3. Устройство асинхронного двигателя
Части электрической машины, непосредственно предназначенные для энергопреобразования процесса, называются активными частями. К ним относятся магнитопроводы и проводники обмоток статора и ротора. Все остальные детали и узлы электрической машины называются конструктивными частями.
Электрические машины по степени защиты обслуживающего персонала от соприкосновения с токоведущими или вращающимися частями и защиты самой машины от попадания внутрь твердых посторонних предметов выполняются согласно установленным требованиям
ГОСТ 17494-72. Многолетняя практика эксплуатации электродвигателей единых серий общего назначения показала, что для асинхронных электродвигателей вполне достаточным является применение двух степеней защиты: в защищенном исполнении (IP23) с внутренней вентиляцией и в закрытом исполнении (IP44) с внешним обдувом. На практике наибольшее распространение получили асинхронные двигатели с короткозамкнутой или фазной обмоткой на роторе.
На рис. 2 показан общий вид асинхронного короткозамкнутого двигателя серии 4А закрытого исполнения. Эти двигатели просты в производстве и надежны в эксплуатации. Они обладают жесткой механической характеристикой. При изменении нагрузки от холостого хода до номинальной их частота вращения уменьшается всего лишь на 2-3 %, что удовлетворяет требованиям электроприводов различных механизмов. Основные недостатки данных двигателей: трудность осуществления плавного регулирования частоты вращения в широких пределах; потребление больших токов при пуске, в 5-7 раз превышающих номинальный ток.
Статор двигателя состоит из магнитопровода 3, набранного в виде пакета из изолированных пластин электротехнической стали, трехфазной обмотки 7 и станины 5. Пластины пакета штампуются из листовой или рулонной электротехнической стали обычно толщиной 0,5 мм и изолируются с обеих сторон лаком. В спрессованном состоянии пакет пластин удерживается с помощью стяжных скоб. При наружном диаметре более одного метра пакет набирается из отдельных сегментов.
Трехфазная обмотка статора 7 выполняется одно- или двухслойной из медных проводников круглого сечения или прямоугольного сечения для машин большой мощности (свыше 250 кВт). Витки катушек обмоток укладываются в изолированные пазы пакета магнитопровода. Обмотка закрепляется в пазах с помощью клиньев из изолированного материала. Концы обмотки с помощью выводной коробки 1 присоединяются к сети переменного тока. Станина 5 двигателя выполняет только конструктивные функции, фиксируя пакет магнитопровода в определенном положении. Станина отливается из алюминиевых сплавов, из чугуна или выполняется сварной из стальных пластин. Ротор двигателя состоит из магнитопровода 4, в пазах которого размещается короткозамкнутая обмотка 15, вала 11 и вентилятора 10. Магнитопровод ротора набирается в виде пакета, из кольцевых листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм. В полузакрытые (или закрытые) пазы пакета заливаются алюминиевые стержни обмотки, замыкающиеся накоротко с двух сторон торцевыми кольцами 6. Заодно с короткозамыкающими кольцами отливаются вентиляционные лопатки 8. Вал 11 ротора, обычно изготавливаемый из стали марки 45, опирается на подшипники качения 13, которые с помощью подшипниковых крышек 12 и подшипниковых щитов 14 сопрягаются со станиной 5. Воздушный зазор между магнитопроводами статора и ротора в асинхронных двигателях не превышает 0,3 1,0 мм, поэтому вал должен обладать достаточной прочностью, а механическая обработка конструктивных частей производится с высокой точностью.
Внешний обдув двигателя создается вентилятором 10. Подъем двигателя при монтаже производится о помощью рым-болта 2.
Асинхронные двигатели с фазным ротором отличаются от коротко-замкнутых только устройством ротора. В этом случае в полузакрытых пазах пакета ротора размещается трехфазная стержневая обмотка, соединенная обычно в звезду. Свободные концы обмотки выводятся через отверстие в валу и присоединяются к контактным кольцам. С помощью щеточного устройства обмотка соединяется с добавочным активным сопротивлением (пусковым или регулировочным реостатом).
В большинстве случаев добавочное активное сопротивление вводят в обмотку ротора только при пуске асинхронного двигателя, так как это приводит к увеличению пускового момента и уменьшению пусковых токов. При работе асинхронного двигателя пусковой реостат должен быть полностью выведен, а обмотка ротора замкнута накоротко.