Принцип роботи АД (асинхронного двигуна) з фазним ротором

Асинхронний двигун (АД) з фазним ротором є багатофункціональною силову установку, що підтримує регулювання за допомогою внесення в роторну ланцюг додаткових опорів. Від класичних моделей з короткозамкненим ротором агрегат відрізняється більш високим пусковим моментом і низьким пусковим струмом. Класифікація пристроїв здійснюється з урахуванням їх властивостей і конструкції.

Загальна інформація

Щоб зрозуміти, як працює асинхронний двигун з фазним ротором, необхідно уважно вивчити особливості його пуску. При запуску установки її ротор паралельно переходить зі стану спокою в повільне і рівномірне обертання. При цьому система врівноважує момент сил опору за допомогою власного вала.

Під час пуску починається посилене споживання енергетичних ресурсів, що пов'язане з подоланням гальмівного моменту і компенсацією втрат всередині силової установки. Нерідко параметри початкового пускового моменту далекі від необхідних, тому асинхронний двигун не здатний перейти в режим повноцінної роботи. В такому випадку прискорення припиняється, а постійний вплив надмірного струму призводить до перегріву внутрішніх вузлів установки.

З цієї причини частота запусків двигуна обмежується декількома включеннями. Якщо агрегат працював від електричної мережі з низькою потужністю, тоді подібне явище може знизити загальну напругу і порушити роботу інших приладів, приєднаних до цієї лінії.

Наявність в роторному ланцюзі пускових резисторів знижує показники електричного струму, але при цьому піднімає початковий пусковий момент, поки він не досягне пікової позначки. Запуск силової установки буває легким, нормальним або важким.

Залежно від цього фактора можна визначити оптимальні параметри опору резисторів.

Після успішного запуску залишається підтримувати стабільний крутний момент на етапі розгону ротора, що скоротить тривалість переходу з спокійного стану в стадію обертання і знизить імовірність нагрівання. Для цього необхідно зменшити показники опору резисторів.

Перемикання різних резисторів відбувається через підключення контакторів прискорення в послідовному порядку. Відключати двигун від електричної мережі можна тільки при накоротко замкнутої роторної ланцюга. Якщо ця вимога проігнорувати, то з'явиться ризик істотного перенапруги в обмотувальних фазах статора.

Технічні характеристики

Існують встановлені вимоги, що гарантують якісну роботу асинхронних двигунів із фазним ротором. Від них залежать базові параметри і характеристики системи, включаючи:

1. Розміри і потужність установки, відповідні технічному регламенту.
2. Захист від зовнішніх впливів. Її ступінь визначається оточуючими умовами, в яких буде розташована машина. Справа в тому, що одні установки призначаються для роботи всередині приміщення, в той час як інші здатні функціонувати і на вулиці. До того ж доступні на ринку агрегати відрізняються кліматичними особливостями. Наприклад, існують двигуни, які витримують екстремальний холод або, навпаки, сильну спеку. Залежно від умов використання вони мають характерний виконанням і захистом.
3. Ступінь ізоляції. Асинхронні двигуни із фазним ротором повинні бути стійкими до високих температурних показників і можливим нагріву внутрішніх механізмів. Для запобігання займань їх захищають спеціальними ізоляційними шарами.
4. Відповідність встановленим стандартам і режимам функціонування.
5. Наявність потужної охолоджувальної системи, яка відповідає робочому режиму двигуна.
6. Рівень шуму під час запуску на холостому ходу. Він відповідає другому класу або нижче.

Пристрій і конструкція

Бажаючи купити асинхронний електродвигун з фазним ротором, необхідно добре розбиратися в його пристрої і конструкційних особливостях. В першу чергу потрібно знати, що до основних частин установки відносяться статор, Який є нерухомим, і ротор – обертається механізм всередині статора. Між обома елементами розташований повітряний зазор, а їх поверхня покрита спеціальною обмоткою.

Обмотка статора підключена до електричної мережі зі змінним напругою, яке передається на обмотку ротора. Взаємодія вузлів обумовлено магнітним потоком.

Що стосується корпусу статора, то в якості нього використовується корпус двигуна, всередині якого розташований запресованих сердечник. В останньому знаходяться провідники обмотки, захищені від замикання ізоляцією. Обмотка осердя складається з декількох секцій, укладених в котушки.

У роторі встановлені вал і сердечник з набраних пластин. Останній елемент створюється на основі високотехнологічної стали і володіє симетричними пазами з провідниками. При роботі вал ротора передає крутний момент до приводу установки. Залежно від типу ротора виділяють два різновиди двигунів:

1. З короткозамкнутим ротором.
2. З фазним ротором.

У першому типі роторів присутні алюмінієві стрижні, які знаходяться всередині сердечника і замкнуті на торцях кільцями. Їх також називають «болючих колесом». Зазвичай пази установки обробляються алюмінієм, що підвищує їх міцність.

Фазний ротор асинхронного двигуна істотно відрізняється від попередньої різновиди. Число котушок, встановлених під конкретним кутом, в таких моделях визначається кількістю парних полюсів. При цьому пари полюсів в роторі такого типу завжди можна порівняти з аналогічними статорними парами.

Принцип роботи

Вивчивши пристрій АТ з фазним ротором і його запуск, можна приступати до більш докладного розгляду роботи такої установки. Її можна розділити на кілька пунктів:

1. На статор з потрійною обмоткою подається трифазну напругу від електричної мережі зі змінним струмом.
2. Потім починається утворення магнітного поля, яке призводить до обертання ротора. У міру прискорення обертальних рухів швидкість обертів ротора істотно зростає.
3. Після досягнення певних показників окремі лінії полів обох вузлів перетинаються, що викликає появу електрорушійної сили. Вона впливає на роторну обмотку, за рахунок чого в ній формується електричний струм.
4. У певний момент часу між магнітним полем статора і струмом в роторі починається взаємодія, що утворить крутний момент. Саме за рахунок нього і здійснюється робота асинхронного двигуна.

Плюси і мінуси

Останнім часом асинхронні агрегати користуються великою популярністю. Вона пов'язана з масою переваг, якими вони володіють. Серед них:

1. Високі значення при початковому обертального моменту.
2. Здатність приймати будь-які механічні перевантаження без істотної зміни ККД або порушення стабільної роботи установки. Навіть якщо в системі виникають різноманітні перевантаження, агрегат продовжує функціонувати із заданою швидкістю і практично не відхиляється від базового режиму.
3. Знижений пусковий струм. На відміну від інших асинхронних моделей, наприклад, з короткозамкненим ротором, у цих двигунів порівняно низькі показники пускового струму.
4. Можливість повної автоматизації роботи.
5. Простота конструкції.
6. Проста схема запуску.
7. Порівняно невисока ціна.
8. Відсутність необхідності складного і дорогого обслуговування.

Крім безлічі плюсів у двигунів цього типу є і недоліки.До ключових мінусів відносять досить великі габарити, через які монтаж і подальша експлуатація системи ускладнюються, а також знижений ККД в порівнянні з багатьма аналогами.

За останнім показником пристрої з короткозамкненим ротором більш продуктивні.

Сфера застосування

В даний час багато промислових двигуни є асинхронними. Їх популярність обумовлена ​​перерахованими вище плюсами і доступністю. Сфери застосування таких агрегатів дуже великі, тому їх активно використовують для роботи автоматизованих пристроїв з телемеханічної сфери, побутового і медичного устаткування і звукозаписних установок. Асинхронний двигун – це корисний винахід сьогодення, яке спрощує життя людини і забезпечує хороший ККД при мінімальних витратах електроенергії.