9.1. Устройство трехфазных асинхронных машин

Трехфазные асинхронные машины впервые были разработаны в конце 80-х и в начале 90-х годов XIX в. выдающимся русским элек­тротехником М. О. Доливо-Добровольским, который создал несколько типов этих машин. Статоры у них устроены одинаково и отличаются эти машины друг от друга лишь конструкцией ротора.

Конструктивные элементы статора

Основными частями статора являются неподвижный пакет магнитопровода и трехфазная обмотка (рис. 9.1). Пакет магнитопровода изготовлен в виде полого цилиндра, набранного, так же как и магнитопровод трансформатора, из тонких листов электротехнической стали (рис. 9.2). Листы имеют форму колец с пазами, симметрично расположенными вдоль внутренней окружности. В пазы пакета ста тора уложены стороны многовитковых мягких катушек, образующих три фазы обмотки. Пакет статора с обмоткой запрессован в алюминиевый или чугунный корпус-оболочку, неподвижно закрепляемый при установке машины на фундаментной плите. С корпусом прочно соединены два боковых литых щита со сквозными центральными отверстиями для подшипников, в которых вращается вал ротора.

Начала и концы фаз обмотки статора присоединены к зажимам, расположенным в коробке выводов, укрепленной на корпусе. Большинство машин имеет коробку выводов с шестью зажимами, что позволяет соединять фазы обмотки треугольником или звездой. Обмотку статора таких машин можно включать либо в сеть с линейным напряжением, равным номинальному напряжению на фазе обмотки, либо в сеть с напряжением, превышающим в раз номинальное фазное напряжение обмотки. Оба линейных напряжения указаны на паспортном щитке, укрепленном на корпусе.

Часть трехфазных асинхронных машин снабжена коробкой выводов с тремя зажимами. Соответствующие соединения фаз обмотки статора сделаны внутри этих машин. Они рассчитаны на включение обмотки в сеть с линейным напряжением, указанным в качестве номинального на паспортном щитке.

Конструктивные элементы ротора

Роторы трехфазных асинхронных машин состоят из пакета магнитопровода цилиндрической формы, набранного из тонких стальных дисков с пазами, и обмотки, расположенной в этих пазах. Пакет магнитопровода с обмоткой насажен на вал. Пакет ротора отделен от пакета статора небольшим равномерным зазором.

Различают два типа обмоток ротора.

Первый тип обмоток был разработан М. О. Доливо-Добровольским в 1889 г. Он предложил в пазы пакета ротора вставлять медные стержни, лишенные изоляции, а все концы стержней на обоих торцах пакета замыкать накоротко при помощи двух медных колец (рис. 9.3, а). Такие медные стержни и кольца применяют в современных асинхронных машинах мощностью более 100 кВт (рис. 9.3, б). В менее мощных машинах стержни изготовляют прямой заливкой пазов роторов расплавленным алюминием. Заодно со стержнями на обоих торцах пакета отливают кольца, а также вентиляционные лопасти (рис. 3.3, в).

Обмотку ротора в виде жесткой системы стержней с кольцами автор назвал «беличьей клеткой». Так как «беличья клетка» не имеет каких-либо соединений с внешней сетью и представляет собой короткозамкнутую систему проводников, ротор с этим типом обмотки принято называть короткозамкнутым.

Трехфазные асинхронные машины с короткозамкнутым ротором являются основной продукцией электромашиностроительных заводов. Поэтому их относят к типу машин основного исполнения. На электрических схемах трехфазные асинхронные машины основного исполнения обозначают стандартным символом, приведенным на рис. 9.3 г.

Второй тип обмоток был разработан М. О. Доливо-Добровольским в 1890 г. Он предложил в пазы пакета ротора укладывать такую же катушечную трехфазную обмотку, какая уложена на статоре; фазы обмотки соединять звездой и три свободных ее конца присоединять к трем медным контактным кольцам, насаженным на вал и изолированным как от него, так и друг от друга (рис. 9.4, а); на боковом подшипниковом щите укреплять щеткодержатель, причем так, чтобы расположенные в нем три группы угольных щеток надежно соприкасались с контактными кольцами ротора. Ротор с катушечной трехфазной обмоткой и контактными кольцами называют фазным.

Машины с контактными кольцами допускают включение реостатов или дросселей в цепи роторов, чем обеспечивается возможность улучшения их пусковых и регулировочных свойств. Однако они дороже и менее надежны, чем машины основного исполнения; область их применения ограничена теми особыми случаями, когда поставленные задачи не могут быть разрешены применением машин с короткозамкнутым ротором. На электромашиностроительных заводах трехфазные асинхронные машины с контактными кольцами считают машинами, имеющими специализированное исполнение. Условное графическое обозначение таких машин на электрических схемах приведено на рис. 9.4, б.