Электродвигатель асинхронный, что за прибор такой?

Электродвигатели асинхронные – электроприборы, главное назначение которых – трансформация электрической энергии в кинетическую. В основе механизма их действия лежит принцип взаимодействия двух магнитных полей при прохождении по ним электрического тока.

При прохождении этого самого тока по обмотке неподвижного элемента (статора) магнитное поле вступает во взаимодействие с магнитным полем подвижного элемента (ротора), в результате чего происходит смещение одного элемента относительно другого, и происходит вращение.

Явление магнетизма вращения было открыто еще в 1824 году французским физиком Домиником Араго. Дальше были исследования англичанина Бейли, развившего идею Араго, и подключившего в 1879-м электромагнит к источнику тока, осуществив, таким образом, вращение в магнитном поле.

Спустя всего восемь лет, в 1887 Николо Тесла создал двухфазный электродвигатель. А двумя годами позднее Михаил Доливо-Добровольский, работавший параллельно с Теслой и многими другими по всему миру над созданием многофазных двигателей, создал рабочий трехфазный двигатель.

Он использовал оригинальную идею создания ротора, назвав «беличьей клеткой», наверное, за схожесть с круговой каруселью для грызунов. Параметры электродвигателей асинхронных могут сильно отличаться, в зависимости от требований, предъявляемых к агрегату.

Они могут предназначаться:

• для общих условий эксплуатации;
• для работы на больших глубинах;
• для объектов повышенной опасности;
• для влажного климата.

Как устроены асинхронные трехфазные двигатели?

Напомним, что в основе их работы лежит механизм использования вращения в магнитном поле. Чтобы понять, как это работает, достаточно провести простой опыт. Нужно взять постоянный магнит, и прикрепить его к оси с ручкой, за которую можно будет совершать вращение. Между противоположными полюсами этого магнита поместим медный цилиндр на оси со свободным вращением.

Попробуем вращать магнит при помощи рукоятки, причем вращение совершать по часовой стрелке. Вместе с магнитом «закрутится» и его магнитное поле, которое постоянно будет пересекать медный цилиндр. Согласно закону электромагнитной индукции возникнут вихревые токи, которые создадут во вращающемся цилиндре собственное магнитное поле цилиндра.

Поле цилиндра начнет взаимодействовать с магнитным полем вращающегося снаружи магнита, что станет причиной вращения цилиндра сонаправленно с вращением магнита. Доказано, что скорость вращения сердечника немного ниже скорости вращения поля внешнего магнита. Дело в том, что если цилиндр будет вращаться со скоростью, равной скорости магнитного пола, что магнитные линии не будут пересекаться с ним.

Отсюда следствие – вихревые токи не будут возникать, и вращения не будет. Вращение магнитного поля и его скорость в двигателях считается синхронной, поскольку она (скорость) равняется скорости вращения магнита, а вращение цилиндра, наоборот – асинхронной. Именно из-за этого двигатели, работающие по этому принципу, называются асинхронными. Скорость вращения ротора ниже скорости вращения магнитного поля на величину скольжения.

Если обозначить скорость вращения ротора как n1, а скорость магнитного поля как n, можно определить скольжение в процентном соотношении:

s = (n — n1) / n.

Но в указанном выше опыте магнитное поле и вращение цилиндра, вызванное этим полем, возникло при вращении постоянного магнита, поэтому это не электродвигатель.

Чтобы получить электродвигатель, нужно, чтобы электрический ток создавал магнитное поле, которое обеспечит вращение подвижного сердечника (ротора). Это решение принято приписывать имени Михаила Доливо-Добровольского.

Конструкция современного асинхронного электродвигателя

Статоры современных двигателей не имеют выраженных полюсов, поскольку поверхность статора изнутри сделана гладкой.

Для снижения потерь на вихревые токи, сердцевину статора асинхронного двигателя собирают из тонких, спрессованных стальных пластин. В сборе сердечник запаковывают в стальной корпус. В специальные пазы на статоре укладывают медную обмотку из изолированной проволоки.

Обмотки статора, подсоединяемые к разным фазам, пересекаются друг с другом по схеме «звезда», или «треугольник», что обеспечивается выведением всех концов и начал обмоток в изолированный управляющий щиток на корпусе электромотора. Такое замечательное решение позволяет задействовать обмотки электромотора под разными стандартными напряжениями переменного тока.

Аналогично статору, ротор асинхронного двигателя собирают из тонких стальных пластин. В пазы ротора также закладывается медная обмотка. Роторы бывают двух типов: фазные роторы и короткозамкнутые роторы

Фазный ротор с контактными кольцами используется в электрических двигателях большой мощности, или тогда, когда нужно, чтобы двигатель создал большое усилие при начале вращения. Такую схему реализуют благодаря включению в схему двигателя пускового реостата.

Короткозамкнутый ротор в электродвигателях запускается двумя способами:

•  прямым подключением трехфазного тока к статору двигателя. Это – наиболее простой и распространенный способ пуска двигателей;
• понижением напряжения, подаваемого на обмотки статора. Это обеспечивается запуском мотора с задействованием обмоток статора по схеме «звезда», а после выхода мотора на нормальные обороты переключается на схему «треугольник», набирая полную тяговую мощность.

Самыми простыми в исполнении являются именно двигатели с короткозамкнутыми роторами, но их недостатки обуславливают и невысокие эксплуатационные характеристики, обеспечиваемые такими двигателями.

Главные их недостатки – малая мощность мотора при старте, что не даст использовать такие моторы при низких температурах, загустевание смазки, или коррозии контактной группы;  большой пусковой ток, что дает повышенную нагрузку на электросеть и может привести к выходу ее из строя.

Фазные роторы таких недостатков не имеют, но существенно повышают стоимость двигателя, и усложняет его конструкцию.

Видео: Как работает асинхронный электродвигатель

Похожие материалы:

Токарный станок
На производствах и в быту, для изготовления изделий, имеющих коническую, цилиндрическую форму, а также для обработки деревянных фасонных заготовок, вытачивания профилей сложной ...

Применение тахометра
С помощью тахометра измеряют угловую или линейную скорости движущихся или вращающихся частей механизмов и машин. Эти приборы находят широкое применение в тех системах, где важен ...

Использование фрезерного станка
Специальный фрезерный станок представляет собой один из видов современного оборудования, с помощью которого обрабатывают материал резанием. Он предназначен для обработки тех ...

Такой родной, но в тоже время загадочный материал – паркетная доска.
Паркетная доска является современным материалом, для покрытия пола. Она имеет свою уникальную селекцию, в зависимости от ее производителя. Однако одним из неизменных правил ...

Дизельные электростанции: Выбираем для себя правильное решение.
Дизельные электростанции: Выбираем для себя правильное решение. Дизельныегенераторы служат источником тока и питают электроэнергией разного рода потребителей однофазного, а ...