаимодействие вращающегося магнитного поля с обмоткой ротора Электромагнитный вращающий момент асинхронного двигателя создается при взаимодействии вращающегося магнитного поля с обмоткой ротора. Рис. 2 иллюстрирует процессы, происходящие при этом взаимодействии.

Рис. 3. Взаимодействие вращающегося магнитного поля с обмоткой ротора

Здесь показаны стержни короткозамкнутой обмотки ротора. Вращающееся магнитное поле, связанное с ротором, представлено его силовыми линиями с индукцией В, направленными сверху вниз. Направление вращения магнитного поля — по часовой стрелке с частотой вращения n0. При вращении магнитного поля его силовые линии пересекают проводники обмотки ротора. При этом проявляется индукционное действие магнитного поля. Согласно закона электромагнитной индукции в проводнике, движущемся в магнитном поле (относительно магнитного поля), индуцируется ЭДС e Величина этой ЭДС определяется интенсивностью магнитного поля (индукцией В) и скоростью движения проводника относительно магнитного поля v: e2 = Bvl 2 , (где l — длина проводников обмотки ротора). Направление ЭДС e2 в проводнике определяется по правилу правой руки. При этом необходимо иметь в виду, что вектор скорости определяется направлением движения проводника относительно магнитного поля. Например, на рис. 2 магнитное поле вращается по часовой стрелке. При этом относительно верхних проводников силовые линии движутся вправо. Это эквивалентно направлению движения проводника относительно магнитного поля влево, т.е. вектор скорости относительного движения проводника следует направить влево. С учетом этого направление ЭДС индукции в верхних проводниках обмотки ротора — из-за плоскости рисунка, а в нижних проводниках — за плоскость рисунка. Эти направления обозначены условными знаками «+» и «*». В короткозамкнутой обмотке ротора все стержни включены в замкнутую электрическую цепь посредством короткозамыкающих колец. В каждом стержне под действием ЭДС е2 возникает ток ротора (вторичный ток) i2 того же направления, что и ЭДС. Величина этого тока определяется величиной ЭДС е2 и полным сопротивлением обмотки ротора Z2.i2= e2/Z2. При возникновении тока в обмотке ротора проявляется силовое действие магнитного поля, т.е. на проводники с током, находящиеся в магнитном поле, действует электромагнитная сила Fэм. Величина этой силы определяется интенсивностью магнитного поля (индукцией В) и величиной тока i2: Fэм= Bi(2)/ l. Направление действия электромагнитной силы определяется в соответствии с правилом левой руки. При направлениях силовых линий и токов в обмотке ротора, показанных на рис. 3, направление электромагнитной силы, действующей на верхние проводники, — вправо, а на нижние — влево. Силы, действующие на все проводники обмотки ротора, складываясь, создают электромагнитный вращающий момент Мэм , направленный по часовой стрелке.

где D2 — диаметр ротора; N2 — число проводников обмотки ротора.

Под действием этого вращающего момента ротор вращается с частотой вращения n в том же направлении, что и магнитное поле. При этом двигатель, вращая приводной механизм, совершает механическую работу. Для осуществления реверса (изменения направления вращения) необходимо поменять на- правление вращения магнитного поля. Для этого достаточно переключить об- мотку статора так, чтобы изменить последовательность чередования фаз на противоположную.

Таким образом, асинхронный двигатель, обмотка статора которого подключена к трехфазному источнику электроэнергии, создает электромагнитный вращающий момент и совершает механическую работу. Т.е. асинхронный двигатель преобразует электрическую энергию в механическую.

Необходимым условием создания электромагнитного момента является неравенство частоты вращения ротора n и магнитного поля n0. Если ротор вращается с такой же частотой вращения, как и магнитное поле (n=n0), то проводники обмотки ротора относительно магнитного поля неподвижны, т.е. скорость относительного движения v=0. Тогда ЭДС е2 в обмотке ротора равна нулю, и тока в обмотке нет (i2=0), электро- магнитная сила не создается (Fэм=0) и электромагнитный вращающий момент равен нулю. Т.е. механическая энергия не создается. Такой режим работы асинхронного двигателя называется холостой ход. Частота вращения ротора, равная частоте вращения магнитного поля, называется синхронной.

Достоинства асинхронного двигателя:

1. Простота изготовления.

2. Относительная дешевизна.

3. Высокая надёжность в эксплуатации.

4. Невысокие эксплуатационные затраты.

5. Возможность включения в сеть без каких-либо преобразователей (для нагрузок, не нуждающихся в регулировке скорости).

Все вышеперечисленные достоинства являются следствием отсутствия механических коммутаторов в цепи ротора и привели к тому, что большинство электродвигателей, используемых в промышленности — это асинхронные машины, в исполнении АДКЗ.

Недостатки асинхронного двигателя:

1. Небольшой пусковой момент.

2. Значительный пусковой ток.

3. Низкий коэффициент мощности.

4. Сложность регулирования скорости с необходимой точностью.

Причиной широкого распространения асинхронных двигателей является их предельная простота, надёжность и экономичность. Можно сказать, что асинхронные двигатели совместно с синхронными генераторами и трёхфазными линиями передачи и распределения электрической энергии образуют систему передачи механической энергии на расстояние. В последнее время в связи с появлением полупроводниковых преобразователей частоты для питания асинхронных двигателей область их применения существенно расширилась. Они стали широко применяться в высокоточных приборных приводах там, где ранее использовались в основном двигатели постоянного тока.

1. Учебное пособие: Электротехника Асинхронный двигатель, Проскуряков В.С., Соболев С.В.

2. Учебное пособие: Общая электротехника, Усольцев А.А.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Образование вращающегося магнитного поля. Подключение обмотки статора к цепи переменного трехфазного тока. Принцип действия асинхронного двигателя. Приведение параметров вторичной обмотки к первичной. Индукция магнитного поля. Частота вращения ротора.

презентация [455,0 K], добавлен 21.10.2013

Определение трехфазного асинхронного двигателя и обмоточных данных, на которые выполнены схемы обмоток. Перерасчет обмоток на другие данные (фазное напряжение и частоту вращения магнитного поля статора). Установление номинальных данных электродвигателя.

курсовая работа [1006,7 K], добавлен 18.11.2014

Функционирование асинхронных машин в режиме генератора. Устройство асинхронных двигателей и их основные характеристики. Получение вращающегося магнитного потока. Создание вращающего момента. Частота вращения магнитного потока статора и скольжения.

реферат [206,2 K], добавлен 27.07.2013

Получение вращающего магнитного поля, работа статора. Пуск в ход однофазного асинхронного двигателя, его механическая характеристика и применение. Способ подключения трёхфазного двигателя в однофазную сеть, подбор и определение ёмкости конденсатора.

реферат [35,7 K], добавлен 20.05.2011

Расчет параметров обмотки статора и ротора асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Расчет механической характеристики асинхронного двигателя в двигательном режиме по приближенной формуле М. Клосса и в режиме динамического торможения.

курсовая работа [827,2 K], добавлен 23.11.2010