Электродвигатели переменного тока.

Асинхронный двигатель изобретен русским изобретателем Доливо - Добровольским в 1888 г.

Действие асинхронных двигателей основано на использовании явления вращающегося магнитного поля. Если питать три катушки, размещённые друг относительно друг друга под углом 120 градусов трёхфазным током, то создаваемое катушками магнитное поле будет непрерывно вращаться в пространстве с определенной скоростью.

Скорость вращения магнитного поля определяется по формуле:

n = (об/мин),

где f – частота переменного тока,

P– число пар полюсов магнитного поля.

У 2-х полюсных машин (3 обмотки) при частоте f=50 Гц синхронная скорость вращения n = 3000 об/мин, 4-х полюсных машин (6 обмоток) – 1500 об/мин.

Принципиально асинхронные двигатели состоят из неподвижной части – статора состоящего из магнитопровода в пазы которого закладывается трёхфазная обмотка. Число катушек образующих обмотку, должно быть кратно трём (3, 6, 9, 12 и т.д.); и вращающейся части – ротора с соответствующей обмоткой.

Работа. Вращающееся магнитное поле статора индуктирует в обмотке ротора ЭДС и при замыкании обмотки ротора (зависит от конструкции) по ней проходит ток, который создает магнитное поле ротора, взаимодействие магнитного поля ротора с вращающимся магнитным полем статора создает электромагнитные силы, действующие на провода обмотки ротора. При этом возникает вращающий момент М, который приводит ротор во вращение в направлении магнитного поля статора. Скорость вращения ротора n₂ меньше скорости вращения статора n₁. Если бы n₁ = n₂ скорости были бы равны то магнитное поле статора не пересекало бы проводников ротора, в них не возбуждался бы индукционный ток и ротор замедлил бы свое движение до тех пор пока опять в обмотке ротора индуктировалось бы ЭДС. По этой причине такой двигатель называют «асинхронным», а отставание скорости вращения ротора от статора – «скольжением». Скольжение составляет небольшой процент от скорости вращения магнитного поля.

S = 100%,

(2^x - полюсная машина: 4% - скольжения; n₂ = 2880 об/мин)

При увеличении нагрузки скольжение увеличивается, скорость ротора уменьшается.

При холостом ходу S = 0,2 - 0,5 %, при пуске S = 100 %, КПД = 75 – 95%.

По своей конструкции асинхронные двигатели подразделяются на двигатели с короткозамкнутым ротором и двигатели с фазовым ротором.

Ротор собирают, из отдельных листов электротехнической стали в пазы которого закладывают медные стержни, замкнутые накоротко медными кольцами, представляя собой беличье колесо. В маломощных машинах до 100 КВт пазы ротора заливают алюминием с лопатками для вентиляции – короткозамкнутый ротор.

Фазный ротор – трёхфазная обмотка ротора (число пар полюсов совпадает с числом пар полюсов статора), соединяется звездой. Начала выведены к изолированным контактным кольцам, находящимся на оси двигателя к которым прижимаются щетки, соединенные с пусковым реостатом.

Фазный двигатель имеет плавный пуск, и применяют для работы при пуске под нагрузкой (краны, лифты и т.д.).

Короткозамкнутый электродвигатель – обладает малым пусковым моментом и большим пусковым током. Применяют для привода металлообрабатывающих станков работающих без первоначальной нагрузки.

Пуск при пониженном напряжении автотрансформатором.

Короткозамкнутый электродвигатель – прост и безопасен, поскольку нет ни контактных колец, ни коллектора, то нет искрения. Применяться может во взрывоопасных установках и не дает радиопомех. Чаще всего привод станков.

Со «звезды» на «треугольник» двигатель подключают, чтобы ограничить пусковой ток т.к. сначала U меньше двигатель разгоняется и при «треугольнике» напряжение повышается до 380 В при этом пусковой ток уменьшается в три раза.