Популярность асинхронных электродвигателей очевидна. Между тем асинхронный двигатель купить человеку, неискушённому в электрике, дело далеко не простое. Базовые знания помогут правильно выбрать и купить асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором или же с фазным. Принцип работы указанных двигателей, их устройство — разные, несмотря на присутствие единого термина в названии. Рассмотрим разницу между асинхронным электродвигателем с токосъёмными кольцами и асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором.
СОДЕРЖИМОЕ ПУБЛИКАЦИИ :
Асинхронный двигатель — общий взгляд
Статистику наиболее широко используемых электрических моторов возглавляет именно трехфазный асинхронный двигатель. Практически 80% механических мощностей, используемых всеми отраслями экономики, обеспечиваются трехфазными асинхронными двигателями.
Деловая ставка на этот вид электрических машин обусловлена:
- простой надёжной конструкцией,
- низкой стоимостью,
- хорошими рабочими характеристиками,
- отсутствием сложных схем коммутации,
- возможностями регулирования скорости.
Асинхронным называют двигатель по причине очевидной. Вращательный момент такой конструкции не даёт стабильной синхронности движения. Мощность трехфазного асинхронного двигателя транспортируется от статора к ротору посредством индуктивной связи.
Электрическая машина наделена двумя основными деталями конструкции:
- Статор.
- Ротор.
Статор — стационарная часть конструкции с обмотками медным проводом, на которые подается трехфазный электрический ток.
Ротор — подвижная деталь конструкции (создаёт момент вращения). Передаёт механическое усилие нагрузке через стальной вал. Ротор трехфазного асинхронного двигателя классифицируется двумя видами:
- Короткозамкнутый.
- Фазный (фазовращающий, токосъёмный, раневой).
Соответственно, в зависимости от вида конструкции детали, трехфазный асинхронный двигатель классифицируется как:
- Мотор короткозамкнутого действия.
- Мотор фазного действия.
Конструкция статора для обоих видов двигателей, при этом, остаётся неизменной.
Другими частями — составляющими конструкции, являются: стальной вал, подшипники, крыльчатка охлаждения, клеммная коробка.
Особенности конструкции статора
Конструкция статора трехфазного асинхронного двигателя содержит трех базовых компонента:
- Раму.
- Сердечник.
- Обмотки возбуждения.
Статор выступает частью корпуса трехфазного асинхронного двигателя. Его основная функция — крепление сердечника статора и проводную намотку. Внешняя область статора выполняет функцию покрытия, обеспечивает защиту и механическую прочность внутренним частям асинхронного двигателя.
Рама статора изготовлена из литой или свариваемой стали. Каркас трехфазного асинхронного двигателя нуждается в прочности и жесткости. Длина воздушного зазора между рамой и ротором очень мала. Если не обеспечить прочность и жёсткость конструкции, нарушается концентрическое положение ротора. Такое состояние приведет к разбросу баланса магнитного натяжения.
Основная функция сердечника статора — перенос переменного магнитного потока. С целью уменьшения потерь вихревых токов, сердечник статора ламинируется. Создаются наслоённые тиснения толщиной около 0,4-0,5 мм.
Все тиснения спрессованы в единое целое, образуя сердечник статора, жёстко скрепленный рамой. Штамповка обычно содержит элементы кремниевой стали, что способствует уменьшению гистерезисных потерь при работе двигателя.
Виды асинхронных моторов
Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором претендует на лидерство среди всех видов моторов переменного тока. Это оборудование часто используется для нужд промышленности. Практика применения показала главные свойства этого вида электродвигателей:
- низкая рыночная стоимость,
- надежность эксплуатации,
- эффективность работы,
- низкие требования в обслуживании.
Другой вид оборудования – асинхронный двигатель с токосъёмными кольцами (с фазным якорем), отличается куда меньшей потребностью применения в промышленности.
Не более 5% — 10% моторов с токосъёмными кольцами используются в индустрии. Объясняется этот момент следующими конструктивными недостатками асинхронных моторов с фазным вращением:
- потребность частого обслуживания,
- значительный расход меди,
- сложность конструкции для ремонта.
Различия между видами асинхронных моторов
Одним из ярко выраженных различий между фазными и короткозамкнутыми двигателями видится фактор управления. Электродвигатель, наделённый фазным токосъёмником, допускает включение в цепь внешнюю нагрузку (сопротивление) для управления скоростью двигателя. В свою очередь схема двигателя с короткозамкнутым ротором не предполагает добавления любой внешней цепи, т.к. пазы ротора прорезаны вплоть до его торцевых граней.
Конструкция ротора фазовращающего типа представлена в виде ламинированного сердечника, наделённого слотами, расположенными параллельно один другому. Каждый слот содержит по одному стержню и несёт трёхфазную изолированную обмотку. Причём число витков на стержнях равно числу витков обмоток статора.
Три концевых вывода обмотки подключаются, образуя нейтраль «звезды», а начальные выводы соединены с тремя медными кольцами, размещёнными на валу. С кольцами контактируют токосъёмные щётки.
Короткозамкнутый ротор изготовлен несколько иначе. Слоты на сердечнике не располагаются параллельно. Эти элементы ротора скошены под некоторым углом.
Сердечник сделан многослойным, с прорезями по всей длине окружности, замкнутыми на торцах сердечника медным или алюминиевым кольцом. Конфигурация скошенных слотов короткозамкнутого ротора имеет свои преимущества:
- снижаются шумы электродвигателя при работе,
- обеспечивается плавный крутящий момент,
- уменьшается магнитная блокировка статора по отношению к ротору,
- увеличивается сопротивление ротора за счёт длинных проводников стержней.
Особенности для применения на практике
Изучая возможности применения тех или иных конструкций на практике, следует отметить более высокую эффективность моторов с короткозамкнутым ротором. Относительно эффективности, что показывают асинхронные электромоторы с токосъёмными кольцами, короткозамкнутые выглядят явно лучше. Коэффициент мощности у фазных моторов также существенно ниже.
Однако преимущественной стороной фазных конструкций является возможность регулировать скорость вращения, тогда как короткозамкнутые модификации таких возможностей не дают. Но регулировка скорости вращения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором возможна при помощи частотного преобразователя.
Ещё одно преимущество асинхронного электродвигателя с фазным ротором – низкий пусковой ток. Для двигателей с короткозамкнутым ротором этот параметр существенно выше. Поэтому электродвигатели с фазным ротором, как правило, используются на агрегатном оборудовании, где важен высокий пусковой момент:
- подъёмники промышленные,
- лифты гражданские,
- краны строительные,
- лебёдки производственные и т.п.
Тогда как другой вид моторов (короткозамкнутых) применяется часто в качестве приводов сверлильных, токарных станков и другой техники, где отсутствует потребность высокого пускового момента.