Асинхронный двигатель.

Асинхронный двигатель состоит из корпуса, запрессованного в него пакета статора с обмоткой; ротора, состоящего из вала с напрессованным пакетом ротора с обмоткой, установленного в росточке пакета статора и закрепленного посредством подшипников и щитов в корпусе.

Рис. 1. Устройство трехфазного асинхронного двигателя

с короткозамкнутым ротором:

1 — вал; 2, 6 — подшипники; 3, 7 — подшипниковые щиты; 4 — коробка выводов; 5 — вентилятор; 8 — кожух вентилятора; 9 — сердечник ротора с короткозамкнутой обмоткой; 10 — сердечник статора с обмоткой; 11 — корпус; 12 — лапы.

Принцип действия

Обмотка статора, состоящая из трех независимых частей, называемых фазовыми обмотками или фазами.

Трехфазный асинхронный двигатель. (“n” – фазный)

Обмотка статора подключается к трехфазной сети переменного тока по обмотке течет ток, который создает в расточке статора вращающееся магнитное поле, силовые линии которого пересекают проводники обмотки ротора наводит в них ЭДС индукционный ток, под действием которого в них протекает ток взаимодействие с которым поля статора обуславливает появления электромагнитного момента который посредством вала передается на объект, привод которого осуществляется данным двигателем.

(Статором называется неподвижная часть машины которой может быть индуктором или якорем.)

Неподвижная часть, называемая статором, представляет собой полый шихтованный цилиндр (сердечник статора – играет роль усилителя магнитного поля для повышения магнитной проницаемости) с шести продольными пазами на внутренней поверхности (иногда некоторые путают статор асинхронного двигателя с постоянным магнитом, а на самом деле оно есть переменный магнит увеличивающая или уменьшающая магнитную силу в зависимости от тока проходящих по ней. В асинхронном двигателе статор играет роль переменного магнита, а в большинства генераторах постоянного). В этих пазах расположены стороны витка являющегося обмоткой статора (вот по них то и проходит переменный ток, а в генераторах наоборот получают в обмотке статора переменный ток).

Подвижная часть машины называется ротором.

Ротор также может выполнять роль индуктора или якоря.

Во внутренней полости сердечника статора расположена вращающая часть машины – ротор, состоящий из вала, сердечника и обмотки. Обмотка ротора представляет собой короткозамкнутую конструкцию, состоящую из восьми алюминиевых стержней, расположенных в продольных пазах сердечника ротора, замкнутых с двух сторон по торцам ротора алюминиевыми кольцами (что значит короткозамкнутая: здесь уместно вспомнить теорию Максвелла о том что в замкнутом кольце появится ток при подведении к ней изменяющееся магнитное поле, т.е кольцо которая по ней наводится изменяющийся магнитный поток создает ЭДС в кольце). Для этого и используют короткозамкнутую обмотку ротора, чтобы ток статора создавала в этом замкнутом контуре (индуцирующий) ток и посредством этих токов магнитные потоки ротора и статора взаимодействовали, что в результате получается вращательный момент для ротора (так как, статор неподвижен).

Индуктор – часть машины, создающий первичное магнитное поле. Индуктор может быть электромагнитом или постоянным магнитом.

Якорь – часть машины, которой протекает ток.

Термин фаза используется в электрических машинах как обозначение временного параметра и фазой называют часть обмотки который протекает ток со своим временным параметром.

.

Создание вращающегося поля в электрической машине

Ротор и статор разделены воздушным зазором. При включении обмотки статора в сеть трехфазного тока возникает вращающееся магнитное поле статора, частота вращения которого n1 определяется выражением:

n₁=f₁*60/p

p – число пар полюсов, f₁ – промышленная частота ЭДС или электрическая частота.

Рис. 2. Принцип действия асинхронного двигателя.

Вращающееся поле статора (полюсы N и S) сцепляется как с обмоткой статора, так и с обмоткой ротора и наводит в них ЭДС. При этом ЭДС обмотки статора, являясь ЭДС самоиндукции, действует встречно приложенному к обмотке (статора) напряжению и ограничивает значение тока в обмотке. Обмотка ротора замкнута, поэтому ЭДС ротора создает в стержнях обмотки ротора токи. Взаимодействие этих токов с полем статора создает на роторе электромагнитные силы F_эм (или сила Ампера)_, направление которых определяют по правилу «левой руки». Из (рис. 2) видно, что силы F_эм стремятся повернуть ротор в направлении вращения магнитного поля статора. Совокупность сил F_эм создает на роторе электромагнитный момент М, приводящий его во вращение с частотой n₂.

Направления вращения магнитного поля статора, а следовательно, и направление вращения ротора зависят от порядка следования фаз напряжения, подводимого к обмотке статора. Частота вращения ротора n₂, называемая асинхронной, всегда меньше частоты вращения магнитного поля статора n₁, так как только в этом случае происходит наведение ЭДС в обмотке ротора асинхронного двигателя.

(В заключении о принципе работы можно сделать вывод: причина вращающего момента ротора есть взаимодействие переменного тока в обмотке статора с чередованием фаз с замкнутой обмоткой ротора и наведения в ней ЭДС, что в результате получается взаимодействие тока статора по закону Ампера на ток обмотки ротора. Таким образом вращение ротора - результат силы взаимодействия токов статора и ротора (по закону Ампера).)

Для создания вращающегося магнитного поля необходимо выполнение двух условий:

1. Сдвиг токов во времени

2. Сдвиг токов в пространстве

Сдвиг токов во времени создается генераторами, питающими сеть. 3-х фазная сеть дает нам 3-х фазное напряжение, которое при подключении 3-х фазной обмотки индуцирует токи в фазных обмотках, сдвинутых во времени.

Фазные обмотки представляют собой электрически независимые части обмотки статора, которые соединены по особой схеме и располагаются в пазах статора со сдвигом а именно: сдвинуты относительно друг друга в пространстве на равный угол.

Таким образом, выполняются оба условия.

Сдвиг токов в пространстве осуществляется путем расположения в пазах статора фазовых обмоток U, V и W друг относительно друга под углом в .

В момент времени : и . Если ток фазы U положителен, т.е. течет от начала к концу, то, по правилу правого винта находим картину распределения магнитного потока в данный момент времени. В следующий момент времени вектор магнитного потока развернется на определенный угол по часовой стрелке и далее с периодом 360.