3-фазные асинхронные двигатели переменного тока
Для промышленных и горных применений трехфазные асинхронные двигатели переменного тока являются основными двигателями для подавляющего большинства машин. Эти двигатели могут работать как непосредственно от сети, так и от регулируемых частотно-регулируемых приводов.
В современных промышленно развитых странах более половины всей электроэнергии, используемой в этих странах, преобразуется в механическую энергию через асинхронные двигатели переменного тока.
Базовая конструкция трехфазных асинхронных двигателей переменного тока, которые вы должны знать (фото: capolight.wordpress.com)
Приложения для этих двигателей охватывают практически все стадии производства и обработки.
Приложения также распространяются на коммерческие здания и внутреннюю среду. Они используются для привода насосов, вентиляторов, компрессоров, миксеров, мешалок, мельниц, конвейеров, дробилок, станков, кранов и т. Д. И т. Д.
Неудивительно, что этот тип электродвигателя настолько популярен, когда он учитывает его простоту, надежность и низкую стоимость. В последнее десятилетие стало все более распространенной практикой использовать 3-фазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором переменного тока с преобразователями переменной частоты (VVVF) для приложений с переменной скоростью (VSD).
Чтобы четко понять, как работает система VSD, необходимо понять принципы работы этого типа двигателя.
Хотя базовая конструкция асинхронных двигателей за последние 50 лет не сильно изменилась, современные изоляционные материалы, компьютерные методы оптимизации дизайна и автоматизированные методы производства привели к созданию двигателей меньшего физического размера и меньшей стоимости на кВт.
Международная стандартизация физических размеров и размеров рамок означает, что двигатели большинства производителей физически взаимозаменяемы и имеют схожие характеристики.
Надежность асинхронных двигателей переменного тока с короткозамкнутым ротором по сравнению с двигателями постоянного тока высока. Подшипники - единственные части двигателя с короткозамкнутым ротором. Для этого типа конструкции не требуются скобы и щетки. Улучшения в современной конструкции с предварительной смазкой подшипников продлевают срок службы этих двигателей.
Хотя однофазные асинхронные электродвигатели переменного тока довольно популярны и распространены для приложений с малой потребляемой мощностью до 2, 2 кВт, они редко используются в промышленных и горнодобывающих приложениях. Однофазные двигатели чаще используются для бытовых целей.
Информация в этой статье относится в основном к 3-фазным асинхронным электродвигателям переменного тока с короткозамкнутым ротором, который чаще всего используется с преобразователями VVVF.
Базовое строительство
Асинхронный электродвигатель переменного тока содержит 2 электромагнитных элемента:
- Стационарная часть, называемая статором
- Вращающаяся часть, называемая ротором, поддерживается на каждом конце на подшипниках
Статор и ротор состоят из:
- Электрическая цепь, обычно сделанная из изолированной меди или алюминия, должна выдерживать ток
- Магнитная цепь, обычно изготовленная из ламинированной стали, для переноса магнитного потока
Статор
Статор представляет собой внешнюю неподвижную часть двигателя, которая состоит из:
- Внешняя цилиндрическая рама двигателя, изготовленная из сварной листовой стали, чугуна или литого алюминиевого сплава. Это может быть ножки или фланец для монтажа.
- Магнитный путь, который содержит набор щелевых стальных ламинатов, вдавленных в цилиндрическое пространство внутри наружной рамы. Магнитный путь ламинируется для уменьшения вихревых токов, снижения потерь и более низкого нагрева.
- Набор изолированных электрических обмоток, которые размещены внутри пазов ламинированной магнитной дорожки. Площадь поперечного сечения этих обмоток должна быть достаточно большой для мощности двигателя. Для трехфазного двигателя требуются 3 набора обмоток, по одному для каждой фазы.
Рисунок 1: слои статора и ротора
Ротор
Это вращающаяся часть двигателя. Как и в случае статора выше, ротор состоит из набора щелевых стальных ламинатов, спрессованных в виде цилиндрического магнитного пути и электрической цепи. Электрическая цепь ротора может быть:
- Тип ротора раны, который включает 3 комплекта изолированных обмоток с соединениями, выведенными на 3 скобы, установленные на валу. Внешние соединения с вращающейся частью выполнены с помощью щетки на скобы. Следовательно, этот тип двигателя часто называют двигателем скольжения.
- Тип ротора с белой клеткой, который содержит набор медных или алюминиевых стержней, установленных в пазах, которые соединены с торцевым кольцом на каждом конце ротора. Конструкция этих роторных обмоток напоминает «белую клетку». Алюминиевые роторные стержни обычно отбрасываются в отверстия ротора, что приводит к очень прочной конструкции. Несмотря на то, что алюминиевые роторные стержни находятся в прямом контакте со стальными пластинами, практически весь ток ротора протекает через алюминиевые стержни, а не в слои.
Другие части
Другими частями, которые необходимы для завершения асинхронного двигателя, являются:
- Два концевых фланца для поддержки двух подшипников, один на конце привода (DE), а другой на конце без конца (NDE)
- Два подшипника для поддержки вращающегося вала в DE и NDE
- Стальной вал для передачи крутящего момента на нагрузку
- Вентилятор охлаждения, расположенный в NDE, обеспечивает принудительное охлаждение статора и ротора
- Клеммная коробка сверху или с обеих сторон для приема внешних электрических соединений
Рисунок 2: Детали сборки типичного асинхронного двигателя переменного тока
Как работают асинхронные двигатели (VIDEO)
Ссылка // Практические приводы с переменной скоростью и силовая электроника от Malcolm Barnes