2015-05-13
532
Трехфазный асинхронный двигатель, предназначенный для преобразования энергии переменного тока в механическую энергию, состоит из неподвижного статора и вращающегося ротора. Статор двигателя представляет собой полый цилиндр, собранный из листов электротехнической стали, изолированных друг от друга. На внутренней поверхности цилиндра имеются пазы. В них уложена трехфазная обмотка, выполненная из изолированного провода. Она состоит из трех отдельных катушек – обмоток фаз, оси которых сдвинуты относительно друг друга на. 120°. Обмотки фаз соединяются между собой «звездой» или «треугольником».
Короткозамкнутый ротор представляет собой цилиндрический сердечник, собранный как и статор из листов электротехнической стали. В пазах сердечника уложена обмотка ротора, состоящая из медных или алюминиевых стержней, которые соединяются торцевыми кольцами и образуют цилиндрическую клетку, так называемую «беличью клетку». Ротор укрепляется на валу и помещается внутри статора с минимальным воздушным зазором. При включении двигателя в сеть в каждой фазе статорной обмотки будет создаваться магнитный поток, изменяющийся с частотой питающей сети. При этом потоки отдельных фаз оказываются сдвинутыми относительно друг друга на угол 120° как во времени, так и в пространстве. В этих условиях результирующий магнитный поток оказывается вращающимся. Он вращается в пространстве с синхронной частотой вращения
, об/мин,
где 
- частота подводимого напряжения, Гц; 
- число пар полюсов двигателя (определяется по шифру двигателя). Для используемых в данной лабораторной работе асинхронных двигателей 
.
Результирующий магнитный поток при своем вращении пересекает проводники обмотки ротора и наводит в них ЭДС. Так как обмотка ротора замкнута, в ней возникает ток, который, взаимодействуя с результирующим магнитным потоком, создает электромагнитный момент двигателя. Под действием этого момента ротор вращается в сторону вращающегося магнитного потока двигателя, причем частота вращения ротора 
всегда меньше синхронной частоты вращения поля 
.
Важнейшим показателем, характеризующим работу трехфазного асинхронного двигателя, является скольжение ротора:
.
Скольжение характеризует степень отставания частоты вращения ротора от частоты вращения магнитного поля и при номинальной нагрузке у современных двигателей составляет 2-6%. С ростом нагрузки скольжение увеличивается.
Трехфазный асинхронный двигатель имеет электромагнитный момент, величина которого определяется по формуле
,
где 
- подводимое к двигателю напряжение; 
- активное сопротивление; 
- приведенное активное сопротивление ротора; 
- индуктивное сопротивление короткого замыкания двигателя; 
- угловая частота вращения магнитного поля статора.
Из формулы электромагнитного момента асинхронного двигателя 
видно, что он пропорционален квадрату подводимого напряжения и зависит от скольжения. Причем имеется такое скольжение ротора, при котором двигатель развивает максимальный (критический) момент 
. Момент на валу двигателя определяется как 
, где 
- момент холостого хода двигателя, которым нередко можно пренебречь.
Свойства двигателя оценивают по механическим и рабочим характеристикам. Механическая характеристика двигателя – это зависимость частоты вращения ротора от момента  (рис. 21). Она может быть построена с помощью формулы для электромагнитного момента или снята экспериментально.
| 
|
| Рис. 21 |
Рабочие характеристики – это зависимости частоты вращения , скольжения 
, вращающего момента 
, тока статора 
, коэффициента мощности 
и КПД 
от полезной мощности 
на валу двигателя при неизменных напряжении и частоты сети 
. В данной работе эти характеристики снимаются экспериментально и позволяют оценить рабочие свойства двигателя в номинальном и других режимах.
Трехфазные асинхронные двигатели являются наиболее распространенными электрическими двигателями. Они просты по конструкции, дешевы, надежны в эксплуатации, экономичны. К недостаткам этих двигателей относятся, прежде всего, большой пусковой ток и трудность регулирования частоты вращения ротора.
