Роторный двигатель, принцип работы и техника применения | Халва

Роторный двигатель изобрел доктор Феликс Ванкель, вернее он был соавтором совместно с Вальтером Фройде. В 1957 году они разрабатывали две модели аналогичных роторных двигателей, но двигатель Ванкеля нашел более широкое применение. Именно поэтому этот двигатель часто также называют двигателем Ванкеля или роторным двигателем Ванкеля.
 Роторный двигатель, как и двигатель в вашей машине является двигателем внутреннего сгорания, но принцип его работы совершенно другой, в отличии от обычного поршневого двигателя.

 Если в поршневом двигателе, существует несколько (в зависимости от цилиндров) рабочих объемов (цилиндр и поршень),  поочередно выполняющих свои стандартные циклы – забор смеси, сжатие, зажигание и выхлоп, то в роторном, поршни заменены ротором. (рабочий треугольный орган в форме эпитрохоида), который в зависимости от угла поворота поочередно, совместно с корпусом, участвует все в тех же циклах перечисленных ранее (забор, сжатие, зажигание, выброс)
 В этой статье мы узнаем о том, как работает роторный двигатель, о его особенностях и интересных фактах связанных с ним, о достоинствах и недостатках. Давайте начнем наше знакомство с роторным двигателем, с принципа его работы.

Принцип работы роторно-поршневого  двигателя

Как и поршневой двигатель, роторный двигатель использует давление, создаваемое при сгорании топливно-воздушной смеси. Как и в поршневом двигателе, входное отверстие сообщается с дроссельной заслонкой, а выпускное с выхлопной системой. Если в поршневом двигателе это давление образуется в цилиндрах, а затем посредством поршней, шатунов передается на коленчатый вал, то в роторном двигателе передаточные звенья отсутствуют. Треугольный ротор в роторном двигателе является своеобразным поршнем, вращающимся по кругу и передающим крутящий момент на выходной вал.
 Фактически ротор при вращении делит общую камеру на три изолированных, в объеме каждой из этих условных камер происходит свой цикл (забор, сжатие, зажигание, выброс). Как и в случае с поршневым двигателем, роторные двигатели имеют всего 4 такта.
 Как правило, даже в самом простом роторном двигателе применяют два ротора. Такая конструкция позволяет уменьшить детонацию, увеличить стабильность работы двигателя. Если вы внимательно посмотрите на картинку, то увидите, что один полный оборот ротора, соответствует 3 оборотом вала.
 Сердцем роторного двигателя является ротор. Ротор в данном случае эквивалентен поршням в обычном двигателе. Ротор установлен на вал с неким эксцентриситетом. Фактически такое смещение можно сравнить с рукояткой на лебедке. Подобная установка ротора, позволяет передавать крутящий момент от него на вал.
 Как мы уже говорили, двигатель имеет 4 такта, они меняются в зависимости от угла поворота ротора. Сейчас мы кратко рассмотрим каждый из данных тактов в роторном двигателе. 

Забор топливно-воздушной смеси в роторном двигателе

Забор смеси начинается в тот момент, когда одна из вершин ротора проходит впускной клапан в корпусе. В это время, объем камеры расширяется, вовлекая в свое увеличивающееся пространство топливно-воздушную смесь. В тот момент, когда следующая вершина ротора проходит впускной канал, начинается следующий такт.
Сжатие топливно-воздушной смеси в роторном двигателе
Во время поворота ротора, объем смеси захваченной ротором уменьшается, что приводит к повышению давления. Максимальное давление образуется в тот момент, когда топливно-воздушная смесь находится в зоне свечей.

Сжигание топливно-воздушной смеси

Для зажигания смеси, как и в поршневом двигателе, используются свечи. Они зажигают смесь одновременно, то есть срабатывают синхронно. Обычно для роторного двигателя применяют две свечи зажигания. Применение двух свечей зажигания связано с особенностями рабочего объема. Он как бы вытянут по стенке корпуса, именно поэтому, эффективней использовать две свечи, чтобы смесь сгорала более быстро и равномерно. В случае с одной свечкой, смесь будет сгорать дольше, если можно так сказать постепенно, что значительно понизит пиковое давление во время взрыва при зажигании топливно-воздушной смеси.
 В итоге, от образовавшегося давления взрывной волны, получается рабочее усилие, проворачивающее ротор на эксцентрике вала. Крутящий момент передается на выходной вал. Ротор проворачивается до отверстия выпуска выхлопных газов.

Выброс отработавших выхлопных газов

Как только ротор одной из своих вершин пересекает границу выпускного отверстия, начинается выброс выхлопных газов. Ротор по инерции, а также посредством второго ротора, работающего асинхронно, продолжает менять свой угол и перемещается вершиной до впускного отверстия. Здесь все происходит заново от такта забора до такта выброса.

Узлы (детали) роторного двигателя

Далее мы расскажем о составляющих частях роторного двигателя, что также отчасти поможет вам в более точном понимании работы двигателя. Роторный двигатель имеет в своем составе систему зажигания, систему питания, систему охлаждения, которые похожи на те, что применяются в поршневых двигателях. А теперь о уникальных деталях.

Ротор роторного двигателя

Ротор имеет три выпуклых поверхности с фразированными углублениями. Углубление позволяют несколько увеличить рабочий объем.  На вершинах (углах) ротора имеются уплотнительные, однонаправленные пластинки. Именно они учувствуют в герметизации между ротором и корпусом. Есть также металлические кольца на каждой из сторон ротора, которые отделяют рабочую камеру от картера двигателя.  Кроме того, ротор имеет в центре с одной стороны зубчатый венец. Этот венец жестко закреплен с ротором. Именно через данную зубчатую передачу передается рабочий крутящий момент от двигателя.

Корпус роторного двигателя

Корпус роторного двигателя, словно многослойный пирог. Он имеет свои крышки, рабочие камеры, разделительные стенки. Лучше всего понять конструкцию корпуса можно будет взглянув на картинку.
Из нее видно, что двигатель имеет две камеры, разделенные стенкой и крышки с двух сторон. Все остальное конечно тоже имеет значение, но первостепенно именно то, что мы перечислили.
 А теперь мы расскажем о рабочих камерах корпуса роторного двигателя.  

  Внутренняя полость корпуса представляет из себя сложную форму, напоминающую овал. На самом деле овал имеет определенные компенсирующие отливы, которые обеспечивают герметизацию всех трех камер разделенных ротором, вне зависимости от угла его поворота и происходящего цикла. Для каждого цикла, в корпусе роторного двигателя, отведено свое место. В зависимости от угла поворота ротора выполняется соответствующий цикл, который повторяется с периодичностью через каждые 360 градусов поворота ротора
 Выпускные отверстия для выброса сгоревших газов, находятся также в корпусе рабочей камеры. Промежуточная стенка между камерами (на фото ниже)

удерживает вал в совеем центральном отверстии, уплотняется с роторами по боковым стенкам, имеет элементы системы охлаждения, инжекционные порты, направляющие втулки.

Выходной вал роторного двигателя

 Выходной вал имеет эксцентрики, в данном случае их два, так как на вал устанавливается два ротора, которые работают в противофазе, когда один в цикле выброса отработавших газов, второй в цикле забора смеси. Применение двух роторов позволяют скомпенсировать биения во время работы двигателя и соответственно уменьшить детонацию. За счет смещения эксцентрика и перемещения каждого из роторов по стенкам в корпусе двигателя, они стараются провернуть вал. В итоге, на нем образуется рабочий крутящий момент.

Достоинства роторного двигателя

Как мы уже упоминали, главным достоинством роторного двигателя является отсутствие передающих звеньев, а именно шатунов. Кроме того, для роторного двигателя не требуется  клапанов, пружин клапанов, распределительного вала, ремня ГРМ и т.д. Все это в итоге сказывается на габаритах и массе двигателя. Именно поэтому многие производители самолетов (например Skycar, Schleicher), предпочитают поршневым двигателям роторные.
 К плюсам роторного двигателя, как мы уже тоже говорили, можно отнести и очень хорошую сбалансированность деталей в нем. Его можно сравнить с оппозитным 4 поршневым двигателем.
 роторный двигатель более длительное время, по сравнению с поршневым, выдает крутящий момент на выходной вал. Если для роторного двигателя выход мощности на вал длится порядка ¾ оборота (270 градусов), то для поршневого двигателя крутящий момент передается только в течении ½ оборота (180 градусов)
 Так как ротор вращается всего один раз за три оборота вала, это также сказывается на ресурсе ротора, в отличии от поршневых двигателей, где поршень делает полный цикл за оборот вала. У японский моделей автомобилей, ресурс двигателя может достигать 300 т. км.

Недостатки роторных двигателей

 Так в современном мире роторные двигатели массово не применяются вследствие низкой экологичности.
 Роторные двигатели потребляют большее количество топлива, вследствие низких рабочих давлений в камере сгорания.
 Роторные двигатели не так распространены, что может стать проблемой при их ремонте и эксплуатации.
 В двигателе фактически нет системы смазки. Определенное количество смазки (моторного масла) постоянно выбрасывается в корпус к ротору. В итоге у двигателя имеется значительный расход масла. Кроме того, это должно быть высококачественное минеральное масло без присадок, так как «синтетика» выгорая, образует на стенках корпуса нагар.
 Двигатели намного сильнее нагреваются чем поршневые двигатели.

Всемирно известные автомобили, выпускающиеся с роторными двигателями

(На фото Mazda Cosmo Sport и Mazda RX8)

 Японская компания Mazda была пионером в разработке серийных автомобилей с роторным двигателем. Так первая Мазда Cosmo Sport увидела свет в далеком 1967 году. Следующее поколение — Mazda RX-7 поступила в продажу в 1978 году. Пожалуй, это была одна из самых удачных машин с роторным двигателем.  И последнее поколение автомобилей с роторным двигателем это Мазда RX-8.
 И в итоге, самым мощным без турбонаддува двигателем внутреннего сгорания стал двигатель «Renesis» от Мазда, объёмом всего 1,3 л. Именно у него рекордный показатель мощности к рабочему объему двигателя, а именно 250 л. с.
 В последние годы компании Мазда удалось значительно улучшить характеристики роторных двигателей. Двигатели стали более экологичны, и не требуют такого объема масла для смазки.
Выпускались автомобили с роторным двигателем и другими авопроизводителями: Audi, Mercedes.
  В СССР на АвтоВАЗе также выпускали ряд роторных двигателей. Роторные двигатели ставились на автомобиль 21079 (1,3 л 140 л.с.) и планировались к эксплуатации в спецслужбах.
 В 90 годах, в Научно-техническом центре ВАЗ были созданы следующие роторные двигатели ВАЗ-416, ВАЗ-426, ВАЗ-526.

Перспективы роторных двигателей

Основные перспективы роторных двигателей связаны с переходом на водородное топливо. Во-первых сразу решается проблема экологичности, а во-вторых, роторные двигатели практически не подвержены детонации при работе с этим видом топлива.

Синхронный электродвигатель с обмоткой возбуждения

Дмитрий Левкин

Синхронный электродвигатель с обмоткой возбуждения, как и любой вращающийся электродвигатель, состоит из ротора и статора. Статор — неподвижная часть, ротор — вращающаяся часть. Статор обычно имеет стандартную трехфазную обмотку, а ротор выполнен с обмоткой возбуждения. Обмотка возбуждения соединена с контактными кольцами к которым через щетки подходит питание.

Синхронный электродвигатель с обмоткой возбуждения (щетки не показаны)

Постоянная скорость вращения синхронного электродвигателя достигается за счет взаимодействия между постоянным и вращающимся магнитным полем. Ротор синхронного электродвигателя создает постоянное магнитное поле, а статор – вращающееся магнитное поле.

Работа синхронного электродвигателя основана на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и постоянного магнитного поля ротора

Статор: вращающееся магнитное поле

На обмотки катушек статора подается трехфазное переменное напряжение. В результате создается вращающееся магнитное поле, которое вращается со скоростью пропорциональной частоте питающего напряжения. Подробнее о том, как посредством трехфазного напряжения питания образуется вращающееся магнитное поле можно прочитать в статье «Трехфазный асинхронный электродвигатель».

Взаимодействие между вращающимся (у статора) и постоянным (у ротора) магнитными полями

Ротор: постоянное магнитное поле

Обмотка ротора возбуждается источником постоянного тока через контактные кольца. Магнитное поле создаваемое вокруг ротора возбуждаемое постоянным током показано ниже. Очевидно, что ротор ведет себя как постоянный магнит, так как имеет такое же магнитное поле (в качестве альтернативы можно представить, что ротор сделан из постоянных магнитов). Рассмотрим взаимодействие ротора и вращающегося магнитного поля. Предположим вы придали ротору начальное вращение в том же направлении как у вращающегося магнитного поля. Противоположные полюса вращающегося магнитного поля и ротора будут притягиваться друг к другу и они будут сцепляться с помощью магнитных сил. Это значит, что ротор будет вращаться с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле, то есть ротор будет вращаться с синхронной скоростью.

Магнитные поля ротора и статора сцепленные друг с другом

Скорость с которой вращается магнитное поле может быть вычислена по следующему уравнению:

,

• где N_s – частота вращения магнитного поля, об/мин,
• f – частота тока статора, Гц,
• p – количество пар полюсов.

Это значит, что скорость синхронного электродвигателя может очень точно контролироваться изменением частоты питающего тока. Таким образом эти электродвигатели подходят для высокоточных приложений.

Почему синхронные электродвигатели не запускаются от электрической сети?

Если ротор не имеет начального вращения, ситуация отличается от описанной выше. Северный полюс магнитного поля ротора будет притягиваться к южному полюсу вращающегося магнитного поля, и начнет двигаться в том же направлении. Но так как ротор имеет определенный момент инерции, его стартовая скорость будет очень низкой. За это время южный полюс вращающегося магнитного поля будет замещен северным полюсом. Таким образом появятся отталкивающие силы. В результате чего ротор начнет вращаться в обратную сторону. Таким образом ротор не сможет запуститься.

Демпферная обмотка — прямой запуск синхронного двигателя от электрической сети

Чтобы реализовать самозапуск синхронного электродвигателя без системы управления между наконечниками ротора размещается «беличья клетка», которая также называется демпферной обмоткой.

При запуске электродвигателя катушки ротора не возбуждаются. Под действием вращающегося магнитного поля, индуцируется ток в витках «беличьей клетки» и ротор начинает вращаться подобно тому, как запускаются асинхронные двигатели.

Когда ротор достигает своей максимальной скорости, подается питание на обмотку возбуждения ротора. В результате, как говорилось ранее, полюса ротора сцепляются с полюсами вращающегося магнитного поля и ротор начинает вращаться с синхронной скоростью. При вращении ротора с синхронной скоростью, относительное движение между белечьей клеткой и вращающимся магнитным полем равно нулю. Это значит, что отсутствует ток в короткозамкнутых витках, а следовательно «беличья клетка» не оказывает воздействия на синхронную работу электродвигателя.

Синхронные электродвигатели имеют постоянную скорость независящую от нагрузки (при условии что нагрузка не превышает макимально допустимую). Если момент нагрузки больше, чем момент создаваемый самим электродвигателем, то он выйдет из синхронизма и остановиться.

Низкое напряжение питания и низкое напряжение возбуждения также могут быть причинами выхода двигателя из синхронизма.

Синхронные электродвигатели могут также использоваться для улучшения коэффициента мощности системы. Когда единственной целью использования синхронных электродвигателей является улучшение коэффициента мощности их называют синхронными компенсаторами. В таком случае вал электродвигателя не соединяется с механической нагрузкой и вращается свободно.

Бесколлекторный двигатель постоянного тока: особенности и принцип работы

Как работает бесколлекторный двигатель?

Бесколлекторный двигатель постоянного тока имеет на статоре трёхфазную обмотку, и постоянный магнит на роторе. Вращающееся магнитное поле создаётся обмоткой статора, при взаимодействии с которым магнитный ротор приходит в движение. Для создания вращающегося магнитного поля на обмотку статора подаётся система трёхфазных напряжений, которая может иметь различную форму и формируется различными способами.

Формирование питающих напряжений (коммутация обмоток) для бесколлекторного двигателя постоянного тока производиться специализированными блоками электроники – контроллером двигателя. 

Заказать бесколлекторный двигатель в нашем каталоге

В простейшем случае обмотки попарно подключаются к источнику постоянного напряжения и по мере того как ротор поворачивается в направлении вектора магнитного поля обмотки статора производится подключение напряжения к другой паре обмоток. Вектор магнитного поля статора при этом занимает другое положение и вращение ротора продолжается. Для определения нужного момента подключения следующих обмоток используется датчик положения ротора, чаще других используются датчики Холла. 

Возможные варианты и специальные случаи

Выпускаемые сейчас бесколлекторные двигатели могут иметь самую разную конструкцию. 

По исполнению статорной обмотки можно выделить двигатели с классической обмоткой, намотанной на стальной сердечник, и двигатели с полой цилиндрической обмоткой без стального сердечника. Классическая обмотка обладает значительно большей индуктивностью, чем полая цилиндрическая обмотка, и соответственно большей постоянной времени. Из-за этого с одной стороны, полая цилиндрическая обмотка допускает более динамичное изменение тока (а, следовательно, и момента), с другой стороны при работе от контроллера двигателя, использующего ШИМ-модуляцию невысокой частоты для сглаживания пульсаций тока, требуются фильтрующие дроссели большего  номинала (а соответственно и большего размера). Кроме того, классическая обмотка, как правило, имеет заметно больший момент магнитной фиксации, а также меньший КПД, чем полая цилиндрическая обмотка.

Ещё одно отличие, по которому разделяются различные модели двигателей – это взаимное расположение ротора и статора – существуют  двигатели с внутренним ротором и двигатели с внешним ротором. Двигатели с внутренним ротором, как правило, имеют более высокие скорости и меньший момент инерции ротора, чем модели с внешним ротором. Благодаря этому двигатели с внутренним ротором имеют более высокую динамику. Двигатели с внешним ротором часто имеют несколько больший номинальный момент при том же наружном диаметре двигателя. 

Отличия от других типов двигателей

Отличия от коллекторных ДПТ. Размещение обмотки на роторе позволило отказаться от щёток и коллектора и избавиться тем самым от подвижного электрического контакта, который значительно снижает надёжность ДПТ с постоянными магнитами. По этой же причине  скорость у бесколлекторных двигателей, как правило, значительно выше, чем у ДПТ с постоянными магнитами. С одной стороны это позволяет увеличить удельную мощность бесколлекторного двигателя, с другой стороны не для всех применений такая высокая скорость является действительно необходимой

Отличия от синхронных двигателей с постоянными магнитами. Синхронные двигатели с постоянными магнитами на роторе очень похожи на бесколлекторные ДПТ по конструкции, однако есть и ряд различий. Во-первых термин синхронный двигатель объединяет в себе много различных видов двигателей, часть из которых предназначены для непосредственной работы от стандартной сети переменного тока, другая часть (например синхронные серводвигатели) может работать только от преобразователей частоты (контроллеров двигателей). Бесколлекторные двигатели, хотя и имеют на статоре трёхфазную обмотку, не допускают непосредственную работу от сетевого напряжения, и обязательно требуют наличия соответствующего контроллера. Кроме того синхронные двигатели предполагают питание напряжением синусоидальной формы в то время как бесколлекторные двигатели допускают питание переменным напряжением ступенчатой формы (блочная коммутация) и даже предполагают его использование в номинальных режимах работы.

Когда нужен бесколлекторный двигатель?

Ответ на этот вопрос достаточно прост – в тех случаях, когда он имеет преимущество перед остальными типами двигателей. Так, например, практически невозможно обойтись без бесколлекторного двигателя в применениях, где требуются большие скорости вращения: свыше 10000 об/мин.

Оправдано применение бесколлекторных двигателей также и в тех случаях, когда требуется высокий срок службы двигателя. В тех случаях, когда требуется применять сборку из двигателя с редуктором, однозначно оправдано применение низкоскоростных бесколлекторных двигателей (с большим числом полюсов). Высокоскоростные бесколлекторные двигатели в этом случае будут иметь скорость выше, чем предельно допустимая скорость редуктора, и по этой причине не будет возможности использовать их мощность полностью. Для  применений, где требуется максимально простое управление двигателем (без использования контроллера двигателя) естественным выбором будет коллекторный ДПТ. 

С другой стороны, в условиях повышенной температуры или повышенной радиации проявляется слабое место бесколлекторных двигателей – датчики Холла. Стандартные модели датчиков Холла имеют ограниченную стойкость к радиации и диапазон рабочих температур. Если в подобном применении всё же имеется необходимость использовать бесколлекторный двигатель, то неизбежными становятся заказные исполнения с заменой датчиков Холла на более стойкие к указанным факторам, что увеличивает цену двигателя и сроки поставки.

Роторные компрессоры

Компрессоры используются для того, чтобы для различных газов (в том числе воздух, хладагенты, природный газ и специальные газы: аммиак, кислород, азот и др.) получить давление выше, чем нормальное атмосферное давление.

Роторные компрессоры являются компрессорам объемного типа. Объемный компрессор создает уменьшение объема газа для увеличения его давления.

Роторные компрессоры получили свое название от вращающегося рабочего элемента. Они сжимают газы при помощи кулачковых роторов, жидкости, винтов или пластин. В ответ на запросы рынка усилиями многих компаний-производителей появились на свет компактные и эффективные компрессорные машины.

К роторным компрессорам относятся компрессоров следующих типов: винтовой, кулачковый (Рутс компрессор), пластинчатый, спиральный и жидкостно-кольцевой.

За исключением различий в конструктивном исполнении, компрессоры этого типа имеют несколько общих особенностей. Наиболее важная особенность, которая отличает их от поршневых компрессоров, – отсутствие большого количества клапанов. Роторные компрессоры имеют меньший вес, чем поршневые, имеют простое конструктивное решение, могут быть с одним или несколькими роторами. Дизайн ротора отличает типы друг от друга, и также режим работы и размер являются уникальными для каждого типа компрессоров.

Роторные компрессоры часто представляют собой одинарный агрегат с приводом. Кроме того встречаются установки с последовательным расположением, в комплекте или без промежуточного редуктора.

Большинство компрессоров роторного типа комплектуют электродвигателем, однако переносные компрессоры могут комплектоваться также двигателем внутреннего сгорания.

Роторный винтовой компрессор

рис 1. Винтовой компрессор

Винтовой компрессор – это широко используемое средство для сжатия воздуха, технологических газов и хладагента. Эффективная работа винтовых компрессоров зависит в основном от правильного дизайна ротора. Данный тип компрессоров часто используется в промышленности. В последние десятилетия данный тип компрессоров стал широко популярен в газовой промышленности при работе с низким давлением и высокой производительностью. Давление на всасывании может быть очень низким, а на нагнетании достигать 400psig.

Винтовой компрессор имеет показатели, близкие к поршневым и центробежным компрессорам. Так, например, большая винтовая установка, рассчитанная на 40000 cfm – это типичная зона применения центробежных компрессоров, а небольшие установки для автомобильного кондиционирования воздуха – это типичная область применения поршневых компрессоров.

Конструктивное устройство:

Рабочий элемент компрессора – два винтовых ротора, которые вращаются по направлению друг к другу: когда левый ротор поворачивается по часовой стрелке, правый ротор вращается против часовой стрелки. Роторы и корпус разделены небольшим зазором. Оба ротора могут крепиться к валу привода, который приводит компрессор в рабочее состояние. В компрессоре есть впускное и выпускное отверстие для рабочей среды. Винтовые компрессоры могут иметь различные материальные исполнения. Термическая обработка роторов обычно не требуется.

Принцип работы

Роторный винтовой компрессор, показанный на рисунке 1, состоит из двух винтов или роторов в зацеплении, которые удерживают газ между собой и корпусом компрессора. Двигатель приводит в движение ведущий ротор, который, в свою очередь, приводит в движение ведомый ротор. Оба ротора расположены в корпусе, в котором также имеются входное и выходное отверстие. Газ поступает в компрессор через входное отверстие и заполняет пустоты между роторами. Когда роторы находятся в движении, газ сжимается роторами, тем самым уменьшая его объем. В процессе работы компрессора между роторами нет прямого контакта, что, в свою очередь означает отсутствие износа поверхности роторов, увеличение надежности всего оборудования и равномерную подачу газа.

Описание типа

Компрессоры данного типа могут быть безмасляными или маслозаполненными. В маслозаполненном компрессоре винтового типа смазка впрыскивается в газ, который задерживается внутри корпуса. В этом случае смазка также используется для охлаждения компрессора. Газ удаляется из сжимаемой газосмазывающей смеси в сепараторе. Роторные винтовые компрессоры рециркулируют смесь газа с маслом от 1 до 8 раз в минуту для охлаждения газа и последующего их разделения. Так как винтовые компрессоры используют закрытую смазочную систему, требуется небольшое количество масла. Вязкость масла подбирается в зависимости от удельной теплоемкости газа.

В компрессорах сухого типа роторы движутся без смазки (или хладагента). Тепло от сжатия удаляется из компрессора, ограничивая возможность его работы до одной ступени.

Безмаслянные винтовые компрессоры обычно используются для специальных условий. Из-за отсутствия масла не требуется много ступеней как в компрессорах маслозаполненного типа чтобы достичь такого же высокого давления. Некоторые безмаслянные компрессоры используют воду в качестве охладителя. Для масла и воздуха используются отдельные отверстия.

Большинство промышленных воздушных компрессоров винтового типа имеют двигатели мощностью от 30 до 200 лс. Эти компрессоры используют от одного до трех винтовых роторов, которые удерживают среду внутри камеры, которая уменьшается в размере для увеличения давления. Клапаны открываются при остановке для сброса внутреннего давления и делают пуск более плавным.

Промышленный роторный винтовой компрессор может работать круглосуточно 7 дней в неделю и обычно работает дольше и эффективнее, если используется именно таким образом. Если винтовой компрессор подобран правильно, он может быть одним из энергоэффективных типов компрессоров.

Обычно маслозаполненный компрессор укомплектован клапаном минимального давления, который не позволяет воздуху попасть в пневмосистему, пока не будет достигнуто минимальное давление для смазки компрессора. Масляный фильтр удаляет загрязняющие вещества в масле, и также есть второй масляный фильтр, который очищает от крупных загрязнений. На компрессор монтируют перепускной клапан для поддержания давления, когда компрессор на холостом ходу.

У безмасляного компрессора несколько другие компоненты. Обычно это две винтовые пары, воздух охлаждается в промежуточном радиаторе между ними и шестерни для обоих винтовых пар расположены в корпусе редуктора и редуктор смазывается. Масляное уплотнение и повышенное давление удерживают масло от попадания из редуктора на винты.

В роторном винтовом компрессоре смазывающее вещество впрыскивается в корпус компрессора. Вращающиеся роторы соприкасаются со смесью газов и смазывающего вещества. В дополнение к тому, что тонкая пленка смазывающего вещества предотвращает контакт металл по металлу, смазывающее вещество также несет функцию уплотнителя, предотвращая рекомпрессию газа, которая возникает, когда горячий газ под высоким давлением попадает в уплотнение между роторами и сжимается снова. Рекомпрессия может привести к тому, что температура нагнетания газа превысит расчетную, что в конечном итоге приведет к потери надежности установки. Смазывающее вещество также выступает в качестве охладителя, удаляя тепло во время процесса сжатия газа.

Основные преимущества роторных компрессоров

• все рабочие части движутся и могут работать при больших скоростях;
• контакта между вращающимися частями практически нет, что делает их очень надежными;
• несложное техническое обслуживание;
• низкие затраты на техническое обслуживание и эксплуатацию;
• работа при низком давлении всасывания;
• компактность и небольшой вес;
• долгий срок службы.

Области применения:

Винтовые компрессоры обычно используют для непрерывной работы в различных промышленностях и могут быть как стационарными, так и передвижными. Их мощность может быть от 3 лс (2,2кВт) до более 1200 лс (890кВт), а давление от низкого до более 1,200 psi (8.3 MPa).

Винтовые компрессоры работают с большим количеством сред, среди которых могут быть газы, пары или мультифазные смеси с учетом, что фазы внутри машины могут меняться. Обычно, компрессоры для хладагента и технологических газов, которые работают продолжительное время, имеют высокую эффективность, в то время как для воздушных компрессоров, особенно для мобильных, эффективность может быть менее важна, чем размер и стоимость.

Винтовые компрессоры идеально подходят для большинства применений, где требуется сжатие:

• дожатие топливного газа;
• дожатие газа из буровой скважины;
• улавливание паров;
• сжатие газа из органических отходов и газа вторичной переработки;
• сжатие коррозионных и или грязных технологических газов;
• воздух
• холодильное оборудование
• и др.

Роторный компрессор с кулачковыми роторами

рис 2. Компрессор с кулачковыми роторами

Описание типа и конструктивное устройство:

Схематическая диаграмма роторного компрессора с кулачковыми роторами, представлена на рис. 2. Обычно данный тип компрессоров используется там, где требуется большой объем. Эти машины очень надежны, так как вращающиеся части не соприкасаются друг с другом, необходимость подачи масла для их смазки исключается и потребность в техническом обслуживании невелика. Подаваемый воздух 100% безмасляный. Расход компрессора в большей степени зависит от рабочей скорости.

Установки большого размера (свыше 5000cfm) имеют прямое подсоединение к своим двигателям, установки меньшего размера имеют клиноременную передачу. В качестве приводов обычно выступают электродвигатели. Также компрессоры могут поставляться с голым валом, для подсоединения к приводу Заказчика. В комплект поставки могут входить звукопоглотитель, клапаны, фильтры, перепускной клапан и компенсаторы.

Основные части компрессора: роторы, корпус, распределительные шестерни, подшипники, уплотнения. Профиль кулачков роторов обычно эвольвентный, хотя может быть и циклоидальный. Зазор между роторами и корпусом делают обычно минимальный для предотвращения протечек. У ротора может быть два или три кулачка. Корпус обычно изготавливают из чугуна, конструкцию из алюминия поставляют для специальных условий. Обычно используется смазывание разбрызгиванием, однако на некоторых установках делают внешнюю систему смазки.

Принцип работы

Принцип работы компрессор аналогичен принципу роторного винтового компрессора, кроме того, что соприкасающиеся кулачковые роторы обычно не смазываются. Особенность данного типа компрессоров в том, что газ внутри не сжимается. Роторы могут монтироваться на параллельных валах внутри цилиндра. Комплект шестерен синхронизирует вращение роторов. Кулачки не соприкасаются друг с другом. Когда кулачковые рабочие колеса вращаются, газ поступает между ними и корпусом компрессора, где он сжимается из-за их вращения, а затем поступает в нагнетательную линию. При этом подшипники и распределительные шестерни смазываются.

Области применения:

Данный тип компрессоров предназначены для сжатия воздуха и нейтральных газовых смесей.

Сфера применения:

• сельское хозяйство;
• строительство;
• химическое производство;
• электроника;
• металлургия;
• системы водоснабжения
• пищевая промышленность.
• промышленные печи
• фармацевтическая промышленность
• центральная подача вакуума
• дегазация
• пневмотранспорт
• фильтрация
• места хранения органических отходов

Роторные компрессоры с кулачковыми роторами находят свое применение там, где требуется относительно постоянный расход при меняющемся давлении на нагнетании при транспортировке материалов, насыщении жидкости воздухом, добыче газа и улавливании паров, снабжении газом и воздухом низкого давления, обработке отработанной воды, рекультивации почв, на цементных заводах и пр.

Ротационно-пластинчатый компрессор

рис 3. Пластинчатый компрессор

Описание типа и конструктивное устройство:

Ротационно-пластинчатый компрессор схематически представлен на рисунке 3. Ротационно-пластинчатые компрессоры имеют в своем составе ротор с несколькими скользящими пластинами, которые эксцентрически монтируются в корпусе.

Компрессоры этого типа бывают сухого типа и маслонаполненные. Компрессоры с маслом наиболее эффективны и могут достигать 90%-й эффективности. Также они создают большее давление, чем сухой тип компрессора.

Компрессоры данного типа могут быть стационарными или переносными, иметь одну или несколько ступеней, могут иметь привод от электродвигателя или двигателя внутреннего сгорания. Ротационно-пластинчатый компрессор сухого типа используют при относительно низком давлении (2бар), в то время как маслонаполненные компрессоры имеют достаточный коэффициент полезного действия для достижения давления в 13 бар на одной ступени.

Наиболее часто используемый тип привода – электрический двигатель. На небольших установках (менее 100 лс) применяют клиноременную передачу.

Цилиндр изготавливают обычно из чугуна. Входные и выходные отверстия имеют фланцевое подсоединение. Для установок со смазкой пластины изготавливают из слоистого асбеста с вкраплениями фенолоальдегидных полимеров. Графит используется в установках без смазки. Ротор изготавливают из углеродистой стали. На больших установках ротор может быть изготовлен из чугуна, а вал из углеродистой стали.

Принцип работы

Лопасти ротора выдвигаются и скользят по внутренней поверхности цилиндра под действием центробежной силы. В результате из-за вращения объем камеры между двумя лопастями постоянно меняется. По мере вращения ротора, рабочая среда попадает в область большего объема, а затем подается на нагнетание уже в качестве сжатого газа из области меньшего объема.

Процесс смазки ротационно-пластинчатого компрессора происходит один раз за режим работы. Смазка впрыскивается в компрессор и выходит вместе со сжимаемым газом и обычно не рециркулирует. Смазывающее вещество создает тонкую пленку между корпусом компрессора и скользящими пластинами. Скольжение пластин по поверхности корпуса требует от смазывающего вещества, чтобы оно выдерживало высокое давление в компрессорной системе.

Области применения:

Ротационно-пластинчатые компрессоры используются при улавливании газов и для повышения давления газа, конкурируя с поршневыми компрессорами. Они уступают в эффективности, но они достаточно компактны, имеют меньший вес и не требуют подготовки для них специального фундамента. Данный тип компрессоров используется также для удаления паров. Ротационно-пластинчатые компрессоры доказали свою надежность в качестве сжимающего оборудования для природного газа и метана.

Ротационно-пластинчатые компрессоры применяют для:

• центральной подачи вакуума
• охлаждения
• извлечения растворителей
• пропитки (поверхности материала под воздействием вакуума пропитывающим веществом)
• сушки (напр. медицинской продукции)
• дегазации
• герметизации солнечных модулей
• упаковки продуктов питания
• вакуумной формовки
• герметизация лотков в пищевой промышленности
• упаковки непищевой продукции
• обработки заготовок
• пневмотранспорта
• полиграфической и целлюлозно-бумажной промышленности

Особое внимание необходимо уделять контролю за износом пластин, так как их износ может послужить причиной повреждения цилиндра.

Жидкостно-кольцевые компрессоры

Конструктивное устройство и описание типа

Жидкостно-кольцевой компрессор является уникальным видом компрессоров, так как в нем используется сжатие при помощи жидкостного кольца, которое действует как поршень. Одиночный ротор располагается эксцентрически внутри корпуса. Входное и выходное отверстие для газа располагается на роторе. Стандартное материальное исполнение – чугун для цилиндра и углеродистая сталь для вала, сталь для частей ротора. Конструктивно жидкостно-кольцевые компрессоры могут быть как одноступенчатыми, так и многоступенчатыми.

Принцип работы

Сжимающая жидкостная среда заполняет частично ротор и цилиндр, и образует кольцо при движении поршня. При движении поршня в корпусе образуется газовый карман. Газ сжимается в полостях, которые образуют поверхности жидкостного кольца и ротора. На стороне всасывания объем полостей увеличивается и происходит её заполнение газом, на нагнетании объем уменьшается, происходит сжатие газа и подача его в нагнетательную линию. В качестве сервисной жидкости обычно используют воду.

Основные преимущества

надежность;

возможность эксплуатации при минусовых температурах;

эффективная теплоотдача;

простое техническое обслуживание;

низкий уровень шума и почти полное отсутствие вибраций;

компрессоры могут работать почти со всеми газами и парами;

нет металлического контакта между вращающимися частями.

Области применения:

Данный тип компрессоров применяют для сжатия паров, опасных и токсических газов, а также горячих газов, в том числе с содержанием пыли или жидкости. После взаимодействия газа и рабочей жидкости, температура газа повышается незначительно, что дает почти изометрическое уплотнение. Жидкостно-кольцевые компрессоры используются там, где требуются надежная, безопасная работа и требуются специальные технологические условия.

Сферы применения

• производство пластмасс – регенерация технологических газов,
• нефтехимическая промышленность – уплотнение горючих газов (паров бензина, водорода)
• общий газовый перенос
• удаление воздуха из глины
• удаление нефтяных остатков
• защита от коррозии водопроводных труб
• удаление пыли в горнодобывающей промышленности
• производство биогаза
• сжатие анаэробных газов
• очистка и утилизация сточных вод
• разлив продукта на пивоваренных заводах
• погрузочно-разгрузочные операции
• системы очистки и удаления жира из частиц углеводородов
• прочее

Спиральные компрессоры

Конструктивное устройство и описание типа

Спиральный компрессор – это объемная машина с движением по орбите, в которой сжатие происходит при помощи двух спиральных элементов вложенных друг в друга.

Хотя идея спирального компрессора известна уже давно спиральные компрессоры это достаточно новая технология. Первый патент на спиральный компрессор был выдан в 1905 году французскому инженеру Леону Круа, но только в 1970 году с развитием высокоточной механической обработки удалось сделать рабочий прототип. На сегодняшний день спиральные компрессоры находят свое применение, как в коммерческих, так и бытовых областях.

Спиральные компрессоры полностью герметичны. Блок спиралей, муфта, противовесы, двигатель и подшипники смонтированы в сварном стальном корпусе. Большинство спиральных компрессоров для кондиционирования имеют вертикальную конструкцию. Кожух представляет собой цилиндрическую емкость, расположенную вертикально и разделенную на часть низкого давления и часть высокого давления. Нижняя часть кожуха служит в качестве резервуара для масла и жидкости. Спирали обычно изготавливают из заготовок из углеродистой стали. Особое внимание уделяется изготовлению спиралей, так как требуется их точная подгонка.

Принцип работы

Спиральный компрессор использует две спирали, одну зафиксированную, а другую движущуюся, соединенную с двигателем. Спирали вложены одна в другую, так что во время движения при их взаимодействии образуются полости для рабочей среды. Среда подвергается сжатию при движении по орбите подвижной спирали вокруг неподвижной спирали и постепенно нагнетается к центру. Когда полости перемещаются, они уменьшаются в объеме и сжимают газ.

Основные преимущества

Спиральная технология предлагает преимущества по ряду причин. Большие отверстия на всасе и нагнетании сокращают потери давления, возникающие в процессе всасывания и нагнетания. Также физическое разделение этих процессов сокращает передачу тепла к всасываемому газу. Преимущества спиральных компрессоров заключается в их небольших размерах и меньшем весе, чем у поршневых компрессоров среднего класса. Это эффективные устройства, работающие при различных коэффициентах сжатия. Также к преимуществам можно отнести относительно низкий уровень шума и вибраций, высокий уровень надежности и долгий срок эксплуатации, благодаря тому, что в сжатии участвует небольшое количество деталей и отсутствуют клапаны.

Области применения

Спиральные компрессоры изготавливают в разных размерах до 25т. Они нашли широкое применение в бытовых и коммерческих системах обогрева, вентиляции и кондиционирования воздуха. Они успешно используются для охлаждения молока в оптовой таре, в контейнерных перевозках, в морских контейнерах и продовольственных прилавках-витринах, в водяных охладителях. Спиральные компрессоры используются для производства сжатого воздуха и безмасляного сжатого воздуха.

Горизонтальные герметичные спиральные компрессоры могут работать с природным газом, воздухом и гелием и имеют масляное охлаждение. Другая область применения для такого компрессора – это улавливание газовых паров на нефтяных месторождениях.

Однофазный асинхронный двигатель: принцип работы

Особенности устройства и работы

Двигатель имеет простое устройство. Статор укомплектован двумя обмотками: первая обмотка — основная, т.е. рабочая, вторая обмотка — пусковая, которая работает только во время запуска мотора.

Если сравнивать с другими двигателями, у однофазного асинхронного мотора нет момента впуска. Если присмотреться, ротор внешне напоминает клетку для грызунов. Ток одной фазы создает магнитное поле, которое состоит из двух полей. При включении двигателя ротор остается без движения.

Расчет результирующего момента при неподвижном роторе находится в основе магнитных полей, которые образуют два вращающих момента.

Расчет:

Mn = М1 — М2

М — противоположные моменты;

n — частота вращения.

Асинхронный однофазный двигатель: принцип работы

При задействовании неподвижной части наступает вращающий момент. Поскольку он возникает только после запуска, мотор укомплектован отдельным пусковым устройством.

У однофазного асинхронного мотора есть немало отличий от, к примеру, трехфазных. Если говорить об основных, стоит отметить особенности статора. На пазах предусмотрена двухфазная обмотка: основная, т.е. рабочая, и пусковая.

Магнитные оси расположены друг к другу перпендикулярно. При работе основная фаза не вызывает вращение ротора, ось магнитного поля остается неподвижной.

Для расчета обмоток статора разработаны специальные программы.

Какие бывают типы однофазных двигателей

На сегодня существуют следующие типы однофазных асинхронных моторов: с конденсаторным и бифилярным механизмом. У каждого из механизмов свои особенности, достоинства и недостатки.

Бифилярный пуск

Бифилярная обмотка в постоянном режиме не используется, поскольку при таком использовании падает значение КПД. С увеличением оборотов, она обрывается. Обмотка пуска включается на пару секунд, расчет работы по 3 сек до 30 раз в час. Если будет превышен запуск, витки перегреются.

Конденсаторный пуск

Фаза расщепленная, цепь вспомогательной обмотки начинает работать при запуске. Для того, чтобы был достигнут пусковой момент, необходимо создать круговое магнитное поле. Для наилучшего пускового момента используется конденсатор. Моторы с включенными конденсаторами в цепи называются конденсаторными и работают на основе вращения поля магнитов. У конденсаторного мотора предусмотрено две катушки, которые находятся под постоянным напряжением.

Основные принципы работы

В основе принципа работы находится короткозамкнутый ротор. Магнитное поле имеет вид двух кругов с противоположными последовательностями, они двигаются в разные стороны с одинаковой скоростью. Достаточно разогнать ротор в нужную сторону, чтобы он продолжил движение в ту же сторону.

Именно поэтому для запуска однофазного асинхронного двигателя используют кнопку пуска. С ее нажимом статор начинает работу. Токи заставляют вращаться магнитное поле, в воздушном зазоре появляется магнитная индукция. Всего спустя несколько секунд разгон ротора равняется номинальной скорости.

Если кнопку пуска отпустить, электродвигатель переходит с режима двух фаз на одну фазу. Однофазный режим поддерживается за счет переменного поля магнитов, которое из-за скольжения вращается быстрее ротора.

Схема центробежного выключателя

Для эффективной работы однофазного асинхронного двигателя принято встраивать центробежный выключатель, а также реле с замыкающими контактами. Выключатель прерывает пуск статорной обмотки при достижении номинальной скорости ротора. Тепловое реле отключает двухфазную обмотку при перегреве. Это оптимальная комплектация мотора, которая обеспечит безопасную и надежную работу оборудования на долгие годы.

Изменение направления роторного вращения происходит при перемене направления тока в любой из фаз обмотки при запуске. Для этого достаточно нажать пусковую кнопку и переустановить одну или две металлические пластины. Для образования фазового сдвига необходимо добавить в цепь конденсатор или дроссель, резистор.

При запуске двигателя работает две фазы, потом — только одна. Как видите, асинхронный однофазный двигатель принцип работы имеет достаточно простой и понятный. В отличие от других моторов, с ним просто и легко работать.

В чем достоинства однофазного асинхронного двигателя:

• доступная цена;
• простая конструкция;
• небольшой вес, компактность;
• большая двигательная способность из-за отсутствия коллектора;
• питание от синусоидальной сети.

В чем недостатки однофазного асинхронного двигателя:

• небольшой диапазон регулировки частоты вращения;
• отсутствие или небольшой пусковой момент, низкий КПД.

Асинхронный двигатель с фазным ротором

Асинхронный двигатель с фазным ротором – это двигатель, который можно регулировать с помощью добавления в цепь ротора добавочных сопротивлений. Обычно такие двигатели применяются при пуске с нагрузкой на валу, так как увеличение сопротивления в цепи ротора, позволяет повысить пусковой момент и уменьшить пусковые токи. Этим асинхронный двигатель с фазным ротором выгодно отличается от АД с короткозамкнутым ротором.

Статор (3) выполнен, так же как и в обычном асинхронном двигателе, он представляет из себя полый цилиндр, набранный из листов электротехнической стали, в который уложена трехфазная обмотка.

Ротор (4) по сравнению с короткозамкнутым, представляет из себя более сложную конструкцию. Он состоит из сердечника в который уложена трехфазная обмотка, аналогично обмотке статора. Отсюда название двигателя. Если двигатель двухполюсный, то обмотки ротора смещены геометрически друг относительно друга на 120. Эти обмотки соединяются с тремя контактными кольцами (2), расположенными на валу (5) ротора. Контактные кольца выполнены из латуни или стали, причем друг от друга они изолированы. С помощью нескольких металлографитовых щеток (обычно двух), которые расположены на щеткодержателе (1) и прижимаются пружинами к кольцам, в цепь вводятся добавочные сопротивления. Выводы обмоток соединяются по схеме «звезда».

Добавочное сопротивление вводится только при пуске двигателя. Причем им обычно служит ступенчатый реостат, сопротивление которого уменьшают с увеличением оборотов двигателя. Таким образом пуск двигателя осуществляется тоже ступенчато. После того, как разгон закончился и двигатель вышел на естественную механическую характеристику, обмотку ротора закорачивают. Для того, чтобы сохранить щетки и снизить потери на них, в двигателях с фазным ротором существует специальное устройство, которое поднимает щетки и замыкает кольца. Таким образом, удается повысить еще и КПД двигателя.

Добавочное сопротивление позволяет главным образом осуществить пуск двигателя под нагрузкой, работать с ним длительное время двигатель не может, так как механические характеристики слишком мягкие и работа двигателя на них нестабильна.

Для того чтобы автоматизировать пуск двигателя, в обмотку ротора включают индуктивность. В момент пуска, частота тока в роторе наибольшая, а значит и индуктивное сопротивление максимально. Затем, при разгоне двигателя, частота, как и сопротивление уменьшаются, и двигатель постепенно начинает работать в обычном режиме.

За счет усложнения своей конструкции, асинхронный двигатель с фазным ротором, обладает хорошими пусковыми и регулировочными характеристиками. Но по той же причине, его стоимость возрастает приблизительно в 1.5 по сравнению с обычным АД, кроме того увеличивается масса, размеры и как правило, уменьшается надежность двигателя.

Просмотров: 26724

Асинхронный электродвигатель. Устройство и принцип действия. – www.motors33.ru

Асинхронный электродвигатель имеет две основные части – статор и ротор. Неподвижная часть двигателя называется статор. С внутренней стороны статора сделаны пазы, куда укладывается трехфазная обмотка, питаемая трехфазным током. Вращающаяся часть машины называется ротор, в пазах его тоже уложена обмотка. Статор и ротор собираются из отдельных штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,35-0,5 мм. Отдельные листы стали изолируются один от другого слоем лака. Воздушный зазор между статором и ротором делается как можно меньше (0,3-0,35 мм в машинах малой мощности и 1-1,5 мм в машинах большой мощности).
В зависимости от конструкции ротора асинхронные двигатели бывают с короткозамкнутым и с фазным роторами. Наибольшее распространение получили двигатели с короткозамкнутым ротором, они просты по устройству и удобны в эксплуатации.
Трехфазная обмотка статора помещается в пазы и состоит из ряда катушек, соединенных между собой. Каждая катушка сделана из одного или нескольких витков, изолированных между собой и от стенок паза.

Рис. 1. Различные виды обмотки статора асинхронных электродвигателей

На рис. 1, а) показана обмотка статора асинхронного электродвигателя. У этой обмотки каждая катушка состоит из двух проводников. Обмотка, состоящая из трех катушек, создает магнитное поле с двумя полюсами. За один период трехфазного тока магнитное поле сделает один оборот. При частоте 50 Гц это будет соответствовать 50 об/сек, или 3000 об/мин.
На рис. 1, б) показана обмотка, у которой каждая сторона катушки состоит из двух проводников.
Скорость вращения магнитного поля четырехполюсного статора вдвое меньше скорости вращения поля двухполюсного статора, т. е. 1500 об/мин (при 50 Гц). Обмотка четырехполюсного статора с одним проводником на полюс и фазу показана на рис. 1, в), а с двумя проводниками на полюс и фазу – на рис. 1, г). Магнитное поле шестиполюсного статора имеет втрое меньшую скорость, чем двухполюсного, т. е. 1000 об/мин (при 50 Гц). Обмотка шестиполюсного статора с одним проводником на полюс и фазу представлена на рис. 1, д). Число всех пазов на статоре равно утроенному произведению числа полюсов статора на число пазов, приходящееся на полюс и фазу.

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором является самым распространенным из электрических двигателей, применяемых в промышленности. Рассмотрим его устройство. На неподвижной части двигателя – статоре 1 – размещается трехфазная обмотка 2 (рис. 2), питаемая трехфазным током. Начала трех фаз этой обмотки выводятся на общий щиток, укрепленный снаружи на корпусе электродвигателя.

Рис. 2. Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором
Собранный сердечник статора укрепляют в чугунном корпусе 3 двигателя. Вращающуюся часть двигателя – ротор 4 – собирают также из отдельных листов стали. В пазы ротора закладывают медные стержни, которые с двух сторон припаивают к медным кольцам

Рис. 3. Короткозамкнутый ротор
а — ротор с короткозамкнутой обмоткой, б — «беличье колесо»,
в — короткозамкнутый ротор, залитый алюминием;
1 — сердечник ротора, 2 — замыкающие кольца, 3 — медные стержни,
4 — вентиляционные лопатки
Таким образом, все стержни оказываются замкнутыми с двух сторон накоротко. Если представить себе отдельно обмотку такого ротора, то она по внешнему виду будет напоминать «беличье колесо». В настоящее время у всех двигателей мощностью до 100 кВт «беличье колесо» делается из алюминия путем заливки его под давлением в пазы ротора. Вал 6 вращается в подшипниках, закрепленных в подшипниковых щитах 7 и 8. Щиты при помощи болтов крепятся к корпусу двигателя. На один конец вала ротора насаживается шкив для передачи вращения рабочим машинам или станкам.
Устройство статора асинхронного двигателя с фазным ротором и его обмотка не отличаются от устройства статора двигателя с короткозамкнутым ротором. Различие между этими электродвигателями заключается в устройстве ротора.

Рис. 4. Разрез асинхронного двигателя с фазным ротором
1 — вал двигателя, 2 — ротор, 3 — обмотка ротора, 4 — статор, 5 — обмотка статора, 6 — корпус, 7 — подшипниковые крышки, 8 — вентилятор, 9 — контактные кольца
Фазный ротор имеет три фазные обмотки, соединенные между собой звездой (реже треугольником). Концы фазных обмоток ротора присоединяют к трем медным кольцам, укрепленным на валу ротора и изолированным как между собой, так и от стального сердечника ротора, вследствие чего этот двигатель получил также название двигателя с контактными кольцами. Три кольца жестко насажены на вал ротора (через изоляционные прокладки). На кольца накладываются щетки, которые размещены в щеткодержателях, укрепленных на одной из подшипниковых крышек.
Щетки, скользящие по поверхности колец ротора, все время имеют с ними хороший электрический контакт и соединены, таким образом, с обмотками ротора. Щетки соединены с трехфазным реостатом.

Источник: Кузнецов М. И. Основы электротехники. Учебное пособие.
Изд. 10-е, перераб. «Высшая школа», 1970.

Конструкция, принцип работы, типы и различия

Электромагнитное вращение — первая роторная машина, разработанная «Аньосом Йедликом» с 1826 по 1827 год с помощью коммутатора и электромагнитов. В двигателе или генераторе ключевую роль играют обе части, такие как ротор и статор. Основное различие между этими двумя параметрами заключается в том, что статор является неактивной частью двигателя, а ротор — вращающейся частью. Точно так же асинхронные двигатели, такие как асинхронные, и синхронные двигатели, такие как генераторы переменного тока и генераторы, включают электромагнитную систему, которая включает в себя статор, а также ротор. В асинхронном двигателе доступны два типа конструкций: с короткозамкнутым ротором и с обмоткой. В генераторах переменного тока доступны два типа конструкций: выступающий полюс и цилиндрический. В этой статье обсуждается обзор ротора двигателя / генератора.

Что такое ротор?

Определение: Это подвижная часть в электромагнитной системе двигателя, генератора и генератора переменного тока. Его еще называют Маховиком, вращающимся магнитопроводом, генератором переменного тока.В генераторе переменного тока он включает в себя постоянные магниты, которые движутся примерно к железным пластинам статора, чтобы произвести переменный ток (переменный ток). Он использует существующее движение для своей функции. Его вращение может происходить из-за взаимодействия между магнитными полями и обмотками, которые создают крутящий момент в области оси.

ротор

Конструкция и принцип работы ротора

В трехфазном асинхронном двигателе после подачи переменного тока на ротор обмотки статора усиливаются, создавая вращающийся магнитный поток. Поток создает магнитное поле в воздушном зазоре между статором и ротором, чтобы индуцировать напряжение для генерации тока через стержни. Цепь этого может быть замкнута, и ток будет течь по проводникам.

сердечник ротора

Действие магнитного потока и тока создает силу для создания крутящего момента для запуска двигателя. Ротор генератора переменного тока может быть сконструирован с проволочной катушкой, заключенной в область железного сердечника.

Магнитный компонент может быть изготовлен из листовой стали, чтобы облегчить штамповку паза для проводника до точных размеров и форм.Когда ток проходит в катушке в магнитном поле, он создает ток поля в области сердечника.

обмотка ротора

Сила тока поля в основном определяет уровень мощности магнитного поля. Постоянный ток (постоянный ток) управляет током возбуждения в направлении катушки с проволокой через набор контактных колец и щеток.

Подобно любому магниту, генерируемое магнитное поле будет состоять из двух полюсов, таких как юг и север. Направление двигателя по часовой стрелке можно контролировать с помощью магнитов и магнитных полей, закрепленных в этой конструкции, что позволяет двигателю вращаться против часовой стрелки.

Типы ротора

Они подразделяются на различные типы, такие как жесткий тип, тип с явным полюсом, тип с короткозамкнутым ротором, воздушный тип, раневой тип. Некоторые из них описаны ниже.

Жесткий ротор

Это механическая вращающаяся система. Ротор, как и произвольный, может представлять собой трехмерное жесткое устройство. Его можно регулировать в пространстве с помощью трех углов, называемых углами Эйлера. Линейный тип — это особый жесткий тип, для объяснения которого используются просто два угла. Например, в двухатомной молекуле есть много общих молекул, которые существуют в трехмерном пространстве, таких как вода, аммиак или метан.Здесь вода асимметричного типа, аммиак — симметричного типа, а метан — сферического типа.

Ротор с короткозамкнутым ротором

Это вращающаяся часть асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Это своего рода двигатель переменного тока. Он включает стальные листы цилиндрической формы. Проводники, такие как медь, в противном случае — алюминий, закреплены на его поверхности

Ротор с обмоткой

Это цилиндрический сердечник, спроектированный со стальным ламинированием, включает прорези для удержания проводов, которые расположены на одинаковом расстоянии 1200 по отдельности и соединены в Y-образной конфигурации.Выводы этих обмоток вынуты для соединения с тремя контактными кольцами вместе со щетками на валу.

Щетки на контактных кольцах позволяют использовать внешние трехфазные резисторы, которые подключены последовательно с обмотками для управления скоростью.

Внешнее сопротивление превращается в долю ротора, чтобы создать огромный крутящий момент при запуске двигателя. Когда скорость двигателя увеличивается, сопротивление может быть уменьшено до нуля.

Ротор с явным полюсом

Сюда входит количество выступающих полюсов, расположенных на магнитном колесе. В конструкции столбы могут быть вынесены наружу, что выполнено из стальных пластин. Обмотка в этом случае может быть обеспечена на полюсах, которые поддерживаются полюсными наконечниками. Эти типы роторов включают более короткую осевую длину и большой диаметр. Как правило, они используются в электрических машинах с диапазоном скоростей от 100 до 1500 об / мин.

Разница между статором и ротором

Основные различия между статором и ротором заключаются в следующем.

Статор	Ротор
Это неактивная часть статора	Это вращающаяся часть статора
Включает в себя сердечник статора, внешний рама и обмотка	Включает обмотку и сердечник
Использует трехфазное питание	Использует источник постоянного тока
Обмотка сложна	Расположение обмоток простое
Изоляция тяжелая	Изоляция меньше
Потери на трение высокие	Потери на трение низкие
Охлаждение просто	Охлаждение затруднено

Применения

применений ротора в основном включают

• Автомобильные двигатели
• Промышленные холодильники
• Снегоуборочные машины
90 118 В пищевой промышленности для подачи чистого воздуха
• Медицина
• Санитарные цели
• В силосных тележках для устройств под давлением для перемещения сухих материалов, таких как пластмассы, грануляты, песок, цемент, известь, силикаты и мука.

Часто задаваемые вопросы

1). Что такое ротор?

Это вращающаяся часть двигателя.

2). Какие бывают типы ротора?

Они жесткие, выступающие, с беличьей клеткой, воздушные и намотанные

3). Какие основные части ротора?

Это сердечник статора, внешняя рама и обмотка

4). Питание, используемое в роторе?

В этом случае используется трехфазное питание.

Таким образом, все это касается обзора ротора, конструкции, принципа работы, различных типов и различий.Вот вам вопрос, каковы функции ротора?

Что такое ротор — типы, работа, функции и применение

Ротор был изобретен в начале 1800-х годов и был обнаружен военно-морскими офицерами Р. П. К. Шпенглером и Тео А. ван Хенгелем. Ранее он использовался в динамике ротора для шифрования файлов, особенно используемых в криптографии. Изобретение этого типа также поддерживает Густав де Лаваль, который занимается разработкой турбинного оборудования. Этот тип должен был называться типом Лаваля по его имени Густав де Лаваль.В этой статье мы обсудим, что такое ротор, виды работы, как он работает и принцип работы, функции и приложения.

Что такое ротор?

Это вращающаяся часть станка. Он прикреплен к валу, который на конце соединен со шпонкой в ​​качестве замка. Эта вращающаяся часть рассматривается как ротор, который вращается внутри магнитного поля, когда создается крутящий момент.

Конструкция

Беличья клетка и контактное кольцо IM отличаются только вращающейся конструкцией, тогда как конструкция статора для обеих машин одинакова.Машина сделана из пластин, а эти пластинки, сделанные из статора, более тонкие и сделаны из более толстых пластин. Проводники сделаны из меди, и они закорочены с обеих сторон концевыми кольцами так, чтобы образовался замкнутый путь. Эти стержни перекошены, чтобы уменьшить потери на вихревые токи. Эти медные шины также выкованы для увеличения механической прочности, чтобы через них могло проходить большее количество тока. Медные шины намотаны в соответствии с требованиями к сердечнику якоря и считаются обмоткой, показанной на рисунке ниже.

обмотка

Причина использования только меди состоит в том, что мы получаем меньше омических потерь, а также можно повысить эффективность. Но если использовать алюминиевые проводники, у них высокое сопротивление, то омические потери будут больше, а КПД меньше. Коммутатор, якорь, многослойный магнитный сердечник из мягкого чугуна, вал, обмотка и шарикоподшипник — все вместе считаются вращающейся частью. Потому что все эти внутренние части вместе вращаются внутри магнитного поля. Ядро этого типа показано на рисунке ниже.

сердечник

Работа / функция

Обычно в генераторе он вращается, когда проводник вращается внутри магнитного потока, он индуцирует ЭДС, которая дополнительно создает крутящий момент. Этот крутящий момент, в свою очередь, вращает вращающуюся часть.

Типы

Есть разные типы вращающихся частей. Это беличья клетка и контактное кольцо. Тип с короткозамкнутым ротором и статор рассматриваются как асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, тогда как тип контактного кольца и статор вместе рассматриваются как асинхронный двигатель с контактным кольцом.Электродвигатель с контактным кольцом показан на рисунке ниже.

Электродвигатель с контактным кольцом

С короткозамкнутым ротором / жестким ротором

Конкретного количества полюсов для конструкции не существует, оно зависит от количества полюсов статора. Если у статора 4 полюса, то и у вращающейся части должно быть 4 полюса. Этот тип реакции вращающейся части будет автоматически изменяться при изменении статора. Количество вращающихся фаз равно количеству медных шин на полюс. Например, если трехфазный двигатель IM имеет 4 полюса и 32 паза статора и 28 вращающихся пазов, то количество медных стержней на полюс = 28/4 = 7.Работа этого типа двигателя невозможна, если количество статоров и вращающихся пазов не одинаково. Но работа возможна, даже если фазы статора и вращающейся части не равны.

Преимущества беличьей клетки

• За счет увеличения длины вращающихся стержней улучшаются пусковые характеристики ИД.
• Гармоники устраняются, и распределение потока в воздушном зазоре становится равномерным.
• Ползание и зубчатость устранены.

Недостатки

• Низкий пусковой момент за счет меньшего сопротивления.
• Пусковой ток больше, поскольку сопротивление меньше.

Эти недостатки можно преодолеть, изменив площадь поперечного сечения вращающихся токопроводящих шин. Это достигается перекосом вращающихся стержней проводов.

Контактное кольцо / обмотка

Для улучшения пускового момента мы последовательно подключаем внешнее сопротивление к машине, которое действует как дополнительное сопротивление, помогающее увеличить пусковой момент.Обычно в контактном кольце обмотка наматывается звездой для увеличения пускового момента. Поскольку соединение звездой имеет больший пусковой момент, чем соединение треугольником. При соединении треугольником эффективное сопротивление будет низким, что приведет к уменьшению пускового момента. Вращающийся сердечник контактного кольца показан на рисунке ниже.

контактное кольцо

Разница между статором и ротором

Статор	Ротор
Это неподвижная часть	Это вращающаяся часть
Хомут, сердечник, и обмотка вместе рассматриваются как статор	Якорь, коммутатор, сердечник ротора вместе рассматриваются как ротор
Обмотка является сложной	Расположение обмотки не является сложной
Питание статора трехфазное	Самовозбуждается по принципу индукции.
Потери на трение больше.Он требует большей изоляции из-за того, что пропускает большой ток.	Потери на трение меньше. Требуется меньше изоляции.

В этом обсуждении мы изучили, что такое ротор и другие его части. Он описывается как вращающаяся часть машины, которая используется в любой вращающейся машине для функции генерации или передачи энергии. В дополнение к этому, мы также обсудили различные типы доступных вращающихся частей и их работу, преимущества, недостатки, разницу между статором и ротором, а также области применения.Вот вопрос к читателям, в чем функция типа Air?

Определение и принцип работы трехфазного асинхронного двигателя

Электродвигатель — это электромеханическое устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую. В случае трехфазного переменного тока (переменного тока) наиболее широко используемым двигателем является трехфазный асинхронный двигатель , так как этот тип двигателя не требует дополнительного пускового устройства. Эти типы двигателей известны как асинхронные двигатели с самозапуском.

Чтобы получить хорошее представление о принципе работы трехфазного асинхронного двигателя, важно понять конструкцию трехфазного асинхронного двигателя. Трехфазный асинхронный двигатель состоит из двух основных частей:

Статор трехфазного асинхронного двигателя

Статор Трехфазного асинхронного двигателя состоит из ряда пазов для создания трехфазной цепи обмотки, которую мы соединяем с трехфазной. Источник переменного тока. Трехфазную обмотку размещаем в пазах так, чтобы они создавали одно вращающееся магнитное поле, когда мы включаем источник трехфазного переменного тока.

Ротор трехфазного асинхронного двигателя

Ротор трехфазного асинхронного двигателя состоит из многослойного цилиндрического сердечника с параллельными прорезями, по которым могут проходить проводники. Проводники представляют собой тяжелые медные или алюминиевые шины, вставленные в каждый паз и закороченные концевыми кольцами. Прорези не совсем параллельны оси вала, но они немного скошены, потому что такое расположение снижает шум магнитного гудения и может избежать остановки двигателя.

Работа трехфазного асинхронного двигателя

Создание вращающегося магнитного поля

Статор двигателя состоит из перекрывающейся обмотки, смещенной на электрический угол 120 ^o . Когда мы подключаем первичную обмотку или статор к трехфазному источнику переменного тока, создается вращающееся магнитное поле, которое вращается с синхронной скоростью.

Секреты вращения:
Согласно закону Фарадея ЭДС, индуцированная в любой цепи, происходит из-за скорости изменения магнитной индукционной связи в цепи .Поскольку обмотка ротора в асинхронном двигателе либо замкнута через внешнее сопротивление, либо напрямую закорочена концевым кольцом и сокращает вращающееся магнитное поле статора, в медном стержне ротора индуцируется ЭДС, и из-за этой ЭДС через ротор течет ток дирижер.

Здесь относительная скорость между вращающимся потоком и неподвижным проводником ротора является причиной генерации тока; следовательно, согласно закону Ленца, ротор будет вращаться в том же направлении, чтобы уменьшить причину, то есть относительную скорость.

Таким образом, исходя из принципа работы трехфазного асинхронного двигателя , можно заметить, что скорость ротора не должна достигать синхронной скорости, создаваемой статором. Если скорости станут равными, такой относительной скорости не будет, поэтому в роторе не будет индуцированной ЭДС, не будет протекать ток и, следовательно, не будет создаваться крутящий момент. Следовательно, ротор не может достичь синхронной скорости. Разница между скоростями статора (синхронной скорости) и ротора называется скольжением.Вращение магнитного поля в асинхронном двигателе имеет то преимущество, что не требуется никаких электрических соединений с ротором.

Таким образом, трехфазный асинхронный двигатель :

• Самозапускающийся.
• Меньшая реакция якоря и искрение щеток из-за отсутствия коммутаторов и щеток, которые могут вызвать искры.
• Прочная конструкция.
• Экономичный.
• Легче в обслуживании.

Видео — Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

: принцип работы и применение

Что такое асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

3-фазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа трехфазного асинхронного двигателя, который работает по принципу электромагнетизма.Его называют двигателем с «беличьей клеткой», потому что ротор внутри него — известный как «ротор с беличьей клеткой» — выглядит как беличья клетка.

Этот ротор представляет собой цилиндр из стальных пластин, в поверхность которых встроен металл с высокой проводимостью (обычно алюминий или медь). Когда через обмотки статора пропускается переменный ток, создается вращающееся магнитное поле.

Это индуцирует ток в обмотке ротора, который создает собственное магнитное поле. Взаимодействие магнитных полей, создаваемых обмотками статора и ротора, создает крутящий момент на роторе с короткозамкнутым ротором.

Одним из больших преимуществ двигателя с короткозамкнутым ротором является то, насколько легко вы можете изменить его характеристики скорости-момента. Это можно сделать, просто отрегулировав форму стержней в роторе. Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором широко используются в промышленности, поскольку они надежны, самозапускаются и легко настраиваются.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором Принцип работы

Когда на обмотку статора подается трехфазное питание, он создает вращающееся магнитное поле в пространстве. Это вращающееся магнитное поле имеет скорость, известную как синхронная скорость.

Это вращающееся магнитное поле индуцирует напряжение в стержнях ротора и, следовательно, в стержнях ротора начинают течь токи короткого замыкания. Эти токи ротора создают собственное магнитное поле, которое взаимодействует с полем статора. Теперь поле ротора будет пытаться противодействовать своей причине, и, следовательно, ротор начинает следовать за вращающимся магнитным полем.

В момент, когда ротор улавливает вращающееся магнитное поле, ток ротора падает до нуля, поскольку больше нет относительного движения между вращающимся магнитным полем и ротором.Следовательно, в этот момент ротор испытывает нулевую тангенциальную силу, следовательно, ротор на данный момент замедляется.

После замедления ротора относительное движение между ротором и вращающимся магнитным полем восстанавливается, следовательно, ток ротора снова индуцируется. Итак, снова тангенциальная сила для вращения ротора восстанавливается, и, следовательно, снова ротор начинает следовать вращающемуся магнитному полю, и, таким образом, ротор поддерживает постоянную скорость, которая немного меньше скорости вращающегося магнитного поля или синхронной скорости. .

Скольжение — это мера разницы между скоростью вращающегося магнитного поля и скоростью ротора. Частота тока ротора = скольжение × частота питания

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором состоит из следующих частей:

Статор

Он состоит из трехфазной обмотки с сердечником и металлическим корпусом. Обмотки расположены таким образом, что они электрически и механически разнесены на 120 ^o от пространства.Обмотка установлена ​​на многослойном железном сердечнике, чтобы обеспечить путь с низким сопротивлением для потока, генерируемого токами переменного тока.

Ротор

Это часть двигателя, которая будет вращаться, чтобы обеспечить механическую мощность для заданного количества электроэнергии. Номинальная мощность двигателя указана на паспортной табличке в лошадиных силах. Он состоит из вала, короткозамкнутых медно-алюминиевых стержней и сердечника.

Сердечник ротора ламинирован, чтобы избежать потерь мощности из-за вихревых токов и гистерезиса.Проводники перекошены для предотвращения зазубрин во время запуска и обеспечивают лучший коэффициент трансформации между статором и ротором.

Вентилятор

Вентилятор прикреплен к задней стороне ротора для обеспечения теплообмена и, следовательно, поддерживает температуру двигателя на ограниченном уровне.

Подшипники

Подшипники служат в качестве основы для движения ротора, а подшипники обеспечивают плавное вращение двигателя.

Применение асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором обычно используются во многих промышленных приложениях.Они особенно подходят для приложений, в которых двигатель должен поддерживать постоянную скорость, самозапускаться или требовать минимального обслуживания.

Эти двигатели обычно используются в:

• Центробежных насосах
• Промышленных приводах (например, для ленточных конвейеров)
• Большие воздуходувки и вентиляторы
• Станки
• Токарные станки и другое токарное оборудование

Преимущества индукционной индукции с короткозамкнутым ротором Двигатель

Некоторые преимущества асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором:

• Низкая стоимость
• Требуют меньше обслуживания (поскольку отсутствуют контактные кольца или щетки)
• Хорошее регулирование скорости (они могут поддерживать постоянную скорость)
• Высокая эффективность преобразования электрической энергии в механическую (во время работы, а не во время запуска)
• Лучшее регулирование нагрева (т. е.е. не нагреваются)
• Маленький и легкий
• Взрывобезопасный (поскольку нет щеток, исключающих риск искрения)

Недостатки асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Хотя двигатели с короткозамкнутым ротором очень популярны и имеют много плюсы — у них есть и минусы. Некоторые недостатки асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором:

• Очень плохое регулирование скорости
• Хотя они энергоэффективны при работе с полным током нагрузки, они потребляют много энергии при запуске
• Они более чувствительны к колебаниям напряжения питания .Когда напряжение питания снижается, асинхронный двигатель потребляет больше тока. Во время скачков напряжения увеличение напряжения насыщает магнитные компоненты асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
• У них высокий пусковой ток и плохой пусковой момент (пусковой ток может в 5-9 раз превышать ток полной нагрузки; пусковой момент может составлять 1,5- В 2 раза больше крутящего момента при полной нагрузке)

Разница между асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором и контактным кольцом

Хотя асинхронные двигатели с контактным кольцом (также известные как двигатель с фазным ротором) не так популярны, как асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, у них есть несколько преимуществ.

Ниже приведена сравнительная таблица двигателей с короткозамкнутым ротором и с цилиндрическим ротором:

	Двигатель с короткозамкнутым ротором	Двигатель с контактным кольцом
Стоимость	Низкий	Высокий
Техническое обслуживание	Низкое	Высокая
Регулировка скорости	Плохая	Хорошая
Эффективность при запуске	Низкая	Хорошая
Эффективность во время работы	Хорошая	Плохая
Регулировка нагрева	Хорошая	Плохое
Пусковой ток и крутящий момент	Высокий	Низкий

Классификация асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

NEMA (Национальная ассоциация производителей электрооборудования) в США и IEC в Европе классифицировали конструкцию двигателя. асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором на базе их скоростные характеристики на несколько классов.Эти классы — Класс A, Класс B, Класс C, Класс D, Класс E и Класс F.

Конструкция класса A

1. Нормальный пусковой момент.
2. Нормальный пусковой ток.
3. Низкое скольжение.
4. В этом классе крутящий момент отрыва всегда составляет от 200 до 300 процентов крутящего момента при полной нагрузке, и это происходит при небольшом скольжении (менее 20 процентов).
5. Для этого класса пусковой крутящий момент равен номинальному крутящему моменту для более крупных двигателей и составляет около 200 или более процентов от номинального крутящего момента для меньших двигателей.

Конструкция класса B

1. Нормальный пусковой момент,
2. Низкий пусковой ток,
3. Низкое скольжение.
Асинхронный двигатель
4. этого класса развивает примерно такой же пусковой крутящий момент, что и асинхронный двигатель класса А.
5. Момент отрыва всегда больше или равен 200% номинального момента нагрузки. Но он меньше, чем у конструкции класса А, потому что имеет повышенное реактивное сопротивление ротора.
6. Опять же, скольжение ротора все еще относительно низкое (менее 5 процентов) при полной нагрузке.
7. Применение конструкции класса B аналогично применению конструкции A. Но конструкция B предпочтительнее из-за более низких требований к пусковому току.

Класс C

1. Высокий пусковой момент.
2. Низкие пусковые токи.
3. Низкое скольжение при полной нагрузке (менее 5%).
4. Пусковой момент до 250% от крутящего момента при полной нагрузке соответствует этому классу конструкции.
5. Момент отрыва ниже, чем у асинхронных двигателей класса А.
6. В этой конструкции двигатели построены из двухклеточных роторов. Они дороже моторов классов А и В.
7. Конструкции класса C используются для нагрузок с высоким пусковым моментом (нагруженные насосы, компрессоры и конвейеры).

Конструкция класса D

1. В этой конструкции класса двигатели имеют очень высокий пусковой момент (275 процентов или более от номинального момента).
2. Низкий пусковой ток.
3. Высокое скольжение при полной нагрузке.
4. Опять же, в этом классе конструкции высокое сопротивление ротора смещает пиковый крутящий момент на очень низкую скорость.
5. Даже при нулевой скорости (100-процентное скольжение) самый высокий крутящий момент может возникнуть в этом классе конструкции.
6. Проскальзывание при полной нагрузке (обычно составляет от 7 до 11 процентов, но может достигать 17 процентов и более) в этом классе конструкции довольно велико из-за всегда высокого сопротивления ротора.

Конструкция класса E

1. Очень низкий пусковой крутящий момент.
2. Нормальный пусковой ток.
3. Низкое скольжение.
4. Компенсатор или резистивный пускатель используются для управления пусковым током.

Конструкция класса F

1. Низкий пусковой крутящий момент, в 1,25 раза превышающий крутящий момент при полной нагрузке при подаче полного напряжения.
2. Низкий пусковой ток.
3. Нормальное скольжение.

Типы ротора трехфазного асинхронного двигателя

Есть два типа роторов асинхронных двигателей:

1. Ротор с короткозамкнутым ротором или просто ротор с короткозамкнутым ротором.
2. Роторы с фазовой или фазовой обмоткой. Двигатели, в которых используется этот тип ротора, известны как роторы с контактным кольцом.

Ротор с короткозамкнутым ротором:

Двигатель с короткозамкнутым ротором работает по принципу Электромагнетизм . Он состоит из ротора, статора и других частей, таких как подшипники, многослойный цилиндрический сердечник, вал и т. Д.

Подшипники в двигателе с сепаратором ротора предназначены для уменьшения трения между вращающейся и неподвижной частями машины. Ротор двигателя состоит из многослойного цилиндрического сердечника с параллельными пазами для несения проводников ротора.Проводники ротора не являются проводами, а состоят из тяжелых стержней из меди, алюминия или сплава. Вал используется в двигателе для передачи механической энергии от или к машине. Статор — это внешняя неподвижная часть двигателя.

Рисунок: Ротор клетки

Преимущества перекоса проводников сепаратора ротора:

1. Помогает снизить шум во время работы и обеспечить равномерный крутящий момент.
2. Во время блокировки зубья ротора и статора притягиваются друг к другу из-за магнитного поля, и эта тенденция к блокировке уменьшается в двигателе с кожухом.

Ротор с обмоткой или ротор с контактным кольцом:

Ротор с обмоткой состоит из якоря с прорезями. Изолированные проводники вставляются в пазы и соединяются, образуя трехфазную двухслойную распределенную обмотку, аналогичную обмотке статора. Обмотки ротора соединены звездой.

Обмотки ротора распределены равномерно и обычно соединены звездой, причем выводы выводятся из машины через контактные кольца, размещенные на валу. Нарезание токосъемных колец выполняется с помощью угольных медных щеток. Конструкция с фазным ротором обычно используется для крупногабаритных машин, где требования к пусковому крутящему моменту являются жесткими. Внешнее сопротивление может быть добавлено в цепь ротора через контактное кольцо для уменьшения пускового тока и одновременно пускового момента.

Рисунок: Асинхронный двигатель с контактным кольцом

Разница между обоймой и обмоткой роторов:

Преимущества сепаратора ротора:

• Роторы с сепаратором имеют прочную конструкцию и дешевле, чем роторы с обмоткой.
• Эти роторы не имеют щеток, что снижает риск искрообразования.
• Требуется меньше обслуживания.
• Имеют высокий КПД и более высокий коэффициент мощности.

Роторные роторы имеют следующие преимущества:

• Роторы с обмоткой имеют высокий пусковой момент и низкий пусковой ток по сравнению с роторами с сепаратором.
• В случае роторов с обмоткой, мы можем подключить дополнительные роторы в цепь ротора для управления скоростью.

Асинхронный двигатель

| Почему вращается ротор

Асинхронный двигатель , также известный как асинхронный двигатель . — это обычно используемый электродвигатель переменного тока. Для асинхронного двигателя электрический ток или переменный ток в роторе, необходимый для создания крутящего момента, получается за счет электромагнитной индукции от вращающегося магнитного поля обмотки статора. Ротор асинхронного двигателя может использоваться как ротор с короткозамкнутым ротором.

Почему вращается ротор

При трехфазном питании статора. Этот ток течет к обмотке статора (проводнику). Затем он создает магнитный поток и вращается вокруг проводника по часовой стрелке. Магнитный поток, наводимый на стержень ротора по закону электромагнитной индукции. За счет этого потока ротор получает магнитодвижущие силы, а ротор создает вращающий момент.

Наконец, ротор вращается в том же направлении, что и магнитный поток.

почему асинхронный двигатель называется асинхронным двигателем?

Асинхронный двигатель состоит из двух частей: статора , и ротора . Между ними нет магнитной и электрической связи. Электрический поток, наведенный на ротор согласно закону Фарадея электромагнитной индукции. Для этого асинхронный двигатель называется асинхронным двигателем.

Ссылка по теме:

Автоматический выключатель | Работа и типы автоматического выключателя

Что такое предохранитель? Виды предохранителей и их применение.

Как работать Хорн антенны | Практическое применение | Преимущества и недостатки

различных типов антенн с характеристиками | Их работа

Что такое выпрямитель? Объясните различные типы выпрямителей

Полупроводниковый диод / Типы диодов / и их применение

Преобразование преобразования Wye-дельта

Нравится:

Нравится Загрузка…

Сводка

Название изделия

Асинхронный двигатель | Почему вращается ротор | Принцип работы

Описание

Почему вращается ротор -При трехфазном питании статора. Этот ток течет к обмотке статора. Затем он производит магнитный поток …

Автор

Мизан

Имя издателя

Мизан владелец ICEEET

Логотип издателя

Каков принцип работы асинхронного двигателя | by Starlight Generator

Асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель, также известный как «асинхронный двигатель», представляет собой устройство, которое помещает ротор во вращающееся магнитное поле и получает вращающий момент под действием вращающегося магнитного поля. поле, тем самым вращая ротор.

Статор — это не вращающаяся часть двигателя. Основная задача — создать вращающееся магнитное поле. Вращающееся магнитное поле не достигается механически. Вместо этого он подключен к паре электромагнитов переменным током, так что его свойства магнитного полюса меняются циклически, поэтому он эквивалентен вращающемуся магнитному полю.

Принцип работы

Вращающееся магнитное поле, создаваемое статором (скорость вращения — это синхронная скорость вращения n1) и относительное движение обмотки ротора, линия магнитной индукции, режущая обмотку ротора, создает наведенную электродвижущую силу, тем самым генерирование индуцированного тока в обмотке ротора. Индуцированный ток в обмотке ротора взаимодействует с магнитным полем, создавая электромагнитный момент, который заставляет ротор вращаться. Поскольку индуцированный ток постепенно уменьшается по мере того, как скорость ротора постепенно приближается к синхронной скорости, генерируемый электромагнитный момент также соответственно уменьшается. Когда асинхронный двигатель работает в режиме двигателя, скорость ротора меньше синхронной скорости.

Разница между синхронным двигателем и асинхронным двигателем

Синхронный двигатель и асинхронный двигатель являются наиболее широко используемыми типами двигателей переменного тока.Разница между этими двумя типами заключается в том, что синхронный двигатель вращается со скоростью, привязанной к частоте сети, поскольку он не полагается на индукцию тока для создания магнитного поля ротора. В отличие от этого, асинхронный двигатель требует скольжения: ротор должен вращаться немного медленнее, чем переменный ток, чтобы вызвать ток в обмотке ротора.

Маленькие синхронные двигатели используются в системах хронометража, таких как синхронные часы, таймеры в приборах, магнитофонах и прецизионных сервомеханизмах, в которых двигатель должен работать с точной скоростью; Точность скорости — это точность частоты линии электропередачи, которая тщательно контролируется в крупных взаимосвязанных сетевых системах.

Синхронные двигатели доступны от самовозбуждающихся субфракционных мощностей до промышленных размеров.

Starlight Power обеспечивает синхронный генератор мощностью от 20 до 2500 кВт различных производителей, таких как Stamford, Siemens, Marathon, Engga, Leroy-Somer и генератор переменного тока Starlight. Свяжитесь с нами по электронной почте: [email protected]

В диапазоне дробной мощности большинство синхронных двигателей используются там, где требуется точная постоянная скорость. Эти машины обычно используются в аналоговых электрических часах, таймерах и других устройствах, где требуется точное время.