Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя (более техническая версия)

Область применения.

Асинхронные трёхфазные общепромышленные электродвигатели АИР, АИРМ, АД, 5АМ с короткозамкнуты ротором применяются практически во всех отраслях промышленности, в электроприводах различных устройств, механизмов и машин.

Неподвижная часть асинхронного двигателя – статор имеет трехфазную обмотку, при включении которой в сеть возникает вращающееся магнитное поле. Скорость вращения этого поля

n₁=f₁∙60/p.

В расточке статора расположена вращающаяся часть двигателя – ротор, который состоит из вала, сердечника и обмотки. Обмотка ротора состоит из стержней, уложенных в пазы сердечника и замкнутых с двух сторон кольцами.

Вращающееся поле статора пересекает проводники (стержни) обмотки ротора и наводит в них э. д. с. Но так как обмотка ротора замкнута, то в стержнях возникают токи. Взаимодействие этих токов с полем статора создает на проводниках обмотки ротора электромагнитные силы F_пр, направление которых определяется по правилу «левой руки». Силы F_пр стремятся повернуть ротор в направлении вращения магнитного поля статора. Совокупность сил F_пр, приложенных к отдельным проводникам, создает на роторе электромагнитный момент М, приводящий его во вращение со скоростью n₂. Вращение ротора через вал передается исполнительному механизму.

Таким образом, электрическая энергия, поступающая в обмотку статора из сети, преобразуется в механическую.

Направление вращения магнитного поля статора, а следовательно, и направление вращения ротора, зависит от порядка следования фаз напряжения, подводимого к обмотке статора. При необходимости изменить направление вращения ротора асинхронного двигателя следует поменять местами любую пару проводов, соединяющих обмотку статора с сетью. Например, порядок следования фаз АВС заменить порядком СВА. Скорость вращения ротора n₂ асинхронного двигателя всегда меньше скорости вращения поля n₁, так как только в этом случае возможно наведение э.д.с. в обмотке ротора. Разность скоростей ротора и вращающегося поля статора характеризуется величиной, называемой скольжением,

s=(n₁ - n₂)/n₁.

Часто скольжение выражается в процентах:

s=[(n₁ - n₂)/n₁]∙100.

Скольжение асинхронного двигателя может изменяться в пределах от 0 до 1. При этом s≈0 соответствует режиму холостого хода, когда ротор двигателя не испытывает противодействующих моментов, а s≈1 соответствует режиму короткого замыкания, когда противодействующий момент двигателя превышает вращающий момент и поэтому ротор двигателя неподвижен (n₂=0).

Скольжение, соответствующее номинальной нагрузке двигателя, называется номинальным скольжением. Так, например, для двигателей нормального исполнения мощностью от 1 до 1000 кВт номинальное скольжение приблизительно составляет соответственно 0,06-0,01, т.е. 6-1%.

Скорость вращения ротора асинхронного двигателя равна

n₂=(1-s)∙n₁.

На щитке двигателя указывается номинальная скорость вращения n_н. Эта величина дает возможность определить синхронную скорость вращения n₁, номинальное скольжение s_н, а также число полюсов обмотки статора 2р.

Общепромышленные электродвигатели - расшифровка обозначения:

АИР, АИРМ, АД, АДМ, 5АМ, 5А, 5АИ, 7АИ, А, 4А и прочие - обозначение серии электродвигателя*

Р, С – вариант привязки мощности к установочным размерам (ГОСТ, DIN)

56, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 132, 160, 180, 200, 225, 250, 280,315, 355 – высота оси вращения вала (габарит)

А, В, С – длина сердечника ротора (первая длина, вторая длина, третья длина)

S, L, М – установочные размеры по длине станины

2, 4, 6, 8, – число полюсов односкоростных электродвигателей; 4/2, 6/4, 8/4, 8/6, 16/46/4/2, 8/4/2, 8/6/4 – число полюсов многоскоростных электродвигателей

Т2, Т3, У2, У3, У5, УХЛ2, УХЛ4 – климатическое исполнение и категория размещения.

Кроме вышеприведенных, общепромышленные электродвигатели специального исполнения имеют дополнительные обозначения:

Б – общепромышленные электродвигатели АИР, 5АМ со встроенной температурной защитой (после обозначения габарита);

В – электродвигатели встраиваемые (до обозначения габарита);

С – общепромышленные электродвигатели с повышенным скольжением (до обозначения габарита); (до обозначения габарита);

Е – общепромышленные электродвигатели со встроенным электромагнитным тормозом (после обозначения габарита); Е2 – электродвигатели с тормозом с ручным растормаживающим устройством (после обозначения габарита); (после обозначения габарита); – электродвигатели с тормозом с ручным растормаживающим устройством (после обозначения габарита);

3Е – однофазные электродвигатели с трехфазной обмоткой (до обозначения габарита); (до обозначения габарита);

Е – однофазные двигатели с двухфазной обмоткой (до обозначения габарита);

Ж, Ж2 – электродвигатели для привода моноблочных насосов со специальным выходным концом вала (после обозначения габарита); Ж1 – специальная насосная модификация (после обозначения габарита);

РЗ – электродвигатели для мотор-редукторов (после обозначения габарита);

Ш – электродвигатели для промышленных швейных машин (после обозначения габарита);

П – электродвигатели повышенной точности по установочным размерам (после обозначения габарита);

Ф – электродвигатели хладономаслостойкого исполнения (после обозначения габарита);

А – асинхронные электродвигатели для атомных электростанций (после обозначения габарита);

Х2 – асинхронные электродвигатели химостойкие (после обозначения габарита).

Привязка мощности к установочно-присоединительным размерам:

асинхронные электродвигатели АИР, АИРМ, 5АМ, 5АИ, 7АИ, 4А по Российским стандартам - ГОСТ Р51689-2000.

Конструктивное исполнение: IM1081, IM1082, IM2081, IM2082, IM3081, IM2181, IM3681, по ГОСТ 2479-79.

Степень защиты: электродвигатели АИР, 5АМ, 5АИ, 7АИ имеют степень защиты IР54 по ГОСТ 17494-87.

Режим работы: S1 по ГОСТ 183 (МЭК 60034-1).

Класс нагревостойкости изоляции: электродвигатели АИР, АИРМ, 5АМ, 5АИ, 7АИ имеют класс нагревостойкости изоляции «F» (температурный индекс 155°С) по ГОСТ 8865-70. Напряжение: электродвигатели АИР, АИРМ, 5АМ, 5АИ, 7АИ производятся на напряжение 220, 380, 660 В и другие стандартные напряжения при f=50Гц или 60Гц.

Уровень вибрации, мм/сек: 1,8 по ГОСТ 20815-93.

Климатическое исполнение: У1, Т1, УХЛ1, 01 по ГОСТ 15150-69.

Асинхронные общепромышленные электродвигатели АИР, АИРМ, 5АМ, 5АИ со степенью защиты IP54 (55) выполнены, как правило, в закрытом обдуваемом исполнении. Электродвигатели имеют станину с наружными продольными охлаждающими ребрами. Охлаждение осуществляется путем обдува станины внешним центробежным вентилятором, расположенным на валу электродвигателя со стороны противоположной приводу и закрытым защитным кожухом.