Как работает асинхронный электродвигатель. Асинхронный электродвигатель: принцип работы, устройство, преимущества — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Как устроен асинхронный электродвигатель. Каков принцип работы асинхронных двигателей. Какие преимущества имеют асинхронные электродвигатели. Кто изобрел асинхронный двигатель.

Содержание

Что такое асинхронный электродвигатель

Асинхронный электродвигатель — это электрическая машина переменного тока, в которой частота вращения ротора не равна (асинхронна) частоте вращения магнитного поля статора. Это самый распространенный тип электродвигателя, широко применяемый в промышленности и быту.

Устройство асинхронного электродвигателя

Основными частями асинхронного электродвигателя являются:

Статор — неподвижная часть, на внутренней поверхности которой расположены обмотки, создающие вращающееся магнитное поле
Ротор — вращающаяся часть, представляющая собой цилиндр с короткозамкнутой обмоткой типа «беличья клетка»
Подшипниковые щиты
Вал
Вентилятор охлаждения
Клеммная коробка для подключения

Как работает асинхронный двигатель

Принцип работы асинхронного электродвигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора с токами, наведенными этим полем в обмотке ротора. Рассмотрим основные этапы работы:

При подаче переменного тока на обмотки статора создается вращающееся магнитное поле
Это поле пересекает проводники обмотки ротора и индуцирует в них ЭДС
Под действием ЭДС в обмотке ротора возникают токи
Взаимодействие токов ротора с магнитным полем статора создает вращающий момент
Ротор начинает вращаться вслед за полем статора, но с небольшим отставанием (скольжением)

Преимущества асинхронных двигателей

Асинхронные электродвигатели обладают рядом важных достоинств:

Простота конструкции и высокая надежность
Низкая стоимость
Возможность работы напрямую от сети переменного тока
Высокий КПД (до 95% у крупных двигателей)

Хорошие пусковые характеристики
Возможность кратковременных перегрузок

Недостатки асинхронных электродвигателей

К основным недостаткам асинхронных двигателей можно отнести:

Сложность регулирования скорости вращения
Относительно низкий коэффициент мощности
Большой пусковой ток (до 7 номинального)
Чувствительность к колебаниям напряжения сети

Типы асинхронных электродвигателей

Различают следующие основные типы асинхронных электродвигателей:

По числу фаз питающего напряжения:

Трехфазные
Однофазные

По типу ротора:

С короткозамкнутым ротором
С фазным ротором

По способу охлаждения:

С естественным охлаждением
С принудительным воздушным охлаждением
С водяным охлаждением

Применение асинхронных двигателей

Благодаря своим преимуществам, асинхронные электродвигатели нашли широкое применение в различных отраслях:

Промышленные станки и механизмы
Насосы и компрессоры
Вентиляторы и воздуходувки
Конвейеры и транспортеры
Лифты и подъемники
Бытовая техника (стиральные машины, холодильники)
Электроинструмент

Кто изобрел асинхронный двигатель

Создание асинхронного электродвигателя связано с именами нескольких выдающихся ученых и изобретателей:

Никола Тесла — получил патент на двухфазный асинхронный двигатель в 1888 году
Михаил Доливо-Добровольский — создал трехфазный асинхронный двигатель в 1889 году
Галилео Феррарис — независимо разработал концепцию вращающегося магнитного поля в 1885 году

Именно работы этих ученых заложили основу для массового применения асинхронных двигателей в промышленности и быту.

Как регулировать скорость асинхронного двигателя

Существует несколько способов регулирования частоты вращения асинхронных электродвигателей:

Изменение частоты питающего напряжения с помощью частотного преобразователя — наиболее современный и эффективный метод
Изменение числа пар полюсов обмотки статора — ступенчатое регулирование
Реостатное регулирование в цепи ротора — для двигателей с фазным ротором
Изменение напряжения, подводимого к статору

Частотное регулирование позволяет плавно изменять скорость в широком диапазоне и является наиболее экономичным способом.

Как выбрать асинхронный электродвигатель

При выборе асинхронного электродвигателя следует учитывать следующие основные параметры:

Мощность и крутящий момент
Частота вращения
Напряжение питания
Режим работы (продолжительный, повторно-кратковременный)
Степень защиты корпуса (IP)
Способ охлаждения
Конструктивное исполнение (на лапах, фланцевое и т.д.)

Правильный выбор двигателя обеспечит его надежную и эффективную работу в составе привода.

≫ Асинхронный двигатель: зачем нужен, принцип работы, конструкция

Асинхронный двигатель – это простое и надежное устройство, способное электрическую энергию преобразовать в механическую. Его изобрел инженер Доливо-Добровольский в конце 19 века. Интерес разработчиков различного оборудования и аппаратуры к этому устройству постоянно возрастает, поэтому в статье мы рассмотрим не только, что такое асинхронный двигатель, но и как он работает, из чего состоит и какими достоинствами обладает.

Асинхронный двигатель: конструкция

Конструкция устройства достаточно проста. Основные части асинхронного двигателя следующие:

Статор, имеющий форму цилиндра. Он собирается из листов стали. В его сердечнике есть пазы, смещенные друг к дружке на 120°. В них укладывается обмотка.
Ротор. Бывает короткозамкнутым или фазным. В первом случае ротором служит сердечник, в котором стержни из алюминия закорочены торцевыми уплотнителями. Фазный ротор состоит из 3-х фазной обмотки. Устройство с фазным ротором всегда трехфазное, а с короткозамкнутым ротором выделяют 3 вида асинхронных двигателей – одно-, двух- и трехфазные.
Конструктивные элементы. Это детали, которые в конструкции асинхронного двигателя отвечают за выполнение вращательных, охлаждающих и защитных функций.

Схематическое изображение конструкции асинхронного двигателя можно найти в сети Интернет.

Что значит асинхронный двигатель и его принцип действия

Асинхронный – это тот, у которого в работе отсутствует синхронность, у которого при старте статическая и подвижная части при вращении имеют разную частоту магнитного потока. Этот показатель у подвижного элемента меньше, чем у неподвижного.

Рассмотрим принцип работы асинхронного двигателя на примере: достаточно взять постоянный магнит и начать его вращать вокруг своей оси на небольшом расстоянии от диска из меди. Очень скоро диск начинает вращение, следуя за магнитом. Такое поведение диска объясняется тем, что из-за вращающегося вблизи магнита в нем появляются токи Фуко, которые двигаются по замкнутому контуру. Это токи короткого замыкания, нагревающие металлическую конструкцию. В диске возникает собственный магнитный поток, который начинает взаимодействовать с полем магнита.

В асинхронном электромоторе источником вращающего поля выступают обмотки статора. Под действием образованного обмотками магнитного потока в проводниках вращающегося элемента формируется электродвижущая сила. Когда магнитный поток статора начинает взаимодействовать с индуцируемым током в обмотке вращающейся части, появляется электромагнитная сила. Она и начинает вращать вал электродвигателя.

Чтобы понять, как работает асинхронный двигатель, представим происходящие в нем действия пошагово:

Двигатель запускается, и магнитный поток неподвижной части пересекает контур вращающегося элемента, формируя электродвижущую силу.
В короткозамкнутом роторе образуется переменный ток.
Под действием магнитных потоков неподвижной и вращающейся части образуется крутящий момент.
Вращающийся элемент стремится к полю неподвижной части.
В определенный момент у неподвижной и вращающейся части двигателя совпадает частота вращения магнитного потока, тогда крутящий момент равен 0, что приводит к затуханию электромагнитных проявлений во вращающемся элементе двигателя.
Контур ротора начинает отставать, магнитный поток статора начинает его возбуждать.

Медлительность ротора в сравнении с магнитным полем статора и обеспечивает несинхронную работу электродвигателя.

Формирование тока в роторе происходит бесконтактно, поэтому не нужно устанавливать в устройстве скользящие контакты. Эта особенность электродвигателя делает его более эффективным и надежным. Изменить направление вращения мотора можно, поменяв фазы на клеммах одной из обмоток. Направление электромагнитной силы можно определить по «правилу буравчика».

Достоинства устройства

Главными достоинствами асинхронных двигателей является простота их конструкции и легкость использования. Также устройство характеризует:

Надежность и долговечность. Из-за бесконтактного взаимодействия между основными деталями устройства оно редко ломается и не изнашивается;
Доступная цена. Простая конструкция и недорогое сырье для производства электродвигателей обеспечивает низкую стоимость оборудования;
Простой принцип использования. Для работы с асинхронным двигателем не нужно обладать специальными навыками.
Универсальность. Электродвигатель асинхронного типа устанавливается практически в любое оборудование.

Эти преимущества объясняют широкое применение асинхронных двигателей во всех отраслях промышленности и сферах человеческой жизни.

Принцип роботи і пристрій асинхронного електродвигуна

У цій статті ми поговоримо про асинхронних силових установках, торкнемося принцип роботи, розглянемо сильні сторони. Але, для початку трохи історії. Асинхронна установка стала предметом вивчення наукового співтовариства в 1888 році. Саме тоді Галілео Ферраріс поділився результатами своїх досліджень з Королівською академією наук. Примітно, що в тому ж році не менш відомий вчений Нікола Тесла одержав патент в Сполучених Штатах Америки, який описував роботу мотора з разночастотными магнітними полями. Перші напрацювання не вирізнялися високим ККД, а тому вимагали серйозних доопрацювань. Вже через рік Доліво-Добровольський патентує трифазну установку, яка і лягла в основу промислової революції 20-го століття.

У 1903 році перші асинхронні двигуни були встановлені на Новоросійському елеваторі, тим самим продемонструвавши потенціал переходу підприємств на електромотори.

Пристрій асинхронного електродвигуна типу

Якщо не вдаватися в нюанси виробництв окремих компонентів, підбору сировини і матеріалів, то можна прийти до висновку, що пристрій асинхронного двигуна налічує три основних вузла:

Статор. Основа агрегату, зібрана із сталевих пластин особливої форми. На пластинах є пази, в які закладають мідний дріт. Всього в трифазних моделях закладають три пласта обмотки. Кожен пласт зрушать на 120° по відношенню до сусіднього.
Ротор. Буває фазним або короткозамкненим. Короткозамкнені моделі мають у своєму складі сердечник і замкнуті кільця. Фазні варіанти включають в себе три шари обмотки, які з’єднують «зіркою».
Механічні елементи: крильчатка, вал, підшипники, вивідна коробка.

Іноді такі агрегати називають індукційними, що також відображає принцип роботи асинхронного двигуна: індукується струм за рахунок постійно обертового поля статора.

Робота асинхронного мотора

Принцип функціонування такого типу установки прихований в її назві. При подачі живлення ротор і статор генерують магнітні поля з різною частотою обертання. При цьому, статор має частоту вище при будь-яких режимах включення. Щоб наочно оцінити принцип дії асинхронного двигуна, слід взяти постійний магніт і обвести їм кілька разів вісь мідного диска. Маніпуляції призведуть до того, що основу з деякою затримкою почне обертатися, повторюючи руху магніту. Обертаючись, магніт збуджує індукційні струми мідної основи, які змушені рухатися в замкненому просторі. Фактично відбувається постійне КЗ (коротке замикання), нагріває метал. В мідному диску формується своє поле, яке контактує з аналогічним полем постійного магніту.

Щоб зрозуміти, як працює асинхронний електродвигун, слід усвідомити, що рухається поле утворюється в ньому завдяки статорних обмотках. Вони генерують магнитопоток, передає «рух» в обмотки ротора. При зіткненні індукованого струму і статорного поля, в роторі виникає сила, що змушує обертатися вал.

Розберемо весь процес поетапно для закріплення теорії.

При подачі електроенергії в статорі виникає магнітне поле, пересекающееся із замкнутим контуром ротора. Індукція створює рушійну силу.
Так як ротор побудований з короткозамкнених елементів, виробляється їм струм є змінним.
Крутний момент виникає від протидії магнітних полів.
Ротор весь час прагне синхронізуватися з частотою статора. Синхронізація полів неминуче призведе до зупинки обертання, тому процес контуру збудження ротора полем статора відбувається постійно, в результаті чого, вал завжди залишається в ролі наздоганяючого.

Індукція струму в асинхронних двигунах відбувається на основі безконтактної, тому конструктивно вони більш досконалі, ніж будь-які інші силові установки. Ми знаємо, як влаштований асинхронний двигун, як він працює, залишається обговорити його сильні сторони.

Переваги асинхронних електроагрегатів

Як вже було зазначено, простий принцип пристрою ЕД асинхронного типу, що дає їм такі переваги, як надійність, довговічність, ремонтопридатність. Ці якості роблять мотори придатними для вирішення побутових і промислових завдань, однак крім надійності варто сказати кілька слів і про:

приемлемой стоимости. По статистике 90% всех моторов, выпускаемых в мире, относятся к асинхронному типу;
простой эксплуатации. Не нужно быть специалистом высокого разряда для использования агрегатов. Конечно, без понимания устройства и опыта разбирать самостоятельно оборудование не стоит, но для управления достаточно общего понимания физических законов;
универсальности. Подходят для большинства механических систем.

Огромный эксплуатационный ресурс определяется отсутствием контакта между движущимися элементами оборудования. Нет трения – нет поломок и скорого износа. И все же стоит сказать, что асинхронный двигатель конструкция которого доведена до совершенства, требует периодического вмешательства человека. Внешний осмотр на крупных предприятиях проводится каждый день. Оператор изучает корпус на предмет механических повреждений, оценивает состояние проводов. Измерения рабочих показателей проводится раз в месяц или по мере необходимости (внезапное снижение производительности). Смазывание подшипников требуется 1-2 раза в год, в зависимости от нагрузки.

При профилактическом осмотре, который рекомендуется проводить раз в три дня, мастер оценивает:

вентиляцию оборудования. К установке должен обеспечиваться приток воздуха в надлежащих объемах, иначе изоляция обмоток не выдержит перегрева;
уровень конденсата и влажность. Этот момент регулируется через открытие/закрытие сливных отверстий;
плотность соединений;
асимметрию токов и напряжения;
состояние подшипников. Консистентная смазка способна обеспечить нормальную работу подшипников на протяжении 16000-40000 часов.

Відстежуючи всі параметри, і вчасно коригуючи показники, можна домогтися буквально «вічної» роботи електродвигуна.

Асинхронные двигатели переменного тока | Как работают двигатели переменного тока

Асинхронные двигатели переменного тока | Как работают двигатели переменного тока — объясните это

Вы здесь: Домашняя страница > Электричество и электроника > Асинхронные двигатели

Дом
индекс А-Я
Случайная статья
Хронология
Учебное пособие
О нас
Конфиденциальность и файлы cookie

org/Person»> Криса Вудфорда. Последнее обновление: 28 июня 2021 г.

Вы знаете, как работают электродвигатели? Ответ, вероятно, да и нет! Хотя многие из нас узнали, как основные моторные работы, из простых научных книг и веб-страниц, таких как эта, многие из двигатели, которые мы используем каждый день — во всем, от заводских машин до электрички — вообще так не работают. Что за книги расскажите нам о простых двигателях постоянного тока (DC), которые имеют петля из проволоки, вращающаяся между полюсами постоянного магнита; в реальной жизни, большинство мощных двигателей используют переменный ток (AC) и работают совершенно по-другому: это то, что мы называем индукционными двигатели, и они весьма изобретательно используют вращающееся магнитное поле. Давайте посмотрим поближе!

Фото: Обычный асинхронный двигатель переменного тока со снятым корпусом и ротором, видны медные обмотки катушек, составляющих статор (статическая, неподвижная часть двигателя). Эти катушки предназначены для создания вращающегося магнитного поля, которое вращает ротор (подвижную часть двигателя) в пространстве между ними. Фото Дэвида Парсонса предоставлено Министерством энергетики США/NREL.

Содержание

Как работает обычный двигатель постоянного тока?
Как работает двигатель переменного тока?
Как работает асинхронный двигатель переменного тока?
Асинхронные двигатели на практике
Преимущества и недостатки асинхронных двигателей
Кто изобрел асинхронный двигатель?
Узнать больше

Как работает обычный двигатель постоянного тока?

Простые двигатели, описанные в научных книгах, основаны на кусок проволоки, согнутый в прямоугольную петлю, которая подвешивается между полюса магнита. (Физики назвали бы это проводник с током, находящийся в магнитном поле.) Когда вы подключаете такой провод к батарее, через него протекает постоянный ток, создавая вокруг него временное магнитное поле. Это временное поле отталкивает исходное поле от постоянного магнита, в результате чего проволока перевернуть. Обычно провод останавливается в этой точке, а затем снова переворачивается, но если мы используем остроумное вращающееся соединение называется коммутатором, мы можем менять направление тока каждый раз, когда проволока переворачивается, и это означает, что проволока будет продолжать вращаться в в том же направлении, пока течет ток. Это Суть простого электродвигателя постоянного тока, который был задуман в 1820-е годы Майкла Фарадея и превратилось в практическое изобретение о десять лет спустя Уильям Стерджен. (Более подробную информацию вы найдете в нашей вводной статье об электродвигателях.)

Рисунок: Электродвигатель постоянного тока основан на петле из проволоки, вращающейся внутри фиксированного магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом. Коммутатор (разрезное кольцо) и щетки (угольные контакты коммутатора) меняют направление электрического тока каждый раз, когда провод переворачивается, благодаря чему он вращается в том же направлении.

Прежде чем мы перейдем к двигателям переменного тока, давайте быстро обобщить, что здесь происходит. В двигателе постоянного тока магнит (и его магнитное поле) фиксируется на месте и образует внешнюю, статическую часть двигатель (статор), а катушка провода, несущая электрический ток формирует вращающуюся часть двигателя (ротор). Магнитное поле исходит от статора, который представляет собой постоянным магнитом, пока вы подаете электроэнергию на катушку, которая составляет ротор. Взаимодействие между постоянными магнитными поле статора и временное магнитное поле, создаваемое ротором что заставляет двигатель крутиться.

Рекламные ссылки

Как работает двигатель переменного тока?

В отличие от игрушек и фонариков, в большинстве домов, офисов, заводы и другие здания не питаются от маленьких батареек: они питаются не от постоянного тока, а от переменного (AC), который меняет свое направление примерно 50 раз в секунду (с частотой 50 Гц). Если вы хотите, чтобы двигатель работал от бытовой сети переменного тока, вместо батареи постоянного тока нужна другая конструкция двигателя.

В двигателе переменного тока есть кольцо электромагнитов расположены снаружи (составляя статор), которые предназначены для создания вращающегося магнитного поля. Внутри статора есть сплошная металлическая ось, проволочная петля, катушка, беличья клетка из металлических стержней и межсоединений (например, вращающиеся клетки, которые люди иногда развлекают домашними мышами), или какая-либо другая свободно вращающаяся металлическая деталь, которая может проводить электричество. В отличие от двигателя постоянного тока, где вы отправляете энергию на внутреннюю ротор, в двигателе переменного тока вы отправляете мощность на внешние катушки, которые составляют статор. Катушки запитываются попарно, последовательно, создавая магнитное поле, которое вращается вокруг двигателя снаружи.

Фото: Статор создает магнитное поле с помощью плотно намотанных катушек из медной проволоки, которые называются обмотками. Когда электродвигатель изнашивается или перегорает, один из вариантов — заменить его другим двигателем. Иногда проще заменить обмотки двигателя новым проводом — квалифицированная работа, называемая перемоткой, что и происходит здесь. Фото Сета Скарлетта любезно предоставлено ВМС США.

Как это вращающееся поле заставляет двигатель двигаться? Помните, что ротор, подвешенный внутри магнитное поле, является электрическим проводником. Магнитное поле постоянно меняется (потому что оно вращается), поэтому согласно законам электромагнетизма (закону Фарадея, если быть точным), магнитное поле производит (или индуцирует, используя термин Фарадея) электрический ток внутри ротора. Если проводник представляет собой кольцо или проволоку, ток течет по нему по петле. Если проводник представляет собой просто цельный кусок металла, вокруг него закручиваются вихревые токи. В любом случае индуцированный ток производит свое собственного магнитного поля и, согласно другому закону электромагнетизма (закон Ленца) пытается остановить то, что его вызывает — вращающееся магнитное поле — также вращением. (Вы можете думать о роторе отчаянно пытаясь «догнать» вращающееся магнитное поле, чтобы устранить разница в движении между ними.) Электромагнитная индукция является ключом к тому, почему такой двигатель вращается, и поэтому он называется асинхронным двигателем.

Фото: Эффективный асинхронный двигатель переменного тока. Фото Аль Пуэнте любезно предоставлено НРЕЛ.

Как работает асинхронный двигатель переменного тока?

Вот небольшая анимация, чтобы подвести итог и, надеюсь, сделать все понятным:

Две пары катушек электромагнитов, показанные здесь красным и синим цветом, поочередно питаются от источника переменного тока (не показан, но входит в провода справа). Две красные катушки соединены последовательно и запитываются вместе, а две синие катушки подключены одинаково. Поскольку это переменный ток, ток в каждой катушке не включается и не выключается резко (как показано на этой анимации), а плавно возрастает и падает в форме синусоиды: когда красные катушки наиболее активны, синие катушки полностью неактивны, и наоборот. Другими словами, их токи не совпадают (90° не по фазе).
Когда катушки находятся под напряжением, магнитное поле, которое они создают между ними, индуцирует электрический ток в роторе. Этот ток создает собственное магнитное поле, которое пытается противодействовать тому, что его вызвало (магнитному полю внешних катушек). Взаимодействие между двумя полями заставляет ротор вращаться.
Поскольку магнитное поле чередуется между красной и синей катушками, оно эффективно вращается вокруг двигателя. Вращающееся магнитное поле заставляет ротор вращаться в том же направлении и (теоретически) почти с той же скоростью.

Асинхронные двигатели на практике

Что управляет скоростью двигателя переменного тока?

Фото: Частотно-регулируемый двигатель. Фото Уоррена Гретца предоставлено НРЕЛ.

В синхронных двигателях переменного тока ротор вращается точно с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле; в асинхронном двигателе ротор всегда вращается с меньшей скоростью, чем поле, что делает его примером так называемого асинхронного двигателя переменного тока. Теоретическая скорость ротора асинхронного двигателя зависит от частоты сети переменного тока и количества витков, составляющих статор, и при отсутствии нагрузки на двигатель приближается к скорости вращающегося магнитного поля. На практике нагрузка на двигатель (что бы он ни приводил) также играет роль, замедляя ротор. Чем больше нагрузка, тем больше «скольжение» между скоростью вращающегося магнитного поля и фактической скоростью вращения ротора. Чтобы контролировать скорость двигателя переменного тока (заставить его работать быстрее или медленнее), вы должны увеличить или уменьшить частоту источника переменного тока, используя так называемый частотно-регулируемый привод. Поэтому, когда вы регулируете скорость чего-то вроде фабричной машины, питаемой от асинхронного двигателя переменного тока, вы на самом деле управляете цепью, которая повышает или понижает частоту тока, приводящего в движение двигатель.

Что такое «фаза» двигателя переменного тока?

Мы не обязательно должны управлять ротором с четырьмя катушками (две противоположные пары), как показано здесь. Можно построить асинхронные двигатели с любым другим расположением катушек. Чем больше у вас катушек, тем плавнее будет работать двигатель. Количество отдельных электрических токов, питающих катушки независимо, не синхронно, известно как фаза двигателя, поэтому показанная выше конструкция представляет собой двухфазный двигатель (с двумя токами, питающими четыре катушки, которые работают не синхронно в двух парах). ). В трехфазном двигателе у нас может быть три катушки, расположенные вокруг статора треугольником, шесть равномерно расположенных катушек (три пары) или даже 12 катушек (три набора по четыре катушки) с одной, двумя или четырьмя катушками. включается и выключается одновременно тремя отдельными противофазными токами.

Анимация: трехфазный двигатель, работающий от трех токов (обозначен красным, зеленым и синие пары катушек), сдвинутые по фазе на 120°.

Преимущества и недостатки асинхронных двигателей

Преимущества

Самым большим преимуществом асинхронных двигателей переменного тока является их простота. У них есть только одна движущаяся часть, ротор, что делает их недорогими, тихими, долговечными и относительно безотказными. ОКРУГ КОЛУМБИЯ двигатели, напротив, имеют коллектор и угольные щетки, которые изнашиваются выходят из строя и время от времени нуждаются в замене. Трение между щетками и коммутатор также делает двигатели постоянного тока относительно шумными (а иногда даже довольно вонючими).

Произведение искусства: Электродвигатели чрезвычайно эффективны, обычно они преобразуют около 85 процентов поступающей электроэнергии в полезную, исходящую механическую работу. Несмотря на это, внутри обмоток по-прежнему теряется довольно много энергии в виде тепла, поэтому двигатели могут сильно нагреваться. Большинство промышленных двигателей переменного тока имеют встроенную систему охлаждения. Внутри корпуса есть вентилятор, прикрепленный к валу ротора (на противоположном конце оси, приводящей в движение любую машину, к которой прикреплен двигатель), показанный здесь красным. Вентилятор всасывает воздух в мотор, обдувая его снаружи корпуса мимо ребер радиатора. Если вы когда-нибудь задумывались, почему у электродвигателей такие выступы снаружи (как вы можете видеть на верхнем фото на этой странице), то причина в том, что они охлаждают двигатель.

Недостатки

Поскольку скорость асинхронного двигателя зависит от частоты переменного тока, приводящего его в движение, он вращается со постоянная скорость, если вы не используете частотно-регулируемый привод; скорость двигателей постоянного тока намного легче контролировать, просто повышая или понижая напряжение питания. Хотя асинхронные двигатели относительно просты, они могут быть довольно тяжелыми и громоздкими из-за их катушек. В отличие от двигателей постоянного тока, они не могут работать от батарей или любого другого источника постоянного тока (например, солнечных батарей) без использования инвертора (устройства, которое превращает постоянный ток в переменный). Это потому, что им нужно переменное магнитное поле, чтобы вращать ротор.

Кто изобрел асинхронный двигатель?

Работа: Оригинальный дизайн Николы Теслы для асинхронного двигателя переменного тока. Это работает точно так же, как анимация выше, с двумя синими и двумя красными катушками, попеременно питаемыми генератором справа. Это произведение искусства взято из оригинального патента Теслы, депонированного в Бюро по патентам и товарным знакам США, с которым вы можете ознакомиться самостоятельно в приведенных ниже ссылках.

Никола Тесла (1856–1943) был физиком. и плодовитый изобретатель, чей удивительный вклад в науку и технику никогда не были полностью признаны. После того, как он прибыл в Соединенные Штаты в возрасте 28 лет, он начал работал на знаменитого пионера электротехники Томаса Эдисона. Но двое мужчин выпали катастрофически и вскоре стали заклятыми соперниками. Тесла твердо верил что переменный ток (AC) намного превосходит постоянный ток (DC), в то время как Эдисон думал об обратном. Со своим партнером Джорджем Вестингауз, Тесла защищали переменный ток, а Эдисон полны решимости управлять миром в округе Колумбия и придумывали всевозможные рекламные трюки, чтобы доказать, что переменный ток слишком опасен для широкого использования (изобретение электрического стула, чтобы доказать, что переменный ток может быть смертельным, и даже убить слона Топси электрическим током, чтобы показать, насколько это смертельно и жестоко). Битва между этими двумя очень разные взгляды на электроэнергию иногда называют Войной токов.

Несмотря на все (или худшие) усилия Эдисона, Тесла победил, и теперь электричество переменного тока обеспечивает большую часть энергии. мира. Во многом поэтому многие электродвигатели, электроприборы в наших домах, фабриках и офисах работают на переменном токе. асинхронные двигатели, работающие от вращающихся магнитных полей, которые Никола Тесла разработал в 1880-х годах (его патент, показанный здесь, был выдан в мае 1888 года). итальянский физик по имени Галилео Феррарис самостоятельно пришел к той же идее примерно в то же время, но история обошлась с ним еще более жестоко, чем Тесла и его имя теперь почти забыты.

Узнать больше

На этом сайте

Батарейки
Вихретоковые тормоза (электромагнитные тормоза)
Электричество
Электродвигатели
Двигатели
Ступичные двигатели
Линейные двигатели
Шаговые двигатели

На других сайтах

Электродвигатели и генераторы Джо Вульфа. На превосходном веб-сайте Physclips есть превосходная страница, на которой сравниваются различные типы двигателей постоянного и переменного тока с некоторыми действительно отличными анимациями.
PBS: Tesla: Master of Lightning: отличный мини-сайт о Николе Тесле, его жизни и удивительных изобретениях.

Книги

Для читателей старшего возраста

Электродвигатели и приводы: основы, типы и применение Остина Хьюза и Билла Друри, Newnes (Elsevier), 2013. Асинхронные двигатели рассматриваются в главах 5, 6 и 7.
Волшебник: жизнь и времена Николы Теслы, Марк Дж. Сейфер, Кенсингтон, 2016 г.
Тесла: Человек вне времени, Маргарет Чейни, Touchstone, 2011.

Для младших читателей

Электричество для молодых мастеров: Веселые и легкие проекты «Сделай сам» Марка де Винка. Maker Media/O’Reilly, 2017. Отличное практическое введение в электричество, включая пару заданий, связанных с созданием электродвигателей с нуля. Возраст 9–12 лет.
Эксперименты с электродвигателем, Эд Соби. Enslow, 2011. Это отличное общее введение в электродвигатели с большим количеством более широкого контекста науки и техники. Однако по очевидным практическим соображениям и соображениям безопасности основное внимание уделяется Двигатель постоянного тока только для проектов и лучше всего подходит для детей в возрасте 11–14 лет.
Сила и энергия Криса Вудфорда. Facts on File, 2004. Одна из моих книг, посвященная истории человеческих усилий по использованию энергии с древних времен до наших дней. Возраст 10+.
Никола Тесла: разработчик электроэнергии Криса Вудфорда, в книге «Изобретатели и изобретения», том 5. Нью-Йорк: Маршалл Кавендиш, 2008 г. Краткую биографию Теслы я написал несколько лет назад. На момент написания все это, кажется, было доступно в Интернете по этой ссылке на Google Книги. Возраст 9–12.

Патенты

Патенты предлагают более глубокие технические детали и собственное понимание изобретателем своей работы. Вот очень небольшая подборка многих патентов США, касающихся асинхронных двигателей.

Патент США 381 968: Электромагнитный двигатель Николы Теслы, 1 мая 1888 г. Оригинальный патент на асинхронный двигатель переменного тока.
Патент США 2 959 721: Многофазные асинхронные двигатели Томас Х. Бартон и др., Lancashire Dynamo & Crypto Ltd, 8 ноября 1960 г. Асинхронный двигатель с улучшенным регулированием скорости.
Патент США 4,311,932: Жидкостное охлаждение для асинхронных двигателей Раймонда Н. Олсона, Sundstrand Corporation, 19 января 1982 г. Эффективный метод жидкостного охлаждения двигателя без чрезмерного сопротивления жидкости вращающимся компонентам.
Патент США 5,751,082: Асинхронный двигатель с высоким пусковым моментом, автор Umesh C. Gupta, Vickers, Inc., 12 мая 1998 г. Современный двигатель с высоким начальным крутящим моментом.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Подпишитесь на нас

Оценить эту страницу

Пожалуйста, оцените или оставьте отзыв на этой странице, и я сделаю пожертвование WaterAid.

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней друзьям:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2012/2020) Асинхронные двигатели. Получено с https://www.explainthatstuff.com/induction-motors.html. [Доступ (вставьте дату здесь)]

Подробнее на нашем веб-сайте…

Связь
Компьютеры
Электричество и электроника
Энергия
Машиностроение
Окружающая среда

Гаджеты
Домашняя жизнь
Материалы
Наука
Инструменты и приборы
Транспорт

↑ Вернуться к началу