Общие сведения об асинхронных электродвигателях

Основные соотношения, характеризующие работу асинхронного двигателя таковы. Фазные обмотки статора располагаются по окружности под углом 120/р, где р— число пар полюсов вращающегося магнитного поля, образуемого трехфазным током. Ско­рость вращения поля определяется следующим соотношением:

Асинхронный электродвигатель.

n₁ = 60f₁ : p,

где f₁ – частота тока статора (Гц),

р — число пар полюсов вращающегося магнитного поля машины.

Установившаяся скорость ротора меньше скорости вращения магнитного поля, так как вращающее усилие создается только тогда, когда магнитное поле переме­щается относительно обмотки ротора, создавая в ней электрический ток. Отсюда воз­никло название «асинхронный двигатель», поскольку скорости вращения ротора и магнитного поля не совпадают.

Отношение разности между синхронной скоростью n₁ и скоростью вращения ротора п₂ к синхронной скорости n₁

s = (n₁ – п₂) : n₁,

называется скольжением, которое обычно выражают в процентах, т. е.

s = (n₁ – п₂) : n₁х 100%,

Рис. 1 Типы электродвигателей единой серии.

При нормальной нагрузке двигателя скольжение находится в пределах 2 – 7%. Скорость вращения ротора определяется следующим значением:

n₂ =  n₁ (1 – s),

Частота тока в роторной обмотке находится по такой формуле:

f₂ = f ₁  xs,

где f2 — частота тока в роторе (Гц),

f ₁— частота тока в сети (Гц),

s — скольжение,

Ток, потребляемый двигателем из сети, определяется следующим выражением:

I₁ = P : (1.73 x U_лx cosφ )

где Р – потребляемая мощность (Вт);

U_л – линейное напряжение сети (В);

cosφ  – коэффициент мощности двигателя при работе в данном режиме.

Наибольший ток при длительной работе равен:

I_л = P_н : (1.73 x U_лxcosφ х _кпд)

где P_н– номинальная паспортная мощность двигателя (кВт),

_кпд – КПД двигателя,

Схема управления асинхронным короткозамкнутым двигателем.

Уравнение мощностей и потерь в двигателе имеет следующий вид,

P = P_мех.в + P_мех.п + Р_м.р + Р_м.с + Р_с.с ,

где Р — мощность, потребляемая двигателем из сети (Вт),

Рмех.в — полезная мощность на валу двигателя (Вт),

Рмех.п — мощность потерь на трение (Вт),

Р_м р — мощность потерь в обмотке ротора (Вт),

Рм.с — мощность потерь в обмотке статора (Вт),

Рс.с — потери в стали двигателя на перемагничивание и вихревые токи (Вт).

Мощность (Вт) на валу двигателя определяется по следующей формуле:

Рмех.в = 1.025 х М х n₂

где М — вращающий момент (кг*м),

п₂ — скорость вращения вала двигателя (об./мин),

Схема управления асинхронным короткозамкнутым двигателем для двух направлений вращения.

Вращающий момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату напряже­ния, поэтому двигатель весьма чувствителен к изменению напряжения в сети. Вра­щающий момент зависит от величины скольжения, а скольжение, в свою очередь, зависит от активного сопротивления цепи обмотки ротора.

Установка двигателя большей мощ­ности, чем это необходимо, увеличивает капитальные затраты и уменьшает КПД (а если установлен асинхронный двигатель, то, кроме того, снижает и коэффициент мощности). Если мощ­ность двигателя недостаточна по срав­нению с предполагаемой нагрузкой, то температура отдельных частей его пре­высит допустимые по нормам величины и срок службы двигателя резко сни­зится.

Например, перегрузка некоторых двигателей на 25% в течение 1,5 месяца приводит к износу изоляции, а перегруз­ка на 50% может вызвать разрушение изоляции даже в течение нескольких часов.

Мощность двигателя, указанная за­водом-изготовителем на его щитке или в каталоге, соответствует температуре окружающей среды 35° С. При снижении температуры ниже 35° С двигатель может быть несколько перегружен, а при повыше­нии температуры нагрузка двигателя должна быть снижена.

С целью унификации деталей асинхрон­ных двигателей, выпускаемых промышленностью, создана единая серия двигателей трехфазного тока.

Электродвигатели единой серии общего применения (А, АО, AЛ  и АОЛ) пред­назначаются для привода механизмов, когда не предъявляется специальных требова­ний в отношении пусковых характеристик, скольжения и энергетических показателей.

Единая серия асинхронных электродвигателей мощностью от 0,6 до 125 кВт со­стоит из семи габаритов (с 3-го по 9-й) и исполняется как в чугунной (все габариты), так и в алюминиевой оболочке (3-й, 4-й и 5-й габариты). Электродвигатели в алюми­ниевой оболочке в среднем на 30% легче чугунных. Независимо от рода оболочки, электродвигатели имеют одинаковые электротехнические характеристики и установоч­ные размеры.

По способу защиты эти электродвигатели исполняются защищенными и закры­тыми обдуваемыми.

Обозначения типов электродвигателей приведены на рис. 1.