Принцип действия асинхронных машин

Принцип действия асинхронных машин, как и других электрических машин, основан на явлении электромагнитной индукции и возникновении электромагнитных сил. В асинхронных машинах основное магнитное поле создается МДС обмотки статора. Обмотку статора, например трехфазного асинхронного двигателя, выполняют в частном случае в виде трех катушек, смещенных в пространстве одна относительно другой на 120° и соединенных звездой или треугольником. При питании обмотки от сети трехфазного синусоидального тока возникает вращающееся магнитное поле.

Вращающееся магнитное поле пересекает проводники ротора и в соответствии с явлением электромагнитной индукции индуктирует в них ЭДС. Под действием ЭДС в короткозамкнутой обмотке ротора будут протекать токи, которые вследствие индуктивности обмотки отстают от ЭДС. На проводники ротора с током, находящиеся в магнитном вращающемся поле статора, будут действовать электромагнитные силы.

Образуемая от сил, приложенных ко всем проводникам, результирующая пара сил создает электромагнитный вращающий момент, увлекающий ротор за вращающимся магнитным полем.

Ротор приходит во вращение, и его установившаяся частота вращения из будет определяться из условия равновесия электромагнитного момента и тормозного момента, создаваемого силами трения, и приводимым во вращение рабочим механизмом. Частота вращения ротора принципиально всегда меньше частоты вращения магнитного поля так как при проводники ротора не будут пересекаться магнитным полем, в них не будут индуктироваться ЭДС, токи и не создается электромагнитный вращающий момент. Это и определило название машин - асинхронные, т. е. имеющие несинхронное (несовпадающее) вращение магнитного поля статора и ротора.

Устройство асинхронных двигателей

Конструктивно асинхронный двигатель состоит из неподвижного статора и размещенного внутри его вращающегося ротора.

Их поверхности разделены равномерным воздушным зазором 0,4..3,4 мм.

Статор состоит из корпуса (станины), внутри которого встроен сердечник с обмоткой. Сердечник в виде полого цилиндра собирают из отдельных изолированных листов электротехнической стали толщиной 0,35...0,5 мм, которые скрепляют скобами, шпильками или сварным швом. Листы имеют кольцевую форму с пазами по окружности внутреннего диаметра, что позволяет создать на внутренней поверхности сердечника при его сборке продольные пазы. В пазы сердечника укладывают обмотку. Последняя состоит из отдельных секций (катушек).

Начала и концы обмоток фаз трехфазного двигателя обозначают буквами русского алфавита соответственно С1-С4, С2-С5 и СЗ-С6 и выводят на зажимы коробки выводов. Выводных концов может быть 6 или 3, а схема соединения обмоток - звезда или треугольник. Роторы асинхронных двигателей бывают двух видов: с коротко -замкнутой и фазной обмотками.

В зависимости от этого и сами асинхронные двигатели называют двигателями с коротко-замкнутым или фазным ротором.

Сердечник ротора выполняют из неизолированных листов электротехнической стали. В них выштамповывают паз для обмотки и отверстие для вала. В фазных роторах в пазы укладывают обмотку, аналогичную статорной обмотке и образующую такое же число полюсов. Концы этой обмотки обычно соединяют в звезду, а начала выводят на три медных контактных кольца, на которые накладывают щетки. При таком исполнении ротора можно через щеточные контакты включать в цепь ротора трехфазный реостат для изменения силы тока и момента двигателя при пуске или для регулирования частоты вращения.

Наиболее распространены короткозамкнутые роторы. В таком роторе обмотка выполнена в виде так называемой «беличьей клетки». Ее выполняют путем заливки под давлением в пазы алюминиевых сплавов. При этом одновременно отливают стержни (проводники), лежащие в пазах, короткозамыкающие их кольца и лопасти для вентиляции.

На корпусе двигателя прикреплена табличка, на которой приведены номинальные данные двигателя, в том числе указаны схема соединения обмоток статора и соответствующее ей номинальное напряжение питающей сети, например схема Д/У, номинальное напряжение 220/380 В. Последнее означает, что при напряжении сети 220 В обмотку статора соединяют треугольником, а при напряжении 380 В - звездой.

Расчетно-технологическая часть