НАУКА И МЫ

Медицинские, исторические, технические, социальные и другие научно-исследовательские работы

Образование »  » Электроника

Асинхронный электродвигатель переменного тока


Асинхронный электродвигатель переменного тока

   Когда сломался мой аудио-магнитофон производства десятилетней давности, меня заинтересовала причина его поломки, и я решил узнать, почему он не работает. Оказалось, что неполадка заключалась в выходе из строя электродвигателя перемотки ленты. Тогда мне пришла мысль написать этот реферат. Я решил узнать, где ещё используются электродвигатели. Оказалось, что они нашли широкое применение на всех промышленных предприятиях и в быту. У меня дома много приборов с электродвигателями, таких как: холодильник, стиральная машина, микроволновая печь, видеокамера, компьютер и.т.д. Я заинтересовался этим и, прочитав книги по электротехнике узнал, что существуют двигатели разного устройства, назначения, мощности и размеров (от миниатюрных до огромнейших). Главная цель моего реферата заключается в том, чтобы узнать, что из себя представляют электродвигатели, их устройство, применение. В реферате, рассматриваются асинхронные двигатели переменного тока, принцип действия асинхронного двигателя, его устройство, работу под нагрузкой, его вращающий момент, рабочие характеристики. Ещё одна причина написания реферата по данной теме связана с тем, что мы живем в 21 веке, «веке электричества», поэтому считаю, что это актуальная тема в наше время. Электрические машины широко применяют на электрических станциях, в промышленности, на транспорте, в авиации, в авиации, в системах автоматического регулирования и управления, в быту.

   Электрические машины которые преобразуют механическую энергию в электрическую и, наоборот, электрическую энергию в механическую. генераторами. Преобразование электрической энергии в механическую осуществляется двигателями. Любая электрическая машина может быть использована как в качестве генератора, так и в качестве двигателя. Это свойство электрической машины изменять направление преобразуемой ею энергии называется обратимостью машины. Электрическая машина может быть также использована для преобразования электрической энергии одного рода тока в энергию другого рода тока. Такие электрические машины называются преобразователями. В зависимости от рода тока электроустановки, в которой должна работать электрическая машина, они делятся на машины постоянного и машины переменного тока. Машины переменного тока могут быть как однофазными, так и многофазными. Наиболее широкое применение нашли трёхфазные синхронные и асинхронные машины.

   Находят также применение коллекторные машины переменного тока, которые допускают экономичное регулирование скорости вращения в широких пределах. Принцип действия электрических машин основан на использовании законов электромагнитной индукции и электромагнитных сил. Если в магнитном поле полюсов постоянных магнитов или электромагнитов поместить проводник и под действием какой-либо силы F1 перемещать его, то в нём возникает э. д. с. , равная:

Е=В*l*v,

    Где В- магнитная индукция в месте, где находится проводник,
l – активная длина проводника ( та его часть, которая находится в магнитном поле),
v – скорость перемещения проводника в магнитном поле.
(это предположение предполагает, что проводник перемещается перпендикулярно направлению магнитных линий поля)

   Для увеличения э. д. с. И электромеханических сил электрические машины снабжаются обмотками, состоящими из большого числа проводов, которые соединяются между собой так, чтобы э. д. с. в них имели одинаковое направление и складывались. Э. д. с. в проводнике будет индуктирована также и в том случае, когда проводник неподвижен, а перемещается магнитное поле полюсов.


Принцип действия асинхронного двигателя

   Наибольшее распространение среди электрических двигателей получил трёхфазный асинхронный двигатель, впервые сконструированный известным русским электриком М. О. Доливо-Добровольским.

   Асинхронный двигатель отличается простотой конструкции и несложностью обслуживания. Как и любая машина переменного тока асинхронный двигатель состоит из двух основных частей: статора и ротора. Статором называется неподвижная часть машины, ротором – её вращающаяся часть Асинхронная машина обладает свойством обратимости, т. е. может быть использована как в режиме генератора, так и в режиме двигателя. Из-за ряда существенных недостатков асинхронные генераторы практически почти не применяются, тогда как асинхронные двигатели, как это было отмечено выше, получили очень широкое распространение.

   Поэтому мы будем рассматривать работу асинхронной машины в режиме двигателя, т. е. процесс преобразования электрической энергии в энергию механическую. Многофазная обмотка переменного тока создаёт вращающееся магнитное поле, скорость вращения которого в минуту

n1 =60f1/p
   Если ротор вращается со скоростью n2, равной скорости вращения магнитного поля  
  (n2=n1), то такая скорость называется синхронной. Если ротор вращается со скоростью, не равной скорости вращения магнитного поля (n1 не равен n2), то такая скорость называется асинхронной. В асинхронном двигателе рабочий процесс может протекать только при асинхронной скорости, т. е. при скорости вращения ротора, не равной скорости вращения магнитного поля.

   Скорость ротора может очень мало отличаться от скорости поля, но при работе двигателя она будет всегда меньше (n2<n1). Работа асинхронного двигателя основана на явлении, названном диск Араго -Ленца. Это явление заключается в следующем: если перед полюсами постоянного магнита поместить медный диск, свободно сидящий на оси, и начать вращать магнит вокруг его оси при помощи рукоятки, то медный диск будет вращаться в том же направлении. Это объясняется тем, что при вращении магнита магнитные линии его поля, замыкаясь от северного полюса к южному, пронизывает диск и индуктируют в нём вихревые токи. В результате взаимодействия вихревых токов с магнитным полем магнита возникает сила, приводящая диск во вращение. На основании закона Ленца направление всякого индуктированного тока таково, что он противодействует причине, его вызвавшей. Поэтому вихревые токи в теле диска стремятся задержать вращение магнита, но, не имея возможности сделать это, приводят диск во вращение так, что он следует за магнитом. При этом скорость вращения диска всегда меньше, чем скорость вращения магнита. Если бы эти скорости почему-либо стали одинаковыми, то магнитные линии не пересекали бы диска и, следовательно, в нём не возникали бы вихревые токи, т. е. не было бы силы, под действием которой диск вращается.

   В асинхронных двигателях постоянный магнит заменён вращающимся магнитным полем, создаваемым трёхфазной обмоткой статора при включении её в сеть переменного тока. Вращающееся магнитное поле статора пересекает проводники обмотки ротора и индуктирует в них э. д. с. Если обмотка ротора замкнута на какое-либо сопротивление или накоротко, то по ней под действием индуктируемой э. д. с. протекает ток. В результате взаимодействия тока в обмотке ротора с вращающимся магнитным полем обмотки статора создаётся вращающий момент, под действием которого ротор начинает вращаться.

   Например, выделим часть окружности ротора, на которой находится один проводник его обмотки. Поле статора представим северным полюсом N, который вращается в пространстве и вокруг ротора по часовой стрелке с числом оборотов n1 в минуту. Следовательно, полюс N перемещается относительно проводника обмотки ротора слева направо, в результате чего в этом проводнике индуктируется э. д. с., которая согласно правилу правой руки направлена на зрителя (знак «точка»). Если обмотка ротора замкнута, то под действием э. д. с. по этой обмотке течёт ток, направленный в выбранном нами проводнике также на зрителя.

   В результате взаимодействия тока в проводнике обмотки ротора с магнитным полем возникает сила F, которая перемещает проводник в направлении, определяемом по правилу левой руки, т. е. слева направо. Вместе с проводником начинает перемещаться и ротор. Если силу F, действующую на проводник обмотки ротора, умножить на расстояние этого проводника от оси ротора (плечо приложения силы), то получим вращающий момент, развиваемый током данного проводника. Так как на роторе помещено большое количество проводников, то сумма произведений сил, действующих на каждый из проводников, на расстояния этих проводников от оси ротора определяет вращающий момент, развиваемый двигателем. Под действием вращающего момента ротор приходит во вращение по направлению вращения магнитного поля. Следовательно, для реверсирования двигателя, т.е. для изменения направления вращения ротора, необходимо изменить направление вращения магнитного поля, созданного обмоткой статора. Это достигается изменением чередования фаз обмоток статора; для чего следует поменять местами по отношению к зажимам сети любые два из трёх проводов, соединяющих обмотку статора с сетью. Реверсивные двигатели снабжаются переключателями, при помощи которых можно изменять чередование фаз обмоток статора, а следовательно, и направление вращения ротора.
Вне зависимости от направления вращения ротора его скорость n2, как уже указывалось, всегда меньше скорости магнитного поля статора.

   Если предположить, что в какой-то момент времени число оборотов ротора оказалось равным числу оборотов поля статора, то проводники обмотки ротора не будут пересекаться магнитными линиями поля статора и тока в роторе не будет. В этом случае вращающий момент станет равным нулю, и скорость вращения ротора уменьшится по сравнению со скоростью вращения поля статора, пока не возникнет вращающий момент, уравновешивающий тормозной момент, который складывается из момента нагрузки на валу и момента сил трения в машине.

Новые технологии на страже водосбережения

 »  »  » 
Конденсаторы
Геотермальная энергия
История огнестрельного оружия
История парусного флота
Поиск