Асинхронний двигун – це електрична машина, призначена для перетворення електричної енергії в механічну. Конструкція складається з кількох частин, але сьогодні ми розглянемо тільки рухому частину електродвигуна – ротор.Також ми приділимо увагу тому, як влаштований ротор асинхронного двигуна з фазним ротором.
Конструкція ротора
Найчастіше пристрій ротора асинхронного двигуна виглядає так: ротор – це сталевий вал, на який напресовані пластини холоднокатаної анізотропної електротехнічної сталі. Ротор виконується пластинами, які ізольовані між собою шаром оксидної плівки. Це необхідно для зменшення вихрових струмів, які впливають на ККД двигуна.
Види обмоток ротора асинхронного двигуна
Далі ми розглянемо ще один момент. Нам належить з’ясувати те, якими бувають обмотки ротора асинхронного двигуна, для чого вони потрібні, різновиди, конструктивні особливості, а також методи укладання. Існує 2 типу обмотки ротора: короткозамкнений і фазний ротор. Короткозамкнений ротор зустрічається частіше, він дешевший у виконанні, ніж фазний.
Двигуни з таким ротором вимагають менше обслуговування, ніж з фазним ротором. Фазний ротор застосовується рідше, він трохи дорожче у виконанні, а також за наявності контактних кілець вимагає більш частого обслуговування. Далі стане зрозуміло, для чого інженери впровадили цю конструкцію. Тепер поговоримо конкретніше про кожному роторі.
Короткозамкнений ротор
На роторі асинхронного електродвигуна є обмотки, які залиті або запаяні в пази. Для машин низької і середньої потужності зазвичай матеріалом обмоток є алюміній, а для більш потужних – мідь. Це необхідно для створення електромагніту, який буде як би тягнутися слідом за обертовим магнітним потоком. Ротор під впливом обертається в просторі магнітного поля намагнічується.
Ось так і виходить, що ротор має своє магнітне поле, яке як би тягнеться слідом за обертовому магнітним полем, розташованим в статорі.Така конструкція обмоток ротора називається «біляча клітка». Біляча клітка контактує безпосередньо з ротором, і на ній, подібно трансформатору, індукується магнітне поле, і, відповідно, якась електрорушійна сила. Незважаючи на це, напруга дорівнює нулю. Струм ротора асинхронного двигуна змінюється в залежності від механічного навантаження на вал. Чим вище навантаження, тим вище струм, що протікає в обмотках ротора.
Фазний ротор
Основна частина конструкції влаштована подібно короткозамкнутим ротору. Все той же сталевий вал, на який напресовані пластини електротехнічної сталі з пазами. Особливістю ротора асинхронного двигуна з фазним ротором є наявність у пазах не залитій або впаянной обмотки, а покладеної, як в статорі, звичайною мідної обмотки. Ці обмотки з’єднані між собою зіркою.
Тобто всі кінці – в одну скрутку, а решту 3 кінця виводяться до контактним кільцям. Фазний ротор виготовляється для обмеження пускового струму. До контактним кільцям приєднані меднографитовые щітки, які ковзають по них. Потім від щіток виводяться зазвичай контакти в клейменную коробку, де пусковий струм або регулюється реостатом, або рідким реостатом шляхом зміни глибини занурення електродів в електроліт.
Як уже сказано, ця міра дозволяє обмежити пусковий струм. Сучасні електродвигуни для зменшення зносу щіток оснащені конструкцією, яка після пуску відкидає щітки і коротко замикає між собою всі обмотки. По зупинці двигуна щітки повертаються на своє місце.
Особливості обслуговування приводу з фазним ротором
Обслуговування ротора асинхронного двигуна з фазним ротором представляє з себе регулярний огляд щіток, контактних кілець, перевірку стану чи рівня рідини в реостате. Також варто оглянути занурювані електроди. За результатами огляду ротора асинхронного двигуна з фазним ротором при необхідності щітки підлягають заміні, але майстри ще відразу радять протерти ганчіркою контактні кільця і порожнину, де розташовані кільця. Так як абразив электропроводен, це створює небезпеку неправильної роботи або навіть короткого замикання.
У випадку зношування контактних кілець їх замінюють. Якщо кільця зносилися занадто швидко, то це означає те, що щітки використовуються не з того матеріалу. Також на них можуть бути раковини, але їх демонтують, і потім сточують в кілька проходів, щоб поверхня, прилегла до щіток, була гладкою. Цю роботу виконують на токарному верстаті для збереження співвісності.
Швидкість обертання
Частоту обертання ротора асинхронного двигуна задає кількість полюсних пар, ніг вона не більше 3000 при включенні безпосередньо в нашу мережу. Це обумовлено частотою мережі 50 Гц. Саме з такою швидкістю обертається магнітний потік в статорі електродвигуна. Ротор за ним трохи запізнюється, власне тому двигун і асинхронний. Запізнювання обумовлено конструктивно і встановлюється окремо для кожного двигуна.
При 1 полюсної парі швидкість обертання магнітного поля складе 3000 об/хв, при 2 полюсних парах – 1500 об/хв, при 4 – 750 об/хв. При необхідності збільшити або регулювати число обертів в хвилину без внесення значних змін-у конструкцію встановлюють частотний перетворювач. На виході з частотного перетворювача може бути частота і 100, і 200 Гц. Для того, щоб знайти швидкість, треба скористатися формулою (60*50)/1 =3000, де:
• 1 – кількість полюсних пар;
• 60 – константа;
• 50 – частота;
• 3000 – обороти в хвилину магнітного поля при даній частоті.
Припустимо, що ми можемо регулювати частоту деякого двигуна, і підняли її до 75 Гц. Скористаємося формулою, щоб знайти швидкість обертання: 1/(60*75) = 4500 оборотів в хвилину. Тепер ми розібрали те, що частота обертання ротора асинхронного двигуна не залежить від самого ротора, а залежить від кількості полюсних пар.
На закінчення хочемо сказати, що в побутовому виконанні електричні машини з фазним ротором практично не зустрічаються. Ці машини призначені для промислового використання в місцях, де небажана просадка напруги. Також це застосовно для величезних машин, пусковий струм яких може бути і в 20 разів більше номінального. Установка таких машин передбачає економію ресурсів і коштів при монтажі. На швидкість обертання не впливає те, який ротор в асинхронному двигуні: з фазним або короткозамкненим ротором.
