Схемы присоединения асинхронных электродвигателей к сети
Схемы присоединения односкоростных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором
Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором до 11 кВт включительно имеют три выводных конца во вводном устройстве и зажим заземления. Обмотки этих двигателей соединены в звезду или треугольник и предназначены для включения на одно из стандартных напряжений.
Двигатели мощностью от 15 до 400 кВт имеют шесть выводных концов во вводном устройстве и зажим заземления. Эти двигатели могут включаться на напряжения 220/380 или 380/660 В. Схемы включения обмоток показаны на рис. 11.
Рис. 11. Схемы включения односкоростного двигателя на напряжения 220/380 или 380/660 В: а — звезда (высшее напряжение); б — треугольник (низшее напряжение)
Схемы присоединения многоскоростных асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором
Многоскоростные асинхронные электродвигатели отличаются от односкоростных только обмотками статора и пазами ротора. Число частот вращения может быть две, три или четыре. Например, в серии 4А предусмотрены многоскоростные двигатели со следующими соотношениями частот вращения: 3000/1500, 1500/1000, 1500/750, 0/500, 0/750, 3000/1500/1000, 3000/1500/750,
1500/1000/750, 3000/1500/1000/750, 1500/1000/750/500 об/мин.
Схемы соединений обмоток двухскоростных двигателей показаны на рис. 12 и 13, схемы присоединения четырехскоростных двигателей — на рис. 14.
Двухскоростные двигатели имеют одну полюсопереключаемую обмотку с шестью выводными концами. Обмотка двигателей с соотношением частот вращения 1:2 выполняется по схеме Даландера и соединяется:
— в треугольник () при низшей частоте вращения;
— в двойную звезду () при высшей частоте вращения.
Рис. 12. Схемы соединений обмоток двухскоростных двигателей: а — / . Низшая скорость — : 1В, 2В, 3В — свободны, на 1Н, 2Н, 3Н подается напряжение. Высшая скорость — . 1Н, 2Н, 3Н — замкнуты между собой, на 1В, 2В, 3В подается напряжение; б — / с дополнительной обмоткой. Низшая скорость — с дополнительной обмоткой, 1B, 2B, 3В — замкнуты между собой: на 1Н, 2Н, 3Н подается напряжение. Высшая скорость — : Ш, 2Н, 3Н — свободны, на 1B, 2B, 3В подается напряжение; в — . Низшая скорость: 1В, 2В, 3В — свободны, на 1Н, 2Н, 3Н подается напряжение. Высшая скорость: 1Н, 2Н, 3Н — свободны, на 1B, 2B, 3В подается напряжение.
Рис. 13. Схема присоединений двухскоростных двигателей с соотношением скоростей 2:3 и 3:4: а — / без дополнительной обмотки; б — / с дополнительной обмоткой; в —
Рис. 14. Схема присоединений четырехскоростных двигателей
Обмотки двухскоростных двигателей с соотношением частот вращения 2:3 и 3:4 соединяются:
— либо в тройную звезду;
— либо в треугольник — двойную звезду без дополнительной обмотки или с дополнительной обмоткой.
Трехскоростные двигатели имеют две независимые обмотки, одна из которых выполняется по схеме Даландера и соединяется по схеме / . Число выводных концов трехскоростного двигателя — девять.
Четырехскоростные двигатели имеют две полюсопереключаемые независимые обмотки, выполненные по схеме Даландера, с 12 выводными концами. При включении в сеть одной из обмоток вторая обмотка остается свободной.
Короткозамкнутый ротор
Представления о явлении электромагнитной индукции подскажут нам, что произойдет с замкнутым витком проводника, помещенным во вращающееся магнитное поле, подобное магнитному полю статора асинхронного двигателя. Если поместить такой виток внутри статора, то когда ток на обмотку статора будет подан, в витке будет индуцироваться ЭДС, и появится ток, то есть картина примет вид: виток с током в магнитном поле. Тогда на такой виток (замкнутый контур) станет действовать пара сил Ампера, и виток начнет поворачиваться вслед за движением магнитного потока.
Так и работает асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, только вместо витка на его роторе расположены медные или алюминиевые стержни, замкнутые накоротко между собой кольцами с торцов сердечника ротора. Ротор с такими короткозамкнутыми стержнями и называют короткозамкнутым или ротором типа «беличья клетка» поскольку расположенные на роторе стержни напоминают беличье колесо.
Короткозамкнутый ротор и беличья клечатка
Проходящий по обмоткам статора переменный ток, порождающий вращающееся магнитное поле, наводит ток в замкнутых контурах «беличьей клетки», и весь ротор приходит во вращение. Поскольку в каждый момент времени разные пары стержней ротора будут иметь различные индуцируемые токи: какие-то стержни — большие токи, какие-то — меньшие, в зависимости от положения тех или иных стержней относительно поля. И моменты никогда не будут уравновешивать ротор, поэтому он и будет вращаться, пока по обмоткам статора течет переменный ток.
Короткозамкнутый ротор асинхронного электродвигателя
К тому же стержни «беличьей клетки» немного наклонены по отношению к оси вращения — они не параллельны валу. Наклон сделан для того, чтобы момент вращения сохранялся постоянным и не пульсировал, кроме того наклон стержней позволяет снизить действие высших гармоник индуцируемых в стержнях ЭДС. Будь стержни без наклона — магнитное поле в роторе пульсировало бы.