Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором — виды, принцип работы

Все электрические двигатели содержат две главные части, взаимодействующие друг с другом. Этими частями являются статор и ротор. Статор инициирует взаимодействие, и ротор отвечает на него своим вращением. Все электродвигатели классифицируются на основе того или иного принципа, обеспечивающего взаимодействие главных частей. Например, в движке статор подобно первичной обмотке трансформатора индуцирует во вторичной обмотке — роторе — электромагнитные процессы. Значит это — асинхронный электродвигатель.

Разновидности простейших движков-трансформаторов

Движки переменного тока могут быть синхронными. Схема получается проще, а мотор дешевле. Хотя все асинхронные двигатели содержат статор, аналогичный синхронной машине, конструкция ротора определяет их существенное отличие от них. Его не нужно намагничивать тем или иным способом, как это делается в синхронном движке. Несмотря на отличия моделей асинхронных машин, конструкция их ротора — это эквивалент короткозамкнутой вторичной обмотки.

Самый простой вариант — короткозамкнутый ротор. Его можно просто отлить из ферромагнитного материала и обработать надлежащим образом. Сплавы на основе железа проводят электрический ток и взаимодействуют с магнитным полем. Цельнометаллическая конструкция обладает следующими преимуществами:

• наиболее проста в изготовлении и по этой причине обладает минимальной себестоимостью;
• лучше всего переносит усилия, возникающие при работе двигателя;
• хорошо разгоняется из-за эффективного взаимодействия магнитных полей.

Цельнометаллический вариант

Как преодолеваются недостатки болванки

Однако вполне очевидно то, что такой короткозамкнутый ротор будет не лучшим проводником для токов, индуцируемых статором. Сплавы железа проводят электроток заметно хуже алюминия или меди. Кроме этого ведь неспроста магнитопроводы трансформаторов изготавливают из стальных пластин, а не из цилиндрических болванок. Вихревые токи нагревают литой металл и уменьшают общую эффективность электроустановки. Поэтому недостатки массивности конструкции из железного сплава конструктивно учитывает наиболее эффективный двигатель с короткозамкнутым ротором.

В таком электродвигателе используются алюминиевые или медные детали. Функции применительно к созданию магнитного поля и проводимости тока конструктивно разделяются. Для получения переменного магнитного поля с малыми потерями по аналогии с трансформаторами применяются тонкие изолированные пластины. Каждая из них содержит выемки и по форме эквивалентна поперечному сечению ротора. Ее материалом является трансформаторная сталь.

Как получается беличье колесо (клетка)

После того как пластины собраны, получается цилиндр с канавками. Они образованы выемками, в которые укладываются стержни из алюминия или меди. На торцы цилиндра надеваются пластины или кольца из такого же металла, что и стержни, концы которых крепятся к ним. Каждая пара диаметрально противоположных стержней, таким образом, создает короткозамкнутый виток. Его сопротивление индуцируемому току гораздо меньше, чем у железного сплава. Стержни с пластинами выглядят, как беличья клетка.

Беличья клетка

Поэтому двигатель с короткозамкнутым ротором такой конструкции имеет меньше потерь и по этой причине широко распространен. Но сходство этого электромотора асинхронного электродвигателя короткозамкнутым ротором своим похожего на обычный нагруженный силовой трансформатор ограничено к применению в некоторых электросетях. Не каждая из них может выдержать большой пусковой ток. Если асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором будут стартовать одновременно, величина тока будет велика и сравнима с коротким замыканием.

В начале их пуска происходит процесс, аналогичный включению трансформатора с вторичной обмоткой, замкнутой накоротко. В этом начальном положении магнитное поле почти неподвижно, и в этой связи так называемое скольжение получается самым большим. Неподвижный короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя создает при пуске наиболее мощное электромагнитное поле. Ведь он собран из листовой стали, отличающейся минимальными вихревыми потерями, а беличье колесо характеризуется минимальным электрическим сопротивлением.

Как ограничить пусковой ток

По этой причине асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором в некоторых сетях приходилось заменять движками другой конструкции. Конструктивно несложно сделать так, чтобы в одном и том же статоре применить и короткозамкнутый, и фазный ротор. Дело в том, что в установившемся режиме, когда обороты набраны, обе эти конструкции эквивалентны нагруженной вторичной обмотке трансформатора. Поэтому и фазный, и короткозамкнутый ротор будут работать без существенных отличий.

Следует упомянуть специальные конструктивные решения, которые сглаживают броски пускового тока. Они основаны на распределении электротока в зависимости от его силы по сечению проводника. Речь идет о двойной беличьей клетке и глубоком пазе. Изображения таких конструкций показаны далее. Но устройство асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором не обеспечивает управление электромагнитными процессами в нем.

Ротор с глубокими пазами Двуклеточный ротор

Если потребуется плавно с ограничением тока запустить трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, надо в каждой фазе установить регулятор. Потребуется три регулятора, которыми надо согласованно управлять под напряжением источника питания. Получается сложная схема, которую не всегда удавалось эффективно реализовать. Поэтому применение фазного ротора вместо короткозамкнутого до появления мощных полупроводниковых приборов было самым оптимальным техническим решением ограничения пускового тока.

Как выглядит эта конструкция и его эквивалентная схема, показано далее.

Фазный ротор

 

Фазный ротор и его схема со стартовыми реостатами

Вместо намного более простой, но сильно токовой беличьей клетки для каждой фазы делается обмотка (1) из большого числа витков. Соответственно, уменьшается величина тока. С этой же целью выбрано соединение звездой. Выводы обмоток расположенных на вале (2) и присоединяются к трем кольцам (3), установленным на этом же вале. Для получения возможности соединения с ними на корпусе движка крепятся щетки (4). Фактически каждая щетка — это вывод вторичной обмотки трансформатора. Присоединение статора к источнику питания будет означать появление напряжения на щетках.

Если к этим выводам не присоединена нагрузка, ротор реагирует на поле статора весьма незначительно. Он собран из пластин, изоляция которых препятствует появлению электротока. А при замыкании щеток накоротко получится разновидность короткозамкнутой конструкции. Следовательно, подбирая нагрузку, например, реостатом (5), можно обеспечить регулировку пускового тока и режима работы движка в дальнейшем. Но стоимость фазного ротора существенно выше беличьего колеса. И надежность щеточного контакта ухудшает характеристики электродвигателя.     

Трехфазный асинхронный двигатель

Движки однофазные, отличие которых от трехфазных моделей заключено в первую очередь в существенно меньшей мощности, никогда не изготовляются с фазными роторами. 

Пример схемы управления на полупроводниковых элементах

Да и современные асинхронные трехфазные движки дешевле сделать в виде короткозамкнутой конструкции с инверторным регулятором в цепи статора. Так что фазный ротор постепенно становится анахронизмом.

Похожие статьи:

domelectrik.ru

Беличья клетка. Конструкция асинхронного короткозамкнутого электродвигателя.

Асинхронные бесколлекторные двигатели нашли наиболее широкое распространение благодаря сравнительной простоте и надежности в эксплуатации. Коллекторные двигатели имеют ограниченное применение в установках, где требуется регулировать скорость приводимых механизмов в широких пределах. Однако они относительно тяжелы, дороги, имеют худшие рабочие характеристики по сравнению с бесколлекторными двигателями, а главное менее надежны в эксплуатации из-за тяжелых условий коммутации тока.

Асинхронные бесколлекторные машины имеют два основных исполнения: с короткозамкнутой обмоткой ротора и с фазной обмоткой ротора — с контактными кольцами. С точки зрения происходящих электромагнитных процессов в асинхронном двигателе можно выделить две наиболее важные части: неподвижный статор, обеспечивающий создание вращающегося магнитного поля, и вращающийся ротор, в котором создается электромагнитный момент, передаваемый приводимому механизму. Сердечники статора набираются из листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм и реже 0,35 мм, изолированных друг от друга лаковым покрытием (в сердечниках роторов двигателей малой мощности изоляцией служит слой окалины на поверхности листа). В сердечниках статора и ротора сделаны специальные пазы, в которых размещаются соответствующие обмотки.

Рис. 1. Литая алюминиевая беличья клетка ротора короткозамкнутого асинхронного двигателя (с короткозамыкающим кольцом и вентиляционными лопатками)
Одной из наиболее распространенных роторных обмоток является короткозамкнутая, так называемая беличья клетка (внешне она. напоминает беличье колесо — рис. 1). Рабочие провода этой обмотки (стержни) укладываются в пазы ротора неизолированными, благодаря чему обеспечиваются хорошее использование площади паза и хорошая теплоотдача от стержней к активной стали.

Короткозамкнутые асинхронные двигатели по конструкции ротора имеют следующие модификации: с одиночной беличьей клеткой; глубокопазные; с двойной беличьей клеткой, или двухклеточные. Конструктивное отличие этих модификаций обусловливает различие характеристик этих машин, в первую очередь пусковых.

Рис. 2. Пазы и стержни обмоток ротора. а — одиночная беличья клетка; б— глубокий паз; в — двойная беличья клетка.
Асинхронные двигатели с одиночной беличьей клеткой на роторе имеют пазы, выштампованные в листовой стали, овальной или круглой формы (рис. 2,а). Сверху эти пазы перекрываются мостиком толщиной 0,4—0,5 мм и заливаются алюминием. С обоих торцов ротора располагаются алюминиевые кольца, которые замыкают все отлитые в пазах стержни. Такая литая единая беличья клетка часто дополнительно снабжается с обеих сторон ротора специальными алюминиевыми крыльями (см. рис. 1). Эти крылья устанавливаются для увеличения теплоотвода от короткозамкнутого ротора и для лучшей вентиляции внутри асинхронной машины.
В асинхронных электродвигателях с глубокопазным ротором (рис. 2,б) беличья клетка изготавливается обычно из медных стержней прямоугольного сечения. Короткозамыкающие кольца по торцам ротора, как правило, выполняются также из меди, в которых профрезеровываются прорези в соответствии с размерами прямоугольных стержней. Стержни и кольца припаиваются друг к другу тугоплавкими припоями.
Двухклеточный ротор (рис. 1,в) выполняется с двумя беличьими клетками. Внешняя обмотка изготавливается из латуни или специальной бронзы, благодаря чему обеспечиваются относительно большое ее активное сопротивление и сравнительно малое индуктивное. Эта обмотка выполняет функции пусковой в асинхронном двигателе. Другая обмотка ротора — внутренняя — изготавливается из меди с минимальным активным сопротивлением. Она выполняет функции основной рабочей обмотки двигателя. Обе обмотки имеют круглые пазы, однако внутренняя обмотка в ряде случаев выполняется прямоугольной или овальной формы. Короткозамыкающие торцевые кольца для обеих обмоток обычно изготавливаются из меди.
Существуют другие модификации пазов ротора (бутылочного профиля, трапецеидального профиля), однако описанные выше являются наиболее характерными для асинхронных двигателей.
В асинхронном двигателе частота вращения ротора, увлекаемого магнитным полем статора, меньше частоты вращения самого поля. В самом деле, в случае равенства этих частот прекратилось бы движение поля по отношению к ротору, так как в роторе перестала бы наводиться электродвижущая сила, создающая токи в его обмотках. При этом прекратилось бы взаимодействие ротора с вращающимся полем и устранилась бы причина вращения ротора. В таком случае ротор стал бы неминуемо проскальзывать, т. е. частота его вращения стала бы меньше, чем частота вращения магнитного поля, что и соответствует действительному положению в асинхронном двигателе. Ввиду различия частот вращения поля и ротора рассматриваемые машины получили название асинхронных.
При изучении явлений, протекающих в роторе асинхронного двигателя, когда он заторможен (т. е. при неподвижном роторе), можно заключить, что машина в этом режиме по своей физической природе представляет собой трансформатор. Первичной обмоткой трансформатора служит статор, а вторичной — обмотка ротора. В общем случае асинхронный двигатель отличен от трансформатора главным образом своим конструктивным исполнением. У асинхронной машины вторичная обмотка отделена от первичной воздушным зазором, чего нет в общепромышленных трансформаторах. Кроме того, вторичная обмотка двигателя вращается по отношению к первичной. Как было отмечено выше, частота вращения п, с которой вращается ротор, должна отличаться от частоты вращения магнитного поля п1. В зависимости от соотношения этих частот существуют три режима работы асинхронной машины: двигательный, генераторный, тормозной.
При работе асинхронной машины в двигательном режиме частота вращения ротора изменяется в пределах 0п1), то асинхронная машина перейдет в генераторный режим. При этом направление вращения поля статора относительно ротора изменится на обратное по сравнению с работой машины в двигательном режиме. Электромагнитный момент на валу, развиваемый асинхронной машиной, становится тормозящим по отношению к двигателю, который приводит ее во вращение. Механическая энергия, передаваемая этим двигателем асинхронной машине, преобразуется в электрическую и отдается в сеть, к которой подключен ее статор.
Режим работы асинхронной машины, когда ротор приводится во вращение против направления вращения электромагнитного поля статора, получил название режима электромагнитного тормоза.
?

morez.ru

Колесо беличье — Энциклопедия по машиностроению XXL

В короткозамкнутом роторе обмотка состоит из отдельных стержней, заложенных в пазы и соединенных с торцовых сторон кольцами. Такая обмотка носит название беличьего колеса (беличья клетка).  [c.338]

Если необходимо вращение исследуемых объектов в вакууме со скоростью 3000 об/мин, можно использовать устройство, схема которого приведена на рис. 26. Цифрой 1 обозначен вал, соединяемый с приводимым во вращение объектом. Медный стакан 2 со стенками толщиной около 5 мм представляет собой короткозамкнутый ротор (типа беличьего колеса ), который жестко укреплен на валу 1 гайкой 3, снабженной стопором. Вал вращается на двух шариковых подшипниках 4 я 5, запрессованных в стальной корпус 6. К корпусу припаяно кольцо 7 из сплава ковар, обладающего таким же коэффициентом расширения, как и стекло, из которого выполнен тубус 8. Края тубуса 8 сварены с кольцами 7 я 9 из ковара. Кольцо 9 припаяно к металлическому (стальному или медному) фланцу 10, прикрепленному с помощью вакуумного уплотнения (не показанного на рассматриваемой схеме) к корпусу рабочей камеры.  [c.66]

Рис. III.14. Опора с упругим элементом беличье колесо

Для получения асинхронного пуска в полюсных наконечниках укладывается пусковая короткозамкнутая обмотка в виде беличьего колеса асинхронного двигателя (см. об асинхронном двигателе). Для уменьшения тока при пуске пуск производится от пониженного напряжения (30—50 /о от номинального).  [c.536]

Некоторое применение при больших мощностях нащли электромагнитные асинхронные муфты скольжения, у которых одна часть выполнена в виде беличьего колеса. Такие муфты, в отличие от вихревых, имеют механическую характеристику, подобную характеристике асинхронного двигателя, в виде кривой М — [ (в), проходящей через максимум при определенной величине скольжения 5.  [c.234]

Порошок смазки начинает поступать на заготовку 2 только в момент соприкосновения ее с роликами У и открытия шибера. После прохождения определенного участка пути рычаг 5 при помощи переключателя 6 закрывает шибер подачи смазки. Иногда вращение заготовке передается решетчатым барабаном 7. Такой барабан ( беличье колесо ) предохраняет ролики У от налипания смазки (рис. 184, в). Избыток смазки собирают и используют снова. Для непрерывного поступления смазки из неподвижного бункера применяют вибраторы или вращающиеся дозаторы 8.  [c.284]

Рис. 17. Асинхронные двигатели а — с короткозамкнутым ротором, б—с фазовым ротором (с контактными кольцами), в — беличье колесо 1 — вентилятор, 2 — ротор, 3 — крышка, 4 — статор, 5—отверстие для вентиляции, 6 — контактное кольцо, 7 — щеткодержатели со щетками

Ротор — стальной вал, на который напрессован сердечник, собранный из изолированных друг от друга тонких листов электротехнической стали. На поверхности сердечника имеются пазы для укладки обмотки. Вал опирается на подшипники качения. Роторы асинхронных двигателей изготовляют двух видов короткозамкнутые и с контактными кольцами (фазовый ротор). Обмотка короткозамкнутого ротора (рис. 17, а) представляет собой цилиндрическую клетку, так называемое беличье колесо (рис. 17, в), состоящее  [c.23]
Различают двигатели с мягкой и жесткой электромеханической характеристикой. У первых частота вращения зависит от вращающегося момента (нагрузки), у вторых нет. Поэтому первые непригодны для использования в ЭПУ. В ЭПУ необходимо применять двигате- ли с жесткой электромеханической характеристикой. Частота их вращения в определенных пределах не зависит от изменения нагрузки. Такой характеристикой обладают синхронные двигатели и асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором типа беличьего колеса , а также асинхронные конденсаторные двигатели.  [c.240]

Датчики момента с цилиндрическим ротором (рис. 10.36) по конструкции аналогичны асинхронным двухфазным электродвигателям и отличаются сравнительно большим диаметром, превышающим длину в 5—10 раз. Ротор 2 может быть как наружным (рис. 10.36, а), так и внутренним (рис. 10.36, б). В первой конструкции пакет статора 3 набран из пластин электротехнической стали, пазы которых залиты алюминиевым сплавом и образуют короткозамкнутую обмотку типа беличьего колеса. Для сглаживания зубцового эффекта и стабилизации вращающего момента при повороте ротора пазы в пакете статора располагают по винтовой линии. Во второй конструкции пакет статора 3 с уложенными в пазах обмотками 1 возбуждения и управления запрессован в латунную обойму и закреплен на корпусе прибора.  [c.624]

С короткозамкнутым ротором, б — с фазовым ротором (с контактными коль-в — беличье колесо / — вентиляторы, 2 — роторы, 3 — крышки, 4 — статоры, 5 — отверстия для вентиляции, 6 — контактные кольца, 7 — щеткодержатели со щетками  [c.33]

В короткозамкнутых двигателях обмотка ротора выполнена из алюминиевого сплава в виде беличьего колеса (рис. 3, е). Проводники укладывают в продольные пазы сердечника и концы их соединяют с обеих сторон медными кольцами, замыкающими обмотку накоротко. Поэтому такие двигатели получили название двигателей с коротко-замкнутым ротором.  [c.17]

Ротор двигателя делается либо в виде беличьего колеса, либо с контактными кольцами.  [c.14]

Беличье колесо представляет собой ряд алюминиевых или медных стержней, присоединенных на концах к двум соответственно алюминиевым или медным кольцам. -Стержни таким образом оказываются замкнутыми между собой накоротко отсюда и название ротора — короткозамкнутый. Ротор с контактными кольцами (фазный) выполняется в виде цилиндра, по наружной поверхности которого параллельно оси расположены пазы. В пазах размещена трехфазная обмотка. Короткозамкнутый ротор более распространен, чем фазный.  [c.14]

Для получения бегущего магнитного поля в трехфазной системе используют три обмотки, поперечные оси симметрии которых образуют друг с другом углы, равные 120°. Обмотки включают в сеть трехфазного напряжения по схеме звезда . На рис. 6.5.15а показано сечение обмотки одной фазы статора в плоскости ху. Проводники обмотки равномерно намотаны на одну треть площади внутренней поверхности статора. Две другие обмотки заполняют соседние участки статора. Тонкий воздушный зазор отделяет статор от ротора, выполненного из медных стержней, торцевые концы которых замыкаются накоротко медными кольцами (так называемое беличье колесо ). Ось вращения ротора проходит через точку О и направлена по оси 2 .  [c.333]

Угловая жесткость торсиона 4 типа беличьего колеса  [c.238]

Активная часть статора может быть выполнена в виде массивного цилиндра, изготовленного из ферромагнитных материалов, или в виде короткозамкнутой обмотки типа беличье колесо .  [c.100]

Обмотка короткозамкнутого ротора выполняется в виде беличьего колеса , состоящего из медных стерж-  [c.94]

В короткозамкнутом роторе (см. рис. 49) обмотка состоит из отдельных стержней, заложенных в пазы и соединенных с торцовых сторон токопроводящими кольцами. Такая обмотка носит название беличьего колеса, так как она внешне на него похожа.  [c.73]

Асинхронные двигатели небольшой мощности снабжаются короткозамкнутым ротором. Обмотка ротора выполнена из медных или из алюминиевых стержней, замкнутых по торцам кольцами (рис. 76, а, б). Ротор такой конструкции носит название беличье колесо .  [c.134]

Роторы асинхронных двигателей изготовляют двух видов короткозамкнутые и с контактными кольцами (фазовый ротор). Обмотка короткозамкнутого ротора 2 (рис. 8, а) представляет собой цилиндрическую клетку, так называемое беличье колесо  [c.23]

Рис. 9-16. Схема прибора с беличьим колесом для испытания эмалированных проводов на истирание.

Величины нагрузок при испытании эмальпроводов марок ПЭЛ и ПЭЛУ на приборе с беличьим колесом  [c.234]

Классическим примером упругодемпферной опоры является опора акад. П. Л. Капицы (рис. 111.14), где упругий элемент 5 выполнен в виду втулки с аксиальными прорезями и напоминает беличье колесо. Наружная обойма подшипника 4 установлена в колеблющейся втулке /, называемой иногда вибратором. Этот вибратор выполнен заодно с упругим элементом 5. Неподвижная часть 2, жестко связанная с корпусом, называется также статором. Между вибратором и статором находится демпфирующая жидкость 3.  [c.147]

Автогенизатор представляет собой бумажный шнур диаметром от 3 до 6 мм, скрученный из бумажной ленты и пропитанный Юо/р-ным раствором калиево-алюминиевых квасцов и 250/о-ным раствором углекислого калия (поташ). Для пропитки шнур плотно наматывается в один слой на беличье колесо диаметром 0,4—0,5 м и длиной не более 0,8 м. Это колесо опускается на 1 час в 100/о-ный раствор квасцов. После окончательной просушки на воздухе шнур опрыскивается со всех сторон 25%-ным раствором поташа и затем перематывается на барабан, с которого во время сварки подаётся в область дуги. Шнур длиной 65 м, диаметром 5 мм весит 1 кг. Расход бумажного шнура зависит от силы сварочного тока и составляет от 6 до 22 м час. При сварке бортового соединения из листов толщиной до 2 мм со скоростью 60 м яас расход шнура составляет 10 см на 1 пог. м шва.  [c.348]

После сушки в сушильном барабане глина измельчается в корзинчатом дезинтеграторе (рис. 39,5), состоящем из двух вертикальных дисков с насаженными на них в 2—3 ряда стальными пальцами (типа беличьего колеса ). Диски с пальцами закреплены на валах, вращающихся со скоростью до 1200 об/мин в разные стороны. Дезинтеграторы типа СМ-937, Д-1350 с диаметром корзины 550 и 1350 мм соотБетственно и др. имеют производительность от 2 до 6 м /ч. Они работают при влажности ниже 9% при повышении влажности глина залипает в кожухе. Для уменьшения залипания кожуха их внутри обтягивают прорезиненной лентой.  [c.281]

Обмотка коротозамкнутого ротора (рис. 50, а) представляет собой цилиндрическую клетку, так называемое беличье колесо , из медных шин или алюминиевых стержней, замкнутых накоротко по торцам двумя кольцами. Стержни этой обмотки вставляют без изоляции в пазы ротора 2 или изготовляют путем заливки.  [c.121]

На рис. 4 изображена конструкция ВЗУ с комбинированной упругой системой (с круговым торсионным и мембранным упругими элемен1ами). Роль упругой системы для обеспечения угловых колебаний (колебаний в горизонтальной плоскости) выполняет круговой торсион 4, изготовленный в виде беличьего колеса из набора вертикальных перьев, жестко соединенных фланцами. Перья торсиона изготовляют методом фрезерования трубы или набирают из отдельных пластин или круглых стержней. В последнем случае необходимо жесткое вакрепление стержней, иначе нарушается работоспособность устройства.  [c.237]

При наличии внутреннего стержневого торсиона в совокупности с торси-оном в виде беличьего колеса жесткость упругой системы должна быть распределена между ними  [c.238]

Жгут / (рис. 212) через систему 2 жгутопроводников и натяжных роликов поступает на горизонтально установленное наматывающее ножевое колесо 5, по конструкции напоминающее беличье колесо и состоящее из двух дисков, между которыми закреплены ножи 4.  [c.289]

Последним из основных видов обжигового инструмента является стационарная или редко сменяемая подставка на поду печи, на которую опускается аппарат рогами посадочной мащины. Такие подставки изготовляются из огнеупорного кирпича (для печей без вращения пода) или металлические (для печей с вращающимся подом). В последнем случае они бывают либо литые чугунные в виде пустотелого цилиндра, либо, что гораздо лучше, решетчатой конструкции (в виде беличьего колеса ) из полосовой жароупорной стали.  [c.296]

Рис. 76. Ротор асин.чронного двигателя, выполненного в виде беличьего колеса а — схема, б — общий вид

Ротор представляет собой барабан, собранный, как и статор, из отдельных штампованных листов. Весь пакет листов напрессован на вал. С наружной- части равномерно по окружности листов выштампованы Ьазы, в которых монтируется обмотка ротора. По конструкции обмотки ротора различают электродвигатели с короткозамкнутым и фазным роторами. В короткозамкнутом роторе Б пазы заложены стержни, соединенные с торцов ротора кольцами. Такой тип обмотки напоминает беличье колесо, в связи с, чем получил такое название. Обмотка фазного ротора выполнена из изолированного провода. Как и обмотка статора, она состоит из трех частей (фаз). Все начала этих обмоток соединены, а концы их подведены к трем контактным кольцам 5 на валу ротора. К кольцам прижаты угольные щетки, с помощью которых может осуществляться съем или подача электрического тока.  [c.102]

Корзинчатые дезинтеграторы СМ-937А (корзины диаметром 500—440 мм) и СМК-211 (корзины диаметром 1410—1260 мм) состоят из двух цилиндрических корзин типа беличье колесо, вращающихся одна внутри другой в разных направлениях. Корзины представляют собой стальные диски, прикрепленные к ступицам с тремя рядами жестко закрепленных стальных пальцев попадая между пальцами корзин материал разбивается на куски менее 0,2 мм или менее 0,5 мм (см. рис. 20.1,6). Производительность их 22 и 12 т/ч соответственно. При изменении влажности глины от 8 до 12 % тонкость помола и производительность резко падает.  [c.264]

---

mash-xxl.info

Асинхронные двигатели «беличье колесо»: применение, плюсы и минусы | 1K

Асинхронный (индукционный двигатель) – машина, которая работает благодаря способности электричества создавать магнитное поле. При этом на статор (неподвижный сердечник) подаётся напряжение. Оно создаёт индукционный ток в динамичном роторе. Это приводит к его вращению в сторону движения магнитного поля. При этом частота вращения ротора всегда меньше толкающей его силы. Поэтому двигатели и называются асинхронными, в отличие от синхронных, где эти параметры совпадают.

Использование электродвигателей с короткозамкнутым ротором

Есть несколько типов асинхронных машин. Наибольшую популярность получил электродвигатель с короткозамкнутым ротором. Его используют:

• в промышленности для приведения в движение разнообразных станков;
• при землеройных работах;
• для создания вентиляторов, эскалаторов, лифтов, насосов.

Сфера применения электродвигателя очень широка благодаря конструкционным особенностям, обеспечивающим преимущества машины. Многие стремятся купить электродвигатель с такими свойствами для домашнего хозяйства и использовать для изготовления разных механизмов: зернодробилок, ощипывателей кур и др.

Преимущества конструкции

Благодаря роторной обмотке электродвигатель с короткозамкнутым ротором, называют «беличье колесо (клетка)». Причиной тому стало внешнее сходство с популярным вращающимся тренажёром для грызунов, по которому они бегают. Это стержни из алюминия, иногда других металлов, которые вставляются в пазы сердечника. Он имеет зубчатую структуру. Роторные пазы обычно делают скошенными, чтобы уменьшить высшие гармонические колебания, появляющиеся из-за зубцов.

Благодаря такой конструкции, двигатель обладает следующими достоинствами:

• нет трущихся деталей, из-за отсутствия контакта ротора со стационарной частью, что делает его практически «вечным» в эксплуатации;
• простота изготовления и обслуживания;
• возможность подключения в трёхфазную сеть без дополнительных преобразований;
• для подключения в однофазную сеть используется фазосдвигающий конденсатор, что легко осуществляется своими руками;
• допустимая возможность, кратковременных перегрузок;
• большой пусковой момент;
• высокий КПД.

Однако нет в мире совершенства.

Недостатки короткозамкнутого ротора и пути их устранения

Одним из основных недостатков является проблема регулировки оборотов. Она решается, подключением частотного преобразователя. Цена полупроводников постоянно падает. Это уменьшает стоимость преобразователей и расширяет возможности электродвигателя.

Ещё один существенный минус электродвигателя – большая величина потребления тока при запуске, при этом относительно небольшой пусковой момент. Это сужает возможности применения индукционной машины. Исправляется так же, как и регулировка оборотов, использованием преобразователей.

Третий существенный недостаток, падение коэффициента мощности при малых нагрузках или без них. В домашних условиях это можно игнорировать, однако на предприятиях такое положение может привести к большим энергопотерям. Поэтому для их снижения используются системы компенсации реактивной мощности, с конденсаторами, установленные параллельно обмоткам двигателя.

1k.com.ua

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором: конструкция, принцип работы

Учитывая то, что электроснабжение традиционно осуществляется путём доставки потребителям переменного тока, понятно стремление к созданию электромашин, работающих на поставляемой электроэнергии. В частности, переменный ток активно используется в асинхронных электродвигателях, нашедших широкое применение во многих областях деятельности человека. Особого внимания заслуживает асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, который в силу ряда причин занял прочные позиции в применении.

Секрет такой популярности состоит, прежде всего, в простоте конструкции и дешевизне его изготовления. У электромоторов на короткозамкнутых роторах есть и другие преимущества, о которых вы узнаете из данной статьи. А для начала рассмотрим конструктивные особенности этого типа электрических двигателей.

Конструкция

В каждом электромоторе есть две важных рабочих детали: ротор и статор. Они заключены в защитный кожух. Для охлаждения проводников обмотки на валу ротора установлен вентилятор. Это общий принцип строения всех типов электродвигателей.

Конструкции статоров рассматриваемых электродвигателей ничем не отличаются от строения этих деталей в других типах электромоторов, работающих в сетях переменного тока. Сердечники статора, предназначенного для работы при трехфазном напряжении, располагаются по кругу под углом 120º. На них устанавливаются обмотки из изолированной медной проволоки определённого сечения, которые соединяются треугольником или звездой. Конструкция магнитопровода статора жёстко крепится на стенках цилиндрического корпуса.

Строение электродвигателя понятно из рисунка 1. Обратите внимание на конструкцию обмоток без сердечника в короткозамкнутом роторе.

Рис. 1. Строение асинхронного двигателя с КЗ Ротором

Немного по-другому устроен ротор. Конструкция его обмотки очень похожа на беличью клетку. Она состоит из алюминиевых стержней, концы которых замыкают короткозамыкающие кольца. В двигателях большой мощности в качестве короткозамкнутых обмоток ротора можно увидеть применение медных стержней. У этого металла низкое удельное сопротивление, но он дороже алюминия. К тому же медь быстрее плавится, а это не желательно, так как вихревые токи могут сильно нагревать сердечник.

Конструктивно стержни расположены поверх сердечников ротора, которые состоят из трансформаторной стали. При изготовлении роторов сердечники монтируют на валу, а проводники обмотки впрессовывают (заливают) в пазы магнитопровода. При этом нет необходимости в изоляции пазов сердечника. На рисунке 2 показано фото ротора с КЗ обмотками.

Рис. 2. Ротор асинхронного двигателя с КЗ обмотками

Пластины магнитопроводов таких роторов не требуют лаковой изоляции поверхностей. Они очень просты в изготовлении, что удешевляет себестоимость асинхронных электродвигателей, доля которых составляет до 90% от общего числа электромоторов.

Ротор асинхронно вращается внутри статора. Между этими деталями устанавливаются минимальные расстояния в виде воздушных зазоров. Оптимальный зазор находится в пределах от 0,5 мм до 2 мм.

В зависимости от количества используемых фаз асинхронные электродвигатели можно разделить на три типа:

Они отличаются количеством и расположением обмоток статора. Модели с трехфазными обмотками отличаются высокой стабильностью работы при номинальной нагрузке. У них лучшие пусковые характеристики. Зачастую такие электродвигатели используют простую схему пуска.

Двухфазные двигатели имеют две перпендикулярно расположенных обмотки статора, на каждую из которых поступает переменный ток. Их часто используют в однофазных сетях – одну обмотку подключают напрямую к фазе, а для питания второй применяют фазосдвигающий конденсатор. Без этой детали вращение вала асинхронного электродвигателя самостоятельно не начнётся. В связи с тем, что конденсатор является неотъемлемой частью двухфазного электромотора, такие двигатели ещё называют конденсаторными.

В конструкции однофазного электродвигателя используют только одну рабочую обмотку. Для запуска вращения ротора применяют пусковую катушку индуктивности, которую через конденсатор кратковременно подключают к сети, либо замыкают накоротко. Эти маломощные моторчики используются в качестве электрических приводов некоторых бытовых приборов.

Принцип работы

Функционирование асинхронного двигателя осуществляется на основе свойства трёхфазного тока, способного создавать в обмотках статора вращающее магнитное поле. В рассматриваемых электродвигателях синхронная частота вращения электромагнитного поля связана прямо пропорциональной зависимостью с собственной частотой переменного тока.

Существует обратно пропорциональная зависимость частоты вращения от количества пар полюсов в обмотках статора. Учитывая то, что сдвиг фаз составляет 60º, зависимость частоты вращения ротора (в об/мин.) можно выразить формулой:

n₁ = (f₁*60) / p, где n₁ – синхронная частота,  f₁ – частота переменного тока, а p – количество пар полюсов.

В результате действия магнитной индукции на сердечник ротора, в нём возникнет ЭДС, которая, в свою очередь, вызывает появление электрического тока в замкнутом проводнике. Возникнет сила Ампера, под действием которой замкнутый контур начнёт вращение вдогонку за магнитным полем. В номинальном режиме работы частота вращения ротора немного отстаёт от скорости вращения создаваемого в статоре магнитного поля. При совпадении частот происходит прекращение магнитного потока, ток исчезает в обмотках ротора, вследствие чего прекращается действие силы. Как только скорость вращения вала отстанет, переменными токами магнитных полей, возобновляется действие амперовой силы.

Разницу частот вращения магнитных полей называют частотой скольжения: n_s=n₁–n₂, а относительную величину s, характеризующую отставание, называют скольжением.

s = 100% * ( n_s / n₁) = 100% * (n₁ — n₂) / n_{1 ,} где n_s – частота скольжения; n_1, n₂ – частоты вращений статорных и роторных магнитных полей соответственно.

С целью уменьшения гармоник ЭДС и сглаживания пульсаций момента силы, стержни короткозамкнутых витков немного скашивают. Взгляните ещё раз на рис. 2 и обратите внимание на расположение стержней, выполняющих роль обмоток ротора, относительно оси вращения.

Скольжение зависит от того, какую механическую нагрузку приложено к валу двигателя. В асинхронных электромоторах изменение параметров скольжения происходит в диапазоне от 0 до 1. Причём в режиме холостого хода набравший обороты ротор почти не испытывает активного сопротивления. S приближается к нулю.

Увеличение нагрузки способствует увеличению скольжения, которое может достигнуть единицы, в момент остановки двигателя из-за перегрузки. Такое состояние равносильно режиму короткого замыкания и может вывести устройство из строя.

Относительная величина отставания соответствующая номинальной нагрузке электрической машины называется номинальным скольжением. Для маломощных электромоторов и двигателей средней мощности этот показатель изменяется в небольших пределах – от 8% до 2%. При неподвижности ротора электродвигателя скольжение стремится к 0, а при работе на холостом ходу оно приближается к 100%.

Во время запуска электромотора его обмотки испытывают нагрузку, что приводит к резкому увеличению пусковых токов. При достижении номинальных мощностей электрические двигатели с короткозамкнутыми витками самостоятельно восстанавливают номинальную частоту ротора.

Обратите внимание на кривую крутящего момента скольжения, изображённую на рис. 3.

Рис. 3. Кривая крутящего момента скольжения

При увеличении крутящего момента коэффициент s изменяется от 1 до 0 (см. отрезок «моторная область»). Возрастает также скорость вращения вала. Если скорость вращения вала превысит номинальную частоту, то крутящий момент станет отрицательным, а двигатель перейдёт в режим генерации (отрезок «генерирующая область»). В таком режиме ротор будет испытывать магнитное сопротивление, что приведёт к торможению мотора. Колебательный процесс будет повторяться, пока не стабилизируется крутящий момент, а скольжение не приблизится к номинальному значению.

Преимущества и недостатки

Повсеместное использование асинхронных двигателей с короткозамкнутыми роторами обусловлено их неоспоримыми преимуществами:

• стабильностью работы на оптимальных нагрузках;
• высокой надёжностью в эксплуатации;
• низкие эксплуатационные затраты;
• долговечностью функционирования без обслуживания;
• сравнительно высокими показателями КПД;
• невысокой стоимостью, по сравнению с моделями на основе фазных роторов и с другими типами электромоторов.

Из недостатков можно отметить:

• высокие пусковые токи;
• чувствительность к перепадам напряжений;
• низкие коэффициенты скольжений;
• необходимость в применении устройств, таких как преобразователи частоты, пусковые реостаты и др., для улучшения характеристик электромотора;
• ЭД с короткозамкнутым ротором нуждаются в дополнительных коммутационных управляющих устройствах, в случаях, когда возникает необходимость регулировать скорость.

Электродвигатели данного типа имеют приличную механическую характеристику. Несмотря на недостатки, они лидируют по показателям их применения.

Основные технические характеристики

В зависимости от класса электродвигателя, его технические характеристики меняются. В рамках данной статьи не ставится задача приведения параметров всех существующих классов двигателей. Мы остановимся на описании основных технических характеристик для электромоторов классов 56 А2 – 80 В2.

В этом небольшом промежутке на линейке моделей эелектромоторов с короткозамкнутыми роторами можно отметить следующее:

Мощность составляет от 0,18 кВт (класс 56 А2) до 2,2 кВт (класс 80 В2).

Ток при максимальном напряжении – от 0,55 А до 5А.

КПД от 66% до 83%.

Частота вращения вала для всех моделей из указанного промежутка составляет 3000 об./мин.

Технические характеристики конкретного двигателя указаны в его паспорте.

Подключение

Статорные обмотки трёхфазного АДКР можно подключать по схеме «треугольник» либо «звезда». При этом для звёздочки требуется напряжение выше, чем для треугольника.

Обратите внимание на то, что электродвигатель, подключенный разными способами к одной и той же сети, потребляет разную мощность. Поэтому нельзя подключать электромотор, рассчитанный на схему «звезда» по принципу треугольника. Но с целью уменьшения пусковых токов можно коммутировать на время пуска контакты звезды в треугольник, но тогда уменьшится и пусковой момент.

Схемы включения понятны из рисунка 4.

Рис. 4. Схемы подключения

Для подключения трёхфазного электрического двигателя к однофазному току применяют фазосдвигающие элементы: конденсаторы, резисторы. Примеры таких подключений смотрите на рисунке 5. Можно использовать как звезду, так и треугольник.

Рис. 5. Примеры схем подключений в однофазную сеть

С целью управления работой двигателя в электрическую цепь статора подключаются дополнительные устройства.

www.asutpp.ru

Беличье колесо — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Вариант конструкции беличьего колеса (решётчатое колесо) Хомяк в беличьем колесе (сплошное колесо) Схематическое изображение ротора электродвигателя переменного тока

Бе́личье колесо́ — игрушка для домашних животных, обычно мелких грызунов (белок, мышей, хомяков, бурундучков и т. п.), представляющая собой колесо, внутри которого перемещается животное. Может использоваться также и как временная клетка для переноса животного.

Собственно конструкция представляет собой вращающееся колесо с закреплённой осью вращения и предполагает, что животное может бежать в нём достаточно долго (пока не устанет), но никуда не убегает. Отсюда также выражение «Вертеться (крутиться) как белка в колесе». Обвод вращающееся колеса может быть как решётчатым, так и сплошным с небольшими выступами. Расстояние между прутьями (выступами) подбирается с учётом анатомических особенностей того или иного вида животного.

Является эффективным^{[источник не указан 86 дней]} тренажёром для поддержания физического тонуса мелких домашних животных.

Существуют также аналогичные аттракционы для детей и взрослых. При этом как в стационарном (ось вращения закреплена), так и в движущимся варианте (ось вращения не закреплена).

«Беличье колесо» — способ соединения электрических проводников в роторе асинхронного двигателя переменного тока. Изобретён в 1889 году М. О. Доливо-Добровольским (германский патент №51083 от 8 марта 1889 года под названием «Anker für Wechselstrommotoren»). Внешне похож на игрушку, в которой бегают домашние животные.

• Прогулочный шар — схожая игрушка для мелких домашних животных.
• Беговая дорожка — спортивный тренажёр со схожим принципом работы — бесконечная дорога, позволяющая оставаться бегуну на месте относительно помещения.

ru.wikipedia.org

Фазный ротор электродвигателя

Широкое распространение асинхронного электродвигателя (АД) вызвано его надежностью и простотой конструкции. Статор такого двигателя стандартный, представляет собой изготовленный из пластин электростатической стали полый цилиндр с трехфазной обмоткой. Ротор же может быть короткозамкнутым и фазным. Последний вариант получил более широкое распространение по ряду причин, хотя его конструкция намного сложнее, чем у короткозамкнутого ротора.

 

Конструкция фазного ротора

 

Фазный ротор  АД конструктивно напоминает его статор. Основа ротора набирается из пластин электростатической стали, которые насаживаются на вал. Конструкция имеет продольные пазы, в которые укладываются витки катушек фазной обмотки. Количество фаз ротора строго соответствует количеству фаз статора. Для подключения обмотки ротора к цепи, на валу последнего устанавливаются 3 контактных кольца, к которым подведены концы обмотки, находящиеся в соприкосновении с токопроводящими щетками. В свою очередь щетки имеют выходы в коробку корпуса, что позволят подключать внешнее дополнительное сопротивление.

В зависимости от напряжения сети, фазы обмотки соединяются “треугольником” или “звездой”. Оси катушек двухполюсного электродвигателя смещены на 120 градусов относительно друг друга.

Контактные кольца изготавливаются из латуни или стали. На вал они посажены с обязательной изоляцией между собой. Щетки расположены на щеткодержатле, изготовлены из металлографита, к кольцам прижимаются посредством пружин.

Зачем нужно добавочное сопротивление?

Добавочное сопротивление служит для запуска двигателя с нагрузкой на его валу. Как только достигаются номинальные обороты вала, сопротивление отключается за ненадобность, а кольца закорачиваются. В противном случае работа электродвигателя будет нестабильной, возникнут потери КПД.

Роль добавочного внешнего сопротивления, как правило, выполняет ступенчатый реостат. В этом случае двигатель будет разгонятся тоже ступенчато. Часто используются устройства, способные поднять КПД двигателя, при этом избавляя щетки от излишнего трения о кольца. После разгона устройство поднимает щетки и замыкает кольца.

Для реализации автоматического пуска электродвигателя используется подключенная индуктивность к обмотке ротора. Дело в том, что в тот момент, когда осуществляется пуск, в роторе показатели индуктивности и частоты тока максимальны. При разгоне двигателя эти показатели падают, а в конечном итоге двигатель выходит на нормальный рабочий режим.

Отличие короткозамкнутого ротора от фазного

В короткозамкнутом роторе электродвигателя, в отличие от фазного варианта, нет обмоток. Их заменяют замкнутые с торцов между собой кольцами стержни, изготовленные из алюминия или меди. Визуально конструкция такого ротора напоминает беличье колесо, от чего он и получил свое название — “беличья клетка”.

Короткозамкнутый ротор приводится во вращение за счет наведения тока магнитным полем статора. Чтобы исключить пульсирование магнитного поля в роторе, стержни “беличьей клетки” располагаются параллельно между собой, но под наклоном относительно оси вращения. АД с короткозамкнутым ротором обладают высокой надежностью за счет отсутствия щеток, которые со временем перетираются. Кроме того, их стоимость меньше, чем у вариантов с фазным ротором.

Преимущества и недостатки электродвигателя с фазным ротором

Широкое распространение АД с фазным ротором получил за счет ряда серьезных преимуществ перед другими машинами подобного рода. Среди них следует отметить большой вращающий момент при запуске, а также относительно постоянную скорость вращения даже при высоких нагрузках. Такие электродвигатели для запуска требуют меньший пусковой ток, а конструкция позволяет использовать автоматические пусковые устройства. Кроме того, эти электрические машины хорошо переносят продолжительные перегрузки.

Как и любой электрический механизм, электродвигатели с фазным ротором имеют ряд недостатков:

• Чувствительность к перепадам напряжения;
• Большие габаритные размеры
• Высокая стоимость;;
• Более сложная конструкция за счет цепи ротора с добавочным сопротивлением;
• Меньшие показатели коэффициента мощности и КПД (относительно АД с короткозамкнутым ротором).

  Область применения электродвигателей с фазным ротором

Ад с фазным ротором, за счет высокого крутящего момента, низких пусковых токов и способности долговременно работать при повышенных нагрузках, используются там, где необходима большая мощность электродвигателя, но нет необходимости плавно регулировать скорость вращения в широких диапазонах. Кроме того, эти машины отлично приспособлены под пуск с нагрузкой на валу.

За счет высокой производительности, наиболее часто АД с фазным ротором используются на различном серьезном, тяжелом силовом оборудовании, например, подъемных кранах, лифтовых приводах, станках, различных подъемниках. Иными словами, эти двигатели используются там, где есть необходимость запуска под нагрузкой, а не на холостом ходу.

  Проверка электродвигателя с фазным ротором

Как известно, электродвигатели с фазным ротором имеют обмотки как на статоре, так и на роторе, что повышает вероятность выхода из строя именно одной из них.

Для проверки обмоток статора трехфазного АД на целостность, необходимо добраться до клемм их подключения. Затем нужно произвести замеры сопротивлений между фазными клеммами по отдельности, предварительно сняв перемычки. Если сопротивление какой-либо обмотки меньше, чем у других, это свидетельствует о замыкании между ее витками. В этом случае двигатель отдается на перемотку.

Для проверки обмоток ротора, необходимо отыскать выводы от контактных колец. Затем нужно убедиться, что сопротивления обмоток совпадают. Если конструкция электродвигателя предусматривает наличие системы отключения обмоток ротора, отсутствие контакта может быть обусловлено именно поломкой данного механизма, а не обрывом витков.

О наличие какой-либо неисправности АД могут свидетельствовать следующие факторы:

• Снижение скорости вращения при нагрузке. Характерно для высокого сопротивления в цепи ротора, слабого контакта в его обмотке, низкого напряжения электросети
• Разворачивание АД, когда цепь ротора разомкнута – КЗ в обмотке ротора
• Чрезмерное равномерное повышение температуры двигателя – длительная перегрузка АД или его недостаточное охлаждение
• Нагрев статорной обмотки местного характера – двойное замыкание катушек статора на корпус или между фазами, КЗ между витками, неверное подключение катушек в фазе между собой
• Нагрев стали статора местного характера – нарушение изоляции между листами стали, их оплавление и выгорание, замыкание
• Посторонний шум при работе АД. Может быть вызван как выходом из строя подшипников, так и недостаточной запрессовкой активной стали. Определяется на слух по характеру постороннего шума
• Перегорание в обмотке якоря предохранителей, отсутствие контакта в подводящей проводке, выход из строя реостата

 Для самостоятельной диагностики и исправления неисправностей электродвигателя необходимыми являются хотя-бы минимальные познания в устройстве АД и электрических цепях в целом. Все же крайне не рекомендуется самостоятельно заниматься ремонтом электродвигателя с фазным ротором, так как это может привести к поражению электрическим током.

www.ttaars.ru