Сстроения электродвигателя.  Подготовка их к работе, включение в сеть, пуск и реверсирование электродвигателя при помощи магнитного пускателя.

Для привода из всех электрических двигателей наиболее широкое распространение получил трехфазный асинхронный двигатель. В сельском хозяйстве почти все стационарные машины приводятся в действие от этих двигателей. Они просты по конструкции, надежны в работе и удобны в обслуживании. Действие асинхронного двигателя основано на использовании кругового вращающегося магнитного поля, получаемою в трехфазных цепях переменного тока при помощи трех катушек, сдвинутых в пространстве одна относительно другой на 120°. На
рисунке показаны три катушки, расположенные в пространстве со сдвигом осей на 120°. Если эти катушки подсоединить «звездой» в трехфазную цепь, то по обмоткам катушек будет протекать трехфазный ток. Примем за положительное направление тока в катушках направление от начала к концу обмотки. Магнитный поток каждой катушки будем изображать в виде вектора, направленного вдоль ее оси. Для определения на­правления магнитного потока катушки будем пользоваться изученым правилом буравчика (если вращать рукоятку буравчика в направлении тока в витках катушки, то поступательное движение буравчика укажет направление поля). Магнитные по­токи, возникающие в катушках, будут пропорциональны токам.

Направление результирующего магнитного потока для дру­гих моментов времени периода определяется аналогичным об­разом. Сравнивая картину магнитных полей в последователь­ные моменты времени, видим, что результирующий магнитный поток, оставаясь неизменным по величине, вращается в прост­ранстве с угловой скоростью, равной круговой частоте тока, и в данном случае за один период делает один оборот.

Таким образом, вращающееся магнитное поле образуется в результате взаимодействия магнитных полей, создаваемых тремя катушками, расположенными в пространстве со сдвигом одна относительно другой на 120°, обмотки которых питаются трехфазным током. Направление вращения поля зависит от по­рядка подключения питающих проводов в сеть. Для изменения направления вращения поля нужно изменить порядок чередо­вания фаз, то есть поменять местами два любых провода из трех, которыми обмотка присоединена к сети.

Рассмотрим принцип действия асинхронного двигателя. Принцип действия асинхронного двигателя основан на взаимо­действии вращающегося магнитного поля и индуцированного им тока в роторе.

Если во вращающееся магнитное поле поместить металли­ческую рамку на осях так, чтобы ось вращения рамки совмести­лась с осью вращения магнитного поля, то магнитные силовые линии вращающегося поля будут пересекать горизонтально рас­положенные стороны рамки, в результате чего в рамке будет индуцироваться ЭДС, которая вызовет в замкнутой рамке ин­дуцированный ток. Направление этого тока определится прави­лом «правой руки», причем необходимо учесть, что вращение магнитного поля относительно горизонтальных сторон рамки равносильно обратному вращению рамки. На проводник с то­ком, находящийся в магнитном поле, действует электромагнитная сила.

В данном случае на каждую горизонтальную сто­рону рамки будут действовать силы, равные между собой по величине и противоположные по направлению. Направление сил можно определить по правилу «левой руки». Под действием этой пары сил рамка будет вращаться в направлении вращения магнитного поля. При этом частота вращения рамки всегда будет меньше частоты вращения магнитного поля. Чем больше разность этих частот, тем больше будут сила то­ка, индуцированного в рамке, и вращающий момент, действую­щий на нее. Следовательно, рамка всегда будет вращаться асинхронно (от греческого сло­ва «асинхронос» — неодновременно) по отношению к вращаю­щемуся магнитному полю. По этой причине двигатель называ­ется асинхронным (металлическая рамка во вращающемся маг­нитном поле является простейшим вариантом асинхронного дви­гателя).

Тормозящий момент, создаваемый силами сопротивления, всегда стремится уменьшить частоту вращения рамки. Эта час­тота будет уменьшаться до тех пор, пока не наступит равенст­во вращающего и тормозящего моментов, после этого она ста­нет постоянной. Чем больше тормозящий момент, действующий на рамку (ротор), тем медленнее она вращается.

Относительное отставание рамки (ротора) от вращающегося магнитного поля характеризуется величиной, называемой сколь­жением.

Номинальное скольжение асинхронного двигателя находит­ся в пределах 1 ... 6 %.

Асинхронный двигатель состоит из двух основных частей: неподвижной — статора и вращающейся — ротора. Статор состоит из корпуса, сердечника и обмотки. Кор­пус статора служит для крепления сердечника с обмоткой и подшипниковых щитов. Корпус отлит из чугуна или алюминие­вых сплавов, а сердечник набирается из тонких листов электротехнической стали.

Выводы обмоток ста­тора (начала и концы обмоток) подключают к зажимам щит­ка двигателя по схеме «звезда» или «треугольник» в зависи­мости от напряжения сети.

Ротор асинхронного двигателя состоит из стального вала и закрепленного на валу сердечника с обмоткой. Вал ро­тора вращается в подшипниках, закрепленных в подшипнико­вых щитах. Щиты к корпусу двигателя крепят болтами. На один конец вала ротора насаживают шкив или муфту для передачи движения рабочим машинам. По конструкции ротора асинхронные двигатели разделяются на два типа: двигатели с короткозамкнутым ротором и двигатели с фазным ротором, или, как их называют, двигатели с контактными кольцами.

Короткозамкнутый ротор двигателя — цилиндр и, как сер­дечник статора, собран из отдельных листов электротехниче­ской стали. В его пазы закладывают медные или алюминие­вые стержни, соединенные с обеих торцевых сторон ротора эле­ктрически замыкающими их кольцами. Стержни, соединенные кольцами, служат обмоткой ротора. Эта обмотка по внешнему виду напоминает «беличье колесо». В двигателях мощностью до 100 кВт обмотку такого типа делают путем заливки рас­плавленного алюминия в пазы сердечника ротора, причем за­мыкающие кольца и лопасти вентилятора представляют собой одну отливку. Положительные качества двигателя с короткозамкнутым ротором — простота конструкции и надежность в эксплуатации, отрицательное — большой пусковой ток, превы­шающий номинальный в 6...7 раз.

Все электродвигатели имеют паспортную табличку, в кото­рой приведены их основные технические данные: тип; заводской номер; номинальные напряжения; номинальные токи; номи­нальная мощность; частота вращения ротора при номинальной нагрузке; номинальный коэффициент мощности, коэффициент полезного действия, частота переменного тока; год выпуска; масса; ГОСТ, в соответствии с которым изготовлен двигатель.

Кроме этих типов двигателей общего применения, промыш­ленность выпускает ряд двигателей специального назначения. Например, для сельского хозяйства выпускают электродвигатели АО2 с индексом ВМС — влаго - и морозостойкого исполне­ния. Эти двигатели предназначены для работы на открытом воздухе, во всех сельскохозяйственных помещениях при темпе­ратуре окружающей среды от —40 до ₊40°C, относительной влажности воздуха до 95%.

Включение и пуск асинхронных двигателей с короткозамк­нутым ротором.

Выводы обмоток статора (начала и концы) у асинхронных трехфазных двигателей обозначены:

Начала Концы

1-я фаза CI С4

2-я » С2 С5

3-я » СЗ С6

Начала и концы обмоток обозначаются (окрашены) также следующими цветами:

Начала Концы

1-я фаза Желтый Желтый с черным

2-я » Зеленый Зеленый » »

3-я » Красный Красный » »

В зависимости от линейного напряжения сети и номиналь­ного фазного напряжения обмотки статора двигателя выбира­ют способ соединения обмоток «звездой» или «треугольником».

При соединении статорных обмоток «звездой» все концы С4, С5, С6 соединяют в общую точку и изолируют, а начала С1, С2, СЗ подключают к сети. Можно начала CI, С2, СЗ соеди­нять в общую точку, а концы С4, С5, С6 подключить к сети. В паспорте электродвигателя указывают обычно два напряже­ния. Если в паспорте указано 220/380В и стоит обозначение то это значит, что при линейном напряжении в сети 220В статорные обмотки двигателя нужно соединить в «тре­угольник», а при линейном напряжении 380В — «в звезду».

Пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Применяют два способа пуска в ход асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором: непосредственное включение его в сеть (прямой пуск) и пуск в ход при пониженном напряжении на его зажимах. При непосредственном включении двигателя в сеть в момент пуска электродвигатель потребляет из сети ток (пусковой ток) в 5—7 раз больше номинального, что приводит к резкому понижению напряжения в сети. Особенно при пуске мощных двигателей напряжение снижается значительно, что вредно отражается на работе других потребителей. Поэтому прямой пуск применим для двигателей малой мощности, до 30 кВт.

Пуск при пониженном напряжении применяют в асинхрон­ных двигателях большой мощности, а также для двигателей средней мощности при маломощных электрических сетях. В этом случае применяют пуск с переключением обмоток статора со «звезды» на «треугольник». При этом в момент пуска обмотки подключают к сети «звездой», а когда частота вращения ротора достигнет номинальной, обмотки быстро переключают на «тре­угольник». Этот способ применим для электродвигателей, нор­мально работающих при соединении статорных обмоток в «тре­угольник». Нагрузка на двигатель при таком спо­собе пуска должна быть не более одной трети номинальной. Понижения напряжения можно также достичь включением в цепь обмотки статора на период пуска добавочных активных или реактивных сопротивлений или подключением двигателя к сети через понижающий автотрансформатор.

Реверсирования асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором достигают путем изменения направления вращения магнитного поля статора. Для этого достаточно по­менять местами два любых линейных провода, подводящих ток к обмотке статора.

Для пуска, управления и защиты электроустановок служит специальная аппаратура: рубильники, переключатели, пакетные выключатели, контакторы, магнитные пускатели, реостаты, эле­ктрические реле, предохранители, автоматические выключатели, тепловые реле и др.