Розробка системи керування верстата, страница 7

Асинхронний двигун (рис. 1.9) має алюмінієву або литу чавунну станину 10. Обмотка статора 9 укладена в пази сердечника 12 статора. Кінці фаз обмотки через отвір в станині виведені в коробку, яка складається з корпусу 21, перехідного патрубка 22 і кришки 20. Сердечник ротора 13, стягнутий стежнями обмотки і короткозамикаючими кільцями 7, жорстко посаджений на вал 2 двигуна. У короткозамикаючих кільцях виконані пази, в яких кріпляться вантажі 18, призначені для балансування ротора. Вал 2 ротору з шпонкою 3 обертається в двох підшипниках 5 і 19. Кільцеві хвилясті пружини 4 здійснюють вибірку зазорів, створюють попередній натяг підшипників і компенсують теплове подовження валу ротора, а також зменшують шум і вібрації двигуна при роботі. Для кріплення болтами 8 до станини, щити 1 і 16 мають приливи 25.

Для охолодження двигуна на вал 2 насаджений вентилятор 17, закритий кожухом 15, який кріпиться до станини гвинтами 14.

Рисунок 1.9 - Асинхронний закритий двигун з короткозамкненим ротором

Для напряму потоку повітря і збільшення поверхні тепловіддачі на зовнішній поверхні статора є ребра 23. Для охолодження всередині двигуна призначені лопатки 6. Збоку до станини кріпиться паспортна таблиця 24, на якій указується тип двигуна, його заводський номер, завод-виготовлювач, потужність двигуна, частота його обертання, нормальна напруга та інші дані. Для транспортування двигуна передбачений рим-болт 11, а для заземлення - болт 26.

Асинхронний двигун з короткозамкненим ротором є найбільш компактним, надійним і економічним в експлуатації, який зберігає приблизно постійну частоту обертання при змінах навантаження від мінімальної (при холостому ході) до номінальної. При живленні обмотки статора трифазним струмом в двигуні створюється магнітне поле, що обертається, яке перетинає замкнуті обмотки ротора і наводить в них струм.

Струм роторної обмотки взаємодіє з магнітним полем двигуна і в результаті створюється обертаючий момент, який приводить в обертання ротор двигуна в ту ж сторону, в яку обертається магнітне поле.

Якщо частоти обертання ротора і магнітного поля рівні, то магнітне поле не перетинає обмотку ротора і в ній не виникає струм, обертаючий момент при цьому відсутній. Тому частота обертання ротора завжди менше частоти обертання магнітного поля.

Оскільки магнітне поле двигуна при зміні навантаження в досить широких межах залишається постійним, то збільшення обертаючого моменту, повинне відбуватися цілісно в результаті збільшення струму в обмотці ротора. Щоб швидкість перетину магнітних ліній збільшилася, ротор при збільшенні навантаження повинен обертатися повільніше. Частота обертання і струм ротора змінюються автоматично.

Частоту обертання (об/хв) магнітного поля, що обертається, називають синхронною частотою обертання і визначають по формулі:

                                                      (1.1)

де       - частота живлячого струму;

           - число пар полюсів.

Відношення різниці частоти  обертання магнітного поля і частоти  обертання ротора до частоти обертання поля  називають ковзанням і визначають за формулою:

                                     (1.2)

Двигуни з частотою обертання ротора що відрізняється від синхронної частоти обертання магнітного поля  називають асинхронними. Частота обертання ротора (об/хв) асинхронних електродвигунів визначається залежністю:

                                          (1.3)

Отже, частота обертання асинхронного двигуна може змінюватися при зміні частоти живлячого струму, ковзання і числа пар полюсів. У верстатобудуванні поширено регулювання частоти обертання асинхронного двигуна зміною числа пар полюсів. Таке регулювання буває двох- і трьохступенчатим.

Момент  (Н/м) на валу двигуна, кутова швидкість  (1/с) обертання його валу, частота  (об/хв) обертання валу двигуна і механічна потужність  (Вт), що розвивається двигуном, зв'язані наступною залежністю:

                                                   (1.4)

де     

Механічна характеристика трифазного асинхронного короткозамкненого двигуна показана на рис. 1.10 (крива 1). При пуску двигуна, ковзання . Якщо у електродвигуна повністю відсутній будь-який опір його обертанню, то . Таке обертання називають ідеальним холостим ходом. Таким чином, при наростанні швидкості обертання від  до  ковзання змінюється від 1 до 0. Частина характеристики, замкнена в межах від  до, відповідає режиму роботи двигуна.

У реальних умовах при холостому ході є опір обертанню ротора (викликане тертям в підшипниках, опором повітря обертанню вентилятора та ін.), внаслідок чого  і з'являється ковзання. Критичний момент  визначає перевантажувальну здатність електродвигуна, якій відповідає критичне ковзання.

Частина характеристики, замкнена в межах від  до , є робочою частиною механічної характеристики. У цій області, де момент двигуна мало залежить від частоти його обертання, працюють всі асинхронні двигуни приводу верстатів.

У тій частині характеристики де електроприводи верстатів не працюють, цю ділянку вони проходять тільки в процесі пуску.

Найбільша потужність, з якою може працювати двигун в нормальному для нього режимі, а також момент, частота  обертання двигуна і ковзання, які відповідають допустимому струму, називають номінальними.

У вітчизняних електродвигунів відношення критичного моменту до номінального

У перший момент пуску двигуна, коли ротор ще нерухомий (), електродвигун розвиває початковий пусковий момент . Відношення

У довідниках зазвичай наводяться наступні технічні дані асинхронних двигунів: номінальна потужність на валу  (кВт);

Рисунок 1.10  - Механічні характеристики асинхронного двигуна

номінальна частота обертання  (об/хв); синхронна частота обертання  (об/хв) і відношення  і . У електродвигуна з фазним ротором активний опір ланцюгу ротора можна змінювати, вводять в цей ланцюг реостат, при цьому критичне ковзання   змінюватиметься пропорційно активному опору ланцюгу ротора. Робоча частина механічної характеристики отримує при цьому більший нахил. Критичний момент  не залежить від активного опору в ланцюзі ротора і залишається постійним.