ЛЕКЦИЯ 12. УСТРОЙСТВО И ПРИНЦИП РАБОТЫ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

8 марта 1889 года величайший русский учёный и инженер Михаил Осипович Доливо-Добровольский изобрёл трёхфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Современные трёхфазные асинхронные двигатели являются преобразователями электрической энергии в механическую. Благодаря своей простоте, низкой стоимости и высокой надёжности асинхронные двигатели получили широкое применение. Они присутствуют повсюду, это самый распространённый тип двигателей, их выпускается 90% от общего числа двигателей в мире. Асинхронный электродвигатель поистине совершил технический переворот во всей мировой промышленности.

Огромная популярность асинхронных двигателей связана с простотой их эксплуатации, дешивизной и надежностью.

Асинхронный двигатель — это асинхронная машина, предназначенная для преобразования электрической энергии переменного тока в механическую энергию. Само слово “асинхронный” означает не одновременный. При этом имеется ввиду, что у асинхронных двигателей частота вращения магнитного поля статора всегда больше частоты вращения ротора. Работают асинхронные двигатели, как понятно из определения, от сети переменного тока.

Устройство

На рисунке: 1 — вал, 2,6 — подшипники, 3,8 — подшипниковые щиты, 4 — лапы, 5 — кожух вентилятора, 7 — крыльчатка вентилятора, 9 — короткозамкнутый ротор, 10 — статор, 11 — коробка выводов.

Основными частями асинхронного двигателя являются статор (10) и ротор (9).

Статор имеет цилиндрическую форму, и собирается из листов стали. В пазах сердечника статора уложены обмотки статора, которые выполнены из обмоточного провода. Оси обмоток сдвинуты в пространстве относительно друг друга на угол 120°. В зависимости от подаваемого напряжения концы обмоток соединяются треугольником или звездой.

Роторы асинхронного двигателя бывают двух видов: короткозамкнутый и фазный ротор.

Короткозамкнутый ротор представляет собой сердечник, набранный из листов стали. В пазы этого сердечника заливается расплавленный алюминий, в результате чего образуются стержни, которые замыкаются накоротко торцевыми кольцами. Эта конструкция называется «беличьей клеткой». В двигателях большой мощности вместо алюминия может применяться медь. Беличья клетка представляет собой короткозамкнутую обмотку ротора, откуда собственно название.

Фазный ротор имеет трёхфазную обмотку, которая практически не отличается от обмотки статора. В большинстве случаев концы обмоток фазного ротора соединяются в звезду, а свободные концы подводятся к контактным кольцам. С помощью щёток, которые подключены к кольцам, в цепь обмотки ротора можно вводить добавочный резистор. Это нужно для того, чтобы можно было изменять активное сопротивление в цепи ротора, потому что это способствует уменьшению больших пусковых токов. Подробнее о фазном роторе можно прочитать в статье -асинхронный двигатель с фазным ротором.

Принцип работы

При подаче к обмотке статора напряжения, в каждой фазе создаётся магнитный поток, который изменяется с частотой подаваемого напряжения. Эти магнитные потоки сдвинуты относительно друг друга на 120°, как во времени, так и в пространстве. Результирующий магнитный поток оказывается при этом вращающимся.

Результирующий магнитный поток статора вращается и тем самым создаёт в проводниках ротора ЭДС. Так как обмотка ротора, имеет замкнутую электрическую цепь, в ней возникает ток, который в свою очередь взаимодействуя с магнитным потоком статора, создаёт пусковой момент двигателя, стремящийся повернуть ротор в направлении вращения магнитного поля статора. Когда он достигает значения, тормозного момента ротора, а затем превышает его, ротор начинает вращаться. При этом возникает так называемое скольжение.

Скольжение s — это величина, которая показывает, насколько синхронная частотаn₁магнитного поля статора больше, чем частота вращения ротораn₂, в процентном соотношении.

Скольжение это крайне важная величина. В начальный момент времени она равна единице, но по мере возрастания частоты вращения n₂ ротора относительная разность частот n₁-n₂ становится меньше, вследствие чего уменьшаются ЭДС и ток в проводниках ротора, что влечёт за собой уменьшение вращающего момента. В режиме холостого хода, когда двигатель работает без нагрузки на валу, скольжение минимально, но с увеличением статического момента, оно возрастает до величины s_кр—критического скольжения. Если двигатель превысит это значение, то может произойти так называемое опрокидывание двигателя, и привести в последствии к его нестабильной работе. Значения скольжения лежит в диапазоне от 0 до 1, для асинхронных двигателей общего назначения оно составляет в номинальном режиме — 1 — 8 %.

Как только наступит равновесие между электромагнитным моментом, вызывающим вращение ротора и тормозным моментом создаваемым нагрузкой на валу двигателя процессы изменения величин прекратятся.

Выходит, что принцип работы асинхронного двигателя заключается во взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и токов, которые наводятся этим магнитным полем в роторе. Причём вращающий момент может возникнуть только в том случае, если существует разность частот вращения магнитных полей.

Асинхронный двигатель — принцип работы и устройство

8 марта 1889 года величайший русский учёный и инженер Михаил Осипович Доливо-Добровольский изобрёл трёхфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Современные трёхфазные асинхронные двигатели являются преобразователями электрической энергии в механическую. Благодаря своей простоте, низкой стоимости и высокой надёжности асинхронные двигатели получили широкое применение. Они присутствуют повсюду, это самый распространённый тип двигателей, их выпускается 90% от общего числа двигателей в мире. Асинхронный электродвигатель поистине совершил технический переворот во всей мировой промышленности.

Огромная популярность асинхронных двигателей связана с простотой их эксплуатации, дешивизной и надежностью.

Асинхронный двигатель — это асинхронная машина, предназначенная для преобразования электрической энергии переменного тока в механическую энергию. Само слово “асинхронный” означает не одновременный. При этом имеется ввиду, что у асинхронных двигателей частота вращения магнитного поля статора всегда больше частоты вращения ротора. Работают асинхронные двигатели, как понятно из определения, от сети переменного тока.

Устройство

На рисунке: 1 — вал, 2,6 — подшипники, 3,8 — подшипниковые щиты, 4 — лапы, 5 — кожух вентилятора, 7 — крыльчатка вентилятора, 9 — короткозамкнутый ротор, 10 — статор, 11 — коробка выводов.

Основными частями асинхронного двигателя являются статор (10) и ротор (9).

Статор имеет цилиндрическую форму, и собирается из листов стали. В пазах сердечника статора уложены обмотки статора, которые выполнены из обмоточного провода. Оси обмоток сдвинуты в пространстве относительно друг друга на угол 120°. В зависимости от подаваемого напряжения концы обмоток соединяются треугольником или звездой.

Роторы асинхронного двигателя бывают двух видов: короткозамкнутый и фазный ротор.

Короткозамкнутый ротор представляет собой сердечник, набранный из листов стали. В пазы этого сердечника заливается расплавленный алюминий, в результате чего образуются стержни, которые замыкаются накоротко торцевыми кольцами. Эта конструкция называется «беличьей клеткой«. В двигателях большой мощности вместо алюминия может применяться медь. Беличья клетка представляет собой короткозамкнутую обмотку ротора, откуда собственно название.

Фазный ротор имеет трёхфазную обмотку, которая практически не отличается от обмотки статора. В большинстве случаев концы обмоток фазного ротора соединяются в звезду, а свободные концы подводятся к контактным кольцам. С помощью щёток, которые подключены к кольцам, в цепь обмотки ротора можно вводить добавочный резистор. Это нужно для того, чтобы можно было изменять активное сопротивление в цепи ротора, потому что это способствует уменьшению больших пусковых токов. Подробнее о фазном роторе можно прочитать в статье — асинхронный двигатель с фазным ротором.

Принцип работы

При подаче к обмотке статора напряжения, в каждой фазе создаётся магнитный поток, который изменяется с частотой подаваемого напряжения. Эти магнитные потоки сдвинуты относительно друг друга на 120°, как во времени, так и в пространстве. Результирующий магнитный поток оказывается при этом вращающимся.

Результирующий магнитный поток статора вращается и тем самым создаёт в проводниках ротора ЭДС. Так как обмотка ротора, имеет замкнутую электрическую цепь, в ней возникает ток, который в свою очередь взаимодействуя с магнитным потоком статора, создаёт пусковой момент двигателя, стремящийся повернуть ротор в направлении вращения магнитного поля статора. Когда он достигает значения, тормозного момента ротора, а затем превышает его, ротор начинает вращаться. При этом возникает так называемое скольжение.

Скольжение s — это величина, которая показывает, насколько синхронная частота n₁ магнитного поля статора больше, чем частота вращения ротора n₂, в процентном соотношении.

Скольжение это крайне важная величина. В начальный момент времени она равна единице, но по мере возрастания частоты вращения n₂ ротора относительная разность частот n₁-n₂ становится меньше, вследствие чего уменьшаются ЭДС и ток в проводниках ротора, что влечёт за собой уменьшение вращающего момента. В режиме холостого хода, когда двигатель работает без нагрузки на валу, скольжение минимально, но с увеличением статического момента, оно возрастает до величины s_кр — критического скольжения. Если двигатель превысит это значение, то может произойти так называемое опрокидывание двигателя, и привести в последствии к его нестабильной работе. Значения скольжения лежит в диапазоне от 0 до 1, для асинхронных двигателей общего назначения оно составляет в номинальном режиме — 1 — 8 %.

Как только наступит равновесие между электромагнитным моментом, вызывающим вращение ротора и тормозным моментом создаваемым нагрузкой на валу двигателя процессы изменения величин прекратятся.

Выходит, что принцип работы асинхронного двигателя заключается во взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и токов, которые наводятся этим магнитным полем в роторе. Причём вращающий момент может возникнуть только в том случае, если существует разность частот вращения магнитных полей.

«Устройство и принцип действия асинхронного двигателя»
план-конспект урока на тему

занятие по дисциплине «Электрические машины и аппараты»

Скачать:

Вложение	Размер
teh_karta_dlya_otkrytogo_uroka_.docx	33.71 КБ
zadanie_dlya_uroka.docx	255.34 КБ
ustroystvo_i_printsip_deystviya_asinhronnogo_dvigatelya.pptx	1.05 МБ

Предварительный просмотр:

Занятие №16 8.10.2015

1. Тема занятия — «Устройство и принцип действия асинхронного двигателя»
2. Название дисциплины – Электрические машины и аппараты
3. Учебник – Кацман М.М. Электрические машины:учебник для студ. учреждений сред. проф. образования — М.: Издательский центр«Академия», 2014. -496с.
4. Вид урока — комбинированный
5. Тип урока — освоение новых знаний
6. Цель урока: организация условий достижения обучающимися образовательных результатов по теме: «Устройство и принцип действия асинхронного двигателя»
7. Проблемы, решаемые обучающимися – освоение устройства и принципа действия асинхронных двигателей, правильного выбора схем включения обмоток статора, изучение режимов работы асинхронного двигателя.
8. Планируемые результаты:

знать: устройство и принцип работы асинхронного двигателя, схемы включения статорной обмотки, режимы работы асинхронного двигателя

уметь: применять изученный материал на практике.

регулятивные УУД: способность к самостоятельному приобретению новых знаний, умение ставить цели, оценивать результаты выполненной деятельности.

познавательные УУД: умение анализировать, сравнивать, выделять главное, доказывать, устанавливать причинно-следственные связи, делать выводы.

коммуникативные УУД: умение работать в группе, представлять и отстаивать свои взгляды и убеждения, осуществлять сотрудничество со сверстниками.

Личностные результаты: положительное отношение к учению, к познавательной деятельности, желание приобретать новые знания и умения, применять на практике знания, полученные на занятиях по электрическим машинам.

1. Оборудование:

• компьютер, телевизор, раздаточный материал, доска;
• библиотека учебной, справочно-информационной и научно-популярной литературы;

1. Технологии:

личностно-ориентированная технология, ИКТ

Методы формирования новых знаний:

объяснительно-иллюстративный, эвристическая беседа

Методы организации деятельности обучающихся:

Методы самостоятельной работы:

решение проблемных задач, построенных на основе усвоенных знаний и умений;

Методы формирования личностных результатов: беседа.

Формы работы обучающихся: исследовательская, групповая.

Примерное планирование учебного времени

1 Организационный этап 10 мин

2. Актуализация знаний 10 мин

3. Освоение новых знаний 35мин

4. Первичная проверка понимания изученного материала 5мин

5. Самостоятельная работа 20мин

6. Доклад Применение АД в электромобилях 5мин

Оргмомент. Постановка целей и задач урока.

Формулирует проблему для того, чтобы цели и задачи занятия определили обучающиеся — побуждение к работе с новой информацией, пробуждение интереса к теме

(рассказ об изобретении асинхронного двигателя )

Определяют цель и задачи занятия

Постановка цели, планирование деятельности, прогнозирование

Умение выразить свою мысль, выслушать и принять мнение другого человека

2.. Актуализация знаний

Воспроизведение и коррекция опорных знаний

Задает вопросы обучающимся по изученному материалу, коментирует ответы, корректируя их

Учавствуют в беседе, отвечают на вопросы

Построение речевых высказываний в устной форме

Вспоминают ранее изученный материал

Анализ изученного материала

Умение слушать и понимать, взаимооценка

Умение выразить свои знания

1. Освоение новых знаний

1. Устройство асинхронного двигателя
2. Принцип действия асинхронного двигателя
3. Режимы работы
4. Схемы включения статорной обмотки

Создает условия для получения информации по всем каналам восприятия (объяснение, презентация). Стимулирует выдвижение гипотез

«Мозговой штурм», формулируют выводы, фиксируют информацию.

Определение смысла информации, построение высказывания

Выбирают необходимую информацию согласно поставленной цели,

Принимать и сохранять цель; определять способы действий в рамках предложенных условий, сравнивать полученную информацию.

Слушают рассказ преподавателя, учавствуют в общей беседе

Умение слушать преподавателя, друг друга и вступать в диалог.

1. Первичная проверка понимания изученного материала

1. Назовите достоинства и недостатки АД
2. Каким основным параметром характеризуются режимы работы двигателя?

Создает возможности проверки усвоенного материала

Стимулирует выдвижение гипотез

Определение смысла информации, построение высказывания

Предлагают способы решения поставленной задачи

Способы действий в рамках предложенных условий, сравнивать полученную информацию

Умение выразить свою мысль, выслушать и принять мнение другого человека

1. Самостоятельная работа

1. Решение задач (работа по карточкам)

Создает возможности проверки усвоенного материала

Работают в парах, осуществляют взаимоконтроль.

Контроль и оценка

Формируют умения, оценивают действия свои и других.

Контроль, коррекция (сравнение с эталоном), оценка

результатов своей деятельности.

Умение выразить свою мысль, выслушать и принять мнение другого

Применение АД в электромобилях

Итог урока, задание на дом.

Предоставляет возможность рефлектировать, помогает вопросами:

«Оцените свою работу на занятии. Достигнуты ли цели урока?»

Формулируют вывод по уроку (что узнали, чему научились), определяют объем домашнего задания.

Обсуждают полученные отметки.

Отмечают в тетраде то, над чем будут работать дома и на следующем занятии.

Умение адекватно воспринимать оценку своей деятельности, осознание качества и уровня усвоения материала

Участвуют в общей беседе, подводят итоги; высказывают собственное мнение о проделанной работе и достигнутом результате.

Принятие точки зрения других людей отличной от собственной.

Предварительный просмотр:

1. Установите соответствие между названиями и цифрами

коробка с выводами,

статор с обмотками

1. Перечислите отличия конструкций асинхронного двигагателя с кз.ротором от АД с фазным ротором:

1. Перечислите параметры двигателя указанные на табличке:

1. Найдите ошибки в тексте: Принцип действия основан на явлении электромагнитной индукции: при подаче напряжения на обмотки статора внутри него возникает постоянное магнитное поле. Это поле пронизывает ротор и в его обмотках возникает вихревой электрический потенциал. Взаимодействие потенциала в роторе с переменным магнитным полем статора создает вращающий момент. Ротор двигателя начинает вращаться в ту же сторону, что и поле статора, но с небольшим опережением, т.е. асинхронно.
2. Перечислите режимы работы асинхронного двигателя при следующих условиях:

Асинхронный двигатель приводит в действие токарный станок. Через некоторое время после пуска двигатель переводят на более высокую скорость и обрабатывают деталь. Закончив обработку детали, двигатель переводят на более низкую скорость и отключают станок от сети.

Оцените выполненную работу. За каждое правильно выполненное задание 1 балл

Оценка «3» -3балла

Оценка «4» -4балла

Оценка «5» -5баллов

Предварительный просмотр:

Подписи к слайдам:

Устройство и принцип действия асинхронного двигателя .

Цель –изучить: Устройство асинхронного двигателя Режимы работы асинхронного двигателя Задачи- понять : Принцип действия асинхронного двигателя Выбор схемы включения статорной обмотки

Актуализация знаний Что называется переменным током? Перечислите виды электрических машин. Какая машина называется синхронной? Какая машина называется асинхронной? Сформулируйте закон электромагнитной индукции. Как объяснить выражение «обратимость электрических машин»? Почему изоляции статорной обмотки электрической машины уделяется большое внимание?

Устройство асинхронного двигателя АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ СОСТОИТ СТАТОР НЕПОДВИЖНАЯ РОТОР ПОДВИЖНАЯ ЧАСТЬ ЧАСТЬ СТАНИНА СЕРДЕЧНИК ОБМОТКА СЕРДЕЧНИК ОБМОТКА

РОТОР В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ВИДА ОБМОТОК КОРОТКОЗАМКНУТЫЙ ФАЗНЫЙ Сердечник ротора шихтованный, выполненный в виде цилиндра с пазами для заливки алюминия или укладки обмотки Расположен на валу двигателя Вал — в подшипниках Подшипники — в подшипниковых щитах

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

На паспортной табличке , прикрепленной к корпусу двигателя указывают следующие данные двигателя : тип двигателя мощность [ кВт ] напряжение [ В ] потребляемый ток [ А ] число оборотов вала [ об/мин ] коэффициент мощности cos φ КПД [ % ] частоту тока схему соединения обмоток

Принцип действия асинхронного двигателя Принцип действия основан на явлении электромагнитной индукции: при подаче напряжения на обмотки статора внутри него возникает переменное магнитное поле. Это поле пронизывает ротор и в его обмотках возникает вихревой электрический ток. Взаимодействие тока в роторе с переменным магнитным полем статора создает вращающий момент. Ротор двигателя начинает вращаться в ту же сторону, что и поле статора, но с небольшим отставанием, т.е. асинхронно. Это отставание называется скольжением s=(n1-n2)/n1, s — измеряется в % или о.е., n1 – частота изменения магнитного поля статора , n2 — частота вращения ротора

Режимы работы асинхронного двигателя Рабочий режим — 0 n 1 Торможение противовключением s >1 , n2 Мне нравится