Асинхронный электродвигатель принцип работы. Асинхронный электродвигатель: устройство, принцип работы и виды

Что представляет собой асинхронный электродвигатель. Как устроен и работает асинхронный двигатель. Какие бывают виды асинхронных электродвигателей. Как подключается и управляется асинхронный двигатель.

Устройство асинхронного электродвигателя

Асинхронный электродвигатель состоит из двух основных частей:

• Статор — неподвижная часть
• Ротор — вращающаяся часть

Статор асинхронного двигателя включает:

• Корпус — служит для соединения деталей двигателя. Изготавливается из чугуна, алюминиевых сплавов или стали.
• Сердечник — запрессован в корпус, повышает магнитную индукцию. Выполнен из электротехнической стали в виде пластин.
• Обмотка — расположена в пазах сердечника. Состоит из медной проволоки, образующей 3 катушки.

Ротор асинхронного двигателя состоит из:

• Вала — на его хвостовиках расположены подшипники
• Сердечника — набран на валу из пластин электротехнической стали
• Обмотки — расположена в пазах сердечника ротора

Принцип работы асинхронного электродвигателя

Принцип действия асинхронного двигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора с токами, индуцированными этим полем в обмотке ротора.

Основные этапы работы асинхронного двигателя:

1. При подаче трехфазного напряжения на обмотку статора создается вращающееся магнитное поле.
2. Магнитное поле статора пересекает проводники обмотки ротора и индуцирует в них ЭДС.
3. Под действием ЭДС в обмотке ротора возникают токи.
4. Взаимодействие токов ротора с магнитным полем статора создает вращающий момент.
5. Ротор начинает вращаться вслед за полем статора, но с некоторым отставанием (скольжением).

Частота вращения магнитного поля статора называется синхронной и определяется по формуле:

n1 = 60f / p

где f — частота тока, p — число пар полюсов обмотки статора.

Виды асинхронных электродвигателей

Асинхронные электродвигатели классифицируются по следующим признакам:

По типу ротора:

• С короткозамкнутым ротором — обмотка ротора выполнена в виде «беличьей клетки»
• С фазным ротором — на роторе расположена трехфазная обмотка, соединенная с контактными кольцами

По числу фаз:

• Трехфазные — наиболее распространенные
• Двухфазные — применяются в системах автоматики
• Однофазные — используются в бытовой технике

По конструктивному исполнению:

• Общепромышленные
• Крановые
• Взрывозащищенные
• Погружные
• Встраиваемые

Способы пуска асинхронного двигателя

Существуют следующие основные способы пуска асинхронных электродвигателей:

• Прямой пуск — простое подключение обмоток статора к сети
• Пуск переключением со звезды на треугольник
• Пуск с помощью автотрансформатора
• Плавный пуск с использованием устройства плавного пуска
• Частотный пуск с применением преобразователя частоты

Выбор способа пуска зависит от мощности двигателя, характера нагрузки и требований к пусковым токам.

Схемы подключения асинхронного двигателя

Существуют две основные схемы подключения обмоток статора асинхронного двигателя к трехфазной сети:

• «Звезда» — концы обмоток соединяются в общую точку
• «Треугольник» — конец каждой обмотки соединяется с началом следующей

Схема «звезда» применяется при напряжении сети 380 В, схема «треугольник» — при напряжении 220 В. Переключение со звезды на треугольник позволяет осуществить пуск двигателя при пониженном напряжении.

Регулирование скорости асинхронного двигателя

Основные способы регулирования частоты вращения асинхронных двигателей:

• Изменение числа пар полюсов обмотки статора
• Изменение частоты питающего напряжения
• Изменение напряжения, подводимого к статору
• Введение добавочного сопротивления в цепь ротора (для двигателей с фазным ротором)

Наиболее эффективным и экономичным является частотное регулирование с помощью преобразователей частоты.

Преимущества и недостатки асинхронных двигателей

Основные достоинства асинхронных электродвигателей:

• Простота конструкции и высокая надежность
• Низкая стоимость
• Возможность работы непосредственно от сети переменного тока
• Хорошие пусковые характеристики
• Высокий КПД и коэффициент мощности

К недостаткам можно отнести:

• Сложность регулирования скорости
• Относительно небольшой пусковой момент
• Большой пусковой ток

Несмотря на отдельные недостатки, асинхронные двигатели остаются наиболее распространенным типом электроприводов в промышленности и быту благодаря своей простоте и надежности.

устройство, принцип работы, виды, способы пуска

Способы пуска и схемы подключения

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором обладает низкой себестоимостью, большими пусковыми токами и низким усилием на старте. Поэтому для различных целей могут применять различные способы пуска, снижающие бросок тока в обмотках и улучшающие рабочие характеристики:

• прямой – напряжение на электродвигатель подается через пускатели или контакторы;
• переключение схемы соединения обмоток электродвигателя со звезды на треугольник;
• понижение напряжения;
• плавный пуск;
•  изменение частоты питающего напряжения.

Однофазного асинхронного двигателя.

Для асинхронного однофазного электродвигателя могут использоваться три основных способа пуска:

• С расщеплением полюсов – используется в электродвигателях особой конструкции, но недостатком методы является постоянная потеря мощности.

• С конденсаторным пуском – вводит пусковой конденсатор в момент запуска асинхронного двигателя и убирает его со схемы через несколько секунд после начала работы. Обладает максимальным вращательным моментом.
• С резисторным пуском электродвигателя – обеспечивает начальный сдвиг между векторами ЭДС обмоток для скольжения в асинхронной машине.

Трехфазного асинхронного двигателя.

Трехфазные асинхронные агрегаты могут подключаться такими способами:

• Напрямую в цепь через пускатель или контактор, что обеспечивает простоту процесса, но формирует максимальные токи. Этот способ не подходит в случае больших механических нагрузок на вал.
• Переключением схемы со звезды на треугольник – применяется для снижения токов в обмотках электродвигателя за счет уменьшения питающего напряжения с линейного на фазное.
• Путем подключения через преобразователь напряжения, реостаты или автотрансформатор для снижения разности потенциалов. Также используется изменение числа пар полюсов, частоты питающего напряжения и прочие.

Помимо этого трехфазные асинхронные двигатели могут использовать прямую и реверсивную схему включения в цепь. Первый вариант применяется только для вращения вала электродвигателя в одном направлении. В реверсивной схеме можно переключать движение рабочего органа в прямом и обратном направлении.

Рис. 9: прямая схема без возможности реверсирования

Рассмотрим нереверсивную схему пуска асинхронного электродвигателя (рисунок 9). Здесь, через трехполюсный автомат QF1 питание подается на пускатель KM1. При нажатии кнопки SB2 произойдет подача напряжения на обмотки электродвигателя, его остановка осуществляется кнопкой SB1. Тепловое реле KK1 применяется для контроля температуры нагрева, а лампочка HL1 сигнализирует о включенном состоянии контактора.

Рисунок 10: схема прямого включения с реверсом

Реверсивная схема (смотрите рисунок 10) устроена аналогичным образом, но в ней используются два пускателя KM1 и KM2. Прямое включение асинхронного электродвигателя производиться кнопкой SB2, а обратное SB3.

Асинхронный электродвигатель: виды и принцип работы

В наши дни электрооборудование выглядит совсем иначе, чем изобретение российского электротехника, но по-прежнему используются для превращения электрической энергии в механическую. Надежность в работе, простая конструкция и невысокая себестоимость были по достоинству оценены покупателями. Сегодня асинхронные двигатели — наиболее распространенный во всем мире тип моторов. Их используют для комплектации промышленного оборудования, бытовой техники и электроинструментов в девяти случаев из десяти.

Какие бывают виды асинхронных механизмов

Асинхронный мотор имеет самую простую конструкцию. Классическое устройство электродвигателя состоит из статора, а также ротора.

Статор выполнен в форме классического цилиндра. Для изготовления статора производители используют тонкие стальные листы, обмотка в пазах сердечника сделана из специального провода. Оси обмоток расположены друг к другу под углом 120°. Их концы соединяются по-разному — все зависит от допустимой величины напряжения. В одних случаях соединение напоминаем звезду, в других — треугольник.

В отличие от статора, роторы бывают нескольких типов. Производители классифицируют выпущенные моторы именно по типу ротора — виды асинхронных двигателей: с короткозамкнутым и фазным ротором. Давайте рассмотрим каждый их подробнее.

• Фазный — это ротор с трехфазной обмоткой, которая напоминает обмотку статора. Ее концы соединяются в форме звезды, края крепятся к контактным кольцам. К этим же кольцам присоединяются добавочные резисторы, которые меняют активное сопротивление в цепи и уменьшают большие пусковые токи.
• Короткозамкнутый ротор — сердечник, изготовленный из стальных листов. Для серийного производства, как правило, используется расплавленный алюминий, который заливается и образовывает стержни между торцевых колец. Конструкция ротора получила в обиходе название «беличья клетка», так как внешне напоминает бочку для грызунов. Когда заходит речь об изготовлении мощных двигателей, производители используют не алюминий, а медь.

Асинхронный электродвигатель: принцип работы

Напряжение подается на обмотку статора. В этот момент возникает магнитный поток, величина которого меняется с изменением частоты напряжения. Потоки сдвинуты во времени и пространстве по отношению друг к другу на 120°. Вращающим оказывается результирующий магнитный поток, который движется, тем самым создавая в проводниках ротора ЭДС. Обмотка ротора исполняет роль замкнутой электрической цепи, в ней появляется ток, который, взаимодействуя с потоками статора, создает пусковой момент. Мотор стремится повернуть ротор в направлении движения магнитного поля статора. В тот момент, когда он достигает значения тормозного момента ротора и превышает его, ротор начинает вращаться, вызывая скольжение.

Что такое скольжение? Это величина, которая показывает нам, насколько синхронная частота магнитного поля статора больше, чем частота вращения ротора.

S = ((n₁ — n₂)/n₁) х 100 %, где:

S — скольжение;

n₁ — синхронная частота магнитного поля статора, n₂ — ротора.

Почему так важно скольжение? Его используют для характеристики асинхронных электродвигателей, ведь изначально скольжение равно единице, но по мере роста n₁ относительная разность частот n₁-n₂ становится меньше. В результате этого, падает ЭДС и ток в проводниках ротора, что в свою очередь приводит к уменьшению вращающего момента. Если провести анализ, в состоянии холостого хода, в тот момент, когда мотор работает без нагрузки на валу, показатель скольжения минимален. Как только возрастает статический момент, скольжение растет до величины S_kp — критического скольжения. Этот показатель очень важен, ведь как только будет превышена точка критического скольжения, асинхронные двигатели перестают стабильно работать. Значение скольжения колеблется в пределах от нуля до единицы, асинхронных моторов универсального назначения в номинальном режиме до 8 %. Как только наступает равновесие между электромагнитным и тормозным моментом изменение величин прекратится.

Если говорить простыми словами, принцип работы мотора состоит во взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и токов, которые наводятся этим магнитным полем в роторе. Вращающий момент возникает только тогда, когда появляется разность частот вращения магнитных полей.

Асинхронный двигатель – принцип работы и особенности управления

Среди всех электродвигателей следует особо отметить асинхронный двигатель, принцип работы которого основан на взаимодействии магнитных полей статора с электрическим током, наводящимся с помощью этого поля в обмотке ротора. Вращающееся магнитное поле создается с помощью трехфазного переменного тока, проходящего по обмотке статора, включающего в себя три группы катушек.

Асинхронный двигатель – принцип работы и применение

Принцип действия асинхронного двигателя основан на возможности передачи электрической энергии в механическую работу для какой-либо технологической машины. При пересечении замкнутой обмотки ротора магнитное поле наводит в ней электрический ток. В результате вращающееся магнитное поле статора взаимодействует с токами ротора и вызывает возникновение вращающегося электромагнитного момента, который и приводит ротор в движение.

Кроме того, механическая характеристика асинхронного двигателя основана на его работе в двух вариантах. Он может работать как генератор или электродвигатель. Благодаря этим качествам, его, чаще всего, используют как передвижной источник электроэнергии, а также во многих технологических приборах и оборудовании.

Рассматривая устройство асинхронного двигателя, следует отметить его пусковые элементы, состоящие из пускового конденсатора и пусковой обмотки с повышенным сопротивлением. Они отличаются своей дешевизной и простотой, не требуют дополнительных фазосдвигающих элементов. В качестве недостатка необходимо отметить слабую конструкцию пусковой обмотки, которая нередко выходит из строя.

Устройство асинхронного двигателя и правила обслуживания

Схема пуска асинхронного двигателя может быть улучшена за счет последовательного включения с обмоткой пускового конденсатора. После отключения конденсатора происходит полное сохранение всех характеристик двигателя. Очень часто схема включения асинхронного двигателя имеет рабочую обмотку, разбиваемую на две последовательно соединяемые фазы. При этом пространственный сдвиг осей находится в пределах от 105 до 120 градусов. Для тепловых вентиляторов применяются двигатели с наличием экранированных полюсов.

Устройство трехфазного асинхронного двигателя требует проведения ежедневного осмотра, внешней очистки и крепежных работ. Два раза в месяц и более двигатель должен продуваться изнутри с помощью сжатого воздуха. Особое внимание следует обращать на смазку подшипников, которая должна соответствовать конкретному типу двигателя.  Полная замена смазки производится дважды в течение года, с одновременной промывкой подшипников бензином.

Принцип действия асинхронного двигателя – его диагностика и ремонт

Для того чтобы управление трехфазным асинхронным  двигателем осуществлялось удобно и долго, необходимо следить за шумом подшипников во время работы. Следует избегать свистящих, хрустящих или царапающих звуков, свидетельствующих о недостатке смазки, а также глухих ударов, указывающих на то, что обоймы, шарики, сепараторы могут быть поврежденными.

В случае возникновения нетипичного шума или перегревания, подшипники в обязательном порядке подвергаются разборке и осмотру. Происходит удаление старой смазки, после чего производится промывка бензином всех деталей. Перед тем как посадить на вал новые подшипники, они должны быть предварительно прогреты в масле до нужной температуры. Новая смазка должна заполнять рабочий объем подшипника примерно на одну третью часть, равномерно распределяясь по всей окружности.

Состояние контактных колец заключается в систематической проверке их поверхности. В случае их поражения ржавчиной применяется зачистка поверхности мягкой наждачной бумагой и протирание керосином. В особых случаях делается их расточка и шлифовка. Таким образом, при нормальном уходе за двигателем он сможет отслужить свой гарантийный срок и проработать намного больше.

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Асинхронные электродвигатели. Виды и устройство. Работа

Асинхронные электродвигатели были изобретены в 1889 году. В настоящее время выпускается большой спектр электрических двигателей. Из них наибольшую популярность приобрел электродвигатель асинхронного типа, трехфазный. Половина всей электроэнергии в мире расходуется такими электродвигателями. Они нашли широкое использование во многих отраслях промышленности, в быту, электроинструменте, так как имеет невысокую стоимость, повышенную надежность, простое обслуживание и эксплуатацию.

Область использования таких электромашин становиться все шире, так как их конструкция совершенствуется. В переводе с английского такой электродвигатель называют индукционным. И это легко объяснить, так как это вид моторов, в котором явление индукции применяется для создания полюсов, другими словами, применяются наводки для образования движущей силы. Особенностью асинхронных двигателей является отличие частоты поля от скорости вращения вала. В других типах двигателей используются постоянные магниты, обмотки и т.д.

Устройство

Асинхронные электродвигатели состоят из:

• Ротора.
• Статора.

 

Статор, состоит из основных частей:

• Корпус. Служит для образования соединений деталей мотора. При малом размере мотора корпус цельнолитой. Материал изготовления – чугун. Могут использоваться сплавы алюминия, либо сталь. Часто в небольших двигателях функцию сердечника выполняет корпус. В больших моторах со значительной мощностью корпус имеет сварную конструкцию.
• Сердечник. Эта деталь запрессована в корпус, и предназначена для повышения магнитной индукции, изготовлена из электротехнической стали в виде пластин. Для уменьшения потерь, возникающих при вихревых токах, сердечник покрывается лаком.
• Обмотка. Она расположена в пазах сердечника. Для ее намотки применяется медная проволока, секциями, соединенными между собой по определенной схеме. Витки образуют 3 катушки, которые по сути дела играют роль обмотки статора. Эта обмотка первичная, непосредственно к ней подключается питание.

Ротор:

• Ротор – элемент двигателя, находящийся во вращении, предназначен для трансформации магнитного поля в энергию движения, состоит из частей:
• Вал. Подшипники вала находятся на его хвостовиках. При сборке двигателя подшипники запрессовываются, фиксируются болтами к крышкам корпуса.
• Сердечник. Его сборку производят на валу двигателя. Он состоит из металлических пластин электротехнической стали, которая обладает свойством малого сопротивления магнитному полю. Форма сердечника в виде цилиндра используется для укладки катушки якоря, которая называется вторичной. Она получает энергию от магнитного поля, появляющегося вокруг обмоток статора при подаче питания.

Классификация по типу ротора

• С короткозамкнутым ротором.

Такой тип двигателя оснащен обмоткой в виде алюминиевых стержней, расположенных в пазах сердечника. На торце ротора они замыкаются между собой кольцами.

• С ротором, оснащенным контактными кольцами.

Оба типа моторов имеют схожую конструкцию статора. Разница состоит лишь в конструкции якоря.

Классификация по числу фаз

Асинхронные электродвигатели трехфазные являются основными типами моторов. Они оснащены 3-мя обмотками на статоре, смещены на 120 градусов, соединены между собой треугольником, либо звездой, получают питание от трех фаз переменного тока.

Асинхронные электродвигатели небольшой мощности чаще всего изготавливаются двухфазными. Они отличаются от 3-фазных моторов оснащением 2-мя обмотками на статоре, которые смещены между собой на угол 90 градусов.

В случае равенства токов по модулю, и их сдвигу по фазе на 90 градусов, действие мотора не будет иметь отличия от 3-фазного двигателя. Но такие типы двигателей чаще подключаются от однофазной сети, а искусственный сдвиг на 90 градусов образуется за счет конденсаторов.

Асинхронные электродвигатели однофазные оснащаются единственной обмоткой на статоре. Они практически не могут работать. Когда вал электродвигателя неподвижен, то при подаче питания образуется только импульсное магнитное поле, а момент вращения равен нулю. Но если ротор у такого электродвигателя принудительно раскрутить, то он сможет функционировать и приводить в действие какой-либо привод механизма.

В таком случае пульсирующее поле складывается из 2-х симметричных полей: прямого и обратного. Они образуют разные моменты: один двигательный, другой тормозной. Но двигательный момент получается больше тормозного, возникающего вследствие токов ротора высокой частоты.

В связи с этим 1-фазные моторы оснащаются второй обмоткой, применяющейся в качестве пусковой. В ее цепи для сдвига фаз подключают конденсаторы. Их емкость имеет значительную величину, и может достигать нескольких десятков мкФ при маломощном моторе, меньше 1000 ватт.

В управляющих системах применяют 2-фазные асинхронные электродвигатели, получившие название исполнительных. Они оснащены двумя обмотками статора, которые имеют сдвиг фаз на 90 градусов. Одна обмотка (возбуждения) питается от сети 50 герц, а вторая применяется в качестве управляющей.

Чтобы образовалось магнитное поле с вращающим моментом, ток в управляющей обмотке должен иметь сдвиг 90 градусов. Для регулировки скорости мотора изменяют значение тока в этой обмотке, либо меняют угол фазы. Реверсивное движение обеспечивается сменой фазы в обмотке управления на 180 градусов, с помощью переключения обмотки.

2-фазные асинхронные электродвигатели производятся в разных исполнениях:

• Короткозамкнутым ротором.
• Полым магнитным ротором.
• Полым немагнитным ротором.

Линейные моторы

Чтобы преобразовать движение вращения в поступательное движение, необходимо применение определенных механизмов. Поэтому при необходимости двигатель конструктивно выполняют таким образом, что его ротор сделан в виде бегунка с линейными движениями.

В таком случае двигатель получается развернутым. Обмотка статора такого мотора сделана, как и у обычного двигателя, но она должна быть уложена на всей длине перемещения бегунка (ротора) в пазы. Такой ротор в виде бегунка чаще бывает короткозамкнутым. К нему присоединен привод механизма. На краях статора располагают ограничители, которые не дают ротору выходить за определенные пределы.

Принцип действия

Якорь электродвигателя приводится в действие с помощью эффекта магнитного поля, возникающего в катушках статора. Для лучшего понимания принципа работы мотора, нужно освежить в памяти закон самоиндукции. Он говорит, что вокруг подключенного к питанию проводника образуется магнитное поле. Его величина прямо зависит от индуктивности проводника и потока частиц.

Также, магнитное поле образует силу, направленную в определенную сторону, которая вращает ротор мотора. Чтобы двигатель работал с достаточной эффективностью, нужно получить значительный магнитный поток. Его можно создать особой установкой первичной обмотки.

Источник напряжения выдает переменное напряжение, значит, вокруг статора магнитное поле будет с такими же свойствами, и прямо зависит от изменения тока сети. Фазы смещены между собой на 120 градусов.

Процессы в обмотке статора

Все фазы сети подключаются к катушкам статора, каждая фаза к определенной катушке. Поэтому магнитное поле будет иметь смещение на 120 градусов. Питание поступает в виде переменного напряжения, значит, вокруг катушек возникнет переменное магнитное поле.

Схема двигателя выполняется так, чтобы магнитное поле вокруг катушек постепенно менялось и переходило от одной катушки к другой. Так образуется магнитное поле с эффектом вращения. Можно определить частоту вращения, которая будет измеряться в числе оборотов вала мотора. Она вычисляется по формуле:

n = 60*f / p, где f – частота тока в сети, р – количество пар полюсов статора.

Работа ротора

Процессы во вторичной обмотке ротора, и особенность конструкции, которую имеют асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором.

К обмотке якоря напряжение не подается. Оно возникает из-за индукционной связи с первичной обмоткой. Из-за этого и происходит действие, обратное действию в статоре. Оно соответствует закону: при пересечении проводника магнитным потоком, в нем образуется электрический ток. Магнитное поле возникает вокруг первичной обмотки от того, что к ней подключается трехфазное питание.

Совместная работа ротора и статора

Мы имеем асинхронный мотор с ротором, в котором протекает электрический ток по его обмотке. Этот ток станет причиной появления магнитного поля возле обмотки якоря. Но полярность потока не будет совпадать с потоком статора. А значит, и сила, которая создается им, будет противодействовать силе магнитного поля первичной обмотки, что заставит двигаться ротор, потому что на нем выполнена вторичная обмотка, а вал закреплен на подшипниках в корпусе мотора.

Разберемся в ситуации, когда взаимодействуют силы магнитных полей ротора и статора, по истечении времени. Известно, что магнитное поле первичной катушки вращается с определенной частотой. Образованная им сила будет передвигаться с такой же скоростью. Это приводит в действие асинхронный двигатель, его ротор будет вращаться вокруг своей оси.

Подключение двигателя к питанию

Для запуска электродвигателя его нужно подключить к напряжению 3-фазного тока. Выполнить такое подключение возможно двумя методами: звездой и треугольником.

Схема звездой

Здесь изображен способ соединения треугольником.

Схемы собираются в клеммной коробке, расположенной на корпусе двигателя.

Чтобы запустить электродвигатель в обратном направлении вращения, необходимо только изменить местами две любые фазы путем перебрасывания двух проводов в коробке двигателя.

Похожие темы:

Принцип действия асинхронного двигателя

Понять принцип действия асинхронного двигателя не сложно, если не пользоваться учебниками для вузов и школ. Зачастую академическая литература лишь препятствует пытливому уму разобраться в работе электромоторов и часто навсегда отбивает охоту заниматься изысканиями, связанными с электротехникой и электромеханикой. В последнее время у многих людей, не связанных напрямую с наладкой и проектированием машин, появился интерес к сборке самодельных станков, механизмов, летательных аппаратов и самодвижущихся машин. Поэтому в этой статье мы попытались доступно объяснить принцип действия асинхронного электродвигателя без сложных понятий и формул. Работа любого асинхронного двигателя построена на принципе вращающегося магнитного поля. Как его можно создать? Например, можно взять постоянный магнит и начать вращать его вокруг своей оси – получится вращающееся магнитное поле. А если крутить магнит возле медного диска, то он станет вращаться вслед за магнитом, пытаясь его догнать. Со стороны наблюдателя кажется, что между магнитом и диском есть невидимая вязкая связь. Их движение не синхронно, диск крутится с некоторым отставанием. Объяснить это явление можно тем, что магнит при вращении возбуждает в структуре диска индукционные токи или токи Фуко. Они всегда движутся по замкнутому кругу — нигде не начинаясь и нигде не заканчиваясь, и являются, по сути, токами короткого замыкания, которые разогревают металл и от которых обычно пытаются избавиться. Но в нашем случае они полезны, т.к. порождают во вращаемом диске магнитное поле, которое дальше взаимодействует с полем постоянного магнита. В асинхронных электродвигателях всё происходит по тому же принципу, только чтобы получить вращающееся поле, используют не постоянный магнит, а обмотки статора, в которых создаётся поле вращения. Условия для вращения можно создать только в многофазных системах, где ток сдвинут по фазе на определённый градус. В быту используются двухфазные электродвигатели, где вторая фаза создаётся искусственно с помощью сдвигающего конденсатора, катушки или сопротивления. В промышленности применяют трёхфазные системы. Первый трёхфазный асинхронный двигатель был сделан русским учёным Доливо-Добровольским. Схема его работы показана на рисунке. Статор состоял из трёх обмоток (полюсов), отдалённых друг от друга на 120°. Вверху показан график синусоидального тока всех трёх полюсов, наложенных на один рисунок. В момент, когда ток одной из фаз равен нулю (отмечено пунктиром), две другие имеют значения близкие к максимальным и отличаются по направлению тока. Так между двумя работающими обмотками создаются магнитное поле. В следующий момент ситуация меняется – один из работающих полюсов отключается, оставшийся в работе меняет полярность (т.к. в обмотке меняется направление тока), а полюс только что включившийся в работу, поддерживает сместившееся магнитное поле. Магнитные линии пересекают часть металлического ротора и в нём генерируются вихревые токи. Они взаимодействуют с вращающимся полем статора и увлекаются за ним, пытаясь его догнать, и ротор проворачивается. Основной принцип работы асинхронного двигателя, созданного в позапрошлом веке, остаётся актуальным и для современных электродвигателей. Только вместо дисковых и цилиндровых роторов стали использовать короткозамкнутые роторы по типу «беличья клетка» и фазные роторы. Также изменилась форма обмоток статора – вместо катушек с полюсными наконечниками теперь делают радиальные обмотки, уложенные в пазы. Асинхронные двигатели хороши тем, что они не имеют скользящих контактов (ток в роторе индуцируется бесконтактно), а направление вращения легко поменять, изменив направление тока в одной из обмоток (поменяв фазы на клеммах мотора). Выше была рассмотрена работа статора с одной парой рабочих полюсов (двухполюсного с тремя обмотками). Количество оборотов в минуту такого электромотора равно частоте тока, т.е. 50 об/сек или 3000 об/мин. Изготавливают также 4-х и 6-ти полюсные электродвигатели с шестью и девятью обмотками соответственно. Частота вращения таких моторов составляет 1500 и 1000 об/мин. Подведём итоги. Принцип действия асинхронного двигателя основывается на создании в обмотках статора вращающегося магнитного поля, которое пересекает контур ротора и индуцирует в нём электродвижущую силу. Поскольку он замкнут на коротко, то в нём возникает переменный ток. Магнитное поле этого тока вместе с вращающимся магнитным полем статора создают крутящий момент. Ротор начинает крутиться и пытается сравнять свою скорость со скоростью убегающего поля статора. Но как только частота вращения ротора совпадёт с частотой вращения магнитного поля статора, в роторе затухнут все электромагнитные процессы и крутящий момент станет равным нулю. Ротор начинает отставать и магнитное поле статора снова начинает возбуждать контур ротора. Этот процесс будет повторяться всё снова и снова. Таким образом, частота вращения ротора стремится догнать частоту вращения магнитного поля статора, но всё время отстаёт, т.е. вращается не синхронно, а значит асинхронно. В станкостроении асинхронные двигатели не заменимы. Ни какой другой тип электромоторов не имеет такой высокой износоустойчивости и универсальности. Поэтому такое оборудование как станок для сетки рабицы, правильно-отрезной и просечно-вытяжной станки, выпускаемые на нашем предприятии, оснащены именно асинхронными электроприводами. На видео хорошо объясняется принцип работы асинхронного электродвигателя, его устройство и отличительные особенности • Скачать принцип работы трёхфазного асинхронного двигателя  Свежие записи:

Трехфазный асинхронный электродвигатель

Конструкция асинхронного электродвигателя

Трехфазный асинхронный электродвигатель, как и любой электродвигатель, состоит из двух основных частей — статора и ротора. Статор — неподвижная часть, ротор — вращающаяся часть. Ротор размещается внутри статора. Между ротором и статором имеется небольшое расстояние, называемое воздушным зазором, обычно 0,5-2 мм.

Статор асинхронного двигателя

Ротор асинхронного двигателя

Статор состоит из корпуса и сердечника с обмоткой. Сердечник статора собирается из тонколистовой технической стали толщиной обычно 0,5 мм, покрытой изоляционным лаком. Шихтованная конструкция сердечника способствует значительному снижению вихревых токов, возникающих в процессе перемагничивания сердечника вращающимся магнитным полем. Обмотки статора располагаются в пазах сердечника.

Корпус и сердечник статора асинхронного электродвигателя

Конструкция шихтованного сердечника асинхронного двигателя

Ротор состоит из сердечника с короткозамкнутой обмоткой и вала. Сердечник ротора тоже имеет шихтованную конструкцию. При этом листы ротора не покрыты лаком, так как ток имеет небольшую частоту и оксидной пленки достаточно для ограничения вихревых токов.

Принцип работы. Вращающееся магнитное поле

Принцип действия трехфазного асинхронного электродвигателя основан на способности трехфазной обмотки при включении ее в сеть трехфазного тока создавать вращающееся магнитное поле.

Вращающееся магнитное поле — это основная концепция электрических двигателей и генераторов.

Вращающееся магнитное поле асинхронного электродвигателя

Частота вращения этого поля, или синхронная частота вращения прямо пропорциональна частоте переменного тока f₁ и обратно пропорциональна числу пар полюсов р трехфазной обмотки.

• где n₁ – частота вращения магнитного поля статора, об/мин,
• f₁ – частота переменного тока, Гц,
• p – число пар полюсов

Концепция вращающегося магнитного поля

Чтобы понять феномен вращающегося магнитного поля лучше, рассмотрим упрощенную трехфазную обмотку с тремя витками. Ток текущий по проводнику создает магнитное поле вокруг него. На рисунке ниже показано поле создаваемое трехфазным переменным током в конкретный момент времени

Магнитное поле прямого проводника с постоянным током

Магнитное поле создаваемое обмоткой

Составляющие переменного тока будут изменяться со временем, в результате чего будет изменяться создаваемое ими магнитное поле. При этом результирующее магнитное поле трехфазной обмотки будет принимать разную ориентацию, сохраняя при этом одинаковую амплитуду.

Магнитное поле создаваемое трехфазным током в разный момент времени Ток протекающий в витках электродвигателя (сдвиг 60°) Вращающееся магнитное поле

Действие вращающегося магнитного поля на замкнутый виток

Теперь разместим замкнутый проводник внутри вращающегося магнитного поля. По закону электромагнитной индукции изменяющееся магнитное поле приведет к возникновению электродвижущей силы (ЭДС) в проводнике. В свою очередь ЭДС вызовет ток в проводнике. Таким образом, в магнитном поле будет находиться замкнутый проводник с током, на который согласно закону Ампера будет действовать сила, в результате чего контур начнет вращаться.

Влияние вращающегося магнитного поля на замкнутый проводник с током

Короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя

По этому принципу также работает асинхронный электродвигатель. Вместо рамки с током внутри асинхронного двигателя находится короткозамкнутый ротор по конструкции напоминающий беличье колесо. Короткозамкнутый ротор состоит из стержней накоротко замкнутых с торцов кольцами.

Короткозамкнутый ротор «беличья клетка» наиболее широко используемый в асинхронных электродвигателях (показан без вала и сердечника)

Трехфазный переменный ток, проходя по обмоткам статора, создает вращающееся магнитное поле. Таким образом, также как было описано ранее, в стержнях ротора будет индуцироваться ток, в результате чего ротор начнет вращаться. На рисунке ниже Вы можете заметить различие между индуцируемыми токами в стержнях. Это происходит из-за того что величина изменения магнитного поля отличается в разных парах стержней, из-за их разного расположения относительно поля. Изменение тока в стержнях будет изменяться со временем.

Вращающееся магнитное поле пронизывающее короткозамкнутый роторМагнитный момент действующий на ротор

Вы также можете заметить, что стержни ротора наклонены относительно оси вращения. Это делается для того чтобы уменьшить высшие гармоники ЭДС и избавиться от пульсации момента. Если стержни были бы направлены вдоль оси вращения, то в них возникало бы пульсирующее магнитное поле из-за того, что магнитное сопротивление обмотки значительно выше магнитного сопротивления зубцов статора.

Скольжение асинхронного двигателя. Скорость вращения ротора

Отличительный признак асинхронного двигателя состоит в том, что частота вращения ротора n₂ меньше синхронной частоты вращения магнитного поля статора n₁.

Объясняется это тем, что ЭДС в стержнях обмотки ротора индуцируется только при неравенстве частот вращения n₂<n₁. Частота вращения поля статора относительно ротора определяется частотой скольжения n_s=n₁-n₂. Отставание ротора от вращающегося поля статора характеризуется относительной величиной s, называемой скольжением:

• где s – скольжение асинхронного электродвигателя,
• n₁ – частота вращения магнитного поля статора, об/мин,
• n₂ – частота вращения ротора, об/мин,

Рассмотрим случай когда частота вращения ротора будет совпадать с частотой вращения магнитного поля статора. В таком случае относительное магнитное поле ротора будет постоянным, таким образом в стержнях ротора не будет создаваться ЭДС, а следовательно и ток. Это значит что сила действующая на ротор будет равна нулю. Таким образом ротор будет замедляться. После чего на стержни ротора опять будет действовать переменное магнитное поле, таким образом будет расти индуцируемый ток и сила. В реальности же ротор асинхронного электродвигателя никогда не достигнет скорости вращения магнитного поля статора. Ротор будет вращаться с некоторой скоростью которая немного меньше синхронной скорости.

Скольжение асинхронного двигателя может изменяться в диапазоне от 0 до 1, т. е. 0—100%. Если s~0, то это соответствует режиму холостого хода, когда ротор двигателя практически не испытывает противодействующего момента; если s=1 — режиму короткого замыкания, при котором ротор двигателя неподвижен (n₂ = 0). Скольжение зависит от механической нагрузки на валу двигателя и с ее ростом увеличивается.

Скольжение, соответствующее номинальной нагрузке двигателя, называется номинальным скольжением. Для асинхронных двигателей малой и средней мощности номинальное скольжение изменяется в пределах от 8% до 2%.

Преобразование энергии

Асинхронный двигатель преобразует электрическую энергию подаваемую на обмотки статора, в механическую (вращение вала ротора). Но входная и выходная мощность не равны друг другу так как во время преобразования происходят потери энергии: на трение, нагрев, вихревые токи и потери на гистерезисе. Это энергия рассеивается как тепло. Поэтому асинхронный электродвигатель имеет вентилятор для охлаждения.

Асинхронный двигатель: устройство, виды, принцип работы

Немало техники — бытовой, строительной, производственной имеют двигатели. Если задаться целью и проверить тип мотора, в 90% окажется, что стоит асинхронный двигатель. Это обусловлено простотой конструкции, высоким КПД, отсутствием электрического контакта с движущейся частью (в моделях с короткозамкнутым ротором). В общем, причин достаточно. 

Содержание статьи

Что такое асинхронный двигатель и принцип его действия

Любой электродвигатель — устройство для преобразования электрической энергии в механическую. Электрический двигатель состоит из неподвижной (статор) и подвижной части (ротор). Строение статора таково, что он имеет вид полого цилиндра, внутри которого имеется обмотка. В это цилиндрическое отверстие вставляется подвижная часть — ротор. Он также имеет вид цилиндра, но меньшего размера. Между статором и ротором имеется воздушный зазор, позволяющий ротору свободно вращаться. Ротор вращается из-за наводимых магнитным полем статора токов. По способу вращения двигатели делят на синхронные и асинхронные.

Так выглядит разобранный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Асинхронный электродвигатель отличается тем, что частота вращения ротора и магнитного поля, создаваемого статором, у него неравны. То есть, ротор вращается несинхронно с полем, что и дало название этому типу машин. Характерно, в рабочем режиме скорость его вращения меньше. Второе название этого типа двигателей — индукционные. Это название связано с тем, что движение происходит за счёт наводимых на нём токов индукции.

Асинхронный двигатель в разобранном виде: основные узлы и части

Коротко описать принцип работы асинхронного двигателя можно так. При включении мотора на обмотки статора подаётся ток, из-за чего возникает переменное магнитное поле. В область действия силовых линий этого попадает ротор, который начинает вращаться вслед за переменным полем статора.

Статор

Статор асинхронного двигателя состоит из трёх частей: корпуса, сердечника и обмотки. Корпус статора служит в качестве опоры для электродвигателя. Изготавливают его из стали или чугуна, сваркой или литьём. К прочности корпуса предъявляются высокие требования, так как при работе возникают вибрации в результате которых может сместиться ротор, что приведёт к заклиниванию мотора и выходу его из строя.

Статор асинхронного двигателя

Есть и ещё одно требование — геометрия корпуса должна быть идеальной. Между обмоткой статора и ротором зазор делают в несколько миллиметров, так что малейшие отклонения могут быть критичны.

Сердечник статора

Сердечник статора асинхронного электродвигателя изготавливают из наборных металлических пластин. Так как сердечник является магнитопроводом, металл используется магнитная электротехническая сталь. Для уменьшения потерь из-за вихревых потоков сердечник набирается из пластин, покрытых слоем диэлектрика (лак).

Сердечник статора набирается из тонких металлических изолированных пластин

Толщина одной пластины — 0,35-0,5 мм. Они собираются в единый пакет, так чтобы пазы всех пластин совпадали. В эти пазы затем укладываются витки обмотки.

Обмотка статора и количество оборотов электродвигателя

Статор асинхронного электромотора чаще всего имеет трёхфазную обмотку возбуждения. Она называется так, потому что является причиной движения ротора. Обмотка статора состоит из катушек, навитых из медной проволоки которые укладываются в пазы сердечника. Каждая обмотка может состоять из нескольких витков проволоки или из одного витка. Провод используется специальный, с лаковым покрытием, которое изолирует витки друг от друга и от стенок сердечника.

Как уже говорили, чаще всего обмотка статора асинхронного двигателя имеет три фазы. В этом случае оси катушек расположены со сдвигом 120°. При таком строении магнитное поле имеет два полюса и делает один полный оборот за один цикл трёхфазного питания. При частоте в электросети равной 50 Гц, скорость вращения поля (и ротора) 50 об/сек или 3000 об/мин.

Укладка катушек обмотки статора асинхронного двигателя

Для уменьшения скорости вращения ротора в асинхронном двигателе обмотку делают с большим количеством полюсов. Так с четырехполюсным стартером скорость вращения будет вдвое меньше — 1500 об/мин. Обмотка с шестью полюсами статора даёт втрое меньшую скорость — 1000 об/мин. С восемью полюсами — в четыре раза меньше, т. е. 750 об/мин. Ещё более «медленные» электромоторы делают очень редко.

Концы обмоток статора выводятся на клеммную коробку корпуса. Тут они могут соединяться по принципу «звезда» или «треугольник» в зависимости от типа подаваемого питания (220 В или 380 В).

Ротор

Ротор асинхронного электродвигателя бывает двух видов: короткозамкнутым и фазным. Чаще всего встречаются машины с короткозамкнутым ротором. Их преимущество в простоте конструкция и несложной технологии изготовления. Что еще важно, в таких моторах отсутствует контакт с динамической конструкцией. Это повышает долговечность, делает обслуживание более редким и простым.

Асинхронный двигатель может быть с короткозамкнутым и фазным

Асинхронные электромоторы с фазным ротором имеют более сложную конструкцию. Но они позволяют плавно регулировать скорость без дополнительных устройств, со старта имеют высокий крутящий момент. Так что приходится выбирать: более простая конструкция или возможность регулировки скорости вращения.

Устройство короткозамкнутого ротора

Ротор состоит из вала и цилиндрической конструкции из короткозамкнутых стержней. Внешне эта конструкция очень напоминает беличье колесо, поэтому так часто называют короткозамкнутую обмотку ротора.

Устройство короткозамкнутого ротора

Изначально и стержни, и замыкающие кольца изготавливались из меди. Роторы современных асинхронных двигателей мощностью до 100 кВт делают из алюминиевых стержней, с алюминиевыми же замыкающими дисками. Расстояние между стержнями заливается снова-таки алюминиевым сплавом. Получается короткозамкнутый ротор, но уже со сплошным покрытием.

Так как при работе выделяется значительное количество тепла, для охлаждения перемычки «беличьего колеса» делают с дополнительными вентиляционными лопатками. Так во время работы происходит самоохлаждение. Оно работает тем эффективнее, чем выше скорость вращения.

Как устроен асинхронный двигатель: устройство и компоновка деталей

Ротор устанавливается в статор, концы вала фиксируются при помощи крышек с вмонтированными подшипниками. Это двигатель без щеток (безщеточный). Никаких дополнительных контактов и электрических соединений. Подвижная часть мотора начинает вращаться при наличии магнитного поля на статоре. Оно возникает после подачи питания. Это поле вращается, заставляя вращаться и предметы, которые находятся в его поле. Простая и надёжная конструкция, которая обусловила популярность электрических двигателей этого типа.

Как сделан фазный ротор

Устройство фазного ротора мало чем отличается от обмотки статора. Те же наборные кольца с пазами под укладку медных катушек. Количество обмоток ротора три, соединены они обычно «звездой».

Так выглядит фазный ротор асинхронного двигателя

Концы роторных обмоток крепят к контактным кольцам из меди. Эти кольца жёстко закреплены на валу. Кроме того, они обязательно изолированы между собой, не имеют электрического контакта со стальным валом (крепятся к стержню через диэлектрические прокладки). Так как наличие колец отличительная черта этого типа движков, иногда их называют кольцевыми.

Асинхронный двигатель с фазным ротором

Для фиксации ротора к корпусу статора делают две крышки с подшипниками. На одной из крышек закрепляются щетки, которые прижимаются к кольцам на валу, за счёт чего имеют с ними хороший контакт. Для регулировки скорости вращения щетки соединены с реостатом. Изменяя его сопротивление, меняем напряжение, а с ним и скорость вращения.

Что лучше короткозамкнутый или фазный?

Несмотря на то что двигатели с фазовым ротором лучше стартуют, позволяют в процессе работы плавно менять скорость при помощи обычного реостата, чаще применяется моторы короткозамкнутого типа. В этой конструкции отсутствуют щетки, которые выходят из строя первыми. Кроме того, более простое устройство подвижной части снижает стоимость двигателя, агрегат служит дольше, уход и техобслуживание проще.

Какой лучше: короткозамкнутый ротор или фазный

Тем не менее стоит более подробно ознакомиться с достоинствами и недостатками обоих типов асинхронных двигателей. Итак, достоинства короткозамкнутого асинхронного двигателя:

• Простая конструкция.
• Лёгкое обслуживание.
• Более высокий КПД.
• Нет искрообразования.

Недостатки:

• Малый пусковой крутящий момент.
• Высокий пусковой ток (в 4-7 раз выше номинального).
• Нет возможности регулировать скорость.

  Магнитное поле трехфазного статора толкает ротор

Из-за высокого пускового тока прямое включение допускается для двигателей мощностью до 200 кВт. Более мощные требуют пускорегулирующей аппаратуры. Обычно используют частотный преобразователь, который плавно увеличивает ток, обеспечивая плавный старт без перегрузок.

Преимущество асинхронного фазного двигателя:

• Быстрый и беспроблемный старт.
• Позволяет менять скорость в процессе работы.
• Прямое подключение возможно, практически без ограничения мощности.

Недостатки тоже есть: наличие щёток, возможность искрения, сложное и частое обслуживание.

Как регулируется частота вращения

Как уже писали, частота вращения ротора зависит от количества полюсов статора. Чем больше количество полюсов, тем меньше скорость. Но это не только так можно регулировать скорость вращения. Она еще зависит от напряжения и частоты питания.

Способы регулирования частоты асинхронного двигателя

Напряжение можно регулировать, установив потенциометр на входе. Частоту регулируют поставив частотный преобразователь. Частотник — более выгодное решение, так как он ещё и снижает стартовые токи и может быть программируемым.

Однофазный асинхронный двигатель

Выше рассматривался трехфазный асинхронный двигатель, в однофазном асинхронном двигателе их две. Одна рабочая, вторая вспомогательная. Вспомогательная нужна для того, чтобы придать первоначальное вращение ротору. Потому может называться ещё пусковой или стартовой.

Однофазный асинхронный двигатель имеет две обмотки: рабочую и вспомогательную (стартовую или пусковую)

Когда в статоре включена одна обмотка, она создаёт два равных магнитных поля, вращающихся в разные стороны. Если ввести в это поле ротор, который уже имеет какое-то начальное вращение, магнитное поле будет поддерживать это вращение. Но как запустить ротор на старте? Как придать ему вращение, ведь от одной обмотки возникают два равноценных магнитных поля, направленные в разные стороны. Так что с их помощью заставить вращаться ротор невозможно. В простейшем варианте вращение задаётся вручную — механически. Затем вращение подхватывает поле.

Чтобы автоматизировать запуск однофазного асинхронного двигателя и сделана вспомогательная обмотка. Она сконструирована так, что подавляет одну из составляющих магнитного поля основной обмотки и усиливает вторую. Соответственно, одна из составляющих перевешивает, задавая вращение ротора. Затем стартовая обмотка отключается, вращение поддерживает основная.

Асинхронный двигатель

: конструкция, работа и различия

Асинхронный двигатель является наиболее широко используемым двигателем в отрасли. Практически невозможно представить себе промышленность без использования этого двигателя, поскольку он работает на субсинхронной скорости. известен как асинхронный двигатель. Взяв на себя такую ​​важную роль, становится необходимо изучить ее подробно. В этой статье обсуждается обзор асинхронного двигателя, такой как его определение, работа, конструкция, различия и применения.

Что такое асинхронный двигатель?

Определение: Двигатель переменного тока, в котором статор не синхронизирован с ротором и может свободно вращаться со скоростью, меньшей, чем синхронная скорость, из-за скольжения. Это связано с тем, что вращающееся магнитное поле не взаимодействует с индуцированным полем ротора. В этом двигателе крутящий момент создается, когда ротор не совпадает по фазе со статором, а ток, индуцируемый в роторе, подчиняется закону Ленца.

асинхронный двигатель

Однако, если ротор каким-то образом выровняется со статором, это приведет к блокировке ротора и крутящего момента не будет.Этот двигатель всегда работает с запаздывающим коэффициентом мощности, так как ротор отстает от статора. Коэффициент мощности этого двигателя в основном зависит от конструкции и тока нагрузки, в отличие от синхронного двигателя, где его можно легко изменить, изменив ток возбуждения.

Работа асинхронного двигателя

Этот двигатель работает по принципу закона Ленца, который гласит, что направление тока, индуцируемого в проводнике путем изменения магнитного поля, таково, что магнитное поле, создаваемое индуцированным током, противодействует изменяющемуся магнитному полю, которое создает Это.

Изменяющееся магнитное поле создается трехфазным или разделенным фазным током, подаваемым на обмотку статора, и поскольку это магнитное поле разрезает проводники ротора, создавая индуцированный ток в роторе, который противодействует изменяющемуся магнитному полю статора. И, таким образом, производя вращательное движение.
Работа этого мотора будет продолжена по мере обсуждения конструкции и дизайна.

Конструкция асинхронного двигателя / Конструкция асинхронного двигателя

Трехфазный асинхронный двигатель доступен в двух типах

• Скользящий — кольцевого типа или с фазным ротором
• Тип с короткозамкнутым ротором или с короткозамкнутым ротором

асинхронный -motor-construction

Первый тип, т.е. контактные кольца, состоит из реальной обмотки в пазах ротора, которая соединена с контактными кольцами.В этом двигателе мы можем создавать сопротивление ротора через контактные кольца и щетки. Это позволяет нам изменять пусковые характеристики двигателя.

Тип с короткозамкнутым ротором имеет стержни ротора на роторе, которые закорочены через кольца с обеих сторон. Этот тип двигателя имеет фиксированные пусковые характеристики, которые нельзя изменить путем добавления дополнительного сопротивления.

Тип контактных колец требует технического обслуживания, так как дополнительно имеет контактные кольца и щетки, которые подвержены износу.Остальные основные части этого устройства такие же, как и в соответствии с

• Статор
• Ротор
• Обмотки статора
• Обмотки ротора (для типа ротора с обмоткой) и стержни клетки с короткозамкнутым ротором (для двигателя с короткозамкнутым ротором)
• Кроме того, этот двигатель также имеет :
• Подшипники
• Торцевые крышки
• Вентилятор двигателя с крышкой.
• Клеммная коробка

Статор и ротор изготовлены из штамповок из кремнистой стали. Это сделано для уменьшения потерь из-за вихревых токов и гистерезиса. Статор может быть подключен к трехфазному источнику питания по схеме треугольника или треугольника. звезда.

Когда мы подаем питание на статор, потребляемый ток делится на две составляющие, одна из которых является составляющей возбуждения, а другая составляющей нагрузки. Создаваемое таким образом циркулирующее магнитное поле вызывает циркуляционное движение в роторе. Все перечисленные выше детали облегчают вращательное движение ротора.

Разница между асинхронным двигателем и синхронным двигателем

Основное различие между ними заключается в скорости, синхронный двигатель вращается со скоростью, которая является скоростью вращающегося магнитного поля и определяется как 120 f / p, где ‘f’ — частота питания, а p — количество полюсов.

В то время как асинхронный двигатель имеет скорость, которая всегда меньше синхронной скорости из-за скольжения. Можно сказать, что Nas = 120f / p-скольжение. Где Nas означает асинхронную скорость, или мы также можем сказать Nas

Различие можно увидеть в разных аспектах:

Технические характеристики	Синхронный двигатель	Асинхронный двигатель
Тип	Бесщеточные двигатели двигатели и двигатели статического возбудителя — это типы двигателей, доступные в синхронном диапазоне.	Асинхронный двигатель переменного тока с ротором в клетке или с фазным ротором представляет собой асинхронный двигатель
Скольжение	В синхронном двигателе скольжение равно нулю	В этом двигателе контактное кольцо не равно нулю
Требование дополнительного источника питания	В синхронном двигателе требуется дополнительный источник питания для возбуждения двигателя	В случае асинхронного двигателя дополнительный источник питания не требуется
Контактное кольцо и щетки	В синхронном двигателе обычно требуются токосъемные кольца и щетки.	В этом двигателе контактные кольца и щетки не требуются.
Стоимость	Стоимость синхронного двигателя выше	Стоимость асинхронного двигателя ниже.
КПД	КПД синхронного двигателя выше	КПД этого двигателя ниже.
Коэффициент мощности	В этом двигателе коэффициент мощности можно изменить путем изменения тока возбуждения.	Этот двигатель всегда работает с запаздывающими коэффициентами мощности, которые нельзя изменить.
Скорость	В этом двигателе скорость не зависит от нагрузки	В этом двигателе скорость уменьшается с нагрузкой.
Пуск	Синхронный двигатель не самозапускается, однако его можно запустить как трехфазный асинхронный двигатель, и после достижения почти синхронной скорости он может работать как синхронный двигатель.	Этот двигатель самозапускается и может быть легко запущен с помощью подходящего распределительного устройства.
Техническое обслуживание	Синхронный двигатель требует высокого технического обслуживания	Асинхронный двигатель требует низкого технического обслуживания
Крутящий момент	Изменение напряжения не влияет на крутящий момент синхронного двигателя	Крутящий момент этого двигателя пропорционален квадрату напряжения.
Приложения	Синхронный двигатель используется там, где потребность в мощности высока, например, на сталелитейных заводах / электростанциях и т. Д.	Эти двигатели очень широко используются во всех небольших приложениях. Этот двигатель также используется в качестве синхронного конденсатора для повышения коэффициента мощности.

Применения

• Этот двигатель находит самое широкое применение в промышленности, поскольку он очень надежен, не требует обслуживания и экономичен. Эти двигатели используют почти 70% энергии в промышленности.
• Трудно представить себе отрасль, в которой не используются эти двигатели,
• А именно: бумага, металл, пищевая промышленность, перерабатывающая промышленность, например, цемент, удобрения, насос, транспортировка и т. Д.

Часто задаваемые вопросы

1) Что такое принципиальная разница между синхронным и асинхронным двигателем?

Основное различие заключается в том, что асинхронный двигатель — это двигатель с фиксированной скоростью (синхронный), тогда как скорость асинхронного двигателя всегда меньше синхронной скорости.

2) Почему асинхронный двигатель находит очень широкое применение в промышленности, а синхронный — нет?

Этот двигатель практически не требует обслуживания и экономичен.

3) Можно ли изменить коэффициент мощности асинхронного двигателя?

Нет, коэффициент мощности этого двигателя не может быть изменен, он немного изменится только в зависимости от нагрузки.

4) Может ли асинхронный двигатель когда-либо работать с опережающим коэффициентом мощности, как у синхронного двигателя?

Нет, этот двигатель никогда не может работать с опережающим коэффициентом мощности.

5). Что произойдет с крутящим моментом асинхронного двигателя, если напряжение питания изменится?

В этом двигателе крутящий момент прямо пропорционален квадрату напряжения

6). каково будет влияние изменения частоты на асинхронный двигатель?

Изменение частоты в некоторой степени влияет на частоту вращения двигателя.

7). Можем ли мы каким-либо образом изменить частоту вращения асинхронного двигателя?

Да, мы можем изменить частоту вращения этого двигателя, если мы изменим частоту и напряжение одновременно, сохраняя постоянное соотношение.

8). Что произойдет, если асинхронный двигатель будет работать в условиях перегрузки?

Если этот двигатель работает в условиях перегрузки, он потребляет чрезмерный ток и вызовет перегорание двигателя.

Таким образом, мы можем сделать вывод из вышеизложенного, что асинхронные двигатели широко используются в промышленности, и они предлагают много преимуществ по сравнению с другими типами двигателей, с появлением технологии переменного напряжения и частоты их роль еще больше возросла. Эти двигатели эволюционировали от низкого КПД до очень высокого КПД.Вот вам вопрос, что такое асинхронный двигатель?

Трехфазный асинхронный двигатель: конструкция и принцип работы

Трехфазные асинхронные двигатели являются наиболее широко используемыми электродвигателями в отрасли. Они работают по принципу электромагнитной индукции.

Из-за схожести принципа действия трансформатора, он также известен как вращающийся трансформатор .

Они работают практически с постоянной скоростью от холостого хода до полной нагрузки. Однако скорость зависит от частоты, и, следовательно, эти двигатели нелегко приспособить для управления скоростью .

Обычно мы предпочитаем двигатели постоянного тока, когда требуются большие изменения скорости.

Давайте разберемся в конструкции трехфазного асинхронного двигателя, прежде чем изучать принцип работы.

Конструкция трехфазного асинхронного двигателя

Как и любой электродвигатель, трехфазный асинхронный двигатель имеет статор и ротор. Статор имеет 3-фазную обмотку (называемую обмоткой статора), в то время как ротор имеет короткозамкнутую обмотку (называемую обмоткой ротора).

От трехфазной сети питается только обмотка статора. Обмотка ротора получает свое напряжение и мощность от обмотки статора, находящейся под внешним напряжением, через электромагнитную индукцию , отсюда и название.

Трехфазный асинхронный двигатель состоит из двух основных частей

1. Статор
2. Ротор

Ротор отделен от статора небольшим воздушным зазором , который составляет от 0,4 мм до 4 мм, в зависимости от мощности мотора.

1. Статор трехфазного асинхронного двигателя

Статор состоит из стального каркаса, в котором заключен полый цилиндрический сердечник, состоящий из тонких пластин кремнистой стали для уменьшения гистерезиса и потерь на вихревые токи.

На внутренней периферии пластин имеется ряд равномерно расположенных прорезей. Изолированные проводники соединены в сбалансированную трехфазную цепь, соединенную звездой или треугольником.

Наружная рама и статор трехфазного асинхронного двигателя

Обмотка трехфазного статора намотана на определенное количество полюсов в соответствии с требованиями скорости.Чем больше число полюсов, тем меньше скорость двигателя и наоборот.

Когда на обмотку статора подается трехфазное питание, создается вращающееся магнитное поле постоянной величины. Это вращающееся поле индуцирует токи в роторе за счет электромагнитной индукции.

2. Ротор трехфазного асинхронного двигателя

Ротор, установленный на валу, представляет собой полый многослойный сердечник с прорезями на внешней периферии. Обмотка, размещенная в этих пазах (называемая обмоткой ротора), может быть одного из следующих двух типов:

1. Тип с короткозамкнутым ротором
2. Тип ротора с обмоткой

Принцип работы Трехфазный асинхронный двигатель

Для объяснения принципа работы трехфазный асинхронный двигатель, рассмотрите часть трехфазного асинхронного двигателя, как показано на рисунке.

Работа трехфазного асинхронного двигателя основана на принципе электромагнитной индукции.

Когда трехфазная обмотка статора асинхронного двигателя питается от трехфазного источника питания, создается вращающееся магнитное поле , которое вращается вокруг статора с синхронной скоростью (N _s ).

Доля вращающегося магнитного поля в трехфазном асинхронном двигателе

Синхронная скорость,

Н _с = 120 f / P

Где,

f = частота

P = Количество полюсов

( Подробнее о вращающемся магнитном поле читайте в разделе «Создание вращающегося магнитного поля»).

Это вращающееся поле проходит через воздушный зазор и разрезает проводники ротора, которые неподвижны.

ЭДС индуцируется в каждом проводнике ротора из-за относительной скорости между вращающимся магнитным потоком и неподвижным ротором. Поскольку цепь ротора замкнута накоротко, в проводниках ротора начинают течь токи.

Токоведущие проводники ротора помещаются в магнитное поле, создаваемое статором. Следовательно, на проводники ротора действует механическая сила .Сумма механических сил на всех проводниках ротора создает крутящий момент , который стремится перемещать ротор в том же направлении, что и вращающееся поле.

Тот факт, что ротор вынужден следовать за полем статора (т. Е. Ротор движется в направлении поля статора), можно объяснить законом Ленца .

Согласно закону Ленца направление токов ротора будет таким, что они будут противодействовать причине их возникновения.

Итак, причиной возникновения токов ротора является относительная скорость между вращающимся полем и неподвижными проводниками ротора.

Следовательно, чтобы уменьшить эту относительную скорость, ротор начинает вращаться в том же направлении, что и поле статора, и пытается его поймать. Так начинает работать трехфазный асинхронный двигатель.

Скольжение в асинхронном двигателе

Выше мы видели, что ротор быстро ускоряется в направлении вращающегося магнитного поля.

На практике ротор никогда не может достичь скорости магнитного потока статора. Если бы это было так, не было бы относительной скорости между полем статора и проводниками ротора, не было бы индуцированных токов ротора и, следовательно, не было бы крутящего момента для вращения ротора.

Трение и парусность немедленно вызывают замедление ротора. Следовательно, частота вращения ротора (N) всегда меньше, чем частота вращения статора (N _s ). Эта разница в скорости зависит от нагрузки на двигатель.

Разница между синхронной скоростью N _с вращающегося поля статора и фактической скоростью N ротора в трехфазном асинхронном двигателе называется скольжением .

Скольжение обычно выражается в процентах от синхронной скорости i.е.,

Скольжение, s = (N _s — N) / N _s × 100%

Величину N s — N иногда называют скоростью скольжения .

Когда ротор неподвижен (т.е. N = 0), скольжение, s = 1 или 100%.

В асинхронном двигателе изменение скольжения от холостого хода до полной нагрузки едва ли составляет от 0,1% до 3% , так что это, по сути, двигатель с постоянной скоростью .

Видео: Работа трехфазного асинхронного двигателя

Видео от learnengineering показывает работу трехфазных асинхронных двигателей в анимированной форме.

Введение в индукционный электродвигатель и электродвигатель переменного тока

Асинхронный электродвигатель — это электродвигатель переменного тока, в котором электрический ток в роторе электродвигателя, необходимый для создания крутящего момента, получается за счет электромагнитной индукции из магнитного поля обмотки статора. Один из наиболее распространенных электродвигателей, используемых в большинстве приложений, известен как асинхронный двигатель. Чаще всего используются трехфазные и однофазные асинхронные двигатели . Асинхронный электродвигатель также называют асинхронным, потому что он работает со скоростью, меньшей, чем синхронная скорость, которая представляет собой скорость вращения магнитного поля во вращающейся машине, и зависит от частоты и количества полюсов электродвигателя.

Принцип работы асинхронного двигателя / синхронного двигателя

Когда переменный ток подается на обмотку статора асинхронного двигателя, переменный ток начинает течь через статор или главную обмотку. Этот переменный ток создает переменный поток, называемый основным потоком. Этот основной поток также связывается с проводниками ротора и, следовательно, разрезает проводник ротора. Асинхронные электродвигатели работают по закону электромагнитной индукции Фарадея.

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея , в роторе индуцируется ЭДС.Поскольку цепь ротора замкнута, ток начинает течь в роторе. Эти токи называют током ротора. Этот ток ротора создает свой собственный поток, называемый потоком ротора. Поскольку этот поток создается по принципу индукции, двигатель, работающий по этому принципу, получил название асинхронный двигатель . Теперь есть два потока, один из которых является основным, а другой называется потоком ротора. Эти два потока создают желаемый крутящий момент, необходимый двигателю для вращения. Это основной принцип работы трансформаторов, индукторов и многих типов электродвигателей, генераторов и соленоидов.

В асинхронный двигатель всегда работает со скоростью, меньшей, чем синхронная скорость, потому что вращающееся магнитное поле, которое создается в статоре, будет генерировать магнитный поток в роторе, который заставит ротор вращаться, но из-за отставания магнитного потока в роторе от магнитного потока в статоре, ротор никогда не достигнет скорости i своего вращающегося магнитного поля.е. синхронная скорость. В основном существует два типа асинхронного электродвигателя , которые зависят от входного источника питания: однофазный асинхронный двигатель и трехфазный асинхронный двигатель.

Скольжение асинхронного двигателя / синхронного двигателя

Ротор асинхронного двигателя всегда вращается со скоростью меньше синхронной. Разница между потоком (Ns) и скоростью ротора (N) называется скольжением.

% Скольжение = (Нс — Н) x 100 / Н

Скорость скольжения = Нс — Н

Различные типы асинхронных двигателей

ОДНОФАЗНЫЕ ИНДУКЦИОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

• Двухфазные асинхронные двигатели
• Конденсаторный пуск, индукционный электрический двигатель
• Конденсатор пусковой конденсатор асинхронный двигатель
• Асинхронный двигатель с экранированными полюсами •

ТРЕХФАЗНЫЕ ИНДУКЦИОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

• Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором
• Асинхронный электродвигатель с контактным кольцом

Конструкция трехфазного асинхронного двигателя

Трехфазный асинхронный двигатель является наиболее широко используемым электродвигателем.Почти 80% механической энергии, используемой в промышленности, обеспечивается трехфазными асинхронными электродвигателями из-за их простой и прочной конструкции, низкой стоимости, хороших рабочих характеристик, отсутствия коммутатора и хорошего регулирования скорости. В трехфазном асинхронном электродвигателе мощность передается от статора к обмотке ротора посредством индукции. Электродвигатель индукционного типа также называется асинхронным двигателем , поскольку он работает со скоростью, отличной от синхронной.

Как и любой другой электродвигатель, асинхронные двигатели также имеют две основные части, а именно ротор и статор.

Статор: Как видно из названия, статор является неподвижной частью электродвигателя. Обмотка статора помещается в статор асинхронных двигателей, и на нее подается трехфазное питание.

Ротор: Ротор — это вращающаяся часть асинхронного электродвигателя. Ротор связан с механической нагрузкой через вал. Ротор трехфазных асинхронных двигателей дополнительно классифицируется как ротор с короткозамкнутым ротором , ротор с контактным кольцом или ротор с фазной обмоткой.В зависимости от типа конструкции ротора трехфазный асинхронный двигатель классифицируется как: асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, асинхронный двигатель с контактным кольцом, асинхронный двигатель с фазной обмоткой или асинхронный двигатель с фазной обмоткой.

УПРАВЛЕНИЕ СКОРОСТЬЮ ИНДУКЦИОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Скорость асинхронного двигателя можно легко регулировать, изменяя частоту трехфазного источника питания. Чтобы поддерживать постоянную (номинальную) плотность потока, приложенное напряжение также должно изменяться в той же пропорции, что и частота (как диктуется законом Фарадея).Этот метод управления скоростью электродвигателя известен как вольт на Гц. При превышении номинальной скорости подаваемое напряжение обычно поддерживается постоянным на номинальном значении; эта операция называется постоянным HP. На низких частотах (т. Е. Скоростях) необходимо повышать напряжение, чтобы компенсировать влияние сопротивления статора.

Применение трехфазных и однофазных двигателей

Трехфазный асинхронный двигатель — это двигатели, наиболее часто используемые в различных отраслях промышленности.Они просты, надежны, недороги и просты в обслуживании. Они работают практически с постоянной скоростью от нуля до полной нагрузки. Скорость зависит от частоты, и, следовательно, эти двигатели нелегко приспособить для управления скоростью. В трехфазной системе есть три однофазных линии с разностью фаз 120 °. Таким образом, вращающееся магнитное поле имеет ту же разность фаз, которая заставляет ротор двигаться. Помимо того, что однофазный двигатель также доминирует для бытовых и маломощных двигателей, это связано с тем, что он используется в бытовой технике и портативных станках.Как правило, они используются, когда трехфазное питание недоступно. Конструкция однофазного асинхронного электродвигателя почти аналогична трехфазному асинхронному электродвигателю с короткозамкнутым ротором, за исключением того, что в случае однофазного асинхронного электродвигателя статор имеет две обмотки вместо одной фазы по сравнению с одной обмоткой статора на каждую. фаза в трехфазном асинхронном двигателе.

Преимущества асинхронных двигателей

• Асинхронные электродвигатели имеют только одну движущуюся часть, ротор, что делает их недорогими, тихими, долговечными и относительно безотказными.Электродвигатели постоянного тока , напротив, имеют коллектор и угольные щетки, которые изнашиваются и нуждаются в периодической замене. Трение между щетками и коллектором также делает двигатели постоянного тока относительно шумными (а иногда даже довольно вонючими).

Недостатки асинхронных двигателей

Поскольку скорость асинхронного электродвигателя зависит от частоты переменного тока, приводящего в действие, он вращается с постоянной скоростью, если вы не используете частотно-регулируемый привод.По сравнению с асинхронными двигателями, скорость двигателей постоянного тока намного проще контролировать, просто повышая или понижая напряжение питания. Двигатели такого типа могут быть довольно тяжелыми из-за их катушечной обмотки. В отличие от двигателей постоянного тока , они не могут работать от батарей или любого другого источника постоянного тока без использования инвертора. Это потому, что им нужно изменяющееся магнитное поле, чтобы вращать ротор .

Принцип работы электрического асинхронного двигателя / синхронного двигателя Видео-гид

Кредит: 1, 2, 3

Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя

Трехфазный асинхронный двигатель, как и все электродвигатели, работает за счет взаимодействия магнитных полей.Магнитное поле статора в трехфазном асинхронном двигателе вращается вокруг воздушного зазора между статором и ротором.

Направление вращения поля определяет, в какую сторону вращается двигатель, и управляется подключениями к обмоткам статора. Направление вращения можно изменить, переключив соединения на любые две фазы статора.

Синхронная скорость

Скорость вращения поля статора называется синхронной скоростью. Для двухполюсной машины скорость поля статора в оборотах в минуту в 60 раз превышает частоту, но для более чем двух полюсов мы должны разделить на количество пар полюсов (P / 2).Синхронную скорость можно рассчитать как:

\ [\ begin {matrix} {{n} _ {s}} = \ frac {120 \ times f} {P} & in \ text {} RPM & (1) \ \\ end {matrix} \]

Где f — электрическая частота, а P — количество полюсов в машине. Поскольку в минуту 60 секунд, деление уравнения 1 на 60 дает синхронную скорость в оборотах в секунду:

\ [\ begin {matrix} {{n} _ {s}} = \ frac {2 \ times f} { P} & in \ text {} \ frac {rev} {s} & (2) \\\ end {matrix} \]

Электрическая частота определяет скорость вращения магнитного поля статора, которая, в свою очередь, определяет примерно насколько быстро будет работать мотор.В асинхронном двигателе вращающееся магнитное поле статора индуцирует токи в обмотках ротора, которые создают другое вращающееся магнитное поле. Взаимодействие между магнитными полями статора и ротора вызывает крутящий момент, который вращает ротор и нагрузку.

Как индуцируются токи ротора

Применение сбалансированного трехфазного набора токов к трехфазной обмотке статора создает вращающееся магнитное поле в воздушном зазоре между статором и ротором. На рис. 1 снова показано поперечное сечение двигателя.Однако на этот раз обмотки статора не показаны; скорее, вращающееся магнитное поле статора представлено северным полюсом вверху и южным полюсом внизу. Поток от северного полюса входит в воздушный зазор от статора и пересекает ротор, как показано. Для Южного полюса поток покидает ротор, пересекает воздушный зазор и снова входит в статор. Ротор показан с короткозамкнутой обмоткой (для наглядности показаны только несколько стержней ротора, а концевое кольцо удалено).

РИСУНОК 1 Индукция токов ротора вращающимся магнитным полем статора.

Рассмотрим, что происходит при первом запуске двигателя. В состоянии покоя, когда подаются токи якоря, магнитный поток начинает вращаться в воздушном зазоре с синхронной скоростью. Когда Северный полюс движется мимо проводника ротора в верхней части ротора, проводник перерезает движущиеся линии магнитного потока.

Из закона Фарадея мы знаем, что всякий раз, когда проводник перерезает линии магнитного потока, в проводнике индуцируется напряжение.В этом случае беличья клетка закорочена концевыми кольцами, поэтому индуцированное напряжение вызовет протекание тока в стержне ротора.

На рисунке 1 поле движется по часовой стрелке, но что касается проводника ротора, это как если бы поле статора было неподвижным, а проводник ротора двигался против часовой стрелки. Таким образом, в соответствии с правилом генератора правой руки, ток индуцируется в стержне верхнего ротора в указанном направлении (выходящем из страницы). Внизу ротора движется южный полюс, и ток, наведенный в нижнем стержне ротора, попадает на страницу.Эти индуцированные токи, конечно, имеют собственное магнитное поле, которое показано вокруг проводников ротора. Обратите внимание, что для верхней планки ротора магнитный поток, вызванный током в стержне ротора, добавляет к потоку статора на левой стороне и уменьшает поток статора на правой стороне. Будет применяться принцип группировки потоков. Поскольку на левой стороне проводника больше магнитного потока, на проводник справа будет действовать электромагнитная сила. Обратное верно для нижнего стержня ротора — его сила слева.

Силы, действующие на проводники, создают крутящий момент на роторе. Если ротор может двигаться свободно (и если силы достаточно для преодоления трения и инерции), ротор начнет вращаться.

Предположим, однако, что ротор не может вращаться (это называется заблокированным ротором). В этом случае поток статора будет перемещаться по проводнику ротора с синхронной скоростью, вызывая токи в проводниках ротора, которые имеют ту же частоту, что и токи статора. Наведенные в роторе токи вызывают второе вращающееся магнитное поле ротора, которое также вращается вокруг воздушного зазора с синхронной скоростью.

В условиях блокировки ротора асинхронный двигатель фактически становится трансформатором с закороченной вторичной обмоткой. Таким образом, неудивительно, что пусковой ток асинхронного двигателя очень велик.

Трехфазный асинхронный двигатель скольжения

Теперь снова предположим, что ротор может свободно вращаться. Когда магнитное поле ротора пытается поймать магнитное поле статора, ротор начинает вращаться. Но когда ротор вращается, поток статора проходит по проводникам ротора с меньшей относительной скоростью.Таким образом, по мере ускорения ротора частота индуцированных токов ротора уменьшается. В пределе, если бы ротор двигался с точно синхронной скоростью, стержни ротора не сокращали бы магнитный поток статора, и не создавался бы крутящий момент, потому что не возникали бы токи ротора.

Таким образом, асинхронный двигатель должен работать со скоростью ниже синхронной для создания крутящего момента. Рабочая частота вращения ротора обозначена n _r . Поскольку ротор движется медленнее, чем магнитное поле статора, мы говорим, что ротор «проскальзывает» через поле статора, и мы определяем скольжение как:

\ [\ begin {matrix} s = \ frac {{{n}] _ {s}} — {{n} _ {r}}} {{{n} _ {s}}} & {} & \ left (3 \ right) \\\ end {matrix} \]

Где n _s и n _r в об / мин или оборотах в секунду.Скольжение часто представлено в процентах:

\ [\ begin {matrix} s = \ frac {{{n} _ {s}} — {{n} _ {r}}} {{{n} _ {s }}} \ times 100 & {} & \ left (4 \ right) \\\ end {matrix} \]

Решение уравнения 4 для скорости ротора:

\ [\ begin {matrix} {{n } _ {r}} = {{n} _ {s}} \ left (1-s \ right) & {} & \ left (5 \ right) \\\ end {matrix} \]

Подавляющее большинство асинхронных двигателей классифицируются как двигатели общего назначения и обычно работают со скольжением при полной нагрузке менее 5%.Асинхронные двигатели специального назначения могут работать при скольжении 15-20%.

Частота ротора

Учитывайте частоту индуцированных токов ротора. Если бы вы могли стоять на роторе и вращаться вместе с ним, вы бы увидели, что каждый магнитный полюс вращающегося поля проходит (n _s -n _r ) раз в секунду. Каждый раз, когда пара полюсов проходит мимо проводника, на котором вы находитесь, это вызывает цикл напряжения. Из уравнений 2 и 3, если есть полюса P, частота токов ротора, f _r , будет:

\ [\ begin {matrix} {{f} _ {r}} = \ frac {P} {2} \ times \ left ({{n} _ {s}} — {{n} _ {r}} \ right) = \ frac {P} {2} \ times \ left (s {{n} _ {s}} \ right) = s {{f} _ {s}} & {} & \ left (6 \ right) \\\ end {matrix} \]

Где f _s — частота токи статора.Если вы стоите на роторе, поле статора проходит со скоростью sn _s об / мин, поэтому частота токов в роторе равна sf _s .

Пример асинхронного двигателя

Шестиполюсный асинхронный двигатель 60 Гц работает со скольжением 3%. С какой скоростью вращаются поле статора, ротор и поле ротора? Какова частота токов ротора?

Решение

Синхронную скорость двигателя можно рассчитать по уравнению 1:

\ [{{n} _ {s}} = \ frac {120 \ times {{f} _ {s}}} {P} = \ frac {120 \ times 60} {6} = 1200 \ text {} RPM \]

Таким образом, поля статора и ротора вращаются вокруг воздушного зазора со скоростью 1200 об / мин.Поскольку скольжение задано, мы можем найти скорость вращения ротора из уравнения 5:

$ {{n} _ {r}} = {{n} _ {s}} \ left (1-s \ right) = 1200 \ times \ left (1-0.03 \ right) = 1164 \ text {} RPM $

А частота токов ротора определяется уравнением 6:

\ [{{f} _ {r}} = s {{f} _ {s}} = 0,03 \ times 60 = 1,8 Гц \]

Поскольку ротор вращается со скоростью 1164 об / мин, а поле ротора вращается со скоростью 1200 об / мин (синхронная скорость), скорость поля относительно ротор задается следующим образом:

$ {{n} _ {s}} — {{n} _ {r}} = 1200-1164 = 36 \ text {} RPM $

Если вы стоите на роторе, кажется, что поля статора и ротора вращаются вокруг вас со скоростью 36 об / мин.Но поскольку вы и ротор движетесь со скоростью 1164 об / мин, поле ротора движется со скоростью 1200 об / мин синхронно с полем статора.

Обратите внимание, что на паспортной табличке не указано, сколько полюсов имеет асинхронный двигатель. Однако, предоставив нам рабочую скорость и частоту, мы можем предположить, сколько у него полюсов, используя уравнение 1.

Асинхронный двигатель

Принцип работы — однофазный и трехфазный асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель представляет собой электрическую машину переменного тока, которая преобразует электрическую энергию в механическую.Асинхронный двигатель широко используется в различных областях, от базовой бытовой техники до тяжелой промышленности. У машины так много применений, что трудно сосчитать, и вы можете представить себе масштабы, зная, что почти 30% электроэнергии, производимой во всем мире, потребляется самими асинхронными двигателями. Эта удивительная машина изобретена великим ученым Николой Тесла, и это изобретение навсегда изменило ход человеческой цивилизации.

Вот нескольких применений однофазных и трехфазных асинхронных двигателей , которые мы можем найти в повседневной жизни.

Применения однофазных асинхронных двигателей:

• Электровентиляторы в дом
• Станки сверлильные
• Насосы
• Шлифовальные машины
• Игрушки
• Пылесос
• Вытяжные вентиляторы
• Компрессоры и электробритвы

Применение трехфазных асинхронных двигателей:

• Малые, средние и крупные производства.
• Подъемники
• Краны
• Станки токарные приводные
• Маслоэкстракционные заводы
• Роботизированное оружие
• Конвейерная ленточная система
• Дробилки тяжелые

Асинхронные двигатели бывают разных размеров и форм с соответствующими характеристиками и электрическими характеристиками.Они различаются по размеру от нескольких сантиметров до нескольких метров и имеют номинальную мощность от 0,5 до 10000 л.с. Пользователь может выбрать наиболее подходящую из множества моделей, отвечающих его запросам.

Мы уже обсуждали «Основы двигателей» и их работу в предыдущей статье. Здесь мы подробно обсудим конструкцию и работу асинхронного двигателя .

Принцип работы асинхронного двигателя

Чтобы понять принцип работы асинхронного двигателя, давайте сначала рассмотрим простую установку, показанную на рисунке.

Здесь,

• Берут два железных или ферритовых сердечника одинакового размера и подвешивают в воздухе на некотором расстоянии.
• Эмалированный медный провод намотан на верхнюю жилу, затем на нижнюю, и два конца отведены в сторону, как показано на рисунке.
• Сердечник здесь действует как среда для переноса и концентрации магнитного потока, генерируемого катушкой во время работы.

Теперь, , если мы подключим источник переменного напряжения к двум концам медного провода, у нас будет что-то вроде того, что показано ниже.

Во время положительного цикла AC :

Здесь в течение первого полупериода , положительное напряжение в точке «А» будет постепенно повышаться от нуля до максимума, а затем возвращается к нулю. В этот период ток в обмотке можно представить как.

Здесь,

• Во время положительного цикла источника питания переменного тока ток в обеих обмотках постепенно увеличивается от нуля до максимума, а затем постепенно возвращается от максимума к нулю.Это связано с тем, что согласно закону Ома ток в проводнике прямо пропорционален напряжению на клеммах, и мы много раз обсуждали это в предыдущих статьях.
• Обмотки намотаны таким образом, что ток в обеих обмотках течет в одном направлении, и мы можем видеть то же самое, что показано на схеме.

Теперь давайте вспомним закон, называемый законом Ленца, который мы изучили ранее, прежде чем двигаться дальше. Согласно закону Ленца, « Проводник, по которому проходит ток, будет генерировать магнитное поле вокруг своей поверхности»,

, и если мы применим этот закон в приведенном выше примере, то магнитное поле будет генерироваться каждой петлей в обеих катушках. Если мы добавим магнитный поток, генерируемый всей катушкой, то он получит значительную величину. Весь этот поток появится на железном сердечнике, поскольку катушка была намотана на корпус сердечника.

Для удобства, если мы нарисуем линии магнитного потока, сосредоточенные на железном сердечнике на обоих концах, то у нас будет что-то вроде того, что показано ниже.

Здесь вы можете увидеть концентрацию магнитных линий на железных сердечниках и их движение через воздушный зазор.

Эта интенсивность потока прямо пропорциональна току, протекающему в катушках, намотанных на обоих металлических корпусах.Таким образом, во время положительного полупериода поток изменяется от нуля до максимума, а затем снижается с максимума до нуля. После того, как положительный цикл завершится, напряженность поля в воздушном зазоре также достигнет нуля, и после этого у нас будет отрицательный цикл.

Во время отрицательного цикла AC :

Во время этого отрицательного цикла синусоидального напряжения положительное напряжение в точке «B» будет постепенно повышаться от нуля до максимума, а затем возвращается к нулю. Как обычно, из-за этого напряжения будет течь ток, и мы можем видеть направление этого тока в обмотках на рисунке ниже.

Поскольку ток линейно пропорционален напряжению, его величина в обеих обмотках постепенно увеличивается от нуля до максимума, а затем снижается от максимума до нуля.

Если мы рассмотрим закон Ленца, то вокруг катушек появится магнитное поле из-за протекания тока, аналогичного случаю, изученному в положительном цикле. Это поле будет сконцентрировано в центре ферритовых сердечников, как показано на рисунке. Поскольку интенсивность потока прямо пропорциональна току, протекающему в катушках, намотанных на обоих железных телах, этот поток также будет изменяться от нуля до максимума, а затем снижаться с максимума до нуля в зависимости от величины тока.Хотя это похоже на положительный цикл, есть разница, и это направление силовых линий магнитного поля. Вы можете наблюдать эту разницу в направлении потока на диаграммах.

После его отрицательного цикла следует положительный цикл, за которым следует другой отрицательный цикл, и так продолжается до тех пор, пока синусоидальное напряжение переменного тока не будет снято. И из-за этого цикла смены напряжения магнитное поле в центре на железных сердечниках постоянно меняется как по величине, так и по направлению.

В заключение, используя эту установку,

• Мы разработали область сосредоточения магнитного поля в центре железных сердечников.
• Напряженность магнитного поля в воздушном зазоре постоянно меняется как по величине, так и по направлению.
• Поле повторяет форму волны синусоидального переменного напряжения.

Закон электромагнитной индукции Фарадея

Эта установка, которую мы обсуждали до сих пор, лучше всего подходит для реализации закона электромагнитной индукции Фарадея.Это связано с тем, что постоянно меняющееся магнитное поле является самым основным и важным требованием для электромагнитной индукции.

Мы изучаем этот закон здесь, потому что асинхронный двигатель работает по принципу закона электромагнитной индукции Фарадея.

Теперь, чтобы изучить явление электромагнитной индукции, давайте рассмотрим установку, представленную ниже.

• Берется проводник и формирует его квадрат с закороченными концами.
• Металлический стержень закреплен в центре квадрата проводника, который действует как ось установки.
• Теперь квадратный проводник может свободно вращаться вдоль оси и называется ротором.
• Ротор расположен в центре воздушного зазора, так что проводящая петля может испытывать максимальное поле, создаваемое катушками ротора.

Мы знаем, что согласно закону электромагнитной индукции Фарадея «», когда переменное магнитное поле разрезает металлический проводник, в проводнике индуцируется ЭДС или напряжение ».

Теперь применим этот закон к , чтобы понять работу асинхронного двигателя:

• Согласно этому закону электромагнитной индукции, ЭДС должна индуцироваться в проводнике ротора, расположенном в центре, из-за изменяющегося магнитного поля, испытываемого им.
• Из-за этой наведенной ЭДС и короткого замыкания проводника по всему контуру протекает ток, как показано на рисунке.
• Вот ключ к работе асинхронного двигателя. Мы знаем, что согласно закону Ленца проводник с током создает вокруг себя магнитное поле, интенсивность которого пропорциональна величине тока.
• Поскольку закон универсален, контур проводника ротора также должен генерировать магнитное поле, потому что ток течет через него из-за электромагнитной индукции.
• Если мы назовем магнитное поле, создаваемое обмотками статора и стальным сердечником, как основной поток или поток статора. Тогда мы можем назвать магнитное поле, создаваемое проводящей петлей ротора, потоком ротора.
• Из-за взаимодействия между основным потоком и потоком ротора на ротор действует сила. Эта сила пытается противодействовать индукции ЭДС в ротор, регулируя положение ротора. Следовательно, в это время мы увидим движение вала.
• Теперь магнитное поле продолжает изменяться из-за переменного напряжения, сила также постоянно регулирует положение ротора без остановки.
• Таким образом, ротор продолжает вращаться из-за переменного напряжения, и, таким образом, мы имеем механический выход на валу или оси ротора.

Таким образом, мы увидели, как из-за электромагнитной индукции в роторе возникает механический выход на валу. Таким образом, название, данное для этой установки, называется «Асинхронный двигатель».

До сих пор мы обсуждали принцип работы асинхронного двигателя, но помните, что теория и практика различны. А для работы асинхронного двигателя требуется дополнительная настройка, о которой мы поговорим ниже.

Однофазный асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель, работающий от однофазного переменного тока, называется однофазным асинхронным двигателем .

Линия электропередачи, доступная для нас дома, — это однофазная линия переменного тока 240 В / 50 Гц, а индукционные двигатели, которые мы используем в повседневной жизни в наших домах, называются однофазными асинхронными двигателями.

Чтобы лучше понять принцип работы однофазного асинхронного двигателя, давайте рассмотрим конструкцию однофазного асинхронного двигателя.

Здесь,

• Возьмем несколько проводов и установим их на свободно вращающийся вал, как показано на рисунке.
• Кроме того, мы закоротим концы всех проводников металлическим кольцом, создав петли из нескольких проводников, которые мы изучили ранее.
• Эта установка ротора при ближайшем рассмотрении выглядит как беличья клетка, поэтому ее называют асинхронным двигателем с беличьей клеткой.Давайте посмотрим на трехмерную структуру ротора с короткозамкнутым ротором.

• Статор, который считался цельной железной частью, на самом деле представляет собой группу тонких листов железа, сложенных вместе. Они так плотно прижаты друг к другу, что между ними буквально не будет воздуха. Мы используем стопку железных листов вместо одной железной детали по той же причине, по которой мы используем прокатные железные листы в случае силового трансформатора, который предназначен для уменьшения потерь в стали. Используя метод стекирования, мы значительно снизим потери мощности при сохранении производительности.

Работа этой установки аналогична установке, использованной для объяснения принципа работы асинхронного двигателя.

• Сначала мы подадим переменное напряжение, и из-за этого напряжения ток течет через обмотку статора, намотанную как на верхнем, так и на нижнем сегментах.
• Из-за тока магнитное поле создается как на верхней, так и на нижней обмотке.
• Большая часть листов железа действует как сердечник для переноса магнитного поля, создаваемого катушками.
• Это переменное магнитное поле, переносимое железным сердечником, концентрируется в центральном воздушном зазоре из-за преднамеренной конструкции.
• Теперь, когда ротор помещен в этот воздушный зазор, закороченные проводники, закрепленные на роторе, также испытывают это переменное поле.
• Из-за поля в проводниках ротора индуцируется ток.
• Поскольку ток проходит через проводники ротора, вокруг ротора также создается магнитное поле.
• При взаимодействии между генерируемым магнитным полем ротора и магнитным полем статора на ротор действует сила.
• Эта сила перемещает ротор вдоль оси и, таким образом, мы получаем вращательное движение.
• Поскольку напряжение постоянно изменяется по синусоидальной форме, ротор также продолжает непрерывно вращаться вдоль своей оси. Таким образом, у нас будет непрерывный механический выход для заданного однофазного входного напряжения.

Хотя мы предполагали, что ротор будет вращаться автоматически после подачи питания на однофазный двигатель, это не так.Поскольку поле, создаваемое однофазным асинхронным двигателем, представляет собой переменное магнитное поле, а не вращающееся магнитное поле. Таким образом, при запуске двигателя ротор блокируется в своем положении, потому что сила, испытываемая им из-за нижней и верхней катушек, будет одинаковой величины и противоположного направления. Таким образом, вначале результирующая сила, испытываемая ротором, равна нулю. Чтобы избежать этого, мы будем использовать вспомогательную обмотку для асинхронного двигателя, чтобы сделать его самозапускающимся. Эта вспомогательная обмотка будет обеспечивать необходимое поле для запуска ротора.Примером для этого случая является электрический вентилятор, который мы видим в нашей повседневной жизни, который запускает конденсатор и запускает асинхронный двигатель со вспомогательной обмоткой, соединенной последовательно с конденсатором.

Трехфазный асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель, работающий от трехфазного переменного тока, называется трехфазным асинхронным двигателем. Обычно трехфазные асинхронные двигатели используются в промышленности и не подходят для домашнего использования.

Линия электропитания, доступная для промышленных предприятий, составляет 400 В / 50 Гц. Трехфазные четырехлинейные двигатели переменного тока и индукционные двигатели, которые работают на этом источнике питания в промышленности, называются трехфазными асинхронными двигателями.

Для лучшего понимания принципа работы трехфазного асинхронного двигателя давайте рассмотрим конструкцию трехфазного асинхронного двигателя.

Здесь,

• Обмотка фазы A начинается с верхнего сегмента, за которым следует нижний сегмент, как показано на рисунке.
• Что касается двух концов фазы, одна обмотка подключена к линии питания фазы А трехфазного источника питания, а другой конец подключен к нейтрали тех же трех фаз четырехлинейного источника питания.Это возможно, потому что в трехфазном четырехлинейном источнике питания у нас есть первые три линии, несущие три линейных напряжения, а четвертая линия является нейтральной.
• Другие двухфазные обмотки следуют той же схеме, что и фаза A. На двух концах обмотки фазы B одна подключена к силовой линии фазы B трехфазного источника питания, а другой конец подключен к нейтрали тех же трех фазы четырехполюсного питания.
• Конструкция ротора похожа на короткозамкнутый ротор и представляет собой тот же тип ротора, который используется в однофазном асинхронном двигателе.

Теперь, если мы подадим электроэнергию на трехфазные обмотки статора, то ток начнет течь по всем трем обмоткам. Из-за этого протекания тока катушками будет создаваться магнитное поле, и это поле будет проходить через путь с меньшим магнитным сопротивлением, обеспечиваемый многослойным сердечником. Здесь конструкция двигателя сконструирована таким образом, что магнитное поле, переносимое сердечником, концентрируется в воздушном зазоре в центре, где расположен ротор. Таким образом, магнитное поле, сосредоточенное сердечником в центральном зазоре, воздействует на проводники в роторе, вызывая в них ток.

При наличии тока в проводнике ротор также создает магнитное поле, которое взаимодействует с полем статора в любой момент времени. И из-за этого взаимодействия на ротор действует сила, которая приводит к вращению двигателя.

Здесь магнитное поле, создаваемое статором, имеет вращающийся тип из-за трехфазного питания, в отличие от переменного типа, который мы обсуждали в однофазном двигателе. И из-за этого вращающегося магнитного поля ротор начинает вращаться сам по себе даже при отсутствии первоначального толчка. Это делает трехфазный двигатель самозапускающимся типом , и нам не нужна дополнительная обмотка для этого типа двигателя.

Конструкция, принцип работы и преимущества

Асинхронный двигатель — это наиболее широко используемый двигатель переменного тока в промышленных и бытовых применениях. Теперь вы можете подумать, почему это так? Это связано с невысокой стоимостью, простой и прочной конструкцией двигателя. Кроме того, он имеет хорошие рабочие характеристики с КПД до 90%. Асинхронный двигатель не имеет коммутатора, подобного тому, который мы видели в двигателе постоянного тока.Следовательно, он обеспечивает хорошее регулирование скорости без искрообразования.

Таким образом, с такими преимуществами становится важным удовлетворение потребности в механической мощности с помощью асинхронного двигателя. Но разве это не заставляет задуматься о том, как этот мотор работает и дает столько преимуществ? Если да, то придерживайтесь этой статьи, чтобы понять каждую деталь асинхронного двигателя.

Конструкция асинхронного двигателя

Асинхронный двигатель состоит из рамы, сердечника статора, ротора, валов и подшипников.

Рама

Рама асинхронного двигателя

Это внешний корпус двигателя. Он поддерживает сердечник статора и защищает внутренние части машины от воздействия окружающей среды.

Сердечник статора

Статор состоит из пакета пластин кремнистой стали в форме кольца. Он помещается внутри рамы статора и имеет прорези на своей внутренней периферии. Эти пазы несут трехфазную обмотку, разделенную в пространстве на 120 градусов. Прямо здесь на рисунке показано распределение трехфазной обмотки в статоре.

Трехфазная обмотка со смещением 120 градусов на статоре

Ротор

Ротор состоит из пакета пластин в форме цилиндра. На его внешней периферии пробиты пазы, в которых находятся обмотки ротора. По типу обмотки роторы делятся на две категории.

Ротор с короткозамкнутым ротором

Ротор асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

** Изображение предоставлено Википедией

В этом роторе в качестве проводников ротора используются медные или алюминиевые стержни. Каждая прорезь ротора несет проводник без какой-либо изоляции от сердечника.Все жилы закорочены кольцевыми кольцами, или концевыми кольцами.

Ротор с фазой

Ротор с обмоткой асинхронного двигателя

Для обмоток ротора используются провода или ленты. Распределение трехфазной обмотки на роторе аналогично распределению статора. Обмотка подключается к внешнему сопротивлению через контактные кольца и щетки. Ротор с обмоткой обеспечивает более высокий пусковой момент по сравнению с ротором с короткозамкнутым ротором.

Валы и подшипники

Шариковые и роликовые подшипники

В асинхронном двигателе используются шариковые и роликовые подшипники.Эти подшипники поддерживают вал ротора и обеспечивают его плавное вращение.

Принцип работы асинхронного двигателя

Асинхронный двигатель следует этим двум законам для создания однонаправленного крутящего момента.

Закон электромагнитной индукции Фарадея

В нем говорится, что проводник, помещенный в переменное магнитное поле, индуцирует электромагнитную силу (ЭДС). Замкнутый проводник приводит к протеканию тока, известного как индуцированный ток.

Закон силы Лоренца

В нем говорится, что проводник с током, помещенный в магнитное поле, испытывает силу.Сила, действующая на проводник, ортогональна направлению тока и магнитного поля.

Прежде чем понять, как эти законы управляют вращением асинхронного двигателя, давайте посмотрим, как статор создает вращающееся магнитное поле.

Концепция вращающегося магнитного поля

Для создания вращающегося магнитного поля необходимы два основных условия:

• Трехфазная распределенная обмотка. Ось обмоток должна составлять пространственный угол 120 градусов.
• Источник трехфазного переменного тока. Величина тока в трех фазах одинакова, но смещена во времени на 120 градусов. На рисунке изображена синусоидальная волна трехфазного источника. Посмотрите, как каждый фазный ток достигает своего пикового значения в разное время.

Трехфазный синусоидальный сигнал переменного тока

** Изображение предоставлено Википедией

Когда мы подаем трехфазное питание на обмотки статора, обмотки начинают создавать магнитный поток. На рисунке ниже показана ориентация магнитного потока по трем фазам после подачи трехфазного источника питания.

Ориентация магнитного потока по трем фазам

Но поскольку ток от трехфазного источника достигает своего пикового значения в разный момент времени, магнитный поток будет следовать такому же поведению. Посмотрим, как это сделать. Рассмотрим эти моменты времени X, Y и Z в форме волны.

Три выбранных временных интервала, т.е. X, Y и Z

Ориентация вектора магнитного поля в выбранные моменты

В точке X

В точке X величина тока в фазе A больше по сравнению с фазами B и C.Кроме того, ток в фазе A положительный, а ток в фазах B и C — отрицательный. Итак, если мы изобразим векторы магнитного поля в точке X, это будет выглядеть так. Обратите внимание на направление результирующего магнитного поля.

Совмещение векторов магнитного поля в момент X

В точке Y

В точке Y величина тока в фазе B больше и больше положительна. На рисунке ниже показана ориентация векторов магнитного поля в точке Y. В этом случае направление результирующего магнитного поля изменилось.

Совмещение векторов магнитного поля в момент Y

В точке Z

В точке Z величина тока в фазе C больше и положительна. Векторное представление магнитного поля выглядит так. Обратите внимание, что направление результирующего магнитного поля снова изменилось.

Выравнивание векторов магнитного поля в момент Z

Из трех приведенных выше моментов времени мы заключаем, что результирующая величина магнитного поля всегда остается однородной, но его направление периодически меняется.Прослеживая траекторию вектора магнитного поля, мы получаем окружность.

Следовательно, приложение трехфазного тока к трехфазной распределенной обмотке создает вращающееся магнитное поле. Поле вращается с постоянной скоростью, известной как синхронная скорость.

Как вращается ротор в асинхронном двигателе?

Итак, после генерации вращающегося магнитного поля проводники ротора начинают взаимодействовать с магнитным полем. Предположим, что проводник ротора взаимодействует с магнитным полем, как показано на рисунке.

Взаимодействие вращающегося магнитного поля с проводником ротора

Это взаимодействие индуцирует ток в проводнике (согласно закону электромагнитной индукции Фарадея). Теперь по закону Лоренца на проводник начинает действовать сила. Эта сила стремится сместить ротор в направлении, показанном на рисунке.

Направление силы на проводник ротора

И ротор медленно начинает ускоряться и пытается достичь синхронной скорости статора.

Из этого можно сделать вывод, что асинхронный двигатель самозапускается и требует только одного источника возбуждения.

Что произойдет, если ротор достигнет синхронной скорости?

Итак, когда ротор начинает вращаться, большая относительная скорость лежит между магнитным полем статора и проводниками ротора. По мере ускорения ротора эта относительная скорость начинает уменьшаться. Следовательно, ток в проводнике ротора начинает уменьшаться.

Теперь предположим, что относительная скорость между ними становится равной нулю, и ротор начинает вращаться с синхронной скоростью. Когда это происходит, магнитное поле больше не взаимодействует с проводниками ротора.Следовательно, в проводниках ротора не течет ток. Как следствие, на проводники ротора никакая сила не действует. Таким образом, скорость ротора будет уменьшена. Ротор всегда пытается поймать синхронную скорость, но никогда не достигает ее.

Таким образом, мы заключаем, что асинхронный двигатель всегда работает с меньшей скоростью, чем синхронная скорость. Следовательно, он также известен как асинхронный двигатель.

Что такое Slip?

Итак, мы увидели, что всегда существует разница в скорости между вращающимся магнитным полем и проводниками ротора.Эта разница в скорости известна как проскальзывание. Если мы обозначим синхронную скорость с помощью (Ns) и скорость ротора с помощью (Nr), то скольжение (s) будет равно

.

с = (Ns — Nr) / Ns.

Значение Slip всегда находится в диапазоне от 0 до 1.

Преимущества асинхронного двигателя

• Асинхронные двигатели надежны. Следовательно, его работа не зависит от условий внешней среды.
• Они имеют высокий пусковой момент по сравнению с синхронными двигателями.
• Асинхронный двигатель самозапускается. Следовательно, в отличие от синхронных двигателей, никаких методов пуска не требуется.
• Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором не требует коммутатора, щеток и контактных колец. Это устраняет проблемы искрения и снижает общую стоимость двигателя.

Недостатки асинхронного двигателя

• Асинхронным двигателям большой мощности требуется пускатель для бесперебойной работы двигателя. Пускатель снижает входной ток двигателя до безопасного значения, которое в противном случае привело бы к падению напряжения в системе.
• Асинхронный двигатель работает с отстающим коэффициентом мощности в условиях небольшой нагрузки. Следовательно, требуются устройства коррекции коэффициента мощности.
• Управление скоростью асинхронного двигателя немного сложно. Вместо этого для широкого диапазона регулирования скорости предпочтительны двигатели постоянного тока.

** Чтобы узнать о различиях между асинхронным и синхронным двигателем, прочтите эту статью: Разница между асинхронным и синхронным двигателем

** Чтобы узнать о других типах двигателей переменного тока, прочтите эту статью: Типы двигателей переменного тока

---

Читайте похожие статьи:

| Принцип работы, конструкция и пояснения к схемам двигателя постоянного тока

| Принцип работы, конструкция и пояснения к схемам генератора постоянного тока

Принцип работы однофазного асинхронного двигателя

Производство вращающегося поля

Рассмотрим две обмотки «A» и «B», смещенные таким образом, что они создают магнитное поле на 90 ° друг от друга в пространстве.Результатом этих двух полей является вращающееся магнитное поле постоянной величины & phiv; _м . Неоднородное магнитное поле создает неоднородный крутящий момент, который делает работу двигателя шумной и влияет на пусковой крутящий момент.

Рисунок: Создание однородного магнитного поля.

Принцип пуска

Однофазный асинхронный двигатель состоит из однофазной обмотки на статоре и клеточной обмотки на роторе. Когда к обмотке статора подключен однофазный источник питания, создается пульсирующее магнитное поле.В пульсирующем поле ротор не вращается по инерции. Следовательно, однофазный асинхронный двигатель не запускается автоматически и требует определенных средств запуска. Были предложены две теории для определения характеристик однофазного асинхронного двигателя.

1. Теория двойного вращающегося поля.
2. Теория кросс-поля.

---

Теория двойного вращающегося поля

Эта теория для однофазной среды утверждает, что стационарное пульсирующее магнитное поле может быть разделено на два RMF, каждая из которых имеет одинаковую величину, но вращается в противоположном направлении.

Асинхронная машина реагирует на каждое магнитное поле отдельно, и чистый крутящий момент в двигателе равен некоторой части крутящего момента, создаваемого каждым из двух магнитных полей.

Уравнение переменного магнитного поля, ось которого зафиксирована в пространстве:

β _max — максимальное значение плотности потока синусоидально распределенного воздушного зазора. «B» представляет уравнение вращающегося поля, движущегося в положительном направлении α, а «A» представляет уравнение вращающегося поля, движущегося в положительном направлении.Поле, движущееся в положительном направлении α, называется полем, вращающимся вперед, а в направлении отрицательного α — полем, вращающимся назад.

Таким образом, делается вывод, что стационарное пульсирующее магнитное поле может быть разрешено за счет двух вращающихся магнитных полей, оба одинаковой величины и движущихся с синхронной скоростью в противоположном направлении с той же частотой, что и стационарное магнитное поле.

Теория, основанная на таком разрешении переменного поля на два поля, вращающихся в противоположных направлениях, называется теорией поля с двойным вращением однофазной индукционной машины.