Трехфазный асинхронный двигатель с квадратной клеткой, полностью закрытый
Эта простейшая форма асинхронного двигателя переменного тока или асинхронного двигателя является основной универсальной рабочей лошадкой промышленности. Его общая конструкция показана на рис.1. Он обычно предназначен для работы с фиксированной скоростью, с более высокими номинальными характеристиками, имеющими такие характеристики, как глубокие стержни ротора, для ограничения пусковых токов Direct on Line (DOL).
Электронная технология с регулируемой скоростью позволяет обеспечить необходимое переменное напряжение, ток и частоту, необходимые для асинхронного двигателя для эффективного, динамичного и стабильного регулирования скорости.
Современная электронная технология управления способна не только сделать AC-индукционный двигатель удовлетворительным для многих современных приложений привода, но и значительно расширить его применение и позволить пользователям использовать преимущества низких капитальных и эксплуатационных расходов.
Еще более поразительные микроэлектронные разработки сделали возможным динамическую работу асинхронных двигателей с помощью векторного управления потоком. Практический эффект заключается в том, что теперь можно управлять асинхронным двигателем переменного тока таким образом, чтобы получить динамическую производительность во всех отношениях лучше, чем можно было бы получить с помощью комбинации привода постоянного тока с фазой.
Обмотка статора стандартного промышленного асинхронного двигателя в интегральном киловаттном диапазоне является трехфазной и имеет синусоидальное распределение. При симметричном трехфазном питании, подключенном к этим обмоткам, результирующие токи устанавливают в воздушном зазоре между статором и ротором магнитное поле бегущей волны постоянной величины и движутся с синхронной скоростью. Скорость вращения этого поля составляет f / p оборотов в секунду, где f - частота питания (герц), а p - количество пар полюсов (четырехполюсный двигатель, например, имеющий две пары полюсов). Чаще всего скорость выражается в оборотах в минуту, как 60 f / p (об / мин).
ЭДС, генерируемая в роторном проводнике, находится в максимуме в области максимальной плотности потока, и эдс, генерируемый в каждом отдельном проводнике ротора, создает ток, вследствие чего сила, оказываемая на ротор, которая стремится превратить ее в направлении вращение потока. Чем выше скорость ротора, тем меньше скорость поля вращения вращающегося статора относительно обмотки ротора, и, следовательно, чем меньше э.д.с. и ток, генерируемый в картере или обмотке ротора.
Скорость вращения ротора с той же скоростью, что и вращающееся поле, известна как синхронная скорость, а проводники ротора затем неподвижны относительно вращающегося потока. Это не создает эдс и ток ротора, поэтому на роторе не будет крутящего момента. Из-за трения и обмотки ротор не может продолжать вращаться с синхронной скоростью; поэтому скорость должна падать, и, как она это делает, э.д.. и ток ротора и, следовательно, крутящий момент, будут увеличиваться до тех пор, пока они не совпадут с потребностями потерь и
любой нагрузкой на вал двигателя. Разница в скорости вращения ротора относительно скорости вращения вращающегося статора известна как проскальзывание.
Обычно выражается скольжение в процентах от синхронной скорости. Слип тесно пропорционален крутящему моменту от нуля до полной нагрузки.
Фиг.1 - вид в разрезе полностью закрытого асинхронного двигателя
Самый популярный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором имеет 4-полюсный дизайн. Его синхронная скорость с питанием 50 Гц составляет 60 f / p или 1500 об / мин. Для рабочего скольжения с полной нагрузкой 3% скорость будет равна (1 - с) 60 f / p или 1455 об / мин.
верхний
Характеристики крутящего момента
Недостатком беговой машины является ее фиксированная роторная характеристика. Пусковой момент непосредственно связан с импедансом цепи ротора, так же как и процентное скольжение при работе при нагрузке и скорости. В идеальном случае требуется относительно высокий импеданс ротора для хороших стартовых характеристик (крутящий момент против тока), а импеданс с низким ротором обеспечивает низкую скорость скольжения при полной нагрузке и высокую эффективность.
Рисунок 2 - Типичные профили стержней ротора
Эта проблема может быть решена в значительной степени для применения DOL путем проектирования роторных стержней со специальными поперечными сечениями, как показано на рисунке 2, так что вихревые токи ротора увеличивают импеданс при запуске, когда частота потока ротора (скольжения) высока.
В качестве альтернативы, для двигателей с большим стартовым крутящим моментом используются два или даже три концентрических набора роторных стержней. Относительно дорогостоящая конструкция, но способная значительно улучшить начальную производительность, эта форма конструкции увеличивает увеличение нагрузки. Так как потери машин тесно пропорциональны скольжению рабочей скорости, увеличение потерь может потребовать снижения такого старшего вращающего момента.
Рисунок 3 - Типичные кривые крутящего момента и скорости тока (a - стандартный двигатель, b - двигатель с высоким крутящим моментом (6-процентное скольжение))
Кривые на фиг.3 показывают характеристики двигателя с короткозамкнутым ротором. В общем случае, чем выше пусковой момент, тем выше максимальная нагрузка. Это один из важных параметров конструкции беличьего каркаса, поскольку он влияет на эффективность работы.
ИСТОЧНИК: Справочник инженеров по электротехнике Newnes - Warne