Пристрій та принцип роботи трифазних електродвигунів

У даній статті висвітлюються наступні теми:

  1. Пристрій трифазного електродвигуна.
  2. Принцип роботи трифазного електродвигуна.

  1. Пристрій електродвигуна 380 В

Найбільш поширеними в промисловості, сільському господарстві і побуті серед трифазних електродвигунів були асинхронні електродвигуни з короткозамкненим ротором завдяки простоті пристрою, надійності і дешевизні. Тому на прикладі такого електродвигуна ми розглянемо їх пристрій і принцип роботи.

Асинхронний електродвигун складається з двох основних частин: статора і ротора.

Статор – це нерухома частина електродвигуна. Вона складається з наступних елементів:

  • станина (корпус), яка, як правило, виконується ребристою для кращого охолодження, оскільки в процесі роботи сердечник статора з обмотками нагрівається. Також в ліжку є лапи для кріплення електродвигуна.
  • Сердечник статора – збирається з окремих листів електротехнічної сталі для зниження втрат до вихрових струмів (струмів Фуко) і має зубчасту форму (пази) і має наступний вигляд:

  • обмотки статора – виконані мідними проводами, які прокладаються в пазах активної зони, кінці обмоток для підключення до електричної мережі виводяться на клемну коробку.

Ротор – це обертова частина електродвигуна. Ротор складається з наступних елементів:

  • вал – виготовлений зі сталі служить для передачі механічної енергії робочому механізму.
  • сердечник ротора – кріпиться на валу, подібно до того, як сердечник статора виготовляється з окремих листів електротехнічної сталі
  • обмотка ротора – зазвичай має короткозамкнену конструкцію, часто короткозамкнену обмотку ротора називають «білячим колесом» через зовнішньої схожості. Короткозамкнута обмотка ротора виглядає наступним чином:

Ротор утримується в центрі статора несучими щитками.

  1. Принцип роботи трифазного електродвигуна

Принцип роботи електродвигуна досить простий і заснований на принципі обертового електромагнітного поля.

На малюнку вище зображений мідний диск, прикріплений до валу на підшипнику, протилежному якому є постійний магніт. Якщо почати обертати постійний магніт, то його магнітне поле, що перетинає мідний диск, почне обертатися таким же чином, тобто буде створено обертове магнітне поле, яке за законом електромагнітної індукції створює індукційні струми в мідному диску. Ці струми, протікаючи через диск, створюють власне електромагнітне поле, яке, в свою чергу, взаємодіє з обертовим магнітним полем постійних магнітів, що призводить до обертання диска.

Актуально:  Полімерна сітка рабиця як основа для огородження

Так само працює і трифазний електродвигун, але в ньому обертове магнітне поле створюється за допомогою спеціального розташування обмоток статора, які зміщуються в просторі відносно один одного на 120о, таке розташування, коли через них протікає трифазний струм, призводить до виникнення обертового електромагнітного поля.

Відео впливу обертового електромагнітного поля статора на металевий ланцюг (в даному випадку в якості ланцюга виступає звичайне лезо):

Обертове магнітне поле статора, що діє на обмотку ротора, призводить до виникнення в ньому індукційних струмів, які протікають через обмотку ротора створюють власне електромагнітне поле, взаємодія цих полів приводить ротор в обертання.

Так само, як і магніт, статор електродвигуна має полюси, але на відміну від постійного магніту, в електродвигуні може бути більше двох полюсів, і їх завжди парна кількість. Кількість полюсів в статорі безпосередньо впливає на швидкість обертання магнітного поля і, відповідно, на швидкість обертання ротора. Частота обертання магнітного поля (синхронна частота) визначається за формулою:

n=60*f/p

де: f – частота струму в млинах СНД, частота струму – 50 Гц (Hertz); p – кількість пар полюсів.

Чим більше полюсів у двигуна, тим нижче його частота обертання. Наприклад, розрахуємо частоту обертання електродвигуна з чотирма полюсами:

Чотири полюси – це 2 пари полюсів відповідно:

n=60*f/p=60*50/2=1500 об/хв

Тобто синхронна частота обертання магнітного поля статора становить 1500 об / хв, при цьому швидкість обертання ротора буде трохи менше, вона може становити 1400-1450 об / хв.

Відносне значення зазору між обертанням ротора і частотою обертання магнітного поля статора називається ковзним, воно виражається у відсотках і визначається за формулою:

S=(n1-n 2)/n1*100%

де: n1 – синхронна швидкість обертання, об / хв; n2 – частота обертання ротора (асинхронна швидкість), об / хв.

Відео, що описує пристрій і принцип роботи трифазного асинхронного електродвигуна з короткозамкненим ротором: