Асинхронные двигатели – гениальное изобретение, которое используется для превращения электричества в механическую энергию. Прибор питается от сети переменного тока. Устройство широко используется в промышленности в силу низкой стоимости, простоты и надёжности. Однако монтаж и ремонт электродвигателя имеет свою специфику.
Устройство асинхронного электродвигателя
Фактически асинхронная машина состоит из корпуса, ротора и статора. Главные элементы, определяющие работу асинхронного электродвигателя – статор и ротор. Полное описание устройства двигателя следующее:
- крышка вводного устройства клеммной коробки;
- блок распределения начал обмоток;
- роторный вал;
- статор;
- корпус с рёбрами охлаждения;
- фронтальная крышка корпуса;
- опора кожуха;
- заводская табличка с техническими характеристиками электродвигателя;
- задняя крышка корпуса;
- вентилятор для дополнительного обдува (есть не у всех моделей).
Конструкция и функция статора
Статор – это стационарный узел устройства асинхронного двигателя, который устанавливается в корпусе. Основой статора является сердечник. Цилиндрическая деталь изготавливается из металлических полос. Материалом выступает электротехническая сталь. Внутри сердечника расположены покрытые изоляцией пазы, куда особым образом укладываются медные проводники. На медные жилы нанесён специальный изолирующий лак. Допустимо использование алюминиевого провода.
Кабели расположены относительно друг друга под углом 120 градусов. Концы обмоточного провода могут соединяться звездой или треугольником в зависимости от величины подаваемого напряжения. Характеристики электродвигателя зависят от сечения проводника, числа катушек.
Ротор двигателя асинхронного типа
Ротор выступает подвижной частью оборудования. Вал – основной элемент устройства. Он отвечает за вращение. На противоположных концах установлены подшипники для центровки и движения ротора внутри неподвижной части прибора.
На вал монтируется сердечник, состоящий из металлических листов, изолированных друг от друга оксидным покрытием или диэлектриком. В пазы сердечника укладываются проводники из алюминия или меди. Углубления сердечника служат для прокладки проводников, которые замыкаются с поперечных граней контурами, выполненными из того же металла. Провода собраны в замкнутую обмотку по типу «беличье колесо».
Между ротором и статором предусмотрено воздушное пространство. При нормальной работе двигателя эти элементы не соприкасаются. Металлическая бирка от завода-изготовителя содержит информацию о названии двигателя, типе устройства, числе рабочих фаз, количестве оборотов в минуту, величине тока. Эти данные помогут рассчитать ёмкость.
Принцип работы электродвигателя
Из трёхфазной переменной сети на провода обмотки статора поступает электрический ток. Напряжение на катушках создаёт в каждом проводнике вращающееся электромагнитное поле, сила которого меняется при перемене напряжения. Расположение проводящих жил под углом 120 градусов сдвигает потоки магнитного поля в окружающем пространстве на одну треть. Совокупное поле становится вращающимся.
- При частоте в 50 Гц переменный ток меняется в оба направления от нуля до полного напряжения пятьдесят раз за одну секунду.
- При переменном токе меняется полярность, что приводит к вращению роторного узла. Направление движения определяется магнитным полем. Асинхронный электродвигатель может функционировать только при переменном токе.
При этом магнитный поток, созданный в воздушном пространстве между статором и ротором, заставляет последний вращаться.
Основные виды асинхронных электрических двигателей
В различных производственных сферах чаще всего используются одно- и трёхфазные асинхронные электрические агрегаты.
Однофазные двигатели
Оснащены единственной рабочей обмоткой, на которую поступает электрический ток переменной величины. Для запуска устройства предусмотрена дополнительная обмотка, которая создаёт начальный сдвиг фаз. Вспомогательные витки провода подключаются к источнику электропитания посредством индуктивности или с помощью конденсатора.
Сердечник однофазного электродвигателя выполнен из круглых стальных листов. Для обмотки предусмотрены специальные пазы с лопастями для вентиляции. Конструкция ротора в упрощённом виде – это колесо с закреплённой осью движения. Однофазные машины нашли применение в бытовых приборах, обладающих малой мощностью.
Трёхфазные двигатели с короткозамкнутым контуром
На статоре имеются три рабочие обмотки. Расположение витков фазы под углом 120 градусов вызывает аналогичное смещение магнитных полей. При подключении электродвигателя к источнику питания создаются вращающиеся по кругу магнитные потоки. В результате ротор приходит в движение.
Соединение обмоточных проводов статора выполняется по типу «треугольник» или «звезда». Для первой схемы требуется меньшее напряжение.
Трёхфазные машины с короткозамкнутым контуром служат для приведения в действия подъёмных кранов, производственных станков, циркулярных пил, лебёдок.
Трёхфазные устройства с фазным ротором
По конструкции статора двигатели похожи на вышеупомянутые модели. Пластинчатый магнитопровод собран из стальных пластин Ш-образной формы. Пазы заполняются обмотками. Жилы собраны по типу «звезда». На валу ротора предусмотрены три контактных кольца, куда выводятся концы проводников. Кольца и вал не контактируют, отделены друг от друга электрической изоляцией.
Устройство приводится в действие через реостаты или напрямую. Электродвигатели с фазным ротором дорогие, но отличаются высокой мощностью и большим пусковым моментом. Такое оборудование устанавливаются на пищевых производствах, текстильных фабриках, в металлургии, полиграфии.
Условия для подключения электродвигателя
Для длительной и бесперебойной работы необходимо, чтобы ток и напряжение в каждой фазе сети питания были стабильны. Разрыв даже одной жилы заканчивается существенной потерей мощности. Если нагрузка на вал превышена более чем на половину, оборудование перестаёт функционировать. Запустить двигатель с двумя рабочими фазами из трёх можно лишь при поддержании малой угловой скорости и без нагрузки. Чтобы ротор набрал необходимые обороты, потребляется ток в 4 раза превышающий номинальное значение.
В рабочем режиме задействованы обыкновенные автоматические выключатели. Для успешного запуска соединение обеспечивается с помощью мощного магнитного пускателя.
В некоторых ситуациях допускается питание трёхфазного устройства через бытовую электросеть с одной фазой. Однако такая схема приводит к падению мощности. Подключение через однофазную сеть выполняется при необходимости промышленного привода в жилых или офисных помещениях. Нормальная работа двигателя обеспечивается за счёт особой схемы подключения, учитывающей падение мощности.
Различные схемы подключения асинхронных двигателей
Как подключить электродвигатель? Обмотка трёхфазной машины может соединяться по схеме «звезда» или «треугольник». Знание особенностей подключения избавит от ошибок в работе двигателя.
Схема подключения типа «Звезда»
Концы проводов соединяются в единую точку (нейтраль). Выводы обмотки одинаковые. В клеммной коробке фазы нужно закоротить железными пластинами в общую точку.
По такой схеме выполняется соединение выводов обмоток на промышленном трёхфазном оборудовании. Компания-производитель часто заранее выполняет соединение жил в статоре по схеме «звезда», если двигатели предназначены для производственных целей. На корпус устройства выходят три клеммы вместо шести. При такой конструкции достаточно подключить трёхфазное питание. Три провода на асинхронной машине свидетельствуют о соединении обмотки по варианту «звезда».
Преимущества использования данного типа подключения:
- кожух устройства не перегревается;
- двигатель работает непрерывно, длительно, стабильно;
- благодаря экономии мощности, обеспечивается надёжность и долговечность оборудования;
- запуск электропривода максимально плавный.
Схема подключения типа «Треугольник»
Жилы обмоток соединяются последовательно – конец первого обмоточного провода подсоединяется к началу второго. Конец второго витка подключается к началу третьего. Конец третьей обмотки соединяется с началом первой. Получается замкнутый неразрывный контур.
Трёхфазное напряжение проходит через точки соединения. На каждой намотке проводников создаётся линейное напряжение величиной 380 или 220 В. Вариант соединения «треугольником» оправдан при работе с мощным оборудованием и высокой нагрузке запуска.
Преимущества использования данного типа подключения:
- обеспечивается большая сила тяги;
- мощность электрических устройств повышается до максимального значения;
- вращающий момент увеличивается;
- допустимо применение пускового реостата.
Среди возможных недостатков можно отметить перегрев двигателя при длительной эксплуатации и наличие повышенного тока запуска.
Как проверить правильную работу двигателя перед запуском?
Перед запуском асинхронной машины следует проверить её исправность. Необходимо выполнить следующие действия.
- Осмотреть внешний вид электродвигателя на наличие вмятин и сколов. Следует провернуть вал асинхронного устройства. Он должен плавно вращаться в обоих направлениях. Так проверяется работоспособность подшипников, на которых крепится ротор электродвигателя. Если эта механическая деталь двигается с помехами, причины могут быть разные: изношены подшипники, повреждены посадочные поверхности под подшипники, ротор трётся об статор. Для выяснения точной причины необходимо разобрать устройство. Если внутренности механизма в порядке, переходим к следующему пункту.
- Проверить состояние обмотки асинхронного устройства. Понадобится мультиметр, с помощью которого следует измерить сопротивление обмоточного провода. При подключении по типу «звезда» необходимо измерить сопротивление между зажимными приспособлениями, через которые проходит электрический ток. Измерение выполняется в три этапа. На всех трёх участках должна быть одна и та же величина сопротивления. Расхождение в несколько Ом допустимо. Такая проверка показывает, нет ли разрывов в обмотке электродвигателя.
- Окончательная проверка – прозвон обмоток на землю. Обмоточные провода в том или ином варианте соединены между собой, поэтому прикасаемся одним щупом к любому витку, а второй ставим на кожух электродвигателя. Переключатель измерительного устройства устанавливаем на измерение с обозначением МОм.
Теоретически величина сопротивления должна быть бесконечной. На практике цифры на дисплее покажут от 100 МОм и более. Малое сопротивление (1-10 Ом) указывает, что одна из обмоток асинхронного устройства звонит на землю, чего при исправном состоянии оборудования не должно быть. При величине сопротивления менее 1 МОм следует определить неисправность и отремонтировать электродвигатель. Чаще всего причина кроется в попадании грязи, воды под корпус устройства. Возможен пробой изоляционного материала медного провода. В такой ситуации необходимо полностью разобрать асинхронный механизм и определить причину поломки.
Описанная процедура выявления возможных неисправностей применима к двигателям, подключённым по схеме «звезда» и «треугольник».
Компания «Вивателснаб» реализует асинхронные двигатели АИР для применения в сферах строительства, ЖКХ, энергетике, обрабатывающей и добывающей отраслях. Диапазон мощностей – от 0,12 до 315 кВт. Двигатели работают от электросети с напряжением до 660 Вт и частотой переменного тока 50 Гц. Благодаря высокой степени защиты, электродвигатели АИР в пыльных и влажных помещениях.
При возникновении вопросов по техническим характеристикам и заказу продукции, звоните по телефону +375 (29) 520-06-65. Опытные консультанты нашей компании всегда дадут дельный совет.