Асинхронні двигуни. Будова і принцип роботи.

Асинхронні двигуни. Будова і принцип роботи. Виконала: Вікторія Кирильченко

Асинхронний двигун - це простий і надійний пристрій, здатний перетворити електричну енергію на механічну. Його винайшов інженер Доліво-Добровольський наприкінці 19 століття. Інтерес розробників різного обладнання та апаратури до цього пристрою постійно зростає.

Як і будь-яка машина змінного струму, асинхронний двигун складається з двох основних частин — статора і ротора. Статором називається нерухома частина машини, ротором — її обертова частина.

У асинхронному двигуні робочий процес протікатиме тільки за асинхронної частоти, тобто коли частота обертання ротора не дорівнює частоті обертання магнітного поля. Частота обертання ротора може мало чим відрізнятися від частоти обертання поля, але підчас роботи двигуна вона завжди буде менша (n2 < n1 ).

У асинхронних двигунів постійне магнітне поле замінене обертовим магнітним полем, яке утворює трифазна система, ввімкнена в мережу змінного струму. Обертове магнітне поле статора перетинає провідники обмотки ротора й індукує в них ЕРС. Якщо обмотка ротора замкнена на якийсь опір або накоротко, то по ній під дією індукованої ЕРС протікає струм. Внаслідок взаємодії струму в обмотці ротора з обертовим магнітним полем обмотки статора утворюється обертаючий момент, під дією якого ротор починає обертатися за напрямком обертання магнітного поля

Для зміни напрямку обертання ротора, тобто для реверсування двигуна, потрібно змінити напрямок обертання магнітного поля, утвореного статорною обмоткою. Це досягається зміною чергування фаз статорних обмоток, для чого слід поміняти місцями відносно затискачів мережі будь-які два із трьох проводів, які з'єднують обмотку статора з мережею. Реверсивні двигуни обладнуються перемикачами, за допомогою яких можна змінювати чергування фаз статорних обмоток, а отже, і напрямок обертання ротора.

Залежно від типу роторної обмотки асинхронні машини можуть бути з фазним та короткозамкненим роторами. Асинхронний двигун з короткозамкненим ротором - обмотку виконують за типом білячого колеса. В пазах ротора укладають масивні стержні, з'єднані на торцевих боках мідними кільцями. Часто короткозамкнену обмотку ротора виготовляють з алюмінію. Алюміній у гарячому стані заливають у пази ротора під тиском. Така обмотка завжди замкнена накоротко, і ввімкнення в неї опору неможливе. Ротор короткозамкненого асинхронного двигуна: а — будова; б —обмотка.

Асинхронні електродвигуни з фазним ротором - на роторі укладається трифазна обмотка з геометричними осями фазних котушок , зміщеними в просторі один відносно одного на 120 градусів. Фази обмотки 1 з'єднуються зіркою і кінці їх приєднуються до трьох контактних кілець 3, насаджених на вал 2 і електрично ізольованих як від валу, так і один від одного. За допомогою щіток 4, що знаходяться в ковзаючому контакті з кільцями 3, є можливість включати в ланцюги фазних обмоток регулювальні реостати 5, за допомогою яких можна регулювати струмом в роторі, а відповідно і швидкістю обертання.

Асинхронний двигун з фазним ротором: 1 -станина; 2 - обмотка статора; 3 - ротор; 4 - контактні кільця; 5 - щітковий механізм

Під час ввімкнення асинхронного двигуна в мережу змінного струму по обмотках його статора й ротора протікатимуть струми, сила яких у кілька разів більша від номінальної. Це пояснюється тим що обертове магнітне поле перетинає обмотку нерухомого ротора з високою частотою, яка дорівнює частоті обертання магнітного поля у просторі, й індукує в цій обмотці велику ЕРС. Ця ЕРС утворює в колі ротора струм великої сили, що обумовлює виникнення струму відповідної сили і в обмотці статора.

Пуск асинхронного двигуна з фазним ротором за допомогою пускового реостата: 1 - контактні кільця фазного ротора; 2 - обмотка статора; 3 - резистор

Схема пуску короткозамкненого асинхронного двигуна перемиканням обмотки статора з зірки на трикутник