Чем отличается двигатель с фазным ротором от двигателя с короткозамкнутым ротором
Перейти к содержимому

Чем отличается двигатель с фазным ротором от двигателя с короткозамкнутым ротором

  • автор:

Что такое трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Современный мир полон новшеств, но некоторые изобретения прошлого актуальны до сих пор. Возможности познавать что-то, благодаря всемирной сети безграничны. Кто-то часами просиживает в Интернет-магазинах туров в поисках подходящего путешествия onlinetours.ru/goryashchie, кого-то не оторвать от новостных сайтов, а чьи-то интересы прочно обосновались в области электротехники. Давайте разберемся, что такое трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Что такое трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Трехфазный — это означает, что работает от трехфазной электрической сети. Асинхронный — значит, скорость вращения ротора не совпадает со скоростью вращающегося магнитного поля, отставая от него. Угловая разница между скоростью вращающегося магнитного поля и ротором называется скольжением ротора. Короткозамкнутый ротор, это та главная особенность его строения, радикально отличающаяся от строения фазного ротора. Если фазным ротор имеет довольно сложную трехфазную обмотку и три контактных кольца, с которыми контактируют щетки, то в короткозамкнутом роторе все это заменяется залитой, алюминиевой обмоткой, называемой «беличьим колесом» из-за внешнего сходства с «беговой дорожкой» беличьей клетки.

устройство трехфазного двигателя электрического ассинхронного

Также как и все остальные электродвигатели, этот механизм состоит из неподвижной части, называемой статор, и подвижной, которая размещена внутри статора и зовется ротор. Их разделяет воздушный зазор, размером от 05 до 2 мм, в зависимости от величины электродвигателя. Чем больше зазор, тем больше электрической энергии тратится впустую.Сердечник статора, состоит из тонкой электротехнической стали, толщиной, обычно 0,5 мм и покрытой изолирующим лаком. Форма пластин напоминает кольцо с зубцами внутрь. Собранные вместе пластины образуют цилиндр с пазами для внутренней обмотки, который помещают в статор. Соответственно ротор состоит из колец меньшего размера, зубцами наружу, не покрытых лаком, плотно насаженных на вал. В пазы статора укладывается в специальном порядке обмотка, по одному взгляду на которую опытный электрик сможет легко определить номинальную скорость вращения ротора. Другими словами — чем большее количество обмоток, тем будет меньше скорость вращения ротора.

В пазы ротора заливается алюминиевая обмотка, замкнутая накоротко алюминиевым кольцом, причем пазы располагаются немного наискосок для облегчения запуска и улучшения характеристик двигателя. Гораздо реже, для короткозамкнутой обмотки применяется медь и латунь. Обычно такое решение оптимально для двойного «беличьего колеса». При частоте сети 50 герц, ротор асинхронного трехфазного двигателя с короткозамкнутым ротором не может дать больше 3000 оборотов в минуту. Более низкая скорость — 1500 оборотов с минуту, а еще ниже — 1000. В отличие от двигателей с фазным ротором, в двигателях с короткозамкнутым ротором нельзя изменять скорость вращения по желанию оператора.

принцип действия асинхронного электродвигателя наглядно на рисунке

Работает этот электродвигатель благодаря вращающемуся электромагнитному полю, увлекающему за собой ротор. Если, ради эксперимента, заменить ротор на аналогичной формы железную болванку, то она тоже будет вращаться, но гораздо медленнее, из-за отсутствия короткозамкнутой обмотки. Если же в статор вместо ротора поместить небольшой шарик, то он будет бегать внутри его, но в сторону обратную направлению вращения магнитного поля, так как оно раскручивает и сам шарик, а сила трения оказывается сильнее, вызывая забавный эффект. Иногда используют такой режим работы, когда ротор вращается в одну сторону, а магнитное поле статора в другую, вызывая заметное торможение. Такой режим зовут электромагнитным тормозом.

соединения обмоток звезда и треугольник на асинхронном электрическом двигателе

Следует помнить, что электрические двигатели легко превращаются в генераторы электрического тока, в том числе и тогда, когда скорость ротора, по каким- то причинам, превысит рассчитанную скорость вращения. В таком случае двигатель начинает генерировать электрический ток, отдавая его в сеть. Есть два способа соединения обмоток двигателей — звездой, когда концы обмоток соединяются вместе, а их начала подключаются к трехфазной сети, и треугольником, где конец одной обмотки присоединяется к началу следующей. В любом случае важно не перепутать начала и концы обмотки. Чтобы изменить направление вращения ротора на противоположное, нужно поменять местами фазные провода на двух контактах из трех. При использовании соединения треугольником, двигатель показывает свою заявленную мощность, которая в полтора разы выше, чем когда обмотки соединяются звездой. Но из-за чрезмерных пусковых токов, соединение треугольником, не пользуются популярностью.

Изобрел трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором российский ученый Доливо-Добровольский в далеком 1889 году. И до сих пор его изобретение исправно служит человечеству. Желающие изучить биографию Доливо-Добровольского могут приобрести тур в Гатчину onlinetours.ru — место рождения великого ученого, где до сих пор на сиротском институте есть мемориальная доска. Сохранились также марки 1962 года с изображением этого выдающегося русского изобретателя.

Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором. Конструктивные особенности и области применения

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором состоит из двух основных элементов: статора (представляет собой неподвижную, внешнюю часть электродвигателя) и ротора (подвижная, расположенная внутри статора часть электрической машины). Каждый из этих элементов состоит, в свою очередь, из сердечника и обмотки. Обмотку статора, которую подключают к сети, можно считать первичной, а обмотку ротора — вторичной.

Сердечник статора собирается из совокупности листов, изготовленных из электротехнической стали и покрытых специальным лаком. Так уменьшаются потери на вихревые токи. В открытых пазах сердечника укладываются трехфазные обмотки, расположенные симметрично под углом 120 градусов.

Ротор представляет собой вал, опирающийся на подшипники, на котором укреплены сердечник и обмотки. Сердечник ротора также выполнен из набора штампованных листов. Обмотка ротора изготовлена из медных или алюминиевых стержней (размещенных в пазах его сердечника), концы которых соединены накоротко с кольцами. Это и есть короткозамкнутая роторная обмотка, внешний вид которой напоминает беличье колесо (рис. 1).

Принцип работы двигателя данного типа состоит в следующем. После подачи напряжения на обмотку статора появляется магнитный поток. Он изменяется с частотой, равной частоте используемого переменного тока. Из-за сдвига потоков в обмотках по времени и в пространстве результирующее поле получается вращающимся. Оно индуцирует ЭДС в проводниках ротора. В результате чего возникают токи, которые взаимодействуют с этим полем. Их взаимодействие создает пусковой момент. Ротор начинает вращаться в направлении вращающегося поля, но с другой частотой. Величину, характеризующуюся относительную разность этих частот, называют скольжением.

Трехфазный асинхронный короткозамкнутый электродвигатель получил наибольшее распространение среди машин подобного типа благодаря своим качествам и конструктивным особенностям:

  • простоте конструкции;
  • высокой надежности и долговечности;
  • отсутствию подвижных контактов;
  • низкой стоимости и универсальности.

Вместе с тем асинхронный двигатель с короткозамкнутым контуром имеет и существенные недостатки:

  • ток, возникающий при пуске, по своему значению превышает номинальный почти в 5–7 раз, что приводит к значительному снижению напряжения в сети;
  • затруднено регулирование числа оборотов ротора;
  • сравнительно небольшой пусковой момент.

Асинхронные электродвигатели бывают различного технологического и конструктивного исполнения. В частности, электродвигатели АИР являются унифицированными для общепромышленных целей. Электродвигатель асинхронный трехфазный АИР имеет разные модификации. АИР представляет собой электродвигатель асинхронный трехфазный, характеристики которого аналогичны параметрам двигателей типа 5АМ, 5АИ, АМУ, 7АИ. Его устанавливают на вентиляторах, насосах, компрессорах и других электромеханических установках.

Для оформления заказа позвоните менеджерам компании Кабель.РФ ® по телефону +7 (495) 646-08-58 или пришлите заявку на электронную почту zakaz@cable.ru с указанием требуемой модели электродвигателя, целей и условий эксплуатации. Менеджер поможет Вам подобрать нужную марку с учетом Ваших пожеланий и потребностей.

Короткозамкнутый и фазный ротор — в чем различие

Как вы знаете, асинхронные электродвигатели имеют трехфазную обмотку (три отдельные обмотки) статора, которая может формировать разное количество пар магнитных полюсов в зависимости от своей конструкции, что влияет в свою очередь на номинальные обороты двигателя при номинальной частоте питающего трехфазного напряжения. При этом роторы двигателей данного типа могут отличаться, и у асинхронных двигателей они бывают короткозамкнутыми или фазными. Чем отличается короткозамкнутый ротор от фазного ротора — об этом и пойдет речь в данной статье.

Короткозамкнутый и фазный ротор - в чем различие

Короткозамкнутый ротор

Представления о явлении электромагнитной индукции подскажут нам, что произойдет с замкнутым витком проводника, помещенным во вращающееся магнитное поле, подобное магнитному полю статора асинхронного двигателя. Если поместить такой виток внутри статора, то когда ток на обмотку статора будет подан, в витке будет индуцироваться ЭДС, и появится ток, то есть картина примет вид: виток с током в магнитном поле. Тогда на такой виток (замкнутый контур) станет действовать пара сил Ампера, и виток начнет поворачиваться вслед за движением магнитного потока.

Так и работает асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, только вместо витка на его роторе расположены медные или алюминиевые стержни, замкнутые накоротко между собой кольцами с торцов сердечника ротора. Ротор с такими короткозамкнутыми стержнями и называют короткозамкнутым или ротором типа «беличья клетка» поскольку расположенные на роторе стержни напоминают беличье колесо.

Проходящий по обмоткам статора переменный ток, порождающий вращающееся магнитное поле, наводит ток в замкнутых контурах «беличьей клетки», и весь ротор приходит во вращение, поскольку в каждый момент времени разные пары стержней ротора будут иметь различные индуцируемые токи: какие-то стержни — большие токи, какие-то — меньшие, в зависимости от положения тех или иных стержней относительно поля. И моменты никогда не будут уравновешивать ротор, поэтому он и будет вращаться, пока по обмоткам статора течет переменный ток.

К тому же стержни «беличьей клетки» немного наклонены по отношению к оси вращения — они не параллельны валу. Наклон сделан для того, чтобы момент вращения сохранялся постоянным и не пульсировал, кроме того наклон стержней позволяет снизить действие высших гармоник индуцируемых в стержнях ЭДС. Будь стержни без наклона — магнитное поле в роторе пульсировало бы.

Короткозамкнутый ротор асинхронного электродвигателя

Скольжение s

Для асинхронных двигателей всегда характерно скольжение s, возникающее из-за того, что синхронная частота вращающегося магнитного поля n1 статора выше реальной частоты вращения ротора n2.

Скольжение возникает потому, что индуцируемая в стержнях ЭДС может иметь место только при движении стержней относительно магнитного поля, то есть ротор всегда вынужден хоть немного, но отставать по скорости от магнитного поля статора. Величина скольжения равна s = (n1-n2)/n1.

Если бы ротор вращался с синхронной частотой магнитного поля статора, то в стержнях ротора не индуцировался бы ток, и ротор бы просто не стал вращаться. Поэтому ротор в асинхронном двигателе никогда не достигает синхронной частоты вращения магнитного поля статора, и всегда хоть чуть-чуть (даже если нагрузка на валу критически мала), но отстает по частоте вращения от частоты синхронной.

Скольжение s измеряется в процентах, и на холостом ходу практически приближается к 0, когда момент противодействия со стороны ротора почти отсутствует. При коротком замыкании (ротор застопорен) скольжение равно 1.

Вообще скольжение у асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором зависит от нагрузки и измеряется в процентах. Номинальное скольжение — это скольжение при номинальной механической нагрузке на валу в условиях, когда напряжение питания соответствует номиналу двигателя.

Другие статьи про асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором на Электрик Инфо:

Фазный ротор

Фазный ротор

Асинхронные двигатели с фазным ротором, в отличие от асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, имеют на роторе полноценную трехфазную обмотку. Подобно тому, как на статоре уложена трехфазная обмотка, так же и в пазах фазного ротора уложена трехфазная обмотка.

Выводы обмотки фазного ротора присоединены к контактным кольцам, насаженным на вал, и изолированным друг от друга и от вала. Обмотка фазного ротора состоит из трех частей — каждая на свою фазу — которые чаще всего соединены по схеме «звезда».

К обмотке ротора через контактные кольца и щетки присоединяется регулировочный реостат. Краны и лифты, например, пускаются под нагрузкой, и здесь необходимо развивать существенный рабочий момент. Невзирая на усложненность конструкции, асинхронные двигатели с фазным ротором обладают лучшими регулировочными возможностями касательно рабочего момента на валу, чем асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, которым требуется промышленный частотный преобразователь.

Фазный ротор асинхронного электродвигателя

Обмотка статора асинхронного двигателя с фазным ротором выполняется аналогично тому, как и на статорах асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, и аналогичным путем создает, в зависимости от количества катушек (три, шесть, девять или более катушек), два, четыре и т. д. полюсов. Катушки статора сдвинуты между собой на 120, 60, 40 и т. д. градусов. При этом на фазном роторе делается столько же полюсов, сколько и на статоре.

Регулируя ток в обмотках ротора, регулируют рабочий момент двигателя и величину скольжения. Когда регулировочный реостат полностью выведен, то для уменьшения износа щеток и колец их закорачивают при помощи специального приспособления для подъема щеток.

  • Принципы работы электрического двигателя для начинающих
  • Приборы учета электроэнергии — виды и типы, основные характеристики
  • Основные виды конструкций трансформаторов

Надеюсь, что эта статья была для вас полезной. Смотрите также другие статьи в категории В помощь начинающим электрикам, Электродвигатели и их применение

Подписывайтесь на наш канал в Telegram: Домашняя электрика

Поделитесь этой статьей с друзьями:

Научный вопрос для электротехников!

Фазный и короткозамкнутый роторы — это составная часть асинхронного электродвигателя. Короткозамкнутый ротор представляет собой систему кольцевых проводников из медной шины, фазный ротор имеет оботки, концы которых выведены через щетки наружу. Регулируя ток в обмотках фазного ротора с помощью реостатов или электронной схемы можно регулировать скорость асинхронного двигателя. С появлением частотных преобразователей надобность в асинхронных двигателях с фазным ротором снижается.

VeescarМастер (1838) 15 лет назад
где щетки и кольца — это фазный ротор, но все равно спасибо
Вениамин ЗанозинУченик (219) 9 лет назад
Короткозамкнутый ротой дешевле и проще чем фазный.
Остальные ответы

Ну как тебе сказать.. . Открой учебник Электрические машины автор Кацман, там все хорошо описано. Просто писать отличия долго

Асинхронный двигатель может быть с фазным и коротко замкнутым ротором, конструкцией ротора вот они то друг от друга отличаются

У фазного обмотки выведены наружу через щётки и включаются через сопротивления для постепенного разгона (центрифуга) напр.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *