Устройство асинхронного двигателя.

Асинхронный двигатель имеет две основные части: неподвижный статор и вращающийся ротор, разделенные воздушным зазором.

Асинхронные двигатели выпускаются в двух исполнениях:

а) двигатель с короткозамкнутой обмоткой ротора;

б) двигатель с фазной обмоткой ротора (с контактными кольцами).

Конструктивные схемы электродвигателей представлены на рис. 1 и рис.2.

Рис. 1. Конструктивная схема асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Рис. 2. Конструктивная схема асинхронного двигателя с фазным ротором.

Статор и ротор асинхронного электродвигателя собирают из штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,35-0,5 мм (рис. 3).

На внутренней окружности листов статора и на наружной окружности листов ротора вырублены пазы, которые создают каналы для укладки проводников обмотки. Пакет листов статора запрессовывается в корпус, который имеет соединительные элементы (лапы, торцовый фланец и т.д.) для крепления двигателя.

Трехфазную обмотку статора выполняют в виде многовитковых катушек, оси которых сдвинуты в пространстве на 120 градусов. Лобовые части катушек отгибают и они проходят вдоль торцовой поверхности пакета статорных листов.

Рис.3.

Ротор асинхронного двигателя также собирается из штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,35-0,5 мм, которые запрессовываются на вал.

Роторы изготавливаются двух типов:

1) с трехфазной обмоткой, соединенной звездой, выводы которой подключены к контактным кольцам;

2) с короткозамкнутой обмоткой, получившей название «беличье колесо», так как ее проводники образуют фигуру, похожую на колесо для белки.

У двигателя с контактными кольцами трехфазная обмотка ротора выполняется из изолированного провода. Контактные кольца изолируются от вала двигателя. К контактным кольцам присоединяются посредством щеток сопротивления с целью улучшения пусковых характеристик двигателя. После окончания пуска кольца замыкают накоротко.

В асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором короткозамкнутая обмотка выполняется путем заливки алюминия в пазы ротора. При этом одновременно со стержнями отливаются и короткозамкнутые торцевые кольца вместе с вентиляционными лопатками. Такую обмотку короткозамкнутого ротора называют «беличьей клеткой». В «беличьей клетке» ток каждого стержня отличается по фазе от тока соседнего стержня.

Условные графические обозначения асинхронных двигателей приведены на рис. 4.

Рис. 4. Условные графические обозначения асинхронных двигателей.

Принцип действия асинхронного электродвигателя.

Принцип действия асинхронных двигателей основан на двух явлениях:

- образование рабочего вращающегося магнитного поля токами в обмотке статора;

- воздействии вращающегося магнитного поля на токи, индуцированные в витках ротора.

Токи, протекающие по трехфазной обмотке статора, создают вращающееся магнитное поле.

Вращающееся магнитное поле статора пересекает проводники обмотки ротора и наводит в них ЭДС. Так как цепь ротора замкнута, то по ней течет ток, взаимодействующий с вращающимся магнитным полем. В результате этого взаимодействия на валу асинхронного двигателя возникает электромагнитный момент.

Скорость вращения магнитного поля статора n₁ зависит от частоты токов статорной обмотки и числа пар полюсов. Числа пар полюсов образуют натуральный ряд 1,2,3,4,… При промышленной частоте сети, равной 50 Гц скорость вращения магнитного поля статора может быть равна 3000; 1500; 1000; 750… об/мин.

Скорость n, с которой вращается ротор, отличается от скорости вращающегося магнитного поля n₁, так как при n = n₁ ротор был бы неподвижен относительно поля статора.

Рис. 5.

Как можно заметить, ротор отстает от вращающегося магнитного поля статора. Разность скоростей n₁ и n выраженная в относительных единицах или в процентах называется скольжением асинхронного двигателя.

Ротор асинхронного двигателя вращается несинхронно – асинхронно по отношению к полю статора.

Вращающий электромагнитный момент М создается лишь в том случае, если n < n₁.