/
Автор: Архипцев Ф.Т.
Теги: электротехника электродвигатель электропривод серия библиотека электромонтера промышленное оборудование
Год: 1975
Текст
> 10.ТРОНОНТЕРА
Ю.Ф.АРХИПЦЕВ
АСИНХРОННЫ
ЭЛЕКТРО-
ДВИГАТЕЛИ
БИБЛИОТЕКА
ЭЛЕКТРОМОНТЕРА
<э/ г.
ВЫПУСК 424
Ю. Ф. АРХИПЦЕВ
АСИНХРОННЫЕ
ЭЛЕКТРО ДВИ ГАТЕЛ И
Проверено IS-
г.
7 г (х;
нс .:а
КИЕЙЕ В. И. Jk
«Э Н Е Р Г И Я»
МОСКВА 1975
6П2.1.081
A 87
УДК 621.313.333
РЕДАКЦИОННАЯ КОЛЛЕГИ Я-’
Большим Я. М., Зевакин А. И., Каминский Е. А., Ларионов В. П.,
Мусаэлян Э. С., Розанов С. П_, Семенов В. А., Сипьчугов Ф. И.,
Смирнов А. Д., Соколов Б. А., Устинов П. И.
Архипцев Ю. Ф.
А 87 Асинхронные электродвигатели. М, «Энергия»,
1975.
96 с. с нл. (Б-ка электромонтера. Вып. 426).
В книге изложены основные принципиальные вопросы работы
асинхронных машин. Описаны основные режимы нх работы, рабочие
и механические характеристики, особенности конструктивного исполне-
ния различных типов машин. Приведены технические данные наиболее
распространенных в промышленности электродвигателей. Изложены
некоторые рекомендации по выбору и эксплуатации машин.
Книга рассчитана на квалифицированных монтеров, мастеров и
техников, связанных с эксплуатацией и ремонтом асинхронных элек-
тродвигателей.
30307-440
051(01)-75
102-75
6П24.081
© Издательство «Энергия», 1975 г.
ПРЕДИСЛОВИЕ
В промышленности и сельском хозяйстве широко
применяются асинхронные электродвигатели. Практи-
чески нет ни одной отрасли народного хозяйства, ни од-
ного промышленного предприятия, где бы они не исполь-
зовались.
Наиболее распространены трехфазные асинхронные
короткозамкнутые двигатели, v Общая мощность таких
двигателей, находящихся в эксплуатации, составляет 40—
50%' установленной мощности электростанций СССР. В
производственных механизмах, требующих регулирова-
ния скорости движения рабочего органа, используются
асинхронные двигатели с контактными жолоцами, много-
скоростные двигатели, каскадные соединения двигателей
и др. К таким механизмам относятся вентиляторы, насо-
сы, лифты, прокатные станы, металлообрабатывающие
станки, подъемные краны и т. д.
В промышленности и бытовых устройствах (холо-
дильники, пылесосы, вентиляторы, стиральные машины,
ручной инструмент и др.) широко распространены одно-
фазные асинхронные коллекторные двигатели._
В решениях XXIV съезда КПСС по пятилетнему
плану развития народного хозяйства СССР на 1971—
1975 гг. особое внимание уделяется вопросам освоения
производства новой серии электродвигателей общепро-
мышленного применения с улучшенными показателями
по массе, технологическими и эксплуатационными пока-
зателями, с широким диапазоном мощностей включая
небольшие двигатели и микродвигатели. Важное значе-
ние имеют вопросы эксплуатации асинхронных двигате-
лей. Стоимость эксплуатации двигателей зависит от
к. и. д., cos <р, надежности работы, затрат на обслужива-
ние, поэтому эксплуатационному персоналу необходимы
достаточные знания особенностей работы асинхронных
двигателей.
3
В серии «Библиотека электромонтера» вышел ряД
книг, посвященных отдельным частным вопросам эксплу-
атации и ремонта электрических машин. В данной книге
излагаются общие, принципиальные вопросы работы асин-
хронных машин, дается представление об их основных
свойствах и конструктивных особенностях. Правильное
понимание этих вопросов имеет большое значение для
обеспечения нормальной эксплуатации и ремонта при-
меняемых асинхронных двигателей.
Более подробные сведения по данным вопросам чи-
татель сможет найти в специальной литературе.
Все замечания и пожелания по книге автор просит
направлять по адресу: 113114, Москва М-114, Шлюзо-
вая наб., 10, издательство «Энергия».
Автор
1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ АСИНХРОННЫХ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ МАШИН
Принцип действия электрических машин переменного
тока основан на физических законах взаимодействия маг-
нитного поля и помещенного в это поле проводника, по
которому проходит электрический ток, а также на яв-
лениях, возникающих при движении этого проводника в
магнитном поле.
По своему назначению электрические машины разде-
ляются на генераторы и двигатели. Генераторы преобра-
зуют механическую энергию в электрическую и предназ-
начаются для генерирования электрического тока. Двига-
тели преобразуют электрическую энергию в механичес-
кую и являются потребителями электроэнергии, так на-
зываемой двигательной нагрузкой генераторов пли элек-
трической сети.
Для лучшего понимания принципов, на которых ос-
нована работа современного асинхронного электродвига-
теля, рассмотрим известный опыт Фарадея (рис. 1). В
этом опыте некоторый постоянный магнит М с полюсами
N—S приводится во вращение механически с помощью
рукоятки Р. На сравнительно небольшом расстоянии от
полюсов магнита устанавливается легкий медный диск
Д на оси, которая может вращаться в подшипниках. При
вращении рукоятки и соответственно магнита в медном
диске наводятся токи, которые, взаимодействуя с маг-
нитным полем N — S, обеспечивают появление вращаю-
щего момента. Под влиянием этого момента диск увле-
кается в сторону вращения магнита. Таким образом,
диск Фарадея является прототипом современного асин-
хронного электродвигателя.
Если в магнитное поле поместить прямолинейный
проводник перпендикулярно направлению поля и пропу-
стить через него ток I, то на него будет действовать ме-
ханическая сила F, прямо пропорциональная силе (ин-
5
тспспвностп) магнитного поля, количественно определяе-
мого магнитной индукцией В, длине I и току f, Н:
F— 1,02-Ю~13 BU, (1)
где В—магнитная индукция, Т; I — длина той части про-
водника, которая находится в магнитном поле, м; /—
сила тока, проходящего по проводнику, А.
Численный коэффициент 1,02-1О-13 в правой части
уравнения определяет размерность полученного значе-
ния. В нашем случае мы получим значение действующей
Рис. 1. Опыт Фарадея с ди-
ском.
на проводник силы в ньюто-
нах (Н).
Таким образом, электро-
магнитный механизм любой
электрической машины дол-
жен содержать две основные
части: устройство, содержа-
щее магнитное поле, и сово-
купность проводников, пере-
секающих линии магнитного
поля. В машинах электриче-
ское поле обычно создается
с помощью стальных сердечников с намотанными на них
катушками- По этим катушкам проходит электрический
ток и создает, таким образом, магнитное поле большой
интенсивности.
Рассмотрим теперь образование магнитного поля
с помощью переменного тока, проходящего по витку ка-
тушки, имеющему форму, показанную на рис. 2,а. Про-
мышленная сеть переменного тока обычно обеспечивает
синусоидальную форму тока. На рис. 2,в изображена
кривая изменения тока в рассматриваемом контуре по
времени. Как видно из графика, величина тока имеет
один знак, принятый положительным, на участке от 0 до
/ь а затем противоположный, отрицательный знак на уча-
стке от ti до tz по оси времени. Максимальные величины
тока /макс достигаются в моменты времени /' и t'".
При прохождении тока по проводнику образуется
магнитное толе, направление сило-вых линий которого по-
казано на рис. 2,6 в плоскости, перпендикулярной конту-
ру с током. Условно направление тока от плоскости чер-
тежа к читателю обозначено точкой ©, а противополож-
ное направление — крестиком ф. Пунктиром показан по-
стоянный магнит, обеспечивающий аналогичное маг-
6
нитное поле, как и контур с током в момент вре-
мени V. Для любого другого момента времени на уча-
стке 0 — ti магнитное поле будет иметь то же направле-
ние, но по величине оно будет слабее (например, в мо-
мент времени t"). Далее на участке характеристики ti —
tz (рис. 2,е) направление магнитных силовых линий
поля (рис. 2,6) меняется па противоположное в соответ-
ствии с изменением знака, т. е. направление тока в кон-
туре (противоположное по сравнению с изображенным на
рис. 2,6) также изменится на противоположное.
Рис. 2. Образование пульсирующего магнитного поля контуром
с током.
а — контур с током; б — магнитное поле контура; в — изменение тока
в контуре во времени.
Таким образом, при питании контура переменным то-
ком направление и величина (интенсивность) магнитного
поля, образованного этим витком, периодически изме-
няются. Такое магнитное ноле получило название пуль-
сирующего.
Выше был рассмотрен случай образования магнитного
поля при питании контура однофазным переменным то-
ком. На практике асинхронные двигатели, как правило,
питаются трехфазным переменным током. Трехфазная
цепь переменного Тока состоит из трех однофазных цепей.
В этих цепях токи или напряжения изменяются по тому
же периодическому закону с той же частотой, но с неко-
торым сдвигом (отставанием) во времени. Величина от-
ставания тока во второй фазе по сравнению с током в
первой фазе составляет 1/3 периода Т, или 120°. Ток в
третьей фазе также отстает от тока во второй фазе на
1/3 периода.
На рис. 3,6 показано образование магнитного поля
с помощью трех контуров, сдвинутых относительно друг
друга на 120° и питающихся от трехфазной сети пере-
7
меннсго тока. На рис. 3,а показан характер прохожде-
ния токов в каждой фазе, т. е. в каждом из контуров. Обоз-
начение направлений токов на рис. 3,6 (точка или крес-
тик) соответствует принятому нами на рис. 2. Токи счи-
Рис. 3. Образование вращающегося магнитного поля трехфаз-
ным током.
а— изменение фазных токов во времени; б —магнитное поле в раз-
ные моменты времени.
таются положительными, если они имеют направления из
плоскости чертежа (обозначено точкой) в началах кон-
туров с током в фазах Дн, Вк, Ск и одновременно направ-
ление в плоскость чертежа (обозначено крестиком) в
8
Концах контуров фаз Ai;j Ё1;, Си. Такой случай, соответ-
ствующий моменту времени tlt показан на верхнем при-
мере рис. 3,6. Пользуясь известным из физики правилом
буравчика, можно построить силовые линии создаваемо-
го магнитного поля токов. Направление этих силовых
линий будет аналогично направлению силовых линий по-
ля, создаваемого с помощью постоянного магнита, обоз-
наченного на рисунке пунктиром.
В некоторый момент времени /2 величина достигнет
своего наибольшего положительного значения, при этом
токи iA, ^отрицательны. Та-
кой пример рассмотрен на
втором сверху рисунке (рис.
3,6). Как видно, в рассмат-
риваемом случае две обра-
зовавшиеся зоны токов про-
тивоположного направления
создают такое же поле, как
и в момент времени Л, одна-
ко, повернутое на 1/3 окруж-
ности, т. е. на 120° по часо-
вой стрелке.
Далее сравним распреде-
ление магнитного поля на ос-
Рпс. 4. Изменение чередования
фаз питающего напряжения
для изменения направления
вращения асинхронного двига-
тавшихся двух примерах
рис. 3,6, соответствующих
моментам времени t3 и tt, с рассмотренными выше случая-
ми для моментов времени ti и t2. При сравнении видно,
что за период изменения тока Т создаваемое этим трех-
фазным током магнитное поле поворачивается на целый
оборот, т. е. на 360°. Такое магнитное поле называется
вращающимся.
Если изменить чередование каких-либо двух фаз
(рис. 4), например подключить обмотки b к фазе С и на-
оборот, т. е. вместо соединения по схеме на рис. 4,а вы-
полнить его по схеме на рис. 4,6, то произойдет измене-
ние направления вращения магнитного поля на противо-
положное. Это свойство обычно используется при необ-
ходимости изменения вращения асинхронного электро-
двигателя, т. е. при осуществлении так называемого ре-
верса двигателя.
Как видно из простейшего примера, аналогичное маг-
нитное поле могло быть получено с помощью электро-
магнита, имеющего одну пару полюсов (северный N и
S
южный S). В дальнейшем понятием число пар полюсов
мы будем часто пользоваться.
В асинхронном электродвигателе имеются две основ-
ные части: вращающийся ротор и неподвижный статор.
В наиболее широко распространенных трехфазных асин-
хронных электродвигателях статор подключается к трех-
фазной сети переменного тока. Трехфазный ток обмоток
статора создает вращающееся магнитное поле с магнит-
ным 'потоком Ф. Поле, вращаясь вокруг ротора и пересе-
кая его обмотки, наводит в них электродвижущие силы
(э. д. с.), под действием которых в обмотках ротора про-
ходит ток /2 (в дальнейшем индекс 1 будет соответство-
вать параметрам статора и индекс 2— ротора).
При взаимодействии тока ротора с вращающимся
магнитным полем статора возникает сила, которая за-
ставляет ротор двигаться в сторону вращения магнитного
поля. Этой силе соответствует вращающийся электромаг-
нитный момент М (Н-м), величина которого пропорцио-
нальна магнитному потоку Ф (Вб) поля статора п току
ротора /2 (А), т. е.
М=Ф/2. (2)
Необходимо отметить, что вращающееся поле может
быть двухполюсным, четырехполюсным, шестиполюсным
и т. д. Число пар полюсов вращающегося поля определя-
ется устройством создающей его обмотки статора. При
одной и той же частоте питающего тока (промышленная
частота 50 периодов в секунду) многополюсное магнит-
ное поле будет вращаться медленнее двухполюсного
в число раз, patBHoe числу пар полюсов.
В асинхронном двигателе частота вращения ротора,
увлекаемого магнитным полем статора, меньше частоты
вращения самого поля. В самом деле, в случае равенст-
ва этих частот прекратилось бы движение поля по отно-
шению к ротору, так как в роторе перестала бы наво-
диться электродвижущая сила, создающая токи в его
обмотках. При этом прекратилось бы взаимодействие
ротора с вращающимся полем и устранилась бы причи-
на вращения ротора. В таком случае ротор стал бы
неминуемо проскальзывать, т. е. частота его вращения
стала бы меньше, чем частота вращения магнитного
поля, что и соответствует действительному положению
в асинхронном двигателе. Ввиду различия частот вра-
щения поля и ротора рассматриваемые машины получи-
ли название асинхронных.
10
При изучении явлений, протекающих в роторе асин-
хронного двигателя, когда он заторможен (т. е. при
неподвижном роторе), можно заключить, что машина
в этом режиме по своей физической природе представ-
ляет собой трансформатор. Первичной обмоткой транс-
форматора служит статор, а вторичной — обмотка
ротора. В общем случае асинхронный двигатель
отличен от трансформатора главным образом своим
койструктивным исполнением. У асинхронной машины
вторичная обмотка отделена от первичной воздушным
зазором, чего нет в общепромышленных трансформато-
рах. Кроме того, вторичная обмотка двигателя враща-
ется по отношению к первичной. Как было отмечено
выше, частота вращения п, с которой вращается ротор,
должна отличаться от частоты вращения магнитного
поля Hi. В зависимости от соотношения этих частот
существуют три режима работы асинхронной машины:
двигательный, генераторный, тормозной.
При работе асинхронной машины в двигательном
режиме частота вращения ротора изменяется в пределах
0</г<П1. Вращение ротора осуществляется под воздей-
ствием электромагнитного вращающего момента и его
направление совпадает с направленном вращения поля
статора. Этот режим является основным при работе ма-
шины. Подводимая к статору электрическая энергия
преобразуется в данном режиме в механическую.
Если с помощью какой-либо другой установки, т. е.
другого первичного двигателя, установленного на валу
асинхронной машины, обеспечить частоту вращения ро-
тора выше частоты вращения магнитного поля статора
(«>«1), то асинхронная машина перейдет в генератор-
ный режим. При этом направление вращения поля ста-
тора относительно ротора изменится на обратное по
сравнению с работой машины в двигательном режиме.
Электромагнитный момент на валу, развиваемый асин-
хронной машиной, становится тормозящим по отношению
к двигателю, который приводит ее во вращение. Меха-
ническая энергия, передаваемая этим двигателем асин-
хронной машине, преобразуется в электрическую и
отдается в сеть, к которой подключен ее статор. Приме-
ром может служить работа электровоза при спуске же-
лезнодорожного состава под уклон.
Режим работы асинхронной машины, когда ротор
приводится во вращение против направления вращения
11
электромагнитного поля статора, получил название ре-
жима электромагнитного тормоза. Этот режим нашел
применение в ряде подьемно-транспортных устройств.
Однако генераторный режим и режим электромагнитно-
го тормоза редко используются в асинхронных машинах
и в данной книге подробно не рассматриваются.
2. КОНСТРУКЦИЯ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Асинхронные двигатели можно подразделить на
бесколлекторные н коллекторные.
Асинхронные бесколлекторные двигатели нашли наи-
более широкое распространение в различных отраслях
народного хозяйства благодаря сравнительной простоте
и надежности в эксплуатации. Коллекторные двигатели
имеют ограниченное применение в установках, где тре-
буется регулировать скорость приводимых механизмов
в широких пределах. Однако они относительно тяжелы,
дороги, имеют худшие рабочие характеристики по срав-
нению с бесколлскторными двигателями, а главное
менее надежны в эксплуатации из-за тяжелых условий
коммутации тока. Эти машины относятся к специальным
и в настоящей книге не рассматриваются.
Асинхронные бесколлекторные машины имеют два
основных исполнения: с короткозамкнутой обмоткой ро-
тора (рис. 5) и с фазной обмоткой ротора —с контакт-
ными кольцами (рис. 6). С точки зрения происходящих
Рис. 5. Асинхронный короткозамкнутый двигатель (стрелками
показана схема движения охлаждающего воздуха).
12
Рис. 6. Асинхронный двигатель с фазным ротором.
Рис. 7. Литая алюминие-
вая беличья клетка рото-
ра короткозамкнутого асин-
хронного двигателя (с ко-
роткозамыкающим кольцом
и вентиляционными лопат-
ками) .
электромагнитных процессов в асинхронном двигателе
можно выделить две наиболее важные части: неподвиж-
ный статор, обеспечивающий создание вращающегося
магнитного поля, и вращающийся ротор, в котором
создается электромагнитный момент, передаваемый при-
водимому механизму. Сердечники статора набираются
из листов электротехнической стали толщиной 0,5 мм в
реже 0,35 мм, изолированных друг от друга лаковым
покрытием (в сердечниках роторов двигателей малой
мощности изоляцией служит
слой окалины на поверхности
листа). В сердечниках статора
и ротора сделаны специальные
пазы, в которых размещаются
соответствующие обмотки.
Одной из наиболее распро
страненных роторных обмоток
является короткозамкнутая,
так называемая беличья клет-
ка (внешне она. напоминает бе-
личье колесо-—рис. 7). Рабо-
чие провода этой обмотки
(стержни) укладываются в па-
зы ротора неизолированными,
благодаря чему обеспечиваются хорошее использование
площади паза и хорошая теплоотдача от стержней к ак-
тивной стали.
Короткозамкнутые асинхронные двигатели по кон-
струкции ротора имеют следующие модификации: с оди-
ночной беличьей клеткой; глубокопазные; с двойной
беличьей клеткой, или двухклеточные. Конструктивное
отличие этих модификаций обусловливает различие ха-
рактеристик этих машин, в первую очередь пусковых,
о чем более подробно будет сказано в последующих раз-
делах.
Асинхронные двигатели с одиночной беличьей клет-
кой на роторе имеют пазы, выштампованные в листовой
стали, овальной или круглой формы (рис. 8,а). Сверху
эти пазы перекрываются мостиком толщиной 0,4—0,5 мм
и заливаются алюминием. С обоих торцов ротора распо-
лагаются алюминиевые .кольца, которые замыкают все
отлитые в пазах стержни. Такая литая единая беличья
клетка часто дополнительно снабжается с обеих сторон
ротора специальными алюминиевыми крыльями (см.
14
Рис. 8. Пазы н стержни
обмоток ротора.
а — одиночная беличья клет-
ка; б — глубокий паз; в —
двойная беличья клетка.
рис. 7). Эти крылья устанавливаются для увеличения
теплоотвода от короткозамкнутого ротора и для лучшей
вентиляции внутри асинхронной машины.
В асинхронных электродвигателях с глубокопазным
ротором (рис. 8,6) беличья клетка изготавливается обыч-
но из медных стержней прямоугольного сечения. Корот-
козамыкающие кольца по торцам ротора, как правило,
выполняются также из меди, в которых профрезеровы-
ваются прорези в соответствии
с размерами прямоугольных
стержней. Стержни и кольца при-
паиваются друг к другу тугоплав-
кими припоями.
Двухклеточный ротор (рис.
8,в) выполняется с двумя беличь-
ими клетками. Внешняя обмотка
изготавливается из латуни или
специальной бронзы, благодаря
чему обеспечиваются относитель-
но большое ее активное сопро-
тивление п сравнительно малое
индуктивное. Эта обмотка вы-
полняет функции пусковой в асинхронном двигате-
ле. Другая обмотка ротора — внутренняя — изготавли-
вается из меди с минимальным активным сопро-
тивлением. Она выполняет функции основной рабочей
обмотки двигателя. Обе обмотки имеют круглые пазы,
однако внутренняя обмотка в ряде случаев выполняется
прямоугольной или овальной формы. Короткозамыкаю-
щие торцевые кольца для обеих обмоток обычно пзго-
тавливаются из меди.
Существуют другие модификации пазов ротора (бу-
тылочного профиля, трапецеидального профиля), однако
описанные выше являются наиболее характерными для
асинхронных двигателей.
Асинхронные двигатели с фазным ротором, (см. рис. 6)
мощностью 3—100 кВт и напряжением до 500 В обычно
имеют полузакрытые пазы .на роторе, в которые укла-
дывается как правило трехфазная обмотка. Предвари-
тельно изолированные стержни этой обмотки заводят
с торцевой стороны ротора, катушечные обмотки разме-
щаются в открытых пазах.
Фазы роторной обмотки соединяются в звезду и реже
в треугольник и подводятся к трем контактным кольцам,
15
расположенным на валу двигателя и изолированным
друг от друга. В цепь обмотки фазного ротора с по-
мощью контактных колец и соприкасающихся с ними
щеток можно вводить добавочные сопротивления или
э. д. с. Это используется при необходимости изменения
рабочих или пусковых характеристик двигателей. Кроме
того, с помощью .контактных колец и щеток можно за-
мыкать обмотку ротора накоротко. Для уменьшения из-
носа щеток в ряде конструкций асинхронных двигате-
лей имеются специальные щеткоподъемные приспособ-
ления. С помощью этих устройств по окончании пуска
двигателя контактные .кольца замыкаются накоротке
и образуют короткозамкнутый ротор, а щетки приподни-
маются и не участвуют в работе.
Между ротором и статором асинхронных двигателей
имеется воздушный зазор. Величина его составляет как
правило 0,25—0,35 мм. Он проектируется как минималь-
ный, допускаемый по механическим соображениям при
изготовлении. Это обусловливается тем, что ротор имеет
непосредственную связь со статором через магнитный
поток, создаваемый статором. Чем меньше воздушный
зазор между ними, тем эффективнее эта связь и тем бо-
лее экономичным получается асинхронный двигатель.
Обмотки статора. В пазах сердечника статора раз-
мещается многофазная обмотка, которая подсоединяется
к сети переменного тока. Многофазные симметричные
обмотки с числом фаз т включают в себя т фазных
обмоток, которые соединяются в звезду или многоуголь-
ник. Так, например, в случае трехфазной обмотки ста-
тора число фаз т—3 и обмотки могут соединяться
•в звезду или треугольник. Между собой обмотки фаз
смещены на угол '&й!т град; для трехфазной обмотки
этот угол равен 120°.
Обмотки фаз выполняются из отдельных катушек,
соединенных последовательно, параллельно либо после-
довательно-параллельно. В данном случае под катушкой
подразумеваются несколько последовательно соединен-
ных витков обмотки статора, размещенных в одних и
тех же пазах и имеющих общую изоляцию относительно
стенок паза. В свою очередь витком считаются два ак-
тивных (т. е. расположенных в самом сердечнике ста-
тора) проводника, уложенных в двух пазах под соседни-
ми разноименными полюсами и соединенных друг с дру-
гом последовательно. Проводники, расположенные вне
16
и
3
сердечника статора и соединяющие активные проводни-
ки между собой, называются лобовыми частями обмот-
ки. Прямолинейные части катушек обмоток, уложенные
в пазы, называются сторонами катушек или пазовыми
частями.
Пазы статора, в которые укладываются обмотки,
образуют на внутренней стороне статора так называе-
мые зубцы. Расстояние между центрами двух соседних
зубцов сердечника статора, измеренное по его поверхно-
сти, обращенной к воздушному зазору, называется зуб-
цовым делением или пазовым делением.
Катушки обмоток статора характеризуются опреде-
ленным числом витков и шагов yi. Шаг катушки
определяется числом зубцовых делений, заключенных
между центрами пазов, в которые укладываются провод-
ники катушек. Шаг катушки считается полным —диа-
метральным, если он равен полюсному делению, т. е.
y1=Ti=Zi/2p. Если шаг меньше полюсного деления, то
он носит название укороченного. Под полюсным делени-
ем Ti (см) понимается длина окружности расточки сер-
дечника статора, приходящаяся на один полюс его
магнитного поля. Величина полюсного деления может
быть найдена по формуле
где Di — диаметр расточки статора, см; 2р— число по-
люсов обмотки статора.
Полюсное деление может быть также выражено чис-
лом пазовых делений, заключенных между осями со-
седних полюсов.
Центральный угол, соответствующий полюсному де-
лению, составляег в двухполюсном электродвигателе 180,
в четырехполюсном 90, в шестиполюсном 60° и т. д.
Принято считать угол, соответствующий полюсному де-
лению, равным 180 эл. град. Тогда число электрических
градусов в окружности расточки для двигателя, имею-
щего 2р полюсов, составит 180-2р.
Катушка с укороченным шагом может характеризо-
ваться некоторым коэффициентом укорочения а, который
выражается отношением шага катушки yi к величине
полюсного деления п, т. е.
a=J
(4)
2—124 I Централь" 2 ; Л
I 6.1
I бчг’Е Г_К. Jr
II
17
Укорочение шага приводит к снижению э. д. с., ин-
дуктируемой в катушке, так как при этом обе стороны
витка не находятся одновременно под центрами соседних
разноименных полюсов. Однако такие исполнения кату-
шек имеют и ряд положительных сторон: экономия меди
за счет лобовых частей, облегчение укладки катушек
в пазы статора. Кроме того, при этом улучшаются элек-
трические показатели двигателя за счет снижения так
называемых высших гармонических, которые увеличива-
ют потери и ухудшают форму поля э. д. с.
Катушки одной фазы обмотки статора, расположен-
ные в соседних пазах и соединенные друг с другом
последовательно, объединяются в так называемую ка-
тушечную группу. В свою очередь катушечные группы
могут соединяться внутри каждой фазы последователь-
но или объединяться в параллельные ветви. Параллель-
ные ветви присоединяются к внешним зажимам фазы.
Число параллельных ветвей фазы at является одним из
показателей обмоток переменного тока.
Одним из характерных показателей обмоток статора
асинхронного двигателя является также число пазов на
полюс и фазу qi. Эта величина показывает, сколько
катушечных сторон каждой фазы приходится на каждый
полюс обмотки статора или из скольких катушек состо-
ят катушечные группы данной обмотки. Значение qi
можно найти из выражения
<5>
где Zi — число пазов статора; m — число фаз обмотки
статора.
Для обмотки ротора соответственно
<6)
Величина q может быть как целой, так и дробной.
Однако в асинхронных двигателях наибольшее распро-
странение получили обмотки с целым числом q.
В пазы статоров машин переменного тока заклады-
ваются как однослойные, так и двухслойные обмотки.
Отличие двухслойной обмотки от однослойной заключа-
ется в том, что в пазы статора закладываются стороны
двух катушек, а каждая катушка устанавливается на
статоре в двух слоях. Один слой катушки размещается
18
на дне паза, а другой в части паза, прилегающей к рас-
точке статора — к воздушному зазору (рис. 9,6, в). Ло-
бовые части катушки также располагаются в два слоя,
а соединения слоев осуществляются в головках катушек.
При двухслойном выполнении обмоток статора все ка-
тушки изготовляются одинаковыми, что упрощает и
удешевляет производство и делает их более технологич-
ными. „
Одним из главных преимуществ двухслойных обмо-
ток по сравнению с однослойными является возможность
Рис. 9. Пазы и обмотки статора.
а — полузакрытый паз, обмотка однослойная; б полузакрытый паз, обмотка
двухслойная; в — открытый паз, обмотка двухслойная; г — полуоткрытый паз,
обмотка однослойная; 1 — обмоточный провод; 2— пазовая коробка; 3 — про-
кладка под клином; 4 — прокладка между слоями; 5 — пазовый клип.
существенного влияния на форму поля обмотки с по-
мощью укорочения шага. Указанные выше преимущест-
ва двухслойных катушек обеспечили их практическое
применение в подавляющем большинстве машин пере-
менного тока средней и большой мощности.
Кроме того, необходимо отметить, что однослойные
катушки обычно изготовляются с целым числом qi,
а двухслойные как с целым, так и с дробным qi.
Однослойные обмотки (рис. 9,а, г) имеют ряд преи-
муществ по сравнению с двухслойными при использо-
вании их для сравнительно малых асинхронных двига-
телей. В этих обмотках отсутствует изоляционная про-
кладка в середине паза, что существенно улучшает
использование объема паза и увеличивает коэффициент
2* 19
его заполнения. Кроме того, при изготовлении мелких
машин мощностью до 4—5 кВт с мягкими всыпными од-
нослойными катушками, которые закладываются одно-
временно обеими сторонами в пазы статора, появляется
возможность использования автоматических или полу-
автоматических станков для укладки обмоток. Однослой-
ные обмотки нашли применение и в большом числе
двигателей старых выпусков как отечественного, так и
иностранного производства, эксплуатируемых в различ-
ных отраслях промышленности.
По форме катушек двухслойные обмотки подразде-
ляются на петлевые и волновые. В петлевой обмотке
(рис. 10) при обходе каждой фазы совершается дви-
жение петлеобразной формы, а в волновой обмотке
(рис. 11) при обходе фазы — движение волно-
образной формы (более подробно об этих типах обмо-
ток см. Л. 4, 5, 6). Наибольшее распространение в асин-
хронных двигателях получили двухслойные петлевые об-
мотки.
В технической литературе схемы обмоток обычно
представляются условно в виде развертки окружности
на плоскости чертежа. При этом стороны катушек, уло-
женных в пазы, изображаются прямыми линиями. Одно-
слойные обмотки изображаются одной линией, а двух-
слойные двумя линиями; сторона катушки, уложенная
в верхней части паза —сплошной линией, а сторона ка-
тушки на дне паза — пунктирной линией.
Кроме описанного способа изображения схем обмот-
ки существуют и другие: торцевой, кольцевой, упрощен-
ный и др. [Л. 1].
По конструктивному исполнению двухслойные обмот-
ки бывают катушечные и стержневые. Многовитковые
катушечные обмотки уже рассматривались нами ранее.
В противоположность катушечным стержневые обмот-
ки являются одновитковыми и изготовляются из двух
полукатушек-стержней. Стержни закладываются в пазы
и затем каждая пара стержней соединяется с одной
стороны. Катушечные обмотки выполняются петлевыми,
а стержневые как правило волновыми. Стержневые об-
мотки нашли применение в роторах средних и крупных
асинхронных машин с контактными кольцами.
С точки зрения самой технологии изготовления ка-
тушки петлевых обмоток выполняются мягкими или
жесткими.
20
12 3 4 5 6 7 8 9 1011 12131415161718 19 20212223 24 252Б 27 2829 30 31323334 35 ЗБ 3738 39 40 414243 444546 47 48
•0С50С1 0Б6 0Сг &СЗ ®С4
Рис. 10. Развернутая схема двухслойной
петлевой обмотки.
Z,=48; 2р=8; »i=5.
Рнс. И. Развернутая схема двухслойной
волновой обмотки.
Z2-36; 2/3-4: .//5-8 и 9.
Для мягких (всыпных) обмоток используются прово-
да круглого сечения, которые «всыпаются» в полуза-
крытые пазы (см. рис. 9,а), поочередно по одному про-
воднику. Такой способ изготовления обмоток применя-
ется в асинхронных двигателях малой и средней мощно-
сти порядка до 100 кВт
В машинах средней и чаще большой мощности ис-
пользуются жесткие обмотки из провода прямоугольного
сечения. Эти провода предварительно формуются и изо-
лируются, а затем укладываются в пазы статора.
Кратко необходимо остановиться на вопросе симмет-
ричности обмоток и способе соединения фаз обмоток.
Все зависимости, характеристики, описания физиче
скнх процессов, протекающих в асинхронных двигателях,
и др., приводимые в настоящей книге, относятся к сим-
метричным обмоткам.
Симметричные обмотки характеризуются тем, что на-
веденные во всех фазах обмотки статора э. д. с. равны
по величине. При этом наведенные в каждой паре сосед-
них фаз э. д. с. смещены во времени относительно друг
друга на один и тот же угол. Как указывалось ранее,
для трехфазной обмотки этот угол равен 120°.
Несимметричные обмотки статора встречаются чрез-
вычайно редко [Л. 1]. Такие случаи возможны лишь
в практике ремонтных работ при необходимости пере-
мотки существующих на производстве двигателей с из-
менением числа пар полюсов. Песимметрия обмоток
может привести к повышенной вибрации машины, а так-
же увеличению токов. Это соответственно приведет к до-
полнительному нагреву и росту электрических потерь.
В асинхронных двигателях используются два способа
соединения фаз обмоток между собой: в звезду и тре-
угольник. Эти соединения могут выполняться как внутри
машины—глухое подсоединение, так и вне двигателя —
с помощью сменных перемычек на специальном щитке,
установленном на корпусе машины. Для этого вида
соединения к выводному щитку подводится шесть выво-
дов—начала и концы фаз Внешнее соединение фаз наи-
более удобно с точки зрения ее эксплуатации. В таком
случае начала и концы фаз обмоток могут свободно
отсоединяться при необходимости и подключаться
к испытательной аппаратуре.
Асинхронные двигатели широкого применения обыч-
но выпускаются для работы па одном из двух напряже-
22
ний находящихся в соотношении 1 : КЗ, папример, 127
и 220 Б, 220 и 380 В и реже 380 и 660 В. При меньшем
из каждых двух напряжений фазы двигателя соединя-
ются в треугольник Д, а при большем—в звезду А. При
внешнем соединении фаз двигателя сравнительно просто
можно подключить его к одному из указанных на щитке
напряжений. Некоторые электродвигатели широкого при-
менения выпускаются также па напряжение 500 В. Их
фазы соединены в звезду.
Обозначения выводов обмоток асинхронных двигате-
лей в соответствии с ГОСТ 183-66 приведены в табл. 1.
В асинхронных двигателях с секционированными обмот-
ками, с помощью которых возможно изменение числа
Таблица 1
Наименование и схема соединения обмоток асинхронных двигателей Обозначения выводов
Начало Конец
Обмотки статора, от- крытая схема Первая фата Вторая фаза Третья фаза CI С2 сз С4 С5 С6
Обмотки статора, сое- динение звездой Первая фаза Вторая фаза Третья фаза Нулевая точка С1 С2 СЗ 0
Обмотки статора, сое- динение треугольником Первый вывод Второй вывод Третий вывод С1 С2 СЗ
Обмотки фазного рото- ра Первая фаза Вторая фаза Третья фаза Нулевая точка Р1 Р2 РЗ 0
Обмотки статора одно- фазного двигателя Главная обмотка Пусковая обмотка С1 П1 С2 П2
пар полюсов, впереди прописных букв обозначений об-
моток ставятся цифры, начиная с единицы. Эти допол-
нительные цифры показывают чисро полюсов данной
секции. Маркировка выводов наносится на щитке рядом
с выводами или чаще непосредственно на концах обмо-
ток. Сравнительно редко, например в малых машинах,
обмотки различаются с помощью разноцветных прово-
23
дов. В двигателях старых выпусков могут встретиться
следующие обозначения начал и концов обмоток: Ht,
И2, Н3 и Ki, Кг, Кз или X, У, Z и U, V, W.
Изоляционные материалы и провода для обмоток
определяются напряжением, на которое рассчитана об-
мотка, условиями ее эксплуатации (температура, влаж-
ность и др.), конструктивным исполнением обмотки
(однослойная или двухслойная, катушечная или стерж-
невая, мягкая или жесткая), а также формой паза.
Изоляция необходима как между витками — вптковая,
так и между проводом и заземленным корпусом двига-
теля — корпусная.
Изоляционные материалы различаются по своей
нагревостойкости — способности выдерживать заданную
рабочую температуру и выполнять своп функции в те-
чение времени нормальной эксплуатации электрообору-
дования, в котором используется данный электроизоля-
ционный материал.
Согласно ГОСТ 8865-70 различают семь классов
нагревостойкости: Y, А, Е, В, F, Н, С. Для изоляции
обмоток применяются материалы классов Л, Е, В, F и
Н, для которых в табл. 2 приведены допустимые темпе-
ратуры.
Таблица 2
Огьект измерения Допустимая температура, °C, для изоляции класса нагревостойкости
А 1 Е в 1 F н
Предельно допустимая для мате- риала изоляции 105 120 130 155 180
Средняя допустимая для обмотки 90 100 по 125 140
Допустимое превышение над тем- пературой окружающей среды 50 60 70 85 100
В электродвигателях старых выпусков обмотки ста-
тора выполнялись из провода марки ПБД, изолирован-
ного двумя слоями хлопчатобумажной пряжи, имеющего
недостаточно теплостойкую изоляцию значительной тол-
щины, существенно снижающую коэффициент заполне-
ния паза и тем самым ухудшающую использование
двигателя.
Затем были освоены обмоточные провода с более
тонкой н более теплостойкой изоляцией — эмалевой и
24
комбинированной (эмалево-волокнистой) марок ПЭВ-2,
ПЭМ-2, ПЭЛБО и др.
Последние годы для обмоток двигателей применя-
штгя провода с изоляцией классов F и Н марок ПЭТВ,
ПСД, ПСДК и ПЭТ-155.
В асинхронных двигателях со всыпной обмоткой ста-
тора диаметр одиночного провода выбирается из техно-
логических соображений не более 1,6—1,8 мм. При
больших токах применяется параллельное соединение
двух проводов.
В таких машинах основными изоляционными мате-
риалами класса А являются лакоткани, стеклолакотка-
ни, класса Е — пленки типа лавсан, классов В, F, Н —
слюдяные материалы (миканиты, микаленты, микафо-
лии).
Для защиты основных изоляционных материалов
от механических повреждений употребляются электро-
картон и электронит. Для повышения электрической и
механической прочности, влагостойкости и улучшения
теплоотдачи обмотки пропитываются в электроизоля-
ционных лаках: масляно-битумных, глифтале-масляных,
кремнийорганических и др. [Л. 2, 4, 7]. Для защиты об-
моток от механических повреждений и воздействия не-
которых химических реагентов, а также для создания
гладкой поверхности, затрудняющей оседание и на-
копление грязи и пыли, обмотки снаружи покрывают
эмалью или специальным покровным лаком.
Изоляция роторных обмоток асинхронных двигателей
с контактными кольцами мощностью до 3 кВт аналогична
изоляции всыпных обмоток статора. При мощностях 3—
100 кВт и напряжением до 550 В обмотки выполняются
петлевыми, катушечными, жесткими из изолированного
провода прямоугольного сечения типов ПЭТВП, ПЭТВ,
ПСД для серий АОК2 габаритов 4—7 или волновыми,
стержневыми из голой шинной меди для серий АК2,
АОК2 габаритов 8—9 (о сериях машин см. ниже). Более
подробно об изоляции роторных обмоток см. [Л. 2, 4, 7].
Сердечник статора закрепляется в металлической
станине, которая изготавливается обычно из серого чу-
гуна, стали или силумина.
Сердечник ротора асинхронного двигателя насажива-
ется непосредственно на вал или на сварную втулку, за-
крепляемую на валу. Концы вала опираются на два под-
шипника,
25
По способу крепления и конструкции подшипниковых
узлов исполнения асинхронных двигателей подразделя-
ются на восемь группу которые делятся на 49 видов,
включающих в себя 161 форму исполнений [Л. 4]. Услов-
ное обозначение форм исполнения машин состоит из
пяти знаков: первый — буква М, второй и третий опре-
деляют вид машины, четвертый — ее исполнение, пя-
тый— форму и количество выходных концов вала.
Пример условного обозначения: М10ГК ГОСТ 2479 65, вид ма-
шины— на лапах с двумя подшипниковыми щитами; исполнение —
горизонтальное лапами вниз; с одним концом вала, форма конца
вала коническая.
Наибольшее распространение средн низковольтных
асинхронных двигателей до 100 кВт получили следую-
щие виды машин:
М10 — на лапах с двумя подшипниковыми щитами;
М21, М22 — на лапах с двумя подшипниковыми щи-
тами и с фланцем на подшипниковом щите;
МЗО — без лап с фланцем на подшипниковом щите,
флапец со стороны конца вала;
М40 — без лап с фланцем на станине, фланец со
стороны конца вала;
М50 — встраиваемые с двумя подшипниковыми щита-
ми и с креплением по образующей наружной поверхно-
сти станины;
М53 —встраиваемые, без станины п подшипниковых
щитов.
Третья цифра —нуль в условном обозначении пока-
зывает, что машина может работать в любом положе-
нии.
Существует строго определенный ряд значений высот
осей вращения двигателей до опорной плоскости маши-
ны, а также исполнения концов валов: длинные — корот-
кие, цилиндрические —конические [см. Л. 4].
По способу защиты от воздействий окружающей
среды также существуют различные формы конструктив-
ных исполнений асинхронных двигателей. Эти исполнения
определяются тем, в каком помещении установлен дви-
гатель и условиями его эксплуатации (табл. 3).
Наибольшее распространение среди рассматривае-
мых низковольтных асинхронных электродвигателей до
100 кВт получили следующие исполнения:
защищенное, когда вращающиеся и токоведущис
части защищены от случайных внешних механических
26
66чце1’1ствпп, а машина — от Попадании в пес Посторон-
них предметов;
закрытое обдуваемое, когда внутренняя часть двига-
теля защищена от проникновения внешнего воздуха.
Таблица 3
Род помещения и условия эксплуатации I Гсполнепие электродвигателя
Сухое без грязи, пыли, едких га- зов и паров, с нормальной темпе- ратурой То же, но при опасности попа- дания крупных пли мелких предме- тов Пыльное или влажное На открытом воздухе При воздействии высокой темпе- ратуры Сырое и содержащее едкие газы Наличие взрывоопасной атмосфе- ры Открытое Защищенное; открытое с до- бавочной сеткой Закрытое, с вентиляцией по трубопроводам из чистой атмос- феры Брызго-, капле- и влагозащп- щенное Закрытое с теплостойкой изо- ляцией Закрытое с вентиляцией из чистой атмосферы или с проти- вокислотноп изоляцией Взрывобезопасное
Существуют и другие специальные исполнения конст-
рукций двигателей: брызго- и каплезащпщенное, пыле-
защищенное, взрывозащищенное, газонепроницаемое, хи-
мостойкое, морозостойкое, тропическое и др. Эти испол-
нения имеют сравнительно меньшее распространение
По способу охлаждения асинхронные двигатели могут
подразделяться по следующим признакам:
1. В зависимости от наличия вентилятора:
двигатели с естественным охлаждением без вентиля-
торов (открытые машины);
двигатели с самовентпляцпей с вентилятором на валу
(защищенные пли закрытые машины);
двигатели с независимой вентиляцией от внешнего
вентилятора (закрытые машины).
2. В зависимости от расположения искусственно
охлаждаемых поверхностей:
обдуваемые закрытые машины только с внешним
принудительным охлаждением (малые двигатели);
27
ЙрОДуваёМые защищенные или закрытые машины —
воздух принудительно охлаждает активные части (сред-
ние и крупные двигатели).
3. В зависимости от направления движения воздуха
относительно активных частей в машинах с внутренней
вентиляцией (аксиальная, радиальная, аксиально-ра
диальная вентиляция).
4. В зависимости от способа охлаждения нагретого
в двигателе воздуха (разомкнутая — протяжная система
вентиляции или замкнутая).
Остановимся более подробно на тех конкретных еди-
ных сериях асинхронных двигателей, которые выпуска-
ются в настоящее время отечественной промышлен-
ностью.
* Общая характеристика и структура единой серии
асинхронных электродвигателей А2 и АО2. С 1949 по
1951 г. отечественной пормышленностью взамен ранее
выпускаемых различных типов асинхронных двигателей
(АД, АДО, И, МА-8, МА-200, МТО, Р-51, ТАГ, TH и др.)
была разработана и стала выпускаться единая серия
двигателей А и АО. Однако в конце 50-х годов возникла
необходимость в разработке новой единой серии двига-
телей А2 и АО2. Эта серия машин отличается от преды
дущей единой серии более высокими энергетическими
показателями, лучшими эксплуатационными характери-
стиками и большей надежностью.
Двигатели единых серий имеют твердую шкалу мощ-
ностей с 18-ю ступенями: 0,6—0,8—1,1—1,5—2,2—3,0-
4,0—5,5—7,5—10—13—17—22—30—40—55—75—100 кВт.
Наиболее распространенные синхронные частоты враще-
ния 3000, 1500, 1000, 750 об/мин (реже 600 об/мин).
Двигатели одного типоразмера, выпускаемые различ-
ными заводами, имеют унифицированную конструк-
цию и одинаковые основные размеры. Типоразмер опре-
деляется внешним диаметром и длиной сердечника ста-
тора.
Обозначение всех типов двигателей рассматриваемых
серий начинается с буквы А, что означает «асинхрон-
ные». Последующие буквенные обозначения показывают
особенности конструктивного исполнения двигателей:
АО — с короткозамкнутым ротором в закрытом обдувае-
мом исполнении, АК — с фазным ротором в защищенном
исполнении и др. Цифра 2 показывает помер данной се-
рии в отличие от выпускаемых ранее серий двигателей
28
А АО, AK. Двигатели серии A2 выполняются с корбткб-
замкнутым ротором в защищенном исполнении. Двига-
тели А2 и АО2 являются основными исполнениями еди-
ных серий. Обычно двигатели А2 и АО2 изготавлива-
со станиной и подшипниковыми щитами из
чугуна. Если эти узлы изготавливаются из алюминиевого
сплава, то двигатели обозначаются АОЛ2.
В обозначении типа двигателя после цифры 2 ста-
вится черточка и далее двумя цифрами указывается
типоразмер: первая цифра — габаритный номер, вто-
рая__порядковый номер длины сердечника; затем вновь
ставится черточка и указывается число полюсов, напри-
мер АОЛ2-12-2.
Кроме основных исполнений в сериях А2 и АО2
предусмотрены следующие электрические модификации,
имеющие дополнительные обозначения:
с короткозамкнутым ротором с повышенным пуско-
вым моментом, к обозначению типа добавляется буква
П (например, АОП2-62-4);
с короткозамкнутым ротором с повышенным сколь-
жением, к обозначению типа добавляется буква С (па-
пример, АОС2-41-4);
с короткозамкнутым ротором с повышенными энерге-
тическими показателями, к обозначению типа добавля-
ется буква Т (например, АОТ2-32-6);
с фазным ротором, к обозначению типа добавляется
буква К (например, АОК2-72-6);
с алюминиевой обмоткой статора, в конце полного
обозначения добавляется буква А (например, АО2-42-4А);
с короткозамкнутым ротором на несколько частот
вращения; в цифровые обозначения числа полюсов вно-
сятся все их значения, разделенные косыми линиями
(например, АО2-72-12/8/6/4).
Электродвигатели серии имеют также следующие
специализированные исполнения:
тропическое (например, АО2-72-4Т);
химостойкое (например, АО2-61-4Х);
влагоморозостойкое (например, АО2-82-2В);
малошумное (например, АО2-32-2Ш);
Для станков нормальной и повышенной точности (на-
пример, АО2-62-2С1 и АО2-62-2С2);
АО2^72 4 60Д°ТЫ ПРИ частоте GO Гц (например,
для встраиваемых двигателей (например, АВ2-62-4);
29
для двигателей со станиной и щитами из алюминие-
вого сплава (например, АОЛ2-11-4).
По способу защиты от воздействий окружающей сре-
ды в единой серии предусматриваются два основных
исполнения: закрытое обдуваемое для серии АО2 с 1-го
по 9-й габариты и защищенное для серии А2 с 6-го по
9-й габариты. (Закрытые двигатели имеют внешний ра-
диальный вентилятор, насаженный на конец вала со сто-
роны, противоположной приводимому механизму. Двига-
тели защищенного исполнения имеют двустороннюю
радиальную вентиляцию.
Обмотка короткозамкнутого ротора изготовляется из
алюминиевого сплава. Всыпная обмотка статора выпол-
няется из мягких секций, наматываемых проводом
марки:
ПЭТВ—для двигателей 1—9-го габаритов при нор-
мальном исполнении и 1—5-го габаритов при влагоморо-
зостойком исполнении;
П'СДТ — для двигателей 1—9-го габаритов при химо-
стойком исполнении;
ПСД — для двигателей 6—9-го габаритов при влаго-
морозостойком исполнении.
Обмотка статора располагается в полузакрытых па-
зах. Для всех двигателей 1-го и 2-го габаритов и для дви-
гателей 3-го и 4-го габаритов серии АО2 применена одно-
слойная обмотка; для остальных двигателей—двухслой-
ная обмотка.
Основные технические данные асинхронных двигате-
лей единых серий приведены в приложениях.
Следует указать, что в настоящее время для обеспече-
ния высокого технического уровня отечественного произ-
водства разработана и внедряется новая серия асинхрон-
ных двигателей 4А, имеющая более широкую унифика-
цию узлов и меньшие габариты. На компактности кон-
струкции в значительной мере сказалось применение бо-
лее тонких и более теплостойких материалов для пазовой
изоляции и изоляции обмоточных проводов.
3. ОСНОВНЫЕ ЗАВИСИМОСТИ И РАБОЧИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
В § 1 было указано, что по обмотке статора асинхрон-
ной машины протекает многофазная система токов
(обычно трехфазная), которая создает в воздушном зазо-
30
с машины вращающееся магнитное поле. Вращающееся
магнитное поле индуктирует (наводит) в проводниках
обмотки ротора э. д. с., под действием которой в замкну-
той обмотке ротора проходит ток /2, который, взаимодей-
ствуя с магнитным потоком Ф, создает механическую
силу стремящуюся привести ротор во вращение с часто-
той] равной частоте вращения магнитного поля статора.
Частота вращения магнитного поля асинхронной ма-
шины составляет, об/мин:
ЬО/
(7)
где ।__частота напряжения питающей сети (стандартная
частота равна 50 Гц); р— число пар полюсов обмотки
машины.
Частоту iii называют также синхронной. Частота вра-
щения ротора п зависит от режима работы машины и
при работе в двигательном режиме находится в пределах
0 </г< ni-
Определим, с какой частотой магнитное поле машины
пересекает проводники ротора. Эта частота скольжения
поля относительно ротора
-- fl tG\
= Пу — П = Пу-------= /Z1S- (8)
Пу
Величина s, имеющая большое значение для работы
асинхронных машин, называется скольжением и опреде-
ляется так:
s
nt — п
rit ’
(9)
или в процентах
Рассмотрим работу асинхронной машины в различных
режимах, которые возникают в диапазоне частот враще-
ния ротора 0<п</11.
Определим частоту э. д. с. [2, которая наводится маг-
нитным полем асинхронной машины в проводниках рото-
ра, об/мин:
<10>
За ^'СЛИ Учесть> что [см. формулу (8)], то можно
31
Здесь рщ/60— есть частота сети. Легко видеть, Что
если ротор машины неподвижен, то частота э. д. с., наво-
димой в роторе, равна частоте сети. По мере увеличения
частоты вращения ротора эта частота понижается и при
синхронной частоте будет равна нулю. На рис. 12 показа
ны изменения скольжения, частоты и э. д. с. в роторе
в зависимости от частоты
вращения ротора.
Выражение для часто
ты э. д. с. в роторе дает
возможность легко опре
гелить и саму э. д. с. Е2,
наводимую в роторе, В:
Ег= 4,44f2W2/Co2®MaKC,
(12)
Рис. 12. Зависимости скольжения s,
частоты £ и э. д. с., наводимой
в роторе, Е2 от частоты вращения
асинхронного двигателя.
где w2 —число витков од-
ной фазы, последователь-
но соединенных между
собой; ko2 — обмоточный
коэффициент обмотки ро-
тора; Фмакс — наибольшее значение основного магнитно-
го потока, пронизывающего контур обмотки статора, Вб.
Если подставить в (12) выражение для f2 по (11),
можно найти связь между э. д. с. ротора и скольже-
нием, В:
£2—4t44fsW2ko2f^MaKc—EscS, (13)
где Его — э. д. с., наводимая в неподвижном роторе по-
током Фмакс, В.
Зависимость э. д. с. в обмотке ротора Е2 от частоты
вращения показана на рис. 12.
Осветим теперь важный для анализа работы асин-
хронных двигателей вопрос о зависимости вращающе-
гося магнитного потока двигателя от режима работы
машины. Для того чтобы представить себе эту зависи-
мость, определим вначале, какую э. д. с. Ei наводит этот
поток в каждой фазе обмотки статора, В:
£1-=4,44/да1Ло1фМакс,
(14)
где Wi — число витков одной фазы статора; £oi —обмо-
точный коэффициент обмотки статора.
32
Напряжение 171(B), приложенное к фазе статора,
полжно преодолеть э. д. с., наведенную потоком, и паде-
ние напряжения в фазе. Следовательно,
U,=— Ei+hzi, (15)
где — полное сопротивление обмотки статора,
Ом. ,
Величина падения напряжения liZi для режимов дви-
гателя, близких к номинальному, мала по сравнению
с приложенным напряжением. Поэтому
U^—Ei. (16)
Учитывая формулу (14), нетрудно заключить, что
э д. с. и вращающийся магнитный поток двигателя за-
висят от приложенного к двигателю напряжения. При
постоянном напряжении поток ФМакс остается приблизи-
тельно постоянным независимо от изменения нагрузки
двигателя.
Полученные соотношения составляют основу для
изучения процессов в асинхронном двигателе. Рассмот-
рим вначале явления, происходящие в машине с затор-
моженным ротором и замкнутой накоротко обмоткой
ротора. Асинхронный двигатель в этом режиме подо-
бен трансформатору с короткозамкнутой вторичной
обмоткой. Отличие в том, что вторичная магнитная
цепь отделена от первичной воздушным зазором. Кроме
того, первичная обмотка (статора) и вторичная обмотка
(ротора) равномерно распределены по окружности.
Как видно из формулы (13) и рис. 12, э. д. с., наводи-
мая в обмотке ротора, когда он неподвижен, является
максимальной. В силу этого и ток, проходящий по
обмоткам статора и ротора, также будет наибольшим.
Ток статора в этом режиме /к называется током корот-
кого замыкания двигателя и превышает его номиналь-
ный ток в 4—7 раз. Двигатель в таких ненормальных
условиях нельзя длительно оставлять под полным напря-
жением, так как сильный перегрев обмоток может при-
вести к аварии.
Для определения параметров двигателя часто дела-
ют опыт короткого замыкания. Этот опыт заключается
в том, что к заторможенному двигателю подводят пони-
женное напряжение, добиваясь, чтобы ток двигателя
был равен номинальному току. Напряжение, подводимое
к Двигателю в опыте короткого замыкания, оказывается
3—124 зз
очень малым по сравнению с номинальным (обычно не
более 10%)- Используя этот опыт, можно в условиях,
безопасных для двигателя, приближенно определить ве-
личину тока короткого замыкания 1К при нормальном
напряжении, А:
од
где Uu — номинальное напряжение, В; UK—напряжение
в опыте короткого замыкания, В; /п— номинальный
ток, А.
Замеряя в этом опыте по ваттметру мощность Рк,
подводимую к одной фазе двигателя, находят также
cosg> в режиме короткого замыкания
cos<Pk=t& tl8>
и эквивалентное активное сопротивление статора и ро-
тора двигателя гк в режиме короткого замыкания на
одну фазу, Ом:
'к—
Это эквивалентное активное сопротивление равно
сумме активного сопротивления статора и приведенного
активного сопротивления ротора. Понятие о приведен-
ном активном н реактивном сопротивлении ротора будет
дано ниже.
Определив угол q1( по величине cos<pK из формулы
(18), легко найти и эквивалентное реактивное сопротив-
ление двигателя в режиме короткого замыкания, Ом:
*к=Мё<Рк. (20)
Индуктивное сопротивление равно сумме индуктив-
ного сопротивления статора и приведенного индуктив-
ного сопротивления ротора.
Поскольку частота вращения ротора двигателя
в этом режиме равна нулю, его механическая мощность
также равна нулю. Потери в стали во время опыта ко-
роткого замыкания очень малы, поскольку мал вращаю-
щийся магнитный поток. Поэтому мощность Рк, которая
подводится к машине, почти вся идет па нагрев провод-
ников обмотки статора и ротора. То же самое можно
сказать о режиме короткого замыкания при полном на-
пряжении.
34
Теперь представим себе, что обмотка ротора разом-
кнута, а обмотка статора включена в сеть. Ток по
роторной обмотке при этом не проходит и двигатель
подобен трансформатору, но уже в режиме холостого
хода. Так как ток в проводниках ротора отсутствует, то
механическая сила не возникает и ротор остается непод-
вижным.
По обмотке статора при этом проходич ток (ток хо-
лостого хода /е), который создает намагничивающую
силу, необходимую для появления магнитного потока
Фмакс- Поскольку в магнитной цепи асинхронного двига-
теля имеется воздушный зазор, то для создания магнит-
ного потока требуется относительно больший ток, чем
в трансформаторе- В двигателях большой и средней
мощности ток холостого хода составляет 25—35% номи-
нального тока, а в двигателях малой мощности 35 -60% •
Наводимая в неподвижном роторе э. д. с. может быть
определена по формуле (13), если учесть, что скольже-
ние в этом режиме равно 1. Отношение э. д. с. в обмотке
статора к э. д. с. в обмотке ротора называется коэффи-
циентом трансформации э. д. с. и может быть определе-
но по формуле
, Et WikOi .
-- Y' L. •
-Cao We«o2
(21)
Мощность, потребляемая двигателем в режиме холо-
стого хода при неподвижном роторе, расходуется на по-
тери в проводниках статора двигателя, потери на пере-
магничивание и вихревые токи в стали статора и в стали
ротора.
Важно заметить, что режим холостого хода при не-
подвижном роторе очень близок к режиму, который воз-
никает, когда двигатель не выполняет полезной работы
и вращается на холостом ходу. В этом случае частота
вращения ротора двигателя почти равна синхронной,
а скольжение примерно равно нулю [см. формулы (8),
(9) и рис. 12]. Э. д. с. в роторе будет близкой к нулю, и,
следовательно, подобно режиму холостого хода при не-
подвижном роторе практически равен нулю ток в роторе.
При холостом ходе вращающегося двигателя ток в об-
мотке статора, как и в случае холостого хода неподвиж-
ного двигателя, определяется в основном намагничиваю-
щей силой, необходимой для создания магнитного по-
тока.
Рис. 13. Схема заме-
щения первичной це-
пи (статора) асин-
хронного двигателя,
работающего в ре-
жиме холостого хода.
При вращении ротора в двигателе появляются поте-
ри, которых нет в случае неподвижного ротора; это ме-
ханические потери на трение и преодоление сопротивле-
ния воздуха. Однако когда частота вращения ротора
примерно равна синхронной, исчеза-
ют потери в стали ротора двигателя,
поскольку магнитное силовое поле
теперь очень медленно смещается
относительно ротора и его сталь
почти нс перемагничивается. Таким
образом, потери и, следовательно,
мощность в двух режимах холостого
хода практически одинаковы.
Асинхронная машина в режиме
холостого хода может быть пред-
ставлена схемой замещения, пока-
занной на рис. 13. Для определения
характеристик машины помимо опы-
та короткого замыкания выполняют опыт холосто-
го хода, во время которого замеряют ток обмотки
статора /о0) и потребляемую мощность Ро (Вт). Это
позволяет определить сопротивления в схеме замещения
двигателя на холостом ходу, а также угол сдвига по
фазе между током холостого хода и напряжением:
cos <р0 = -^“-. (22)
U1 о
Перейдем теперь к рассмотрению общего случая ре-
жима нагрузки, когда ротор вращается с частотой,
меньшей частоты холостого хода. Определим, какой ток
будет проходить по обмотке ротора во всем диапазоне
рабочих режимов. Наводимая вращающимся магнитным
потоком э. д. с. в обмотке ротора зависит при постоян-
ном напряжении только от скольжения и может быть
найдена по формуле (13). Ток ротора будет, очевидно,
зависеть от э. д. с., наводимой в роторе, и сопротивления
обмотки ротора. При этом полное сопротивление цепи
в случае переменного тока определяется не только
активным сопротивлением проводников обмотки, но и ее
индуктивным сопротивлением. Индуктивное сопротивле-
ние обмотки ротора учитывает э. д. с., вызванную пере-
менным магнитным потоком, который сцепляется только
с обмоткой ротора. Эта э. д. с. ограничивает ток, проте-
кающий в роторе, что и отражается введением индуктив-
ного сопротивления Л'2Й обмотки ротора.
36
Наводимая потоком рассеяния э. д. с. тем больше,
чем больше частота тока в роторе. Такая же зависи-
мость справедлива для индуктивного сопротивления, Ом:
л2о—2zfiL2a, (23)
где L2a— индуктивность обмотки ротора, соответствую-
щая потоку рассеяния.
Если выразить ^—частоту тока в роторе через ча-
стоту сети по формуле (11), то получим:
x2a = 2‘nfL2s^xts, (24)
где %2—индуктивное сопротивление обмотки ротора
при s=l, т. е. при неподвижном роторе, Ом.
Теперь, используя закон Ома для цепей переменного
тока, найдем ток ротора, А:
]/^= + (х2о)2
Учитывая формулы (13) и (24), (25) можно записать
по-другому:
______litoS______
-р (X^s)2
(26)
Таким образом, можно видеть, что при скольжении,
равном нулю или близком к нему (это соответствует
синхронной или близкой к синхронной частоте вращения
ротора), ток ротора равен нулю или очень мал. Это
совпадает с тем, что было сказано выше относительно
режима холостого хода при вращающемся роторе. По
мере уменьшения частоты вращения двигателя, т. е. при
увеличении скольжения, ток возрастает за счет увеличе-
ния э. д. с. ротора, однако рост тока ограничивается
увеличением индуктивного сопротивления ротора.
Если разделить числитель и знаменатель в выраже-
нии (26) для тока ротора /2 па s, то получим следующее
выражение:
(27)
Из этого следует, что если мы примем, что ротор не-
подвижен, а его активное сопротивление меняется об-
ратно пропорционально скольжению, то по его обмотке
УДет проходить точно такой же ток, как при врашаю-
37
щемся роторе. Такое преобразование очень удобно, по-
тому что позволяет вместо вращающейся электрической
цепи рассматривать неподвижную цепь (рис. 14).
Однако изучение процессов в асинхронной машине
можно сделать еще более удобным, если заменить об-
мотку ротора, к которой приложена э. д. с. Его, обмот-
Рис. 14. Схема заме-
щения вторичной це-
пи (ротора) асин-
хронного двигателя.
кой, к которой приложена э. д. с. Еь Это дает возмож-
ность в схеме замыцения непосредственно электрически
соединить обмотку ротора с обмоткой статора, посколь-
ку их э. д. с. теперь одинаковы.
Замена обмотки не должна привести к изменению
потребляемой мощности, потерь, намагничивающей си-
лы и фазы тока обмотки. Из этого условия определяется
новая величина тока, активного и индуктивного сопро-
тивления обмотки ротора, которые называются приве-
денными величинами. Приведенный ток ротора /'2 нахо-
дится по формуле
г, nijVl'zkoz г Iг
3 mjWikoi 3 kt ’
где
ki
rniWikg
ПЦШгкаг ’
(29)
а приведенное активное r'2 и реактивное х'г сопротивле-
ния определяются формулами:
/'» = kekit\,
X 2--kckiXz,
Подключая приведенную обмотку ротора к обмотке
статора, получаем схему замещения асинхронной маши-
ны, показанную на рис. 15. Эту схему можно с неболь-
шой погрешностью заменить схемой на рис. 16.
Используя последнюю схему, легко найти токи и
напряжения во всех обмотках, подводимую и полезную
мощность, а также мощность потерь при любой частоте
38
вращения двигателя. Для этого следует лишь найти
скольжение, соответствующее заданной частоте п по
формуле (9) и вычислить сопротивление /$ в схеме
(рис. 16). После этого нетрудно найти приведенный ток
роторной цепи, А:
Г. = • (30)
V (Г1 + r'z/s)* + (Х1 + х'2)2
Эта дает возможность вычислить потери в меди цепи
статора, Вт:
[7».+ (/'.)«]/•,. (31)
Потери в цепи ротора (Вт) можно найти, если
учесть, что приведенное сопротивление ротора равно г'2.
Рпг~3(1'2)гг'2. (32)
Суммарная мощность, передаваемая на ротор, как
видно из схемы (рис. 16), будет равна, Вт:
Рэч = 3(/'2)«4-. (33)
Эта мощность передается на ротор электромагнит-
ным путем и называется электромагнитной мощностью.
Рис. 15. Т-образная схе-
ма замещения асинхрон-
ного двигателя.
Рис. 16. Упрощенная Г-об-
разная схема замещения
асинхронного двигателя.
Если из электромагнитной мощности вычесть мощ-
ность потерь в проводниках ротора, то будет получена
полная механическая мощность двигателя, Вт:
Рмех Рвм — Рп1 —- 3 (/Л2)2 ---- 1"'г
=3(/'.)«г'2-Ц^.
(34)
39
Размерности величин, входящих в формулы (31) —
(34): /(А); г (Ом); Р, р(Вт).
Полезная мощность на валу двигателя Рг равна ме-
ханической мощности РМех за вычетом механических
Дмсх и добавочных потерь pR. О ме-
ханических потерях уже говорилось
выше. Добавочные потери вызыва-
ются пульсациями потоков, проходя-
щих в отдельные зубцы, а также не-
синусоидальной формой намагничи-
вающих сил при нагрузке
Т>2==7’мех (ДмехТ Рд) • (35)
Рис. 17. Диаграмма Определив все потери в двигате-
токов асинхронного ле, а также полезную механическую
двигателя. мощность, можно найти коэффици-
ент полезного действия (к. п. д.)
двигателя ц. Коэффициент полезного действия двигателя
равен отношению полезной мощности на валу двигателя
ко всей мощности, подводимой к двигателю. Для его
определения в каждом режиме нужно найти сумму по-
терь в двигателе с учетом потерь в стали рс, Вт:
(36)
(37)
так-
ста-
S р—Рс + Рп1+ДпгЧ- Дмех+Рд,
и затем вычислить к. п. д. по формуле
ft
13 ft 4-Ед •
Используя схему замещения, можно определить
же ток, потребляемый двигателем из сети, т. е. ток
тора. Этот ток равен сумме двух токов. Первый из
них —это ток холостого хода, который протекает по це-
пи 1 (см. рис. 16) и не изменяется при изменении ча-
стоты вращения ротора, второй — ток ротора 7'г. кото-
рый определяется по формуле (30). Складывая геомет-
рически эти два тока, можно получить ток статорной об-
мотки. Такое геометрическое сложение показано на
рис. 17. Угол <р2 при построении можно найти по косину-
су этого угла, который вычисляется по формуле
40
На рис. 17 показан также угол q?2 между напряжением
и током ротора. Используя все приведенные формулы,
можно построить рабочие характеристики, показанные
на рис. 18. Рабочими характеристиками являются зави-
симости частоты вращения ротора п, скольжения s,
к. п. д. т) и коэффициента мощности cos ср от полезной
мощности, развиваемой двигателем Р2. Характеристики
снимаются при постоянных значениях и /= /н.
Рассмотрим эти харак-
теристики. При холостом
ходе, когда полезная мощ-
ность равна нулю, сколь-
жение s также равно ну-
лю. При этом эквивалент-
ное активное сопротивле-
ние в цепи 2 (рис. 16) схе-
мы замещения r'2/s равно
бесконечности и ток в це-
пи ротора отсутствует. По
цепи статора протекает
Рис. 18. Рабочие характеристики
асинхронного двигателя.
только ток холостого хо-
да /о- Коэффициент полезного действия ц равен нулю,
а коэффициент мощности равен коэффициенту мощности
для тока холостого хода (cos<p=costpo).
При увеличении нагрузки частота вращения ротора
уменьшается и увеличивается скольжение s. За счет уве-
личения s уменьшается сопротивление в цепи 2 и увели-
чивается ток ротора, а следовательно, и ток статора. По-
скольку увеличивается полезная мощность, растет к. п. д.
двигателя, а также коэффициент мощности. Обычно но-
минальная мощность на валу двигателя достигается уже
при небольшом понижении частоты вращения ротора и
вся область рабочих режимов находится в диапазоне
скольжений от 0 до 5—10%.
Скоростная характеристика ti=f(P2) у асинхронного
Двигателя имеет небольшой наклон к оси абсцисс. Ха-
рактеристики такого вида принято называть жесткими.
Соответственно характеристика s^f(P2) имеет слабый
подъем при возрастании нагрузки. В асинхронном дви-
гателе частота вращения ротора меньше частоты враще-
ния поля, за счет чего обеспечивается наведение э. д. с.
и тока /2 в обмотке ротора, а также создание вращающе-
го электромагнитного момента, под действием которого
Р°тор приходит во вращение.
41
Характеристика cos<p=f(^>2) лежит в области знаЧе-
ний меньших 1, так как асинхронный двигатель всегда
потребляет ток 10, почти не зависящий от нагрузки в
диапазоне мощностей от Ро до Pz~Pv- При холостом хо-
де cosq>0<0,2. При увеличении нагрузки costp быстро
возрастает и достигает максимального значения при
мощности Рг~Рц. При увеличении нагрузки свыше номи-
нальной происходит увеличение скольжения s и cos <р не-
сколько снижается.
Характеристика r[—f(Pz) лежит в области значения
Т]<1, что обусловлено наличием потерь в двигателе. Вы-
ше было показано соотношение между полезной мощно-
стью и потерями Ер в асинхронном двигателе (37).
Электрические потери в обмотках статора и ротора pni,
Рпг изменяются пропорционально квадрату токов (31),
(32) при постоянстве температуры. Основными потерями
в стали являются магнитные потери в ярме и зубцах сер-
дечника статора от гистерезиса и вихревых токов. Вели-
чина их зависит от изменения основной гармонической
составляющей магнитного потока. При увеличении на-
грузки потери рс, рп, рд несколько уменьшаются. Это обу-
словливает изменение к. п. д. двигателя ц (рис. 18).
4. ВРАЩАЮЩИЕ МОМЕНТЫ И МЕХАНИЧЕСКИЕ
ХАРАКТЕРИСТИКИ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Как уже говорилось, взаимодействие тока /2 в обмот-
ке ротора с потоком асинхронной машины Ф создает ме-
ханическую силу, приводящую ротор во вращение. При
определении вращающего момента, создаваемого этой
силой, необходимо исходить из известного физического
соотношения, согласно которому мощность, затрачивае-
мая на приведение тела во вращение, определяется про-
изведением приложенного к нему момента на скорость
вращения данного тела.
Как было указано в § 3, на ротор двигателя через
вращающийся магнитный поток Ф передается некоторая
электромагнитная мощность, рассчитываемая по форму-
ле (33). Однако не вся мощность, переносимая на ротор
магнитным потоком, расходуется на приведение его во
вращение, поскольку часть ее тратится па нагревание
проводников обмотки ротора.
Механическая мощность двигателя, равная разности
электромагнитной мощности и мощности потерь [см.
42
формулу (34)], будет равна произведению вращающего
момента на частоту вращения ротора:
Рмех=Ми/9,55, (39)
где М — момент, Н-м; п — частота вращения, об/мин.
Частота вращения ротора может быть связана с ча-
стотой вращения магнитного поля машины, если вспом-
нить формулу (9), из которой следует:
«=«1(1—s). (40)
Подставив в (39) выражение для РМех из правой ча-
сти (34) и выражение для п из правой части (40), полу-
чим:
д;—______________—-----------. (41)
О.ЮБпД! — s) 0,105;;. 4 7
Если теперь учесть формулу (7) для щ и формулу
(30) для Гг, то окончательно выражение для М будет
иметь вид:
з-^рич
М ----------------------------. (42)
Во многих случаях для понимания сущности явлений,
происходящих в асинхронной машине, полезно иметь в
виду еще одно выражение для вращающего момента.
Выше мы уже упоминали, что механическая сила, дей-
ствующая на проводники ротора, создается в результате
взаимодействия тока в проводниках обмотки ротора с
магнитным полем.
Момент асинхронного двигателя можно рассчитать,
зная значение приведенного тока в роторе и потока
машины
М = См/гФмакс cos Чр2, (43)
где фг — угол сдвига между э. д. с. Е'г, наводимой в ро-
торе и током ротора /'2; см — постоянный коэффициент;
Фмакс — магнитный поток, Вб; I'z — ток ротора, А.
В области малых скольжений асинхронной машины
справедливой является приближенная формула
/И=См/^гФмакс» (44)
поскольку cosi]?2 при малых скольжениях близок к еди-
нице.
43
Используя формулу (42), можно получить достаточ-
но полное представление о механических характеристи-
ках асинхронного двигателя. Обратим прежде всего вни-
мание на то, что механический момент двигателя зави-
Рис. 19. Естественная
механическая характери-
стика асинхронного дви-
гателя.
А — генераторный режим;
Б — режим двигателя; В —
режим электромагнитного
сит от трех групп величин: во-
первых, что величины, определяе-
мые конструкцией двигателя, к их
числу относятся Г], r'2, Xi, х'г;
во-вторых, величины, характери-
зующие напряжение, подводимое
к двигателю — напряжение на его
зажимах V и частота питающего
напряжения f; наконец, последняя
величина, определяющая момент,
развиваемый двигателем, зависит
от режима его работы — это
скольжение «.
В большинстве случаев асин-
хронные двигатели работают при
номинальном напряжении U\, при-
ложенном к обмотке статора и но-
минальной частоте питающей се-
ти. Кроме того, параметры цепей
ротора и статора двигателя, т. е.
активные и индуктивные сопро-
тивления также обычно не меня-
тормоза.
ются в зависимости от режима
работы. Поэтому в обычных усло-
виях момент, развиваемый двигателем, изменяется толь-
ко за счет изменения частоты вращения ротора.
Если использовать уравнение (9), то можно опреде-
лить значение скольжения, соответствующее каждой
заданной частоте п двигателя, и по формуле (42) вы-
числить величину момента для этой частоты вращения.
Расчет значений момента для различных частот позво-
ляет построить естественную механическую характери-
стику асинхронного двигателя, представляющую собой
зависимость вращающего момента от частоты вращения
ротора при номинальном напряжении на обмотках ста-
тора Ui=Uu, номинальной частоте сети и отсутствии
каких-либо дополнительных сопротивлений в цепях ста-
тора и ротора. Обычно естественная механическая ха-
рактеристика асинхронного двигателя имеет вид, пред
ставленный на рис. 19.
44
Рассмотрим физические явления, обусловливающие
такую форму механической характеристики. При частоте
вращения ротора, равной синхронной, проводники рото-
ра движутся с той же частотой, что и вращающееся
магнитное поле. Поэтому э. д. с., а следовательно, и ток
в роторе равен пулю. Поэтому равен нулю и вращаю-
щий момепт двигателя. При уменьшении частоты враще-
ния ротора ниже синхронной проводники обмотки рото-
ра начинают пересекать магнитное поле машины, в ре-
зультате чего в обмотке ротора наводится э. д. с., про-
порциональная скольжению ротора [см. формулу (13)].
При малых скольжениях (в пределах от s=0 до s=sF)
ток ротора также изменяется почти пропорционально
скольжению. К такому выводу можно прийти, рассмат-
ривая уравнение (26) или уравнение (30). Так, в урав-
нении (26) при малых значениях s можно пренебречь
составляющей Xzs в знаменателе по сравнению со значе-
нием г2, а в уравнении (30) можно пренебречь всеми
составляющими в знаменателе по сравнению со значе-
нием r'z/s.
Таким образом, ток ротора в этом диапазоне сколь-
жений практически определяется величиной э. д. с. ро-
тора, деленной на постоянное активное сопротивление гг
[уравнение (26)].
Если рассмотреть уравнение (43) и учесть, что поток
машины Фмакс практически постоянен при изменении
нагрузки двигателя, то можно прийти к заключению,
что момент двигателя в области малых скольжений
пропорционален току ротора. А поскольку ток ротора
приблизительно пропорционален скольжению, то оказы-
вается, что и момент в этой зоне пропорционален сколь-
жению. Такая зависимость хорошо видна на рис. 19 при
п, близких к til.
Обычно номинальное скольжение двигателя, т. е.
скольжение, при котором двигатель развивает номи-
нальный момепт, составляет малую величину порядка
от 0,01 до 0,1. Поэтому зависимость момента двигателя
от скольжения при изменении нагрузки от нулевой до
номинальной подчиняется линейному закону.
По мере увеличения скольжения влияние индуктив-
ного сопротивления обмотки ротора двигателя значи-
тельно возрастает. Это приводит к тому, что зависи-
мость между моментом и скольжением перестает быть
линейной и при некотором значении скольжения s=sMSKC
45
вращающий момент достигает максимального значения
Ммакс- Скольжение sMaKC называется критическим Ис-
следование условий, при которых наступает максималь-
ный вращающий момент, показывает, что он имеет мес-
то приблизительно при таком скольжении, когда индук-
тивное сопротивление обмотки ротора равно ее
активному сопротивлению.
Величину критического скольжения можно найти по
формуле
а величина максимального момента асинхронного дви-
гателя определяется по следующей приближенной
формуле:
/Имакс = о г г. У*-.Х7Т- (46)
Z Z7TJ 1 J- Xj X 2j
Из приведенных выражений видно, что величина мак-
симального момента не зависит от значения активного
сопротивления ротора. Активное сопротивление ротора
влияет только на величину критического скольжения.
Величина максимального момента, который может
быть развит асинхронным двигателем, определяется
в основном суммой индуктивных сопротивлений статора
и ротора, поскольку значение rt обычно весьма мало по
сравнению с Xt+x'z. Для того чтобы увеличить 7Имакс,
асинхронные двигатели обычно стараются проектиро-
вать с возможно меньшими индуктивными сопротивле-
ниями рассеяния статора и ротора.
Одной из важных причин, характеризующих асин-
хронный двигатель, является перегрузочная способность
(47)
где А'м — коэффициент, определяющий перегрузочную
способность; 7ИН— номинальный момент двигателя.
Увеличение скольжения до значений выше критичес-
кого, т. ’е. дальнейшее понижение частоты вращения ро-
тора, приводит к понижению величины вращающего мо-
мента.
Наконец, при скольжении, равном единице, т. е. при
неподвижном роторе момент асинхронного двигателя
равен пусковому моменту. Наряду с максимальным мо-
ментом он составляет одну из важных эксплуатацион-
46
нЫх характеристик двигателя. Его величина может быть
получена из общей формулы момента (42), если в нее
подставить 5=1:
Д/ -----------Зг'гДб'2!______
п б.г^Цп+г^ + ^+х'г)2! ‘
(48)
Выражение (42) может быть использовано также
для расчета вращающего момента двигателя в генера-
торном режиме, когда скольжения оказываются отрица-
тельными (см. рис. 19), т. е. п>п1.
В этом режиме знак момента меняется по сравнению
с двигательным режимом, поскольку меняется направ-
ление тока, проходящего че-
рез ротор.
Помимо зависимости вра-
щающего момента асин-
хронного двигателя от часто-
ты вращения ротора боль-
шое значение имеет зависи-
мость его от напряжения,
питающего двигатель. Одна-
ко такая зависимость имеет
значительно более простой
характер. Как видно из рас-
смотрения формулы (42),
Рис. 20. Механические харак-
теристики асинхронного дви-
гателя при различных значе-
ниях питающего напряжения
(активные сопротивления-рези-
сторы в цепи статора).
при заданном значении час-
тоты вращения и скольжения
ротора развиваемый дви-
гателем момент прямо про-
порционален квадрату под-
водимого к обмотке статора
напряжения. Это значит,
что при снижении напряже-
ния на 10% момент по-
нижается на 19%, а при снижении напряжения на 20%
уменьшение момента составляет 36%. На рис. 20 изо-
бражены механические характеристики двигателя при
номинальном питающем напряжении (естественная ха-
рактеристика) и напряжении, пониженном за счет вве-
дения сопротивлений (резисторов) /?д1.
Из сказанного следует, что вращающий момент, раз-
виваемый асинхронным двигателем, весьма чувствителен
к изменению питающего напряжения. При снижении
напряжения, питающего двигатель, который работает
47
под нагрузкой, его вращающий момент снижается.
В результате этого происходит понижение частоты вра-
щения двигателя. Частота понижается (и соответствен-
но увеличивается скольжение) до тех пор, пока враща-
ющий момент двигателя не станет равным статическому
моменту сопротивления,
Рис. 21. Механические характери-
стики асинхронного двигателя
при различных сопротивлениях-
резисторах в цепи ротора.
Большое значение имеют
обусловленному приводом.
Однако если напряжение
понижается очень сильно,
может случиться, что ма-
ксимальный вращающий
момент, который развива-
ет двигатель при данном
напряжении, оказывается
меньше, чем статический
момент сопротивления на
его валу. В этом случае
происходит опрокидыва-
ние двигателя, т. е. ча-
стота вращения ротора
постепенно уменьшается
и в конце концов дви-
гатель останавливается.
По его обмоткам в этом
режиме проходит боль-
шой ток (см. § 3) и его
необходимо обязательно
отключить от сети.
механические характерис-
тики асинхронных двигателей, получаемые при введении
активного сопротивления в цепи обмоток ротора, что
может быть выполнено в двигателях с фазным ротором.
Механические характеристики двигателя при различных
величинах дополнительных сопротивлений (резисторов)
в цепи ротора Rj# изображены на рис. 21.
При малых значениях скольжения дополнительное
сопротивление в цепи ротора уменьшает ток ротора. Ес-
ли учесть формулу (42), то можно увидеть, что это при-
водит к уменьшению момента, развиваемого двигателем
при одном и том же скольжении. Из рис. 21 видно, что
при заданном скольжении, т. е. при одной и той же час-
тоте вращения п, момент тем меньше, чем больше со-
противление в цепи ротора.
Величина критического скольжения при большем со-
противлении в цепи ротора оказывается большей. Это
48
следует из формулы (45) и физически объясняется тем,
что при большом активном сопротивлении в цепи рото-
ра индуктивное сопротивление рассеяния в роторе мо-
жет стать равным ему только при большом скольжении.
Наконец, величина максимального момента, развивае-
мого двигателем, остается одинаковой при любом сопро-
тивлении в цепи ротора, как это следует из фор-
мулы (46).
5. ПУСК В ХОД ТРЕХФАЗНЫХ АСИНХРОННЫХ
ДВИГАТЕЛЕЙ
Выше было показано, что условия работы асинхрон-
ного двигателя в режиме пуска значительно отличаются
от условий его работы в нормальном режиме. В режиме
пуска в обмотках ротора и статора проходят токи, зна-
чительно превышающие токи, протекающие в этих об-
мотках в номинальном режиме. Длительный ток приво-
дит к перегреву обмоток двигателя и может вызвать
сгорание обмоток и аварию двигателя.
Для того чтобы исключить такие явления, необходи-
мо, с одной стороны, обеспечить ограничение пускового
тока двигателя, а с другой стороны, по возможности
уменьшить время его разгона. Время разгона двигателя
от момента его включения до момента, когда ротор
достигает номинальной частоты вращения, определяется
ускорением ротора во время пуска
/пуск = —— > (49)
Сер
где юн — номинальная угловая скорость двигателя, с~‘;
Пер — среднее угловое ускорение во время пуска, с-2.
В свою очередь ускорение зависит от разности вра-
щающего момента двигателя и момента сопротивления
па его валу прп постоянстве момента инерции:
—Мс, (50)
где Л1вр — вращающий момент двигателя, Н-м; Мс —
статический момент сопротивления на валу двигателя,
Н-м; J — момент инерции всех вращающихся частей,
кг-м2; а — угловое ускорение ротора, с-2.
Пуск может быть успешно проведен, если в течение
всего времени разгона МВр>Мс.
Из выражения (50) следует также, что при заданной
величине момента сопротивления ускорение будет тем
4—124 49
больЩе, чем больше величина вращающего момента
двигателя. Соответственно при увеличении вращающего
момента двигателя в режиме пуска сократится время
его разгона. Таким образом, второе требование, которое
должно выполняться во время пуска асинхронного дви-
гателя, заключается в создании достаточно большого
вращающего момента в этом режиме.
Необходимо, кроме того, иметь в виду, что в тяжелых
условиях пуска при недостаточно большом вращающем
моменте разгон двигателя вообще невозможно осущест-
вить. Это произойдет в том случае, если момент сопро-
тивления на валу окажется большим, чем вращающий
момент двигателя.
Рассмотрим теперь, каким образом выполняются эти
два основных требования, предъявляемых к пусковому
режиму асинхронного двигателя. Прежде всего отметим,
что характеристики асинхронных двигателей в режиме
пуска в большой степени зависят от его конструкции.
В двигателях с фазным ротором имеются хорошие воз-
можности для регулирования величины пускового тока и
пускового момента введением сопротивлений в цепь ро-
тора двигателя. Однако они являются более дорогими
и сложными в эксплуатации. Болес дешевые и падеж-
ные двигатели с короткозамкнутым ротором не позволя-
ют осуществлять такого регулирования и их пусковые
характеристики значительно хуже.
"Наиболее часто применяются следующие способы
пуска асинхронных двигателей:
прямое включение двигателей с короткозамкнутой
обмоткой ротора;
включение двигателя с понижением напряжения, по-
даваемого на обмотку статора;
пуск в ход с введением сопротивления в фазную об-
мотку ротора.
Прямое включение асинхронного двигателя в сеть яв-
ляется наиболее простым способом пуска двигателя.
В то же время в этом случае обмотки статора и ротора
двигателя обтекаются большим пусковым током (током
короткого замыкания), равным 4—7-кратному значению
номинального. Поэтому очень важно, чтобы время пуска
двигателя было при этом как можно меньшим.
Из всех способов пуска асинхронных двигателей
с короткозамкнутой обмоткой ротора при данном спосо-
бе пуска создается наибольший вращающий момент.
50
Пусковой вращающий момент двигателя определяется
при этом по формуле (48). Поскольку он все же отно-
сительно невелик, данный способ пуска применяется для
приводов со средними и легкими условиями пуска. Отме-
тим, что в настоящее время все большее распростране-
Рис. 22. Схемы пуска асинхронного двигателя.
с^лри последовательном включении индуктивного сопро-
тивления Др; б — при включении двигателя через авто-
трансформатор Л Г.
нис получают двигатели с глубоким пазом, которые
имеют улучшенные пусковые характеристики. Обладая
всеми преимуществами двигателей с короткозамкнутым
ротором, они развивают больший пусковой момент при
меньшем пусковом токе по сравнению с двигателями
обычного исполнения. Это позволяет применять такие
двигатели для приводов с более тяжелыми условиями
пуска, т. е. со значительными статическими моментами
при малых частотах вращения ротора. Необходимо так-
же иметь в виду, что большой ток, потребляемый дви-
гателем, проходит не только по его обмоткам, но и по
проводам сети и трансформатору. Поэтому в питающей
сети создается падение напряжения, которое в случае
пуска мощного двигателя может оказаться весьма зна-
чительным. В результате напряжение, подводимое к дви-
гателю в этом режиме, сильно понизится и это вызовет
дополнительное снижение вращающего момента двига-
теля. Поэтому прямое включение при пуске мощных
Двигателей допустимо при наличии достаточно мощной
4* 51
Рис. 23. Схема пуска дви-
гателя с переключением об-
моток со звезды на тре-
угольник.
сети, выдерживающей прохождение больших токов без
значительного падения напряжения. В современных
мощных системах производится прямое включение на
сеть двигателей с номинальной мощностью в несколько
сотен киловатт.
Включение двигателя при пониженном напряжении
питающей сети позволяет уменьшить пусковой ток, по-
требляемый двигателем. Одна-
ко в этом случае снижается и
вращающий момент, развивае-
мый двигателем при пуске, при-
чем это уменьшение происходит
пропорционально квадрату под-
водимого к двигателю напря-
жения. Такой способ применя-
ется для приводов с легкими
условиями пуска.
Практически понижение на-
пряжения достигается вклю-
чением индуктивного сопро-
тивления последовательно с
обмоткой статора двигателя
(рис. 22,а) или включением
двигателя через автотрансформатор (рис. 22,6).
При пуске по схеме на рис. 22,а вначале замыкают ру-
бильник Р1, а затем, когда ротор достигает достаточной
частоты вращения, замыкают рубильник Р2, включая
двигатель на полное напряжение сети. При пуске с по-
мощью автотрансформатора (рис. 22,6) вначале замы-
кается рубильник Р1, а затем рубильник Р2. Примене-
ние автотрансформатора позволяет ограничивать пуско-
вой ток в питающей сети при меньшем снижении на-
пряжения питающего двигатель, чем в случае вклю-
чения индуктивного сопротивления. Следовательно, при
этом в меньшей степени понижается пусковой момент
двигателя.
К способам пуска с понижением напряжения можно
отнести также пуск с переключением обмоток статора
со звезды на треугольник (рис. 23). В режиме пуска пе-
реключатель Р находится в положении 1, причем обмот-
ка статора включена по схеме звезды. После того как
ротор достигает установившейся частоты вращения, пе-
реключатель необходимо перевести в положение 2 и
обмотки статора будут включены по схеме треугольника.
52
При данном способе пуска фактически понижается
величина напряжения, подводимого к каждой фазе дви-
гателя, поскольку при одинаковом напряжении в линии
напряжение на фазу в схеме звезды в 3 раз меньше,
чем в схеме треугольника. Пусковой ток в сети при со-
единении обмотки статора звездой понижается в 3 раза
по сравнению с соединением
Однако в 3 раза понижается
также пусковой момент.
Для приводов с наиболее
тяжелыми условиями пуска
следует использовать двигате-
ли с фазной обмоткой ротора.
Введение сопротивления в цепь
ротора позволяет, с одной сто-
роны. ограничить пусковой ток
двигателя, а с другой сторо-
ны — повысить пусковой мо-
мент. Схема включения сопро-
тивлений (резисторов) в цепь
ротора двигателя изображена
на рис. 24,6.
Подставляя 5макс=1 в фор-
мулу (45), можно найти вели-
чину дополнительного сопро-
тивления в цепи ротора, при
котором пусковой момент для
статора треугольником.
Рис. 24. Схемы асинхрон-
ных двигателей с введе-
нием сопротивлений-рези-
сторов в цепь статора (а)
и в цепь ротора (б).
данной характеристики оказывается равным максималь-
ному моменту,
г'д=х1—r'z+x'z.
(51)
Последовательно изменяя по мере увеличения часто-
ты вращения двигателя сопротивление в цепи ротора,
можно добиться того, чтобы весь процесс пуска прохо-
дил при вращающем моменте, близком к максимально-
му. Это позволяет получить возможно меньшее время
пуска двигателя.
6. РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ
АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Регулирование частоты вращения двигателей опреде-
ляется в соответствии с требованиями технологических
процессов и тех производственных механизмов, в кото-
53
рых они используются. Оно характеризуется следующи-
ми основными показателями:
Диапазон регулирования Д (предел изменения часто-
ты вращения). Под этой величиной понимается отношение
максимальной частоты вращения двигателя «макс к его
минимальной частоте пМнп-
Д==ИМаКС/иМИП. (52)
Плавность регулирования, которая характеризуется
минимальным скачком частоты вращения двигателя при
переходе с одной механической характеристики на дру-
гую.
Направление возможного изменения частоты враще-
ния двигателя (зона регулирования). При номинальных
условиях работы (напряжении и частоте питающей сети)
двигатель имеет естественную механическую характери-
стику. При регулировании частоты вращения соответст-
вующие им характеристики будут отличаться от естест-
венной. Эти характеристики носят название искусствен-
ных. Таким образом, асинхронный двигатель помимо
естественной может иметь множество искусственных
(регулировочных) характеристик. С помощью одних ме-
тодов регулирования удается получить искусственные
характеристики, располагающиеся только ниже естест-
венной. Другие методы обеспечивают регулирование
частоты вращения выше и ниже естественной характе-
ристики.
Экономичность регулирования определяется по допол-
нительным капитальным затратам, необходимым при
создании регулировочных устройств, а также по потерям
электроэнергии при регулировании.
Следует отметить, что в ряде случаев, например, для
механизмов, работающих сравнительно малое время на
искусственных характеристиках, потери электроэнергии
даже при неэкономичных способах регулирования будут
невелики (работа на низких доводочных скоростях лиф-
тов, кранов и др.). При этом более рационально приме-
нение простых и дешевых способов регулирования часто-
ты вращения двигателей, даже и неэкономичных с точки
зрения потребления энергии.
Допустимая нагрузка двигателя при работе его на
регулировочных характеристиках ограничивается вели-
чинами токов в статорной и роторных цепях. Эта на-
грузка определяется допустимым нагревом двигателя и
54
ЁО многом определяется механическими характеристика-
ми производственных механизмов, моментом сопротив-
ления на валу, условиями нормального пуска двигателя
и др.
Регулирование частоты вращения асинхронных дви-
гателей может производиться способом воздействия на
него со стороны статора или со стороны ротора.
При воздействии со стороны статора существуют сле-
дующие основные способы регулирования частоты вра-
щения:
введением и регулировкой сопротивления (резисто-
ров) в цепи статора (реостатное регулирование);
изменением числа пар полюсов;
изменением частоты питающего напряжения.
При воздействии со стороны ротора регулирование
частоты •вращения производится:
введением и регулировкой активного сопротивления
(резисторов) в цепи ротора (реостатное регулирование);
введением в цепь ротора добавочной э. д. с. с часто-
той, равной основной э. д. с. ротора.
Из указанных практическое применение нашли
способы регулировки: реостатный, изменением полюс-
ностн обмотки статора и изменением частоты в питаю-
щей сети.
Реостатное регулирование частоты вращения асин-
хронных двигателей является одним из наиболее простых
способов регулирования и может осуществляться введе-
нием добавочных активных сопротивлений (резисторов)
в цепь статора Rm (рис. 24.п) или ротора /?Д2 (рис.24,6).
Однако первый способ не нашел широкого практиче-
ского распространения из-за ряда существенных недо-
статков— снижения максимального (критического) мо-
мента и перегрузочной способности при увеличении
сопротивления, малого диапазона регулирования часто-
ты вращения и др. Данный способ регулирования приме-
няется для ограничения пускового момента асинхронных
двигателей с короткозамкнутым ротором, используемых,
например, в приводах металлорежущих станков. Это
необходимо для предотвращения ударов в механических
передачах станков.
Для регулирования в широких пределах частоты вра-
щения асинхронных двигателей с контактными кольцами
используется введение дополнительных активных сопро-
тивлений (резисторов) в роторную цепь (рис. 24,6). Эти
55
резисторы /?д2 подсоединяются к выводам щеток контакт-
ных колец. При этом ток в роторной цепи снижается
по мере увеличения сопротивления, что вызывает умень-
шение электромагнитного момента. При снижении мо-
мента до величины, меньшей чем статический момент
сопротивления на .валу, Л4<Л4С происходит уменьшение
частоты вращения двигателя меньше первоначальной
«<Не, т. е. увеличение скольжения s. В свою очередь
это вызовет увеличение э. д. с. ротора Е2 [см. уравнение
(13)], а значит, возрастут ток ротора /2[см. формулу
(25)] и электромагнитный момент двигателя М [см. фор-
мулу (43)]. Когда момент возрастет до Л4=Л4с, измене-
ние частоты вращения закончится и асинхронный двига-
тель станет работать в установившемся режиме с новой
частотой Н1<пе-
При этом важно заметить, то изменение в широких
пределах частоты вращения двигателя при данном спо-
собе регулирования нс повлечет за собой изменения
максимального (критического) момента 7ИмаКс (см.
рис. 21). Таким образом, перегрузочная способность дви-
гателя при регулировании не снижается.
Если двигатель работает с некоторым приводимым
механизмом на валу с статическим моментом сопротив-
ления 7ИС (см. рис. 21), то на естественной характери-
стике установившемуся режиму его работы будет соот-
ветствовать точка Е. При введении добавочных сопро-
тивлений— резисторов R'pz, R"R2, R"'p2—в цепь ротора
произойдет соответствующий переход двигателя в новые
режимы работы (точки 1, 2, 3) с меньшими величинами
частот вращения не>П1>П2>нз- Характеристики двига-
теля по мере увеличения сопротивления резисторов в це-
пи ротора Rpz становятся более мягкими. Наиболее
жесткой характеристикой в данном случае будет естест-
венная характеристика.
Работа двигателя на естественной характеристике
в данном случае будет наиболее стабильной и устойчи-
вой. Это означает, что при изменении момента сопротив-
ления Мс в процессе работы производственного механиз-
ма отклонения частоты вращения двигателя будут ми-
нимальными.
Технические показатели данного способа регулирова-
ния следующие.
Диапазон регулирования сравнительно небольшой —
порядка 2:1 и ограничивается вероятностью нестабиль-
56
ности работы двигателя при больших значениях сопро-
тивлений резисторов /?дг-
Плавность регулирования при реостатном регулиро-
вании небольшая и определяется числом ступеней регу-
лирования. Переключение ступеней осуществляется, как
правило, с помощью магнитных контроллеров, контакто-
ров и реле.
Изменение частоты вращения при реостатном регули-
ровании возможно лишь вниз от основной.
Данный способ регулирования не экономичен, одна-
ко прост и удобен в эксплуатации.
Регулирование частоты вращения изменением числа
полюсов в обмотке статора обеспечивается благодаря
изменению частоты вращения магнитного поля статора.
Как следует из формулы (7), при неизменной частоте
в питающей сети частота вращения магнитного поля и
определяемая ею частота вращения ротора изменяются
обратно пропорционально числу полюсов. Так как число
полюсов, фиксированное ступенями, может быть равно 2,
4, G, 8, 10 и т. д., что при частоте в питающей сети, рав-
ной 60 Гц, соответствует синхронной частоте вращения
3000, 1500, 1000, 750, 600 об/мин и т. д., то указанным
способом может быть обеспечено только ступенчатое ре-
гулирование.
Изменение числа пар полюсов обычно достигается
следующими способами:
1. На статоре двигателя укладываются две не свя-
занные между собой обмотки, имеющие разное число
пар полюсов, например /ц и р2. При подключении одной
из обмоток к сети переменного тока, например, с числом
полюсов рг двигатель будет иметь синхронную частоту
вращения, соответствующую данному числу полюсов
(см. рис. 25, а):
Другая обмотка при этом обесточена. При необходи-
мости получения другой частоты вращения nt обмотка
с числом полюсов рг отключается и включается с числом
полюсов pi. Такие асинхронные двигатели получили
название двухобмоточных.
2. На статоре укладывается одна обмотка, допускаю-
щая переключение на разное число полюсов. Наиболее
широко распространены две схемы переключения статор-
57
ной обмотки двухскоростных двигателей: с треугольника
на двойную звезду Д/АА и со звезды на двойную звезду
А/АА (звезду с двумя параллельными ветвями).
Схемы соединения обмоток Д/АА применяются для
получения примерно одинакового вращающего момента
при обеих частотах вращения (рис. 25,а). Такие схемы
применяются, например, у асинхронных двигателей при-
Рис. 25. Механические характеристики при регулировании ча-
стоты вращения асинхронных двигателей изменением числа
пар полюсов при переключении статорной обмотки.
а— треугольник (число пар полюсов 2р—pi)—двойная звезда (2р=р2);
б — звезда (2p=pf) — двойная звезда (2р=р2).
вода компрессоров, металлорежущих станков и др. Схе-
мы соединения обмоток А/АА используются для приво-
дов вентиляторов (рис. 25,6).
Кроме рассмотренных вариантов двухскоростных
асинхронных двигателей нашли применение трехскорост-
ные и четырехскоростпые двигатели. В трехскоростных
двигателях размещаются одна переключаемая и
одна пепереключаемая обмотки, а в четырехскоростных
две переключаемые обмотки, позволяющие получить че-
тыре синхронные частоты вращения, например
3000/1500/1000/500 об/мин.
Двигатели с переключением числа пар полюсов, как
правило, имеют короткозамкнутый ротор с обмоткой
типа беличьей клетки. Такой ротор обеспечивает возмож-
ность работы без дополнительных пересоединений в его
цепи. В случае фазного ротора в многоскоростных дви-
гателях потребовалось бы производить переключения
58
одновременно на статоре и роторе, что усложнило бы
конструкцию ротора и эксплуатацию таких машин.
Электродвигатели с короткозамкнутым ротором мо-
гут иметь ряд специфических ненормальностей из-за не-
правильного соотношения числа пазов статора Zj, ротора
Z2 и числа полюсов 2р.
Ненормальности заключаются -в том, что двигатель
может «прилипать», т. е. не приходить во вращение при
подключении к сети, или «застревать», т. е., начавши
вращаться, останавливается на некоторой скорости, или
при вращении сильно гудит.
Во избежание указанных явлений должны быть вы-
держаны следующие соотношения:
Z.^=Z2,
Z^0,5Zt,
Z2=£2ZIt
Z2 6pk,
Z2 6pk -]- 2p,
Zz=£Zi± p,
Zs = Z1-|-2p,
Z2 = 0,5Zit^p,
Z2=2Z.-]-2/?,
Z2 = 6pk ± 1,
Z2 = 6pk :+ (2p rt 1),
где k— любое целое число от одного до четырех.
Здесь же следует заметить, что изменение числа по-
люсов может иметь место не только при регулировании
частоты вращения способом изменения его полюспости,
но и при ремонте, связанном с изменением номинальной
частоты вращения.
К положительным показателям многоскоростных
асинхронных двигателей следует отнести экономичность
регулирования частоты вращения ротора. Недостатком
данного способа регулирования является указанная вы-
ше невозможность плавного изменения частоты враще-
ния.
Регулирование частоты вращения асинхронных двига-
телей изменением частоты в питающей сети является
наиболее экономичным способом регулирования и
позволяет получить хорошие механические характери-
стики электропривода (рис. 26).
При изменении частоты питающей сети обеспечива-
ется изменение частоты вращения магнитного поля асин-
хронного двигателя, что также следует из формулы (7).
Источник питания двигателя должен осуществлять
преобразование напряжения стандартной частоты сети
fH=50 Гц в напряжение с требуемой частотой. Одновре-
59
Менно с изменением частоты должна регулироваться по
определенному закону и величина подводимого к двига-
телю напряжения 1УреГ, чтобы обеспечить высокую жест-
кость механической характеристики.
При регулировании частоты вращения асинхронных
двигателей за счет изменения частоты в питающей сети
возможны обеспечения различных режимов работы:
с постоянным вращающим моментом Al=const;
с постоянной мощностью па
валу Р=const;
с моментом, пропорцио-
нальным квадрату частоты,
Л1Е=Р.
Зависимости между регули-
руемыми напряжением и ча-
стотой с учетом влияния ак-
тивного сопротивления стато-
ра, изменения жесткости меха-
нических характеристик, насы-
щения стали, ухудшения тепло-
отдачи на низких частотах вра-
щения ротора двигателя имеют
довольно сложный характер.
В качестве источника пи-
тания могут применяться
электромашинные вращающие-
ся преобразователи, исполь-
зующие электрические маши-
ны, или статические преобра-
зпользованием полупроводнико-
вых и магнитных приборов (более подробно см. (Л. 2,4]).
Положительным свойством частотного регулирования
является возможность плавного регулирования в широ-
ком диапазоне, в обе стороны от естественной характе-
ристики (в том числе возможно вращение двигателя
с частотой, большей номинальной). При регулировании
обеспечиваются жесткость характеристик и высокая пе-
регрузочная способность.
Недостатками данного способа регулирования можно
считать большую сложность преобразовательного устрой-
ства, сравнительно высокую стоимость оборудования
и др.
Однако в ряде случаев в приводах металлообраба-
тывающих н деревообрабатывающих станков, электро-
fi? fz
Рис. 26. Механические ха-
рактеристики при регулиро-
вании частоты вращения
асинхронных двигателей с
помощью изменения часто-
ты питающего напряжения
(с учетом влияния активно-
го сопротивления статора),
зователи, постоянные с
60
веретен, вентиляторов аэродинамических труб частотное
регулирование является единственно возможным.
Кроме описанных существуют другие способы регу-
лирования частоты вращения двигателей: каскадные
схемы включения, несимметричное включение статорных
и роторных обмоток, изменение питающего напряжения
двигателя с помощью магнитных усилителей в тиристо-
ров и другие, которые имеют меньшее распространение
по сравнению с описанными выше.
7. ОДНОФАЗНЫЕ АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ
В различных бытовых и промышленных приборах
широкое распространение получили оиюфазные асин-
хронные двигатели малой мощности.
Однофазные асинхронные двигатели имеют на стато-
ре рабочую обмотку, подключаемую к однофазной сети
переменного тока, и вспомогательную, которая чаще
всего соединяется с однофазной сетью переменного тока
кратковременно только в период пуска двигателя. Ро-
торная обмотка, как правило, выполняется короткозам-
кнутой в виде беличьей клетки.
В качестве однофазного асинхронного двигателя мо-
жет быть использован трехфазный двигатель с отсоеди-
ненной одной из фаз статора. Мощность, развиваемая
таким электродвигателем при однофазном включении,
составляет 50—60% номинальной мощности двигателя
при трехфазной схеме включения. Отличительной особен-
ностью однофазных двигателей от трехфазных является
создание статором не вращающегося, а пульсирующего
поля и пульсирующей магнитодвижущей силы (м. д. с.).
Это пульсирующее магнитное поле может быть условно
разложено на два поля, вращающихся в противополож-
ные стороны с одинаковой скоростью. Амплитуда каж-
дого из этих полей равна половине амплитуды пульси-
рующего поля Ф/2 (рис. 27,а).
Для лучшего понимания принципов работы однофаз-
ный двигатель может быть эквивалентно заменен двумя
одинаковыми трехфазными двигателями, роторы которых
закреплены на одном валу, а обмотки статора а*, Ь1г
Ci и о2, с2, Ь2 соединены последовательно с различным
порядком следования фаз. Создаваемые ими магнитные
поля при этом вращаются в противоположные стороны
с одинаковыми амплитудами, равными Ф/2, и частотами
61
и (рис. 27,6). В свою очередь, эти два двигателя могу!
быть эквивалентно заменены одним трехфазным двига-
телем (рис. 27,в) с двумя последовательно соединенны-
ми одинаковыми трехфазными обмотками также с раз-
личным порядком следования фаз at, bi, Ci и а2, с2, Ь2,
создающими вращающиеся в противоположные стороны
магнитные поля.
В)
Рис. 27. Принцип работы однофазного асинхронного двига-
теля.
В рассматриваемых случаях индуктируемые в обмот-
ках ротора с помощью двух вращающихся полей статора
токи вступают во взаимодействие с этими полями и соз-
дают при неподвижном двигателе равные и взаимно
противоположные электромагнитные моменты М}, М2
(рис. 28). При этом начальный результирующий суммар-
ный момент Л4 равен нулю и однофазный электродвига-
тель при таком конструктивном исполнении и схеме со-
единения не может тронуться с места, даже в случае
отсутствия тормозного момента на валу, т. е. пусковой
момент однофазного асинхронного электродвигателя ра-
вен нулю.
При вращении ротора в каком-либо направлении од-
на из вращающихся м. д. с. перемещается в том же на-
правлении, что и ротор. Она обеспечивает тот же харак-
тер изменения момента на валу ЛЬ в зависимости от
скольжения s, что и в трехфазном асинхронном двигате-
ле, т. е. при разгоне двигателя, когда скольжение s
62
уменьшается, момент Mi возрастает до некоторого значе-
ния Жаке, а при s=0 становится равным нулю. В то же
время вращающаяся в обратном направлении относи-
тельно ротора м. д. с. обеспечиваетрежим электромагнит-
ного тормоза. При этом в роторе наводятся токи повы-
шенной частоты, что обусловливает увеличение индук-
тивного сопротивления ротора. Соответственно момент
Рис. 28 Зависимости электромагнитных вращающих
моментов однофазного асинхронного двигателя под дей-
ствием врямовращающего Лй, обратноврагцающего Л-12
магнитного воля и результирующего момента Л1 от
скольжения.
j, — скольжение ротора относительно прямого поля; 2s —
скольжение ротора относительно обратного поля-
М2, создаваемый обратновращающейся м. д. с., снижа-
ется ОТ некоторой величины Жаке и т. д.
Результирующий момент 7И=Ж—Мг, направленный
в сторону вращения ротора, считается положительным
(на рис. 28 изображен вверх от оси абсцисс). Тормозной
момент Ж направлен в противоположном направлении
и является отрицательным (на рис. 28 изображен ниже
оси абсцисс). Как видно из приведенной характеристики,
условия работы однофазного асинхронного двигателя
при вращении ротора в ту или другую сторону одина-
ковы. Как уже было отмечено выше, при s=l 7И=0,
т. е. двигатель не может самостоятельно начать враще-
ние при наличии лишь одной рабочей обмотки на ста-
торе. Подобным образом ведет себя трехфазный двига-
63
Рис. 29. Схема ис-
пользования трех-
фазиого асинхронно-
го двигателя в каче-
стве конденсаторного
однофазного двига-
теля.
тель при перегорании предохранителя или обрыве прово-
да в одной фазе питающей сети. Если это повреждение
произошло у двигателя при неподвижном роторе, то при
пуске ротор не придет во вращение; если повреждение
произойдет при вращающемся роторе, двигатель будет
продолжать работать, но мощность его снизится на 40—
50%.
Для приведения во вращение к двигателю необходи-
мо приложить некоторый начальный вращающий мо-
мент. При этом направление враще-
ния ротора будет определяться на-
правлением вращения этого началь-
ного момента. Для пуска двигателя
не только вхолостую, но и с некото-
рым тормозным моментом на валу
предусматриваются специальные
конструктивные приспособления.
Чтобы обеспечить вращающееся
магнитное поле, на статоре двигате-
ля должны располагаться обмотки
с осями, сдвинутыми в пространстве,
и соответственно с токами в этих
обмотках, сдвинутыми во времени.
Для этого на статоре однофазного
двигателя устанавливается дополни-
тельная пусковая обмотка, в кото-
рой создается ток, сдвинутый во
времени относительно тока в основ-
ной рабочей обмотке. Рабочая об-
мотка, как правило, занимает 2/3 полюсного деления,
а пусковая обмотка 1/3 пазов статора. Оси обмоток сдви-
нуты в пространстве на угол примерно 90 эл. град.
При необходимости включения обыкновенного трех-
фазного двигателя с обмотками статора, соединенными
в звезду, в однофазную сеть переменного тока одна из
фазных обмоток может быть использована в качестве
пусковой. Другие две обмотки соединяются последова-
тельно и используются как рабочая обмотка однофаз-
ного асинхронного двигателя. Рабочая и пусковая об-
мотки подключаются к однофазной сети по схеме на
рис. 29. Для сдвига тока пусковой обмотки во времени
относительно тока рабочей обмотки в цепь пусковой
обмотки включается фазосмещающий элемент — допол-
нительное сопротивление, или чаще емкость С (конден-
64
сатор). Индуктивное или активное сопротивление (ре-
зистор) для этой цели используются реже — лишь при
легких условиях пуска двигателя.
Двигатели, использующие конденсаторы при работе
от однофазной сети переменного тока, получили назва-
ние конденсаторных.
Емкость подбирается обычно так, чтобы обеспечить
сдвиг тока в рабочей обмотке на 90° по отношению
к пусковой обмотке при s, равном 1. В этом случае при
трогании с места двигатель будет иметь круговое вра-
щающееся поле и развивать значительный пусковой мо-
мент.
При достижении частоты вращения примерно 75%
синхронной емкость автоматически отключается центро-
бежным выключателем или реле времени. В ряде слу-
чаев часть емкости остается включенной и при работе
двигателя, что обеспечивает ослабление обратновращаю-
щегося поля и улучшает коэффициент мощности двига-
теля.
Одновременно с изменением моментов Мг, соз-
даваемых рабочими обмотками статора, происходит
перераспределение напряжений на их зажимах щ, bi,
Ci; аг, Сг, Ь2 (см. рис. 27,6, в). Напряжение на одной из
последовательно соединенных обмоток, например а
(рис. 29), возрастает по мере увеличения частоты вра-
щения ротора в направлении поля, создаваемого этой
обмоткой. Это напряжение становится близким к пол-
ному напряжению сети. В то же время напряжение на
другой обмотке b снижается до пренебрежимо малой
величины. В связи с этим в однофазном асинхронном
двигателе сравнительно большие поток и намагничиваю-
щий ток /о, чем у трехфазного двигателя. Это приводит
к снижению cos <р однофазных двигателей по сравнению
с трехфазными.
Сравнивая характеристики двигателей, можно прий-
ти к выводу, что коэффициент полезного действия и
перегрузочная способность однофазных двигателей так-
же меньше, чем трехфазных. Снижение к. п. д. объяс-
няется повышенными потерями в меди обмотки ротора
однофазного двигателя из-за наличия двух токов, воз-
никающих под воздействием прямовращающейся и
обратновращающейся м. д. с. Снижение перегрузочной
способности однофазных двигателей вызвано встречным
воздействием тормозящего момента Mz (см. рис. 28),
5—124
65
создаваемого обратновращающимся полем. Этот же
фактор вызывает снижение диапазона регулирования
частоты вращения однофазных двигателей по сравне-
нию с трехфазными двигателями.
Необходимо отметить, что введение добавочного
сопротивления в цепь ротора однофазного двигателя
приводит к снижению максимального вращающего
момента. В связи с этим регулирование частоты враще-
ния за счет включения добавочного сопротивления
в цепь ротора должно применяться лишь в ограниченных
пределах. При таком регулировании в некоторых слу-
чаях возможна неустойчивая работа или даже полная
остановка двигателя при перегрузках. В то же время
следует помнить, что введение добавочного сопротивле-
ния в цепь ротора трехфазного асинхронного двигателя
практически не влияет на величину максимального
момента в рабочем диапазоне частот вращения.
Одной из разновидностей однофазных асинхронных
двигателей является двигатель с расщепленными полю-
сами статора и короткозамкнутым ротором [Л. 5].
В этом двигателе каждый полюс разделен осевым пазом
на две неравные части. Меньшая часть полюса охваты-
вается короткозамкнутым витком и образует экраниро-
ванную часть полюса. Для увеличения пускового момен-
та двигателя между полюсными наконечниками уста-
навливаются магнитные шунты. Поле двигателя близко
к вращающемуся круговому.
Потери в короткозамкнутых витках такого двигателя
довольно значительны и практически не зависят от
вращающегойе момента. В соответствии с этим потреб-
ляемая мощность мало меняется при работе как па
холостом ходу, так и при номинальном режиме. Кроме
того, из-за больших потерь температура обмотки также
практически не зависит от нагрузки. Благодаря этому
обмотка статора может длительное время находиться
под напряжением, даже при неподвижном роторе.
Двигатели допускают частые пуски и внезапные
остановки.
Ввиду сравнительной простоты конструктивного ис-
полнения, отсутствия дорогостоящих фазосмещающих
элементов, высокой надежности работы двигатели с рас-
щепленными полюсами нашли применение в приводах
вентиляторов, магнитофонов, проигрывателей, стираль-
ных машин и др. Мощности их ограничиваются десят-
ое
каМй— сотнями ватт. Однако они обладают наиболее
низкими пусковыми и рабочими параметрами (к. п. д.,
cos tp, перегрузка).
Конденсаторные однофазные двигатели, как прави-
ло, используются в тех случаях, когда требуются боль-
шие пусковые моменты: в рефрижераторах, компрессо-
рах, кондиционерах и др. Они изготавливаются на мощ-
ности свыше 50 Вт и выпускаются в едином конструк-
тивном исполнении с электролитическими конденса-
торами, которые крепятся непосредственно на его кор-
пусе.
Однофазные двигатели с повышенным сопротивле-
нием в цепи пусковой обмотки выпускаются .на мощ-
ности до нескольких сотен ватт и используются в прибо-
рах и аппаратах, где не требуется больших пусковых
моментов (медицинский инструмент, холодильники, сти-
ральные машины и др.).
Более подробную информацию об однофазных асин-
хронных двигателях можно найти в [Л. 5, 6, 12].
В настоящее время нашей промышленностью выпус-
каются однофазные асинхронные двигатели со встроен-
ным пусковым сопротивлением типа АОЛБ в диапазоне
мощности 18—600 Вт, при частоте вращения 1500 и
3000 об/мин. Эти двигатели применяются, когда не тре-
буются большие пусковые моменты (стиральные маши-
ны, холодильники, медицинские аппараты и т. п.) и
имеют следующие характеристики:
отношение пускового момента к номинальному
1—1,2;
отношение максимального момента к номинальному
1,4—2,2;
коэффициент полезного действия для двигателей ну-
левого и 1-го габаритов 0,22—0,55;
то же для двигателей 2-го и 3-го габаритов 0,47—
0,69;
коэффициент мощности 0,62—0,72;
отношение пускового тока к номинальному 6,5—9,0.
Помимо указанных выпускаются однофазные асин-
хронные двигатели с отключаемой пусковой обмоткой
и пусковым конденсатором типа ДОЛГ с более высоким
пусковым моментом для привода механизмов с тяжелы-
ми условиями пуска. По мощности и рабочим характе-
ристикам двигатели ДОЛГ идентичны двигателям
АОЛБ соответствующих габаритов, но по пусковым
5*
67
характеристикам они значительно Лучше: кратность
пускового момента примерно в 2 раза больше, а крат-
ность пускового тока в 2 раза меньше.
8. ВЫБОР АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ДЛЯ РАБОТЫ
С ПРИВОДИМЫМИ МЕХАНИЗМАМИ
Выбор типа электродвигателя
Асинхронные двигатели общепромышленного испол-
нения наиболее широко используются в приводах пере-
менного тока для производственных механизмов, не
требующих регулирования скорости и работающих при
длительной нагрузке — мощности, развиваемой элек-
трической машиной в данный момент времени. Она
обычно выражается в единицах мощности (кВт, квар,
кВ-А) либо в процентах или долях поминальной мощ-
ности.
Применяемый тип асинхронного двигателя во мно-
гом определяется условиями пуска рабочего механизма.
При легких условиях пуска, т. е. при сравнительно не-
большом моменте инерции, и моменте статического
сопротивления на валу машины используются обычные
короткозамкнутые асинхронные двигатели типов А2,
АО2 (А, АО) и др. Такими механизмами можно считать
машины с вентиляторным моментом на валу: насосы,
вентиляторы (при закрытых задвижках) и т. п. На-
чальный момент трогания таких механизмов составляет
примерно 10—40% номинального. Ориентировочные ве-
личины статических нагрузочных моментов на валу дви-
гателей для ряда производственных механизмов приве-
дены в табл. 4.
При тяжелых условиях пуска с начальным пусковым
моментом сопротивления, равным номинальному или
более, необходимо использовать асинхронные двигатели
с повышенным пусковым моментом типа АОП2 (АОП),
т. е. двигатели с глубоким пазом, а в наиболее тяжелых
условиях — двигатели с двойной клеткой. К таким
механизмам относятся глиномялки, плунжерные насосы,
дробильные барабаны и др.
Для приводов механизмов с большими маховы-
ми массами, с пульсирующей нагрузкой, с большой
частотой пусков и реверсов нашли применение асин-
хронные двигатели с повышенным скольжением тина
АОС2.
68
Важное значение для многих производственных
механизмов имеет плавность пуска приводного электро-
двигателя. Для ограничения пускового момента и пуско-
вого тока используется искусственное снижение напря-
Т а блиц а 4
Тип механизмов Статиче- ский момегг при ш=0 Статиче- ский момент при <и=:0.9 М1?! Макси- мальный статический момент М*
Поршневые компрессоры и насо- 0,25—0,4 0,25—0,4 1.5
сы (пуск без нагрузки) Центробежные насосы 0,3—0,4 0,5—1 1.5
Турбокомпрессоры, вентиляторы 0,2—0,3 0,2—0,3 1.5
(пуск с закрытой задвижкой) Шаровые мельницы: сухого помола 1—2 1 2,5
мокрого помола 0,2—0,5 1 2
Дробилки (пуск под нагрузкой) 2 1—1,5 3
Двигатели-генераторы 0,1—0,2 0,1—0,2 2
Конвейеры, транспортеры 1—1,5 1 2
Блюминги, слябинги, рельсоба- 0,35—0,5 0,2—0,3 У, 5—3,5
лочные станы (пуск без нагрузки) Мелкосортные и трубопрокатные 0,6—1 0,4 2.5
станы Листовые и жестекатальные ста- ны: холодной прокатки 2 1—1,5 2,5
горячей прокатки 1,25 1 3—5
Примечания: 1. «о — угловая скорость; угловая скорость вращения
магнитного поля. 2. Величины момеггов да!Ы в относительных единицах (по отноше-
нию к номинальному моменту).
жения питания статора двигателя на время пуска. Это
достигается за счет включения в цепь статора реактив-
ных и активных сопротивлений (резисторов) или авто-
трансформатора. Первый способ используется для дви-
гателей малой и средней мощности — для привода
кранов, транспортеров, станков и некоторых других
механизмов при включении активного сопротивления
(резистора) в одну фазу статора. В тех случаях, когда
требуется ограничение пускового тока и двигатель дол-
жен пускаться вхолостую или с малой нагрузкой на
валу, используется схема включения резисторов во все
три фазы двигателя (для низковольтных электродвига-
телей). Более подробно способы пуска двигателей
описаны в § 5.
69
Когда мощность питающей сети недостаточна, длй
пуска электродвигателей с короткозамкнутым ротором
применяются асинхронные двигатели с фазным ротором
типов АК2, АОК2 и пусковыми сопротивлениями (рези-
сторами) в цепи ротора.
В ряде отраслей, например в текстильной промыш-
ленности, для приводов механизмов с круглосуточным
режимом работы, когда важное значение имеют энер-
гетические показатели двигателя (к. п. д. и др.), ис-
пользуются асинхронные двигатели типов АО2-Т,
АОЛ2-Т.
Наиболее характерные случаи эксплуатации и об-
ласти применения асинхронных электродвигателей в не-
регулируемых приводах различных механизмов приве-
дены в табл. 5.
Таблица 5
Характер нагрузки Применяемые асинхронные двигатели В каких механизмах используются двигатели
Длительная Короткозамкнутые ти- Центробежные насосы
постоянная пов А2, АО2, А и АО до 100 кВт станций, вентиляторы ды- мососов, мукомольные мельницы, агрегатные станки, транспортеры
Длительная Короткозамкнутые ти- Шаровые и угольные
переменная пов А2, АО2, А и АО мельницы, дробилки, ка-
(без маховика) или с фазным ротором ти- пов АК2, АОК2 ландры, чесальные маши- ны, поршневые насосы и компрессоры
Ударная Короткозамкнутые, с Молоты, ножницы, кри-
(с маховиком повышенным скольжением вошипные прессы, прокат-
на валу) типа АОС2 до 100 кВт ные станы, ковочные ма- шины
Повторно- Короткозамкнутые, с по- Краны, подъемные ме-
кратковремен- выше иным скольжением ханпзмы, лифты, механиз-
ная типа АОС2 или с фазным ротором типов АК2, АОК2 мы металлургических производств
В производственных машинах, требующих регулиро-
вания скорости с помощью электродвигателя, асинхрон-
ные двигатели используются в соответствии с рядом
специфических требований. К таким техническим тре-
бованиям относятся — диапазон и плавность регулиро-
вания скорости, характер изменения нагрузочного
момента и др. (более подробно см. § 6). Наиболее
характерные примеры применения асинхронных двига-
телей в регулируемых приводах сведены в табл. 6.
70
Таблица 6
Применяемые асинхронные двигатели Сиосоэ регул и- р< ваши частоты вращения Зона регу- лировал ия Плавкость, диапазон регулирования В каких производствах и механизмах исполь- зуются двигатели
Коротко- замкнутые Изменение частоты питающей сети Вверх — вниз Плавное регулиро- вание Вискозная про- мышленность—цен- трифуги; текстиль- ная промышлен- ность —прядильные машины; металлур- гия — роликовые 1 транспортеры про- катных цехов
Переключе- ние числа пар полюсов статора Вверх Ступенча гое, не более 3:1 Металлорежущие станки, прессы со ступенчатым регу- лированием скорос- ти
С фазным ротором Изменение сопротивле- ния в цепи ротора Вниз Плавное при постоянном моменте на- грузки, не более 2:1 Краны, вспомога- тельные механизмы в металлургии, на- сосы и дымососы с регулировкой произ- водительности
Выбор мощности двигателя
Одним из основных условий выбора электродвигате-
ля является соответствие его мощности производствен-
ного механизма, приводимого во вращение. Для пред-
варительного выбора двигателя нужно знать ориентиро-
вочные значения статических моментов сопротивления
па валу механизма при подсинхронной угловой скорости
вращения ротора (co=O,95coi), а также нагрузочный
статический момент (см. табл. 4).
Факторами, определяющими выбор двигателя, яв-
ляются также режим его работы. Различают нагрузки:
продолжительную, практически постоянную; длитель-
ную переменную; кратковременную; повторно-кратко-
временную.
Продолжительный режим работы с практически по-
стоянной нагрузкой характеризуется тем, что температура
всех частей электродвигателя при неизменной темпера-
туре окружающей среды достигает некоторых устано-
вившихся значений. Температура охлаждающей среды
71
для электродвигателей нормального исполнения в соот-
ветствии с ГОСТ 183-66 не должна превышать 40 °C.
В случае превышения температуры охлаждающей среды
нагрузку электродвигателя необходимо снизить. Для
работы в условиях с температурой ниже 40 °C нагрузка
двигателей может быть несколько повышена.
Допустимая нагрузка двигателя, соответствующая
изменению температуры охлаждающей среды, опре-
деляется его конструкцией, главным образом системой
и устройством вентиляции, и указывается заводом-
изготовителем. Однако для асинхронных двигателей
единых серий А, АО, А2 и АО2 можно руководствовать-
ся следующими ориентировочными данными:
Температура охлаждающей среды, °C 30 35 40 45 50
Изменение нагрузки по отношению к но-
минальной, %..................... -|-10 4-5 0 —8 —20
При нормальной температуре окружающей среды и
работе электродвигателя продолжительно с постоянной
нагрузкой должно обеспечиваться условие равенства
номинальной мощности двигателя Рп (паспортной) и
мощности нагрузки Рс (фактической), т. е. Ме-
длительная переменная нагрузка. В этом случае но-
минальный, требующийся по условиям перегрузки ток
электродвигателя /н.пер должен быть не менее отноше-
ния максимального тока /макс к кратности допустимой
перегрузки по току тг.
/н.пер / макс/ till- (53)
Номинальный ток двигателя, требуемый с точки зре-
ния его нагрева при работе /н. экв, должен быть не менее
эквивалентного фактического тока двигателя /аКв,
а именно:
/н.8КВ ^/экв-
Величина эквивалентного тока для некоторого графи-
ка переменной по току нагрузки (рис. 30,а) может быть
аайдепа из выражения, А:
Г 4-(/2. + А. + ЛА) -г + ,ч*
Паспортная величина номинального тока (А) вы-
бранного электродвигателя должна быть не менее каж-
дой ИЗ ПОЛучеННЫХ ВеЛИЧИН /н.пер И /н.экв.
72
Кроме того, Должны обеспечиваться условия работы
по моменту на валу электродвигателя:
1) для номинального момента, требуемого по усло-
вию перегрузки,
Л^н.пер^’Л^макс/^м, (55)
где Л1макс — максимальный необходимый момент на ва-
лу двигателя, Н-м; тм — максимально допустимая пере-
грузка по моменту;
Рис. 30. Графики работы асинхронного двигателя.
а — режим с переменной нагрузкой по току; б—повторно-кратковремен-
ный режим по мощности; в — эквивалентный режим работы.
2) для номинального момента, требуемого по усло-
вию нагрева,
Л4НЭКВ*
Паспортная величина номинального момента выбран-
ного электродвигателя должна быть не менее каждой из
полученных величин Л)„.пер и Af,ISKB.
Для асинхронных электродвигателей справедливо
соотношение
т„=0,85Х, (56)
где Х=7И„акс/Л^н — коэффициент перегрузочной способ-
ности по моменту (кратность критического момента) мо-
жет быть предварительно найден из табл. 7.
Кратковременная нагрузка асинхронного короткозамк-
нутого двигателя. В этом случае выбор мощности двига-
теля производится с точки зрения возможности его за-
пуска по минимальному моменту 7ИМип(Н-м), развивае-
мому двигателем при пуске, из выражения
__ Мс^уск
qinunqu
(57)
73
Мё ^мин=А1Мип/Л1п — кратность минимального момента,
развиваемого двигателем при разбеге, по отношению
к номинальному моменту; qv=U2wimlU2K — коэффициент,
учитывающий возможность понижения рабочего напря-
жения питания двигателя; UMtm—минимально возмож-
ное рабочее напряжение двигателя, В; ^уск—1,15-> 1,25 —
коэффициент, учитывающий обеспечение достаточного
ускорения при разгоне.
Таблица 7
Тип асинхронного электродвигателя Значение X
Короткозамкнутый С фазным ротором С повышенным скольжением С двойной клеткой или глубоким пазом 1,8—2 2—2,5 2—3 1,8—2,7
Повторно-кратковременный режим характеризуется
периодами работы с постоянной нагрузкой (рабочие пе-
риоды) и периодами отключения электродвигателя (пау-
зы). При этом температура отдельных частей машины
при неизменной температуре окружающей среды не
успевает достигнуть практически установившихся значе-
ний. В таком случае выбор электродвигателей осуществ-
ляется:
1) из серии двигателей единой серии нормального
исполнения. Выбор мощности двигателя ориентировочно
производится аналогично случаю длительной перемен-
ной нагрузки. При более точных расчетах необходимо
учитывать влияние ухудшения условий охлаждения дви-
гателя [Л. 4];
2) из специальных электродвигателей, предназначен-
ных для работы в повторно-кратковременном режиме
(крановые и металлургические двигатели типа МТ, МТК
и др.). При этом производится пересчет заданного гра-
фика повторно-кратковременного режима (см. рис. 30,6)
в некоторый эквивалентный график (рис. 30,е). Рабочая
(действительная) мощность нагрузки при повторно-крат-
ковременном режиме РПк (Вт) находится из выражения
р Ч~ ztro\
Рпк—Zi + f2 (58)
74
при рабочем коэффициенте продолжительности включе-
ния
епк=-^=(59)
*Ц Гц
где fp=fi+/2 — время работы двигателя, с; /x=Ai+tx2
(см. рис. 30,6, в)—пауза, с; /Ц=/Х-НР—время цикла, с.
Для наиболее распространенного случая, когдч 0,4>
>епк>0,15, можно пользоваться упрощенной формулой
для расчета каталожной мощности двигателя PKat (Вт).
При передаче от рабочей продолжительности включения
Епк К КЯТЯЛОЖНОИ Екат
Ркат Рпк Епк/екат • (60)
В остальных случаях используются значительно бо-
лее сложные расчеты [Л. 4].
Расчет допустимой частоты включений
Асинхронные короткозамкнутые двигатели, рассчи-
танные на длительный режим работы, при работе в по-
вторно-кратковременном режиме с большим числом
включений в течение определенного времени имеют огра-
ниченное допустимое число включений в час h, которое
зависит от фактической нагрузки электродвигателя, от
Соотношения между временем работы tp (с) и паузы-
остановки— /х (с), а также от величии потерь энергии
в двигателе за время разбега АЛР (Дж) и торможения
АЛТ (Дж). Эти потери в переходные периоды, когда ча-
стота вращения машины меньше номинальной, значи-
тельно превышают потери энергии в двигателе при
работе с постоянной частотой вращения. Кроме того,
при неподвижном роторе в период паузы ухудша-
ется теплоотдача двигателя, что учитывается при рас-
чете введением некоторого коэффициента у. Этот коэф-
фициент зависит от способа вентиляции двигателей и
может быть принят следующим: для закрытого двигате-
ля с независимым охлаждением 0,9—1,0; для закрыто-
го двигателя с охлаждением от собственного вентилято-
ра 0,45—0,55; для защищенного двигателя с самовен-
тиляцией 0,25—0,35.
Ограничение по частоте включений двигателя вводит-
ся для того, чтобы не допустить чрезмерный перегрев
его. Значение h можно определить из следующего выра-
75
жения, которое используется в основном для двигателей
малой мощности до 10—15 кВт:
h _ (Ддн—Apc)« + AA,Y(1—е) „.
ft—dWU о,97(ДИр + ДА) ’ '° '
где Арн, Арс — потери мощности в электродвигателе при
fp
номинальной и фактической нагрузках, Вт; е= /р_}_^х—
коэффициент относительной продолжительности включе-
ния. Обозначения и размерности остальных величин
в формуле (61) расшифрованы ранее.
При работе асинхронного двигателя с номинальной
нагрузкой допустимое число включений в час равно:
ft=36°° • (62)
Допустимая частота включений во многом зависит от
момента инерции ротора двигателя. С увеличением мощ-
ности двигателя возрастает его момент инерции и вели-
чина h уменьшается. Мощность двигателей механизмов
с большими статическими моментами сопротивления вы-
бирают больше номинальной мощности механизма для
сокращения времени пуска.
На практике не рекомендуется использование асинх-
ронных электродвигателей общего назначения для часто-
го пуска механизмов, имеющих приведенный момент
инерции значительно больший, чем момент инерции са-
мого двигателя. Так, для короткозамкнутых двигателей
при максимально допустимом статическом моменте со-
противления механизма разрешается не более двух пус-
ков подряд из холодного состояния.
Мощность двигателей для привода общепромышлен-
ных механизмов
Мощность Р, необходимая для приведения в дейст-
вие и обеспечения нормальной работы производственно-
го механизма, определяется по его параметрам (напри-
мер, производительности Q и др.) и эксплуатационным
характеристикам (например, коэффициент полезного
действия механизма — ц) в соответствии с особенностя-
ми того технологического процесса, в котором использу-
ется данный механизм Ниже приводятся формулы для
76
расчета требуемой мощности двигателей ряда наиболее
распространенных производственных механизмов.
Мощность двигателя насоса, кВт,
-(<2(// + ДЯ)
102т]7;п
(63)
где И — высота напора (сумма высот всасывания и на-
гнетания), м; ДН — падение напора в магистралях, м;
Ли и г] — к. п. д. передачи и насоса; у — плотность пере-
качиваемой жидкости, кг/м3; Q — расход жидкости, м3/с.
Мощность двигателя вентилятора, кВт,
р._ <2^с
Г ICOOvpjn ’
(64)
где IIс — суммарный напор, Н/м2; т]п и т] — к. п. д. пере-
дачи и вентилятора; Q — расход воздуха, м8/с.
Мощность двигателя компрессора, кВт,
р== 2QH'a10-*
(65)
где Ага — адиабатическая работа сжатия 1 м3 атмосфер-
ного воздуха до промежуточного давления в компрессо-
ре, Дж/м3; 1]п и г] — к. п. д. передачи и компрессора;
Q — расход воздуха, м3/с.
Мощность двигателя подъемного крана, кВт,
P=-(G + G«)^.. (66)
IOOOti ’ 17
где G и Go — масса поднимаемого груза и захватываю-
щего устройства, Н; v — скорость подъема груза, м/с;
т] — к. п. д. механизма подъема.
Выбор двигателя по конструктивному исполнению
При выборе электродвигателя необходимо учитывать
условия его эксплуатации, т. е. температуру, влажность,
запыленность помещения, в котором он будет работать,
наличие едких газов и др. В соответствии с условиями
окружающей среды выбирается конструктивное испол-
нение по способу защиты от внешних воздействий, а так-
же по способу охлаждения (см. § 2). Кроме того, при
77
выборе необходимо учитывать способ установки и креп-
ления электродвигателя, возможность соединения с про-
изводственным механизмом и пр.
9. ЭКСПЛУАТАЦИЯ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
Асинхронные двигатели нормального исполнения
предназначены для работы в определенных режимах.
Номинальные данные двигателей, указанные в паспорте
или на заводском щитке машины (мощность, ток, на-
пряжение, частота вращения и др.) характеризуют но-
минальный режим работы. Причем термин «номиналь-
ный» применяется ко всем параметрам, относящимся
к номинальному режиму.
Однако на практике двигатели работают не только
в номинальном режиме: допустимые отклонения от но-
минального режима работы строго регламентируются.
Отклонения напряжений питающей сети от номиналь-
ного допускаются при длительной работе с номинальной
нагрузкой в пределах от +10 до —5%.
При понижении напряжения в пределах 5% и номи-
нальной нагрузке на валу двигателя соответственно воз-
растает ток статора электродвигателя свыше номиналь-
ного. Увеличиваются тепловые потери в меди статора.
Однако одновременно понижается магнитная индукция
за счет уменьшения напряжения. Это приводит к сни-
жению потерь в активной стали статора. Суммарные по-
тери в статоре (в меди и стали) мало изменяются по
сравнению с режимом при номинальном напряжении.
Благодаря этому температура обмотки статора сохра-
няется в допустимых пределах.
При снижении напряжения питающей сети более чем
на 5% потери в меди обмотки статора уже не могут
быть скомпенсированы, возрастают ток и потери в ро-
торе. В связи с этим возможно превышение температу-
ры обмотки статора допустимых значений. Для того что-
бы этого не произошло, необходимо снизить нагрузку на
валу двигателя ниже номинальной в соответствии с ха-
рактеристиками машины при изменении напряжения пи-
тания.
Кроме того, необходимо иметь в виду, что вращаю-
щий момент двигателя пропорционален квадрату напря-
жения. При значительных снижениях напряжения сети
вращающий момент может стать меньше момента сопро-
78
1
\
тйвления на валу электродвигателя, что приведет к егб
торможению.
При превышении напряжения питания над номиналь-
ным в пределах до 10% наблюдается некоторое допу-
стимое увеличение температуры активной стали за счет
роста магнитной индукции. Однако в результате умень-
шения тока статора снижается нагрев обмотки. Такое
повышение напряжения не опасно и для изоляции об-
мотки. Повышение напряжения более чем на 10% не
рекомендуется из-за возможностей повышенного нагрева
активной стали статора.
Отклонения частоты в питающей сети от номиналь-
ной допускаются длительно в пределах ±5%. При уве-
личении частоты будет возрастать ток статора, и тем
больше, чем меньше ток холостого хода данного типа
асинхронного электродвигателя.
При снижении частоты у нагруженного двигателя
при небольшом токе холостого хода ток статора умень-
шается за счет снижения нагрузки на валу. В дальней-
шем ток статора возрастает, несмотря на продолжаю-
щееся снижение нагрузки. При большом токе холостого
хода рост тока статора наблюдается с начала снижения
частоты.
Практически допускается кратковременное (не более
2 мин) повышение частоты на 20% сверх наибольшей,
указанной на щитке электродвигателя. Это не приводит
к повреждениям или остаточным деформациям в двига-
телях.
При одновременном отклонении напряжения и часто-
ты в питающей сети от номинальных значений двигатели
должны обеспечивать номинальную мощность, если сум-
ма абсолютных значений этих отклонений не превосхо-
дит 10% •
Предельно допустимая температура подшипников
скольжения не должна превышать 80 °C (температура
масла не более 65°С), а для подшипников качения 100°С.
Более высокие температуры допустимы для специальных
подшипников или сортов масла и указываются в техни-
ческих условиях для конкретных типов двигателей.
Необходимо отметить, что в большинстве случаев
температура подшипников качения значительно ниже
предельно допустимой. Поэтому, если двигатель в тече-
ние длительного времени работал в одних и тех же усло-
виях, с одной и той же температурой подшипников, а
79
затем она внезапно увеличилась, это указывает па по-
явление дефектов в подшипниках.
Вибрация двигателя не должна превышать следую-
щих значений:
Синхронная частота вращения двига
теля, об мнн............... 30С0 1500 1000 750 н ниже
Допустимая амплитуда вибрации под-
шипника, мм................ 0,05 0,10 0,13 0,16
Повышение вибрации сверх допустимой отрицательно
сказывается па подшипниках и обмотках двигателя, уве-
личивает его износ и расшатывает крепления, В ряде
случаев при сильной вибрации возможны задевание ро-
тора за статор, поломка вала, обрывы в обмотках и др.
Кратковременные перегрузки по току статора асин-
хронных двигателей мощностью более 0,6 кВт, кроме ма-
шин с непосредственным охлаждением, допускаются
в пределах до 50% в течение 2 мин, а мощностью до
0,6 кВт—в течение 1 мин. Эти перегрузки допускаются
при работе двигателей в нагретом состоянии.
Асинхронные короткозамкнутые двигатели с непо-
средственным охлаждением обмоток допускают пере-
грузку по току на 50% в течение 1 мин.
Указанные перегрузки по току двигатели должны
выдерживать без остаточных деформаций и поврежде-
ний, включая распайку соединений обмоток статора и
ротора.
Начальный пусковой ток асинхронного короткозамк-
нутого двигателя может превышать номинальный ток
в 5,5—7 раз для мощностей от 0,6 до 1000 кВт. Пусковой
ток возникает в обмотке статора двигателя в момент по-
дачи на нее напряжения и практически мало снижается,
пока происходит разгон до частоты вращения, равной
85—90% номинальной. При частоте вращения, близкой
к номинальной, величина тока снижается до номиналь-
ной, а при неполной нагрузке на валу—меньше номи-
нальной.
Наиболее быстро, за время примерно 2—4 с, запус-
каются насосы, кроме мощных питательных насосов,
время разбега которых составляет 7—8 с. Механизмы
с большими маховыми массами (дымососы, дробилки.и
др.) запускаются за время примерно 15—20 с.
Минимальный вращающий момент в процессе пуска
имеет важное значение, так как от его величины зави-
сит возможное-ь запуска двигателя, особенно при боль-
80
tnttx начальных моментах сопротивления на валу. Мини-
мальный момент вращения, развиваемый в процессе
разгона трехфазными асинхронными короткозамкнуты-
ми двигателями 0,1—100 кВт от неподвижного состоя-
ния до частоты вращения, соответствующей номинально-
му моменту, при номинальном напряжении и частоте
составляет 0,8—1,5 номинального.
Начальный пусковой вращающий момент, развивае-
мый трехфазными асинхронными короткозамкнутыми •
двигателями в указанном диапазоне мощности при не-
подвижном роторе, установившемся токе, номинальном
напряжении и номинальной частоте, должен быть не ме-
нее одного-двух номинальных моментов.
Максимальный вращающий момент, развиваемый
трехфазными асинхронными двигателями, в установив-
шемся номинальном режиме должен быть равен 1,7—2,2
номинального для мощностей 0,6—100 кВт для коротко-
замкнутых двигателей защищенного или закрытого
обдуваемого исполнения, а также для двигателей с фаз-
ным ротором защищенного исполнения.
Выше были приведены значения ряда наиболее важ-
ных параметров двигателей, знание которых необходимо
при эксплуатации. Более подробные и точные данные по
каждому типу двигателей приведены в приложениях
1—4 и [Л. 4, 9].
Техника безопасности при эксплуатации
При эксплуатации асинхронных электродвигателей
существует целый ряд правил и требований, предъявля-
емых к ним с точки зрения техники безопасности
[Л. 11].
Прежде всего необходимо отметить наиболее харак-
терные ситуации, при которых требуется немедленное
(аварийное) отключение электродвигателя от сети:
угроза несчастного случая или несчастный случай
с человеком, требующие немедленной остановки двига-
теля;
наличие дыма или огня из двигателя или его пуско-
регулирующей аппаратуры;
вибрации сверх допустимых норм, угрожающие це-
лости двигателя;
поломка приводимого механизма;
нагрев подшипников сверх допустимой температуры,
указанной в инструкции завода—изготовителя двигателя;
6—124
81
существенное снижение числа оборотов, сопровожда
ющееся быстрым нагревом двигателя.
В зависимости от особенностей конкретного произ-
водства в инструкции по эксплуатации могут быть ука-
заны и другие случаи, при которых требуется аварийное
отключение двигателей, а также указан порядок устра-
нения аварийной ситуации и последующего пуска двига-
теля.
Для предотвращения поражения электрическим то-
ком обслуживающего персонала выводы статорной и
роторной обмотки должны быть закрыты ограждениями,
снятие которых требует отвертывания гаек или вывин-
чивания винтов. Вращающиеся части машин также
должны быть закрыты ограждениями, снятие которых
во время работы двигателей строго воспрещается.
В тех производствах, где возможна систематическая
перегрузка электродвигателей по технологическим при-
чинам, необходима установка защиты от перегрузки.
Эта защита должна воздействовать на аварийную сигна-
лизацию, на управляющие органы с целью разгрузки
механизма или на пусковую аппаратуру для отключения
двигателя.
Асинхронные двигатели должны иметь защиту от
коротких замыканий с помощью автоматического вык-
лючателя либо предохранителей с плавкими вставками.
Уставки автоматов и номинальный ток плавких вставок
выбираются так, чтобы не допускать ложного срабатыва-
ния защиты при пусковых токах.
Для короткозамкнутых двигателей с легкими усло-
виями пуска ток плавкой вставки должен быть равным
0,4 пускового тока двигателя. Для тяжелых условий пус-
ка ток плавкой вставки выбирается равным 0,5—0,6
пускового тока двигателя. Для электродвигателей с фаз-
ным ротором ток плавкой вставки составляет 1—-2 но-
минального тока двигателя.
Перед пуском двигателя необходимо своевременное
предупреждение рабочих, обслуживающих его, о за-
пуске.
Надзор и уход за двигателями
При необходимости наблюдения за пуском и работой
асинхронных электродвигателей механизмов, регулиро-
вание технологических процессов которых осуществляет-
ся по току, на панели управления должен быть установ-
82
лен амперметр, измеряющий ток в цепи статора двига-
теля. На шкале этого прибора должен быть отмечен
красной чертой ток, на 5% превышающий номинальный
ток двигателя. Для контроля наличия напряжения на
групповых щитках должны быть установлены вольтмет-
ры или сигнальные лампы.
На электродвигателях и приводимых ими механиз-
мах должны быть нанесены стрелки, указывающие на-
правление их вращения. На пускорегулирующих аппа-
ратах должны быть отмечены положения «пуск» и
«стоп», «включено» и «выключено».
Постоянный надзор за работой асинхронного двига-
теля: контроль нагрузки, температуры подшипников,
вибраций, температуры охлаждающего воздуха — при
замкнутой системе вентиляции осуществляется опера-
тивным персоналом цеха, обслуживающим соответству-
ющие производственные механизмы. Обслуживающий
персонал должен следить за чистотой двигателя, пери-
одически стирать с него пыль, следить за недопусти-
мым попаданием воды или пара внутрь двигателя и т. д.
Асинхронные двигатели, длительное время находя-
щиеся в резерве, должны осматриваться и периодически
опробоваться по графику, утвержденному ответственным
за электрохозяйство данного предприятия.
Температуру подшипников можно проверять на
ощупь или с помощью термометров.
В подшипниках скольжения необходимо проверять
уровень масла и его чистоту. При низком уровне произ-
водится доливка масла, марка которого указывается
в инструкции по эксплуатации. Чтобы масло не попада-
ло на обмотки, не следует допускать перелива его. До-
ливка масла производится, как правило, не чаще 1 раза
в месяц, а его смена не реже 1 раза в год, а также
в случае загрязнения масла пли сильного нагрева под-
шипника.
В подшипниках качения, кроме того, необходимо сле-
дить за возможностью возникновения ненормального
шума, который указывает на отсутствие смазки или по-
явление дефектов на поверхностях качения. В подшип-
никах качения используются консистентные, мазеподоб-
ные смазки, замена которых должна производиться не
реже 1 раза в год.
Персопал электроцеха должен периодически прове-
рять электрическую прочность изоляции обмоток двига-
6»
83
теля. Изоляция обмоток относительно корпуса и между
обмотками должна выдерживать практически синусои-
дальное напряжение частотой 50 Гц в течение 1 мин.
Значения испытательных напряжений указаны в табл. 8.
Таблица 8
Характеристика электродвигателя ичи егэ части Испытательное напряжение
1. Мощность менее 1 кВт (или 1 кВ-А), напряжение ниже 100 В 2. Мощность более 1 кВт (или 1 кВ-А), напряжение ниже 100 В 3. Мощность до 1000 кВт (или 1000 кВ-А) за исключением пп. 1,2 4. Обмотки ротора, не находящие- ся непрерывно в короткозамк- нутом состоянии: для двигателей, допускающих торможение противовклю- чением для двигателей, не предназ- наченных для торможения противовключением 500 В плюс двукратное номи- нальное напряжение 1000 В плюс двукратное номи- нальное напряжение 1000 В плюс двукратное номи- нальное напряжение, но не менее 1500 В 1000 В плюс четырехкратное номинальное напряжение об- моток ротора 1000 В плюс двукратное напря- жение обмоток ротора
Испытания электрической прочности изоляции про-
водятся после замера сопротивления изоляции и только
при удовлетворительных результатах замера. Если
у двигателя не выведены отдельно концы и начала фаз
обмоток, испытываются сразу все обмотки (отсоединен-
ные от схемы питания) по отношению к корпусу. При
этом один полюс источника испытательного напряжения
соединяется с заземленным корпусом двигателя. Испы-
тания, как правило, осуществляются с помощью спе-
циального трансформатора, снабженного устройством
для регулировки напряжения и измерительной аппара-
турой [Л. 9].
Испытания необходимо начинать при напряжении,
равном примерно '1/3 испытательного, а затем плавно
в течение не менее 10 с увеличить его до полного испы-
тательного напряжения. Это напряжение выдерживается
в течение 1 мин, затем плавно снижается до 1/3 и от-
ключается. После чего испытываемую обмотку или об-
мотки соединяют с корпусом двигателя для снятия элек-
трического заряда.
84
Электрическая прочность междувитковой изоляции
обмоток должна выдерживать в течение 5 мин напряже-
ние, превышающее номинальное на 30% - Испытания
проводятся для асинхронных короткозамкнутых двига-
телей в режиме холостого хода, для двигателей с фаз-
ным ротором—-при разомкнутой обмотке ротора.
Для некоторых двигателей с фазным ротором при
малом числе полюсов испытания могут проводиться:
1) для обмотки статора при замкнутом накоротко и вра-
щающемся роторе; 2) для обмотки ротора и вращении
с номинальной частотой посторонним двигателем против
направления вращения поля статора с подведением к ста-
тору напряжения, равного 65% номинального. В этом
случае в роторе наводится напряжение, близкое к 130%
номинального. С применяемой аппаратурой и методикой
испытания более подробно можно ознакомиться в [Л. 9].
Сопротивление изоляции обмоток относительно кор-
пуса и между обмотками (МОм) определяют по прохо-
дящему через нее току при приложении постоянного на-
пряжения при рабочей температуре двигателя:
г 1000-ро,01Рн *
где С7Н— номинальное напряжение, В; Ри — номиналь-
ная мощность двигателя, кВт.
Сопротивление г должно быть не менее 0,5 МОм. Не-
обходимо отметить сильную зависимость сопротивления
изоляции от температуры. Если испытания проводились
при температуре ниже рабочей, то полученные г из при-
веденной выше формулы необходимо удваивать при
разнице между температурами испытаний и рабочей! на
каждые 20°C (полные или неполные).
Измерение сопротивления изоляции производится с
помощью мегаомметра с ручным или электрическим при-
водом, а также методом вольтметра-амперметра [Л. 9].
Перед измерением проверяют упрощенно правильность
работы прибора. Кроме того, обмотки кратковременно
на 1—2 мин заземляют, а затем, отсоединив от земли,
проверяют их сопротивление. Показания прибора фик-
сируют при установившейся стрелке через 15—60 с по-
сле начала измерений (вначале возможен бросок стрел-
ки).
Во время измерений сопротивления изоляции одной
из обмоток все остальные обмотки, если они не соеди-
85
йены с первой, следует соединить с корпусом двигателя.
После измерений обмотки необходимо разрядить на
корпус.
'Сроки измерения сопротивления изоляции задаются
в инструкции по эксплуатации двигателей в зависимо-
сти от конкретных местных условий. В нормальных ус-
ловиях сопротивление изоляции сохраняется в требуе-
мых пределах довольно длительное время (месяцами),
поэтому замеры следует производить не чаще чем через
месяц. Это лучше всего производить при остановках
основного агрегата. Сопротивление изоляции необходи-
мо измерять также после ремонтов.
При работе в нормальных условиях двигатели пери-
одически в соответствии с действующей системой плано-
во-предупредительных ремонтов (ППР) подвергаются
текущим и капитальным ремонтам. Как правило, теку-
щий ремонт и обдувки двигателей производятся одно-
временно с ремонтом приводимых механизмов в зави-
симости от условий данного технологического производ-
ства.
Капитальный ремонт (с выемкой ротора) асинхрон-
ных двигателей ответственных механизмов, работающих
в тяжелых температурных условиях, повышенной влаж-
ности и при загрязненности окружающей среды, должен
проводиться, как правило, не реже 1 раза в 2 года. Для
двигателей, работающих в нормальных условиях, сроки
капитального ремонта устанавливаются ответственным
за электрохозяйство.
Уход за щетками и замену их на работающем элек-
тродвигателе, отключение и подключение двигателя,
а также его ремонт необходимо производить в строгом
соответствии с правилами техники безопасности [Л. 11].
Для обеспечения нормальной работы электродвига-
телей предусматриваются различные виды испытаний:
межремонтные испытания, т. е. профилактические
испытания, не связанные с выводом двигателей в ре-
монт;
испытания при текущих ремонтах двигателей;
испытания при капитальных ремонтах двигателей.
Сроки проведения испытаний устанавливаются от-
ветственным за электрохозяйство предприятия в соот-
ветствии со сроками ремонтов электродвигателей.
В табл. 9 указаны наиболее характерные неисправно-
сти асинхронных двигателей и способы их устранения.
86
Таблица 9
Виды неисправ- ностей Причины возникновения неисправностей Пути устранения неисправностей
Лвигатель гудит при вклю- чении, медленно вращается или не трогает- ся с места а) Обрыв в цепи статора, сгорание предохрани- теля, обрыв цепи одной из фаз (наконечник, кабель, контактор) б) Обрыв обмотки стато- в) Обрыв в цепи фазного ротора (реостат, щет- ки, кабель) г) Нарушение контакта между стержнями и кольцами в коротко- замкнутом роторе (появление искр и дыма) д) Механическое заедание в двигателе или приво- димом механизме е) Недостаточное превы- шение пускового мо- мента двигателя над начальным моментом механизма ж) Неправильная схема соединения обмоток статора (Y вместо А или одна фаза пере- вернута) Замена предохраните- ля, восстановление цепи питания Ремонт (перемотка ста- тора) Восстановление цепи ротора Ремонт ротора Очистка двигателя или механизма от грязи и пы- ли Замена на двигатель с ббльшим пусковым мо- ментом Переключение схемы соединения обмоток ста- тора
Повышенный нагрев под- шипника сколь- жения а) Низкий уровень масла б) Загрязнение масла в) Дефект кольца, бои шейки вала, износ де- талей полумуфт и т. п. Добавка масла Замена масла Ремонт двигателя
Повышенный нагрев под- шипника каче- ния а) Отсутствие смазки (вы- сыхание, вытекание) б) Избыток смазки в) Дефекты в подшипни- ке (появление ненор- мального шума) Добавки или замена смазки Уменьшение смазки Ремонт двигателя (за- мена подшипника)
Повышенный нагрев корпуса а) Перегрузка по току б) Недостаточный обдув (при принудительном охлаждении) Снижение тока или замена двигателя Прочистка каналов вентиляции и др.
87
Продолжение табл. 9
Виды неисправ- ностей 11ричилы возникновения йене правностей Пути устранения неисправнсстей
в) Забивание грязью вен- тиляционного канала в стали статора и рото- ра г) Нарушение изоляции между листами стали статора (местный на- грев статора) Продувка сжатым воз- духом или ремонт Ремонт двигателя
Появление искр и дыма при работе двига- теля а) Задевание ротора за статор б) Неисправности в пуско- регулирующей и защит- ной аппаратуре Ремонт двигателя Проверка аппаратуры управления и защиты
Сильная виб- рация двига- теля а) Нарушение центровки двигателя с механиз- мом б) Неисправности в сое- динительных муфтах в) Небаланс ротора, пов- реждения подшипни- ков, смещение стато- ра относительно рото- ра и др. Проверка крепления двигателя, прочности фундамента Проверка работы дви- гателя, отсоединенного от механизма Ремонт двигателя
Колебания тока статора при ра- боте двигателя Нарушение контакта в цепи фазного ротора или контакта между стерж- нями и кольцами корот- козамкнутого ротора во время работы двигателя При малых колеба- ниях—вывод в ремонт двигателя при первой воз- можности. При больших колебаниях—остановка и ремонт
ПРИЛОЖЕНИЕ 1
Технические данные асинхронных двигателей основного
исполнения с короткозамкнутым ротором серий
АО2 и АОЛ2
Тип двигателя кВт л, об/мин ’J. % COS <Р ^макс/^и
АО2-11-2, АОЛ2-11-2 0,8 2 815 78,0 0,86 1,9 2,2
АО2-12-2, АОЛ2-12-2 1,1 2815 79,5 0,87 1,9 2,2
АО2-21-2, АОЛ2-21-2 1,5 2 860 80,5 0,88 1,8 2,2
АО2-22-2, AOJ12-22-2 2,2 2 860 83,0 0,89 1,8 2,2
А02-31-2, АОЛ2-31-2 3,0 2 880 84.5 0,89 1.7 2.2
АО2-32-2, АОЛ2-32-2 4,0 2 880 85,5 0,89 1,7 2,2
АО2-41-2 5,5 2 900 86,0 0,89 1,6 2,2
А02-42-2 7,5 2910 87,0 0,89 1.6 2,2
АО2-51-2 10 2 900 88,0 0,89 1,5 2,2
АО2-52-2 13 2 900 88,0 0,89 1,5 2,2
АО2-62-2 17 2 900 88,0 0,90 1,2 2,2
АО2-71-2 22 2 900 88,0 0,90 1,1 2,2
АО2-72-2 30 2 960 89,0 0,90 1.1 2,2
АО2-81-2 40 2 920 89,0 0,91 1,0 2,2
АО2-82-2 55 2 920 90,0 0,92 1,0 2,2
АО2-91-2 75 2940 90,0 0,92 1,0 2,2
АО2-92-2 100 2 940 91,5 0,92 1,0 2,2
АО2-11-4, АОЛ2-11-4 0,6 1 360 72,0 0,76 1,8 2,2
АО2-12-4, АОЛ2-12-4 0,8 1 360 74.5 0,78 1.8 2,2
АО2-21-4, АОЛ2-21-4 1,1 1 4(0 78,0 0,80 1,8 2,2
АО2-22-4, АОЛ2-22-4 1,5 1 400 80,0 0,81 1,8 2,2
АО2-31-4, АОЛ2-31-4 2,2 1 430 82,5 0,83 1,8 2,2
АО2-32-4, АОЛ2-32-4 3,0 1 430 83,5 0,84 1.8 2,2
АО2-41-4 4,0 1 450 86,0 0,85 1.5 2.0
АО2-42-4 5,5 1 450 87,0 0,86 1,5 2,0
А 02-51-4 7,5 1 450 88,5 0,87 1,4 2,0
АО2-52-4 10 1 450 88,5 0,87 1,4 2,0
АО2-61-4 13 1 450 88,5 0,89 1.3 2.0
АО2-62-4 17 1 450 89,0 0,89 1.3 2,0
АО2-71-4 22 1 455 90,0 0,90 1.2 2,0
АО2-72-4 30 1 455 91,0 0,91 1,2 2,0
АО2-81-4 40 1 460 91,5 0,91 1,1 2,0
АО2-82-4 55 1 460 92,5 0,92 1.1 2,0
АО2-91-4 75 1 470 92,5 0,92 1.1 2,0
АО2-92-4 100 1 470 93,0 0,92 1,1 2.0
АО2-П-6, АОЛ2-11-6 0,4 915 68,0 0,65 1,8 2,2
АО2-12-6, АОЛ2-12-6 0,6 915 70,0 0,68 1,8 2,2
АО2-21-6, АОЛ2-21-6 0,8 930 73,0 0,71 1.8 2,2
AO2-22-G, АОЛ2-22-6 1,1 930 76,0 0,73 1,8 2,2
АО2-31-6, АОЛ2-31-6 1,5 950 79,0 0,75 1,8 2,2
89
Продолжение прилож. 1
Тип двигателя кВт я» оэ/мин Ч. % cos v Afn/Af„ Ммакс^
АО2-32-6. АОЛ2-32-6 2,2 950 81,0 0,77 1.8 2,2
АО2-41-6 3,0 960 81,5 0,78 1.3 1.8
АО2-42-6 4,0 960 83,0 0,79 1.3 1,8
АО2-51-6 5,5 970 85,5 0,81 1.3 1.8
АО2-52-6 7,5 970 87,0 0,82 1.3 1.8
АО2-61-6 10 970 88,0 0,89 1.2 1.8
АО2-62-6 13 970 88,0 0,89 1.2 1.8
АО2-71-6 17 970 90,0 0,90 1.2 1.8
АО2-72-6 22 970 90,5 0,90 1.2 1.8
АО2-81-6 30 980 91,0 0,91 1.1 1.8
АО2-82-6 40 980 91,5 0,91 1.1 1.8
АО2-91-6 55 985 92,5 0,92 1.1 1.8
АО2-92-6 75 985 92,5 0,92 1.1 1.8
АО2-41-8 2,2 720 79,5 0,69 1,2 1.7
АО2-42-8 3,0 720 80,0 0,70 1.2 1.7
АО2-51-8 4,0 725 84,0 0,71 1.2 1.7
АО2-52-8 5,5 725 85,0 0,72 1.2 1.7
АО2-61-8 7.5 725 86,5 0,81 1.2 1.7
АО2-62-8 10 725 87,5 0,81 1.2 1.7
АО2-71-8 13 725 89,0 0,83 1.1 1.7
АО2-72-8 17 725 89,5 0,83 1.1 1.7
АО2-81-8 22 730 90,5 0,84 1,1 1,7
АО2-82-8 30 730 91,0 0,88 1.1 1.7
АО2-91-8 40 740 91,5 0,88 1.1 1.7
АО2-92-8 55 740 92,5 0,90 1.1 1.7
А 02-81-10 17 580 88,0 0,77 1.1 1.7
АО2-82-Ю 22 580 89,5 0,78 1.1 1.7
АО2-91-Ю 30 585 90,0 0,82 1.1 1.7
АО2-92-Ю 40 585 90,5 0,82 1.1 1.7
Примечание. 1. Обозначение величин: Р—вэмилалыгая мощность; я — ча-
стота вращения; ^—коэффициент полезного действия; cos у—коэффициент мощности;
Мп—пусковой момегг; Мн—номинальный вращающий момент; Ммакс—макси-
мальный вращающий момент.
2. Для всех двигателей серин отнопение минимального вращающего момента
Ммин к номинальному находится в пределах I—1,5; отношение пускового гока /(|
к номинальному находится в предела? 6—7Т
ЙО
ПРИЛОЖЕНИИ 2
Технические данны? асинхронных двигателей основного
исполнения с короткозамкнутым ротором с*рии Л?
Тип двигателя Рк. кВт nt oSjuixa ’i. % cos q> МП/ЛГИ ^макс^в
A2-6I-2 17 2 900 88,0 0,88 1,2 2,2
А2-62-2 22 2 900 89,0 0,88 1,1 2,2
А2-71-2 30 2 990 90,0 0,90 1.1 2,2
А2-72-2 40 2 900 90,5 0,90 1,0 2,2
А2-81-2 55 2 900 91,0 0.90 1.0 2,2
А2-82-2 75 2 900 92,0 0,90 1,0 2,2
А2-91-2 109 2 920 93,0 0,90 1,0 2,2
А2 92-2 125 2 920 94,0 0,90 1,0 2,2
A2-6I-4 13 I 450 88,5 0,88 1.3 2,0
А2-62-4 17 1 450 89,5 0,88 1.3 2,0
А2-71-4 22 1 455 90,0 0,88 1.2 2,0
А2-72-4 30 1 455 90,5 0,88 1,2 2,0
А2-81-4 40 1 460 91,0 0,89 1,1 2,0
А2-82-4 55 1 460 92,0 0,89 1.1 2,0
А2-91-4 75 1 470 93,0 0,89 1.1 2,0
А2-92-4 100 1 470 93,5 0,90 1.1 2,0
А2-61-6 10 965 87,0 0,86 1,2 1.8
А2-62-6 13 965 88,0 0,86 1,2 1.8
А2-71-6 17 965 89,0 0,87 1.2 1.8
А2-72-6 22 965 89,5 0,87 1.2 1.8
А2-81-6 30 970 90,0 0,88 1.1 1,8
А2-82-6 40 970 91,0 0,89 1.1 1,8
A2-9I-6 55 980 92,0 0,89 1,1 1.8
А2-92-6 75 980 92,5 0,89 1,1 1.8
А2-61-8 7,5 725 85,0 0,78 1,2 1.7
А2-62-8 10 725 87,0 0,79 1,2 1.7
А2-71-8 13 725 87,5 0,82 1,1 1,7
А2-72-8 17 725 88,5 0,82 1,1 1.7
А2-81-8 22 725 89,0 0,82 1,1 1,7
А2-82-8 30 725 90,0 0,84 1,1 1,7
A2-9I-8 40 730 91,5 0,84 1.1 1.7
А2-92-8 55 730 92,0 0,84 1.1 1.7
Примечания: 1- Обозначение величины см. в приложении L
2. Для всех двигателей серии отношение минимального вращающего момегга к
номинальному равно 1; отношение пускового тока к номинальному равно 7.
91
£ ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Технические данные модификаций асинхронных двигателей серий А2 и АО2
Тил двигателя Рн. кВт 2р S. % •п, % COS <Р 'и Л1н ^макс Область примеае1ия
АОП2 4—100 4 4—1,3 85—92 0,81—0,87 7,5 1,8 2,2 Механизмы с
3—75 6 4—2 79—91,5 0,65—0,87 7,0 1,8 2,2 большой нагрузкой-
2,2—55 8 5,3—1,3 77—91 0.58—0,82 6,0 1,7 2,2 в момент пуска
АОС2 0,9—13 2 11—8 72,5—83 0,88—0,90 7,0 2,2 2,4 Механизмы с
0,6—17 4 13—6,6 66—88 0,76—0,95 7,0 2,0 2,3 большими маховы-
0,4—68 6 13—7 65—88 0,66—0,93 7,0 1,8 2,2 ми массами, с пуль-
3—58 8 16—6,6 71—88 0,70—0,86 7,0 1,8 2,0 снруюшей нагруз- кой, частыми пус- ками
АОТ2 0,8—22 4 5,3—2,7 80—90,5 0,79—0,90 7,5 1,7 2,0 Механизмы с-
0,6—17 6 8—3 74—90,5 0,72-0,88 7,0 1,5 1,8 круглосуточной ра-
1,5—13 8 2,7 81—89 0,67—0,80 7,0 1,5 1,7 ботой с повышен- ным к. п. д.
АК2 40—100 4 90—90,5 0,84—0,85 — 2,0 Если мощность-
30—75 22—55 6 8 4 89—90,5 87,5—90 0,84—0,86 0,79—0,81 — 1,8 1,7 сети мала для пуска- двигателей с корот- козамкнутым рото- ром
Продолжение прилож. 3
Тит двигателя Р№ кВт 2р S, % ч. % COS ф Я-|я" с| «= ^макс Af„ Оэласть применения
А0К2 3—75 2,2—55 3—40 13—20 4 6 8 10 6—3 7—4 5,3—2,7 5 83—89,8 80—89 80,5—87 84,5—86 0,82—0,85 0,73-0,85 0,68—0,75 0,74—0,75 1111 1111 2,0 1,8 1,7 1,7 При плавном ре- гулировании часто- ты вращения вни» от синхронной
А02-Ш А02Л-Ш 0,4—7,5 0,4—5,5 1,5—4 4 6 8 8,7—3,3 8—3 4 70—88 68—86,5 78—82 0,73—0,88 0,62—0,80 0,63—0,67 7,0 6,5 6,0 2,2 2,2—1,8 1,7 1,4—1,8 1,3—1,8 1,2 С повышенными' требованиями по уровню шума
А02, А0Л2 многоско- ростные 0,6—53,3 1,1—4,7 2,5—65,4 6—53,3 1,2-5,7 6—13,5 4/2 6/4 8/4 12/6 6/4/2 8/6/4 7 5 8—2 8—2 6 5—3 66—88 69,5—86 77—90,5 73—90,5 67—82 77—88 0,79—0,90 0,69—0,84 0,65-0,93 0,55—0,89 0,7—0,9 0.73—0,94 7,0 7,0 7,0 7,0 7,0 5,0 1,1—1,3 1,3 1,1—1,3 1,1—1,2 1,1—1,3 1—1,2 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 Механизмы со ступенчатым регу- лированием скорос- ти
Приме ние 1. ю 2. Нсми, 3. Номии нация: 1. 05 альная мощност альная мощность озиачени ДЛЯ ДЕ ДЛЯ мне я величин: д игателеЙ тиг згос короста ы число пар по ia АОС2 указана х двигателей ук люсов: s—ско/ для про ДОЛЖИ' азана при меньш ьжение. Обозначение сльности включения ем числе полюсов. остальных 25%. величин см. приложе-
ПРИЛОЖЕНИЕ 4
Наиболее распространенные типы асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором,
выпускаемых в СССР (кроме двигателей серий АО2, АОЛ2 и А2)
Вид двигателя Серия, тип двигателя Ри, кВт леинх’ °5/мии uw в Исполнеаие; область при мене 1ия
Общего применения А, АО 3—9-й га- бариты 0,6—100 750, 1600, 1500, 3000 127/220, 220/380, 5С0 Защищенное А и закрытое обду- ваемое АО; широкого применения
дпт 0,27—0,75 1500, 3000, 1500/3000 127/220, 220/380 Закрытое с внешним обдувом в одно- и двухскоростные; установки автоматического управления, стан- ки
Д 0,25—4 750, 1000, 1500, 3000 220/380, 230/400, 240/415 Закрытое обдуваемое, с повы- шенным скольжением, мн ого ско- ростные, химостонкие, сельскохо- зяйственные, малошумные
АОЭ-4 1,3—10,0 1000, 1500, 3000 127/220, 220/380, 500 Закрытое обдуваемое, со встроен- ным электромагнитным тормозом; механизмы, требующие быстрой ос- тановки (тельферы и др.)
АШ 0,6—2,8 1000, 1500 127/220, 220/380, 500 Защищенное, малошумные
Т 0,5—7,5 375—3000 220/380, 220, 380 Закрытое обдуваемое, одно- и многоскоростные; привод станков
Т2 0,5—10 375—3000 220/380 Закрытое обдуваемое, многоско- ростные; привод станков
Продолжение прияож. 4
Вид двигателя Серия, тип двигателя Ри, кВт "синх- об/мин 1/я, В Исполнение; о5ласть применения
Краново- мтк, 1,4—37 при 750, 1000 Для частоты 50 Гц Тропическое; гидротехническое
металлурги- ческие мткв ПВ=25% 220/380, 500 Для частоты 60 Гц 440 исполнение; краны со ступенчатым регулированием скорости
мткм 2,2—28 при ПВ=25®/о 750, 1000 Для частоты 50 Гц 220/380, 500, 400, 240/415 Для частоты 60 Гц 220/380, 440 То же, но для приводов метал- лургического производства; много- скоростные
Специаль- ные АВШ 55, 100 1500 220/380, 127/220 Защищенное; вертикальные на- сосы
АОСТ 0,35 при ПВ=20% 1000, 1500 220/380, 500 Закрытое обдуваемое, с повы- шенным скольжением; электроподъ- емные механизмы
МАПЗ 2,5—60 3000 220/380 Водонаполненные, погружные; для работы в агрегате с центро- бежным насосом в артезианских колодцах
МДМУ 2,2—4,0 3000 220/380 Закрытое обдуваемое; деревооб- рабатывающие станки
пэд 10—46 3000 350, 400, 465, 600 Погружные; глубинные насосы нефтедобычи
АР 0,3—10 300—1500 380 Закрытое; привод рольгангов
АС, АСМ. АСШ 1,75—20 1000, 1000/330, 1000/250 220/380, 500 Защищенное, одно- и двухско- ростные; лифты
Примечание Обозначение величин см. приложение 1.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Маршак Е. Л-, Уманцев Р. Б. Схемы обмоток машин пере-
менного тока. М., «Энергия», 1974, 96 с.
2. Масандилов Л. Б., Москаленко В. В. Регулирование скорости
вращения асинхронных двигателей. М., «Энергия», 1968. 72 с.
3. Мандрыкин С. А. Обслуживание электродвигателей. М., «Энер-
гия», 1968. 88 с.
4. Электротехнический справочник. Под ред. П. Г. Грудин-ского,
М. Г. Чиликина (гл. ред.) и др. Изд. 4-е, перераб. Т. 1. М„ «Энер-
гия», 1971. 52-8 с.
5. Пиотровский Л. М. Электрические машины. Л., «Энергия»,
1971, 504 с.
6. Костенко М. П., Пиотровский Л. М. Электрические машины.
Ч. 2, М.—Л., «Госэнергоиздат», 1958. 652 с.
7. Обмоточные данные асинхронных двигателей. Под ред.
П. И. Цибулевского. М., «Энергия», 11971. 392 с.
8. Геращенко Г. В., Тембель П. В. Справочник по обмоточным
данным электрических машин и аппаратов. Киев, «Техника», 1968.
468 с.
9. Слоним Н. М. Испытания асинхронных двигателей при ре-
монте. М., «Энергия», 1970. 80 с.
10. Ривлин Л. Б. Как определить неисправность асинхронного
двигателя. Л., «Энергия», 1968. 48 с.
11. Правила технической эксплуатации электроустановок потре-
бителей и правила технической безопасности при эксплуатации элек-
троустановок потребителей. М., Атомиздат, 1973. 352 с.
12. Торопцев Н. Д. Трехфазный асинхронный двигатель в схеме
однофазного включения с конденсатором. М„ «Энергия», 1971. 64 с.
13. Маршак Е. Л. Ремонт обмоток статоров электрических ма-
шин переменного тока. М., «Энергия», 1966. 1'12 с.
14. Маршак Е. Л. Ремонт и модернизация асинхронных двига-
телей. М„ «Энергия», 1970. 280 с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие..........................................3
1. Принцип действия асинхронных электрических машин 5
2. Конструкция асинхронных двигателей.............12
3. Основные зависимости п рабочие характеристика
асинхронных двигателей............................30
4. Вращающие моменты и механические характеристики
асинхронных двигателей............................42
5. Пуск в ход трехфазных асинхронных двигателей . . 49
6. Регулирование частоты вращения асинхронных двига-
телей ...............................................53
7. Однофазные асинхронные двигатели..................61
8. Выбор асинхронных двигателей для работы с приво-
димыми механизмами...................................68
9. Эксплуатация асинхронных двигателей...............78
Приложения.........................................89
Список литературы..................................96
ЮРИН ФЕДОРОВИЧ АРХППЦЕВ
АСИНХРОННЫЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ
Редактор Е. Л. Маршак
Редактор издательства И. П. Березина
Технический редактор Н. А. Г а л а н ч е в а
Корректор М. Г. Гулина
Сдано в набор 2/IV 1975 г. Подписано к печати 11/VI 1875 г. Т-09237
Формат 84х1081/3< Бумага типографская № 2 Усл. печ- л. 5.04 Уч -игр. л. 5,2
Тираж 25000 *кз. Зак. 124 Цена 19 коп.
Нздаг'льство «Энергия», Москва, М-И4, Шлюзовая наб. Ш.
Московская типография № 10 Союзполиграфпрома
при Государственном комитете Совета Министров СССР
по делам издательств, полиграфии и книжной торювли.
Москва. М-1'14, Шлюзовая наб., 10.
Цена 19 коп.
им на
ttifPir fit^ет.пи»ос1м1