Асинхронні двигуни

Електричні машини, що перетворюють електричну енергію змінного струму в механічну енергію, називаються електродвигунами змінного струму. У промисловості найбільшого поширення набули асинхронні двигуни трифазного змінного струму. Розглянемо будову і принцип дії цих двигунів. Осердя 1 статора (рис.3) набирається із сталевих пластин товщиною 0,35 або 0,5 мм. Пластини штампують з пазами, ізолюють лаком або окалиною для зменшення втрат на вихрові струми, збирають в окремі пакети і кріплять на станину 3 двигуна. До станини прикріплюють також бічні щити з розміщеними на них підшипниками, на які спирається вал ротора. Станину встановлюють на фундаменті.

У поздовжні пази статора укладають провідники його обмотки 2, які з’єднують між собою так, що утворюється трифазна система. На щитку 4 машини є шість затискачів, до яких приєднуються початки і кінці обмоток кожної фази. Для підключення обмоток статора до трифазної мережі вони можуть бути з’єднані зіркою або трикутником, що дає можливість вмикати двигун в мережу з двома різними лінійними напругами (рис.4).

Осердя 1 ротора (рис.5, а ) також набирають зі сталевих пластин товщиною 0,5 мм, ізольованих лаком або окалиною для зменшення втрат на вихрові струми. Пластини штампують з пазами і збирають у пакети, які кріплять на валу машини. З пакетів утворюється циліндр з поздовжними пазами, в які укладають провідники 2 обмотки ротора. Залежно від типу обмотки асинхронні машини можуть бути з фазним і короткозамкненим ротором. Короткозамкнена обмотка ротора виконується за типом білячого колеса (рис.5, б). У пази ротора укладають масивні стрижні, з’єднані на торцах мідними кільцями. Часто короткозамкнену обмотку ротора виготовляють з алюмінію. Алюміній в гарячому стані заливають у пази ротора під тиском. Така обмотка завжди замкнена накоротко і вмикання опорів в обмотку неможливо.

Фзн бмотка ротора виконана як і статорна, тобто провідники відповідним чином з’єднані між собою, утворюючи трифазну систему. Обмотки трьох фаз з’єднані зіркою. Кільця ізольовані один від одного і від валу і обертаються разом з ротором. При обертанні кілець поверхні їх ковзають по вугільним або мідним щіткам, нерухомо закріпленим над кільцями. Двигуни із коротозамкненим ротором простійші і надійніші в експлуатації, значно дешевше, ніж двигуни з фазним ротором. Однак двигуни з фазним ротором мають кращі пускові і регулювальні характеристики. В даний час асинхронні двигуни виконують переважно з короткозамкненим ротором і лише при великих потужностях і в спеціальних випадках використовують фазну обмотку ротора.Фазна обмотка ротора виконана як і статорна, тобто провідники відповідним чином з’єднані між собою, утворюючи трифазну систему. Обмотки трьох фаз з’єднані зіркою. Кільця ізольовані один від одного і від валу і обертаються разом з ротором. При обертанні кілець поверхні їх ковзають по вугільним або мідним щіткам, нерухомо закріпленим над кільцями. Двигуни із коротозамкненим ротором простійші і надійніші в експлуатації, значно дешевше, ніж двигуни з фазним ротором. Однак двигуни з фазним ротором мають кращі пускові і регулювальні характеристики. В даний час асинхронні двигуни виконують переважно з короткозамкненим ротором і лише при великих потужностях і в спеціальних випадках використовують фазну обмотку ротора.

Принцип дії асинхронного двигуна

Принцип дії електричних машин заснований на використанні законів електромагнітної індукції та електромагнітних сил. Якщо в магнітному полі полюсів постійних магнітів або електромагнітів помістити провідник і під дією сили F1 переміщати його перпендикулярно магнітним лініям, то в ньому виникає електрорушійна  сила Е (е.р.с), яка дорівнює:

E=Blv

де В – магнітна індукція в місці, де знаходиться провідник; l – активна довжина провідника; v – швидкість переміщення провідника в магнітному полі.

Багатофазна обмотка змінного струму створює обертове магнітне поле (рис.6). Між векторами діючих значень е.р.с. в трифазній системі утворюється кут 120°.Якщо ротор обертається з частотою, яка дорівнює частоті обертання магнітного поля, то така частота називається синхронною. Якщо ротор обертається з частотою, яка не дорівнює частоті обертання магнітного поля, то така частота називається асинхронною. Робота асинхронного двигуна заснована на явищі, названому «диск Араго – Ленца». Це явище полягає в наступному: якщо перед полюсами постійного магніту помістити мідний диск, який вільно закріплений на осі, і почати обертати магніт навколо його осі за допомогою рукоятки, то мідний диск буде обертатися в тому ж напрямку. Це пояснюється тим, що при обертанні магніту його магнітне поле пронизує диски і індукує в ньому вихрові струми. В асинхронних двигунах постійний магніт замінений обертовим магнітним полем, яке створюється трифазною обмоткою статора при вмиканні її в мережу змінного струму. Обертове магнітне поле статора перетинає обмотки ротора і індукує в них е.р.с. Якщо обмотка ротора замкнена на опір або накоротко, то по ній під дією е.р.с проходить струм. У результаті взаємодії струму в обмотці ротора з обертовим магнітним полем обмотки статора виникає обертальний момент, під дією якого ротор починає обертатися за напрямком обертання магнітного поля. 

Принцип дії електричних машин заснований на використанні законів електромагнітної індукції.

Електрорушійна сила Е (е.р.с)

E = Blv

Самоконтроль Прочитай твердження. Відміть вірні твердження знаком «+», а не вірні – знаком «-». 1.  Алюміній в гарячому стані заливають у пази статора під тиском.  2. Короткозамкнена обмотка статора виконується за типом білячого колеса. 3. Станину встановлюють на масивні підшипникові щити. 4. Двигуни з фазним ротором мають кращі пускові і регулювальні характеристики. 5. На щитку машини є вісім затискачів, до яких приєднуються початки і кінці обмоток кожної фази. 6. Обмотки трьох фаз з’єднуюють лише трикутником.  1. 2. 3. 4. 5. 6.