Асинхронный электродвигатель

Асинхронный электродвигатель – электрическая асинхронная машина для преобразования электрической энергии в механическую. Принцип работы асинхронного электродвигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля, возникающего при прохождении трёхфазного переменного тока по обмоткам статора, с током, индуктированным полем статора в обмотках ротора, в результате чего возникают механические усилия, заставляющие ротор вращаться в сторону вращения магнитного поля.

Устройство асинхронного электродвигателя

Асинхронный двигатель является самым распространенным из числа двигателей переменного тока. Он был изобретен М.О. Доливо-Добровольским в 1888 году, но до настоящего времени сохранил ту простую форму, какую ему придал русский изобретатель. Этот двигатель состоит из неподвижной части – статора (от лат. слова stator – стоящий) и вращающейся части – ротора (от лат. слова rotor – вращающийся)

Частями статора являются магнитопровод и корпус. Сердечник собран из изолированных листов электротехнической стали. С внутренней стороны полый цилиндр сердечника статора снабжен пазами, в которые закладывается статорная обмотка (рис.1.а). Число катушек, образующих обмотку, должно быть кратно трем (3, 6, 9, 12 и т.д.).

Рис.1. Асинхронный электродвигатель в разобранном виде: а — статор; б — короткозамкнутый ротор; в — фазный ротор; 1 — станина; 2 — сердечник из штампованных стальных листов; 3 — обмотка; 4 — вал; 5 — контактные кольца.

Ротор представляет собой укрепленный на валу цилиндр, собранный также, как и сердечник статора, из листов электротехнической стали (рис.1.б). В большинстве случаев ротор снабжается короткозамкнутой обмоткой, состоящей из медных или алюминиевых стержней, уложенных без изоляции в пазы на внешней поверхности магнитопровода ротора. Торцевые концы стержней замыкаются накоротко кольцами из того же материала.

Реже ротор снабжается фазной (катушечной) обмоткой (обычно для двигателей большой мощности), выполняемой изолированным проводом. В этом случаи на валу ротора укрепляются три металлических контактных кольца, изолированных от вала (рис. 1.в). Обмотка ротора выполняется трехфазной, изолированным проводом, с тем же числом катушек, что и обмотка статора. Фазные обмотки ротора на самом роторе соединяются в звезду, а их свободные концы подводятся к контактным кольцам. На кольца наложены щетки, установленные в неподвижных щеткодержателях. Через кольца и щетки фазная обмотка замыкается на пусковой реостат.

Принцип действия асинхронного электродвигателя

Сердечники статора и ротора образуют магнитную цепь асинхронной машины (рис.1). Обмотка статора подключается к трехфазной сети, и токи, обтекая обмотку статора, возбуждают магнитное поле машины. Оно замыкается через сталь ротора и таким путем сцепляется с обмоткой ротора. Магнитное поле, возбужденное трехфазной системой токов, вращается в плоскости осей катушек статора. Вращение поля создается поочередным изменением трех образующих его полей фазных обмоток статора, поэтому скорость вращения поля пропорциональна частоте переменного тока f. Если на статоре размещены три катушки, то вращающееся поле, возбуждаемое их токами, делает один оборот в секунду, при стандартной частоте 50 Гц число оборотов такого поля в минуту будет n1 = f * 60 = 3000 об/мин. (Чем больше катушек на статоре, тем больше полюсов имеет вращающееся поле и тем медленнее оно вращается: n1 = 9000/К , где К число катушек статора.)

Вращающееся магнитное поле, пересекая обмотку ротора, индуктируют в ее проводниках э.д.с., а так как обмотка ротора замкнута, то индуктируемые в ней э.д.с. создают в этой обмотке пропорциональные им токи ротора. Последние, взаимодействуя с вращающимся магнитным полем машины, заставляют ротор вращаться вслед за полем. Ротор будет вращаться медленнее поля – асинхронно со скоростью, которой соответствует скольжение s = ( n1 – n ) / n .

У современных двигателей средней и большой мощности скольжение мало (0,02-0,03).