Асинхронний двигун

Здрастуйте, шановні читачі та відвідувачі сайту «Нотатки електрика».

Буквально перед цими вихідними у мене вийшов з ладу двигун АОЛ 22-4 потужністю 400 (Вт), встановлений в приводі перемикання ступенів РПН силового трансформатора.

Причиною його виходу з ладу стало міжвиткове замикання обмотки. Така ситуація трапляється вкрай рідко, але все таки іноді трапляється. Умови експлуатації дають про себе знати — підвищений вміст вугільного пилу. Може справа навіть не в умовах експлуатації, а в поставляється неякісному проводі для ремонту двигуна.

Знову зачепив тему неякісного виробництва кабельної та провідникової продукції, тому нагадаю Вам ще раз як правильно купити кабель чи провід у магазині, а також як самостійно визначити переріз проводу за його діаметру.

Ну, раз мені треба було розбирати згорілий електродвигун, то я вирішив заодно написати статтю про асинхронному двигуні (АД), його застосування та пристрої.

Застосування і призначення ПЕКЛО

Останнім часом асинхронні двигуни дуже широко застосовуються як у промисловості у вигляді електричних приводів димососів, кульових млинів, транспортерів, насосів, дробарок, свердлильних та наждакових верстатів, так і в побуті. Перелічити всі області застосування просто неможливо.

А чому вони так широко застосовуються?

Та тому що вони мають ряд переваг в порівнянні з іншими електричними машинами, наприклад, володіють високою надійністю, простотою обслуговування і не менш важливе, вони можуть працювати безпосередньо від мережі змінного напруги.

Пристрій асинхронного двигуна (АД)

А тепер перейдемо до пристрою асинхронного двигуна на прикладі АОЛ 22-4 потужністю 400 (Вт).

Я вже говорив трохи вище, що асинхронний двигун АОЛ 22-4 встановлюється в приводі перемикаючого пристрою РПН силового трансформатора (17 ступенів). Ось так виглядає сам привід.

Живлення двигуна здійснюється від мережі з ізольованою нейтраллю з лінійною напругою 220 (В).

До речі, цей двигун був спеціально перероблений під наші потреби.

Тому на його етикетці Ви побачите позначення, замість 220/380 (В), 220/380 (В) (закреслено на бирці 380 і трикутник), тобто його обмотки перемотані на напругу 127 (В).

Тому при лінійному напрузі 220 (В) обмотки статора ми з’єднуємо в зірку. Хоча в принципі ми не збираємо. Я попросив у майстри обмотувального відділення після ремонту збирати зірку всередині двигуна і виводити на колодку (клему) всього 3 виводу, замість 6.

Переходьте за посиланням і читайте більш докладно про з’єднання обмоток статора в схему зірки або трикутника.

Отже, поїхали далі.

Асинхронний двигун (АД) складається з двох частин, розділених між собою повітряним зазором. Перша частина – це нерухомий статор, а друга частина – це рухливий або обертовий ротор.

Що статор, ротор складаються з осердя й обмотки. Але обмотка статора є первинною обмоткою, тобто включається в мережу, а обмотка ротора є вторинною. Більш докладно про це Ви зможете прочитати у статті про принцип дії асинхронного електродвигуна.

Конструктивно вони діляться на 2 різновиди:

• АД з короткозамкненим ротором
• АД з фазним ротором

Мій згорів двигун марки АОЛ 22-4, як Ви вже здогадалися, відноситься саме до асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором.

Асинхронний двигун з короткозамкненим ротором

Статор у такого двигуна складається з:

• корпуси зі станиною
• сердечника
• трифазної обмотки

Сам корпус найчастіше виготовляють з алюмінієвого сплаву або чавуну. В моєму прикладі АОЛ 22-4 має алюмінієвий корпус з алюмінієвою станиною.

Сердечник статора виконується шихтованным, тобто набирається з тонких листів електротехнічної сталі, покриті ізоляційним лаком. Товщина цих листів становить приблизно від 0,35 до 0,5 (мм). Так зроблено з метою зменшення вихрових струмів, що з’являються під час перемагнічування «заліза» сердечника під дією обертового магнітного поля.

З внутрішньої сторони сердечника статора асинхронного двигуна знаходяться поздовжні пази, в які вкладається обмотка.

Обмотка може бути, як одношарова, так і багатошарова.

Частину обмотки, яка розташована в пазах, називається пазової.

Пазові частини обмоток за межами сердечника (з торця) з’єднуються з лобовими частинами обмоток.

Це все, що стосується статора. Тепер перейдемо до того, як влаштований ротор. Як я вже говорив вище, ротор – це обертова частина асинхронного двигуна. Складається він з валу і сердечника з короткозамкненою обмоткою.

До речі, короткозамкнену обмотку асинхронного двигуна ще називають «беличьем колесом».

Обмотка короткозамкненого ротора складається з ряду алюмінієвих або мідних (рідше) стрижнів, які розташовані в пазах сердечника ротора. Ці стрижні з двох сторін замикаються короткозамыкающими кільцями.

Сердечник ротора, як і осердя статора, має шихтованную конструкцію, але листи з електротехнічної сталі у нього не покриті лаком, а тонкою плівкою оксиду. Цього цілком достатньо для обмеження вихрових струмів малої величини з-за частого перемагнічування сердечника.

У більшості випадках короткозамкнену обмотку ротора АД виконують за допомогою заливки зібраного сердечника розплавленим алюмінієвим сплавом. При цьому одночасно відливаються і короткозамикаючі кільця і вентиляційні лопатки.

Вал короткозамкненого ротора обертається на двох підшипниках кочення (їх видно на малюнку вище), які розташовані в підшипникових щитах.

Кілька слів розповім Вам про охолодження асинхронного двигуна.

Охолодження асинхронних двигунів потужністю до 15 кВт) відбувається методом охолодження зовнішньої поверхні двигуна з допомогою відцентрового вентилятора. Сам вентилятор прикритий захисним кожухом з отворами для забору повітря.

Фото іншого типу двигуна.

Охолодження асинхронних двигунів потужністю більше 15 (кВт), крім вищеописаного способу, виконується з внутрішньою вентиляцією. В підшипникових щитах є спеціальні отвори, їх називають «жалюзі», через які повітря за допомогою вентилятора проходить крізь внутрішню порожнину двигуна. У такому разі повітря пронизує нагріті частини обмоток і сердечника, що призводить до більш ефективному охолодженню.

Також асинхронні двигуни для збільшення площі охолодження можуть мати поверхню з поздовжніх ребер.

Для захисту людей від ураження електричним струмом асинхронний двигун необхідно заземлювати. Для цього є спеціальні болти (гвинти) для заземлення. Зазвичай один болт (гвинт) знаходиться на корпусі двигуна.

А інший в клемної колодки.

АД з короткозамкненим ротором має один істотний недолік у вигляді обмеженого пускового моменту з-за короткозамкнених стрижнів, що не можна сказати про АД з фазним ротором.

Асинхронний двигун з фазним ротором

Конструкція статора асинхронного двигуна з фазним ротором аналогічна конструкції статора асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором.

А ось по конструктивному виконанню ротора є велика різниця.

Ротор такого двигуна має складну конструкцію. На його валу закріплений шихтованний сердечник з трифазною обмоткою. Початку обмоток з’єднують зіркою, а їх кінці з’єднують до контактним кільцям. Ці кільця теж розташовані на валу ротора і ізольовані від валу і між собою.

Для здійснення контакту з обмоткою обертового ротора на кожне кільце передбачено дві металлографитовые щітки. Щітка знаходиться в щіткотримачі, який забезпечений пружинами для забезпечення необхідної сили притиснення щітки до контактного кільця.

Таким чином, трифазна обмотка ротора з’єднується з зовнішнім пусковим реостатом, створює в ланцюзі ротора додатковий опір.

Навіщо це потрібно, Ви дізнаєтесь з наступних статей розділу «Електродвигуни». Підписуйтесь на отримання повідомлень про вихід нових статей на сайті. Форма підписки знаходиться в правій колонці сайту і внизу статті.

Кілька слів про бирці

На корпусі кожного двигуна встановлена пластина з наступними технічними даними:

• тип двигуна (наприклад, АОЛ 22-4 або АИР71А4)
• найменування країни і заводу-виробника
• рік випуску
• номінальна корисна потужність на валу
• номінальний напруга (струм)
• схема з’єднання обмоток Y/∆)
• коефіцієнт потужності
• номінальна частота обертання (об/хв)
• ккд
• режим роботи (наприклад, S1)

Приклад пластини асинхронного двигуна дивіться на фото нижче:

Асинхронний двигун. Що краще?

Якщо порівняти асинхронний двигун з короткозамкненим ротором і з фазним ротором, то можна зробити наступний висновок.

Електродвигун з фазним ротором має більш складну конструкцію, вимагає більше часу на обслуговування і менш надійний у порівнянні з електродвигун з короткозамкненим ротором. Але головне його достоїнство – це кращі пускові й регулювальні властивості.

У наступних статтях читайте про: (список буде поповнюватися по мірі написання статей)

P. S. На цьому статтю на тему асинхронний двигун, його пристрій і застосування я завершую. Дякую за увагу.