1.Устройство и принцип работы трехфазного асинхронного двигателя.

Электрические машины, преобразующие электрическую энергию переменного тока в механическую энергию, называются  электродвигателями переменного тока. В промышленности наибольшее распространение получили асинхронные двигатели трехфазного тока. Неподвижная часть асинхронного двигателя – статор имеет трехфазную обмотку, при включении которой в сеть возникает вращающееся магнитное поле. Скорость вращения этого поля n₁=f₁∙60/p. В расточке статора расположена вращающаяся часть двигателя – ротор, который состоит из вала, сердечника и обмотки. Обмотка ротора состоит из стержней, уложенных в пазы сердечника и замкнутых с двух сторон кольцами. Вращающееся поле статора пересекает проводники (стержни) обмотки ротора и наводит в них э. д. с. Но так как обмотка ротора замкнута, то в стержнях возникают токи. Взаимодействие этих токов с полем статора создает на проводниках обмотки ротора электромагнитные силы F_пр, направление которых определяется по правилу «левой руки». Силы F_пр стремятся повернуть ротор в направлении вращения магнитного поля статора. Совокупность сил F_пр, приложенных к отдельным проводникам, создает на роторе электромагнитный момент М, приводящий его во вращение со скоростью n₂. Вращение ротора через вал передается исполнительному механизму. Таким образом, электрическая энергия, поступающая в обмотку статора из сети, преобразуется в механическую.

Направление вращения магнитного поля статора, а следовательно, и направление вращения ротора, зависит от порядка следования фаз напряжения, подводимого к обмотке статора. При необходимости изменить направление вращения ротора асинхронного двигателя следует поменять местами любую пару проводов, соединяющих обмотку статора с сетью.  Скорость вращения ротора n₂  асинхронного двигателя всегда меньше скорости вращения поля n₁, так как только в этом случае возможно наведение э.д.с. в обмотке ротора. Разность скоростей ротора и вращающегося поля статора характеризуется величиной, называемой скольжением, s=(n₁ - n₂)/n₁. Скорость вращения ротора асинхронного двигателя равна n₂=(1-s)∙n₁.

На щитке двигателя указывается номинальная скорость вращения n_н. Эта величина дает возможность определить синхронную скорость вращения n₁, номинальное скольжение s_н, а также число полюсов обмотки статора 2р.

2. Потери мощности и КПД асинхронного двигателя. Преобразование энергии в асинхронном двигателе, как и в других электрических машинах, связано с потерями энергии. Эти потери делятся на механические, магнитные и электрические. Из сети в обмотку статора поступает мощность Р₁. Часть этой мощности расходуется на покрытие магнитных потерь в сердечнике статора р_с1, а также в обмотке статора на покрытие электрических потерь, обусловленных нагревом обмотки, р_э1 =m₁I₁²r₁.  Оставшаяся часть мощности при помощи магнитного потока передается на ротор и поэтому называется электромагнитной мощностью  Р_эм = Р₁ -(р_c1 + р_э1). Часть электромагнитной мощности затрачивается на покрытие электрических потерь в обмотке ротора р_э2 = m₂I₂²r₂ = m₁I’₂²r’₂. Остальная часть электромагнитной мощности преобразуется в механическую мощность двигателя, называемую полной механической мощностью Р’₂ = Р_эм - р_э2.  Таким образом, полная механическая мощность Р’₂ = m₁I’₂²r’₂[(1-s)/s] = р_э2[(1-s)/s].  т.е. мощность электрических потерь в роторе пропорциональна скольжению. Поэтому работа асинхронного двигателя более экономична при малых скольжениях. Следует отметить, что в роторе двигателя возникают также и магнитные потери, но ввиду небольшой частоты тока ротора (f₂ = f₁s) эти потери настолько малы, что ими обычно пренебрегают. Механическая мощность на валу двигателя Р₂ меньше полной механической мощности Р’₂ на величину механических р_мех и добавочных р_д потерь Р₂ = Р’₂ - (р_мех + р_д).  Механические потери в асинхронном двигателе обусловлены трением в подшипниках и трением вращающихся частей о воздух. Добавочные потери вызваны наличием в двигателе полей рассеяния и пульсацией поля в зубцах ротора и статора. Таким образом, полезная мощность асинхронного двигателя Р₂ = Р₁ - ∑р,  где ∑р – сумма потерь в асинхронном двигателе, ∑р = р_с1 + р_э1 + р_э2+ р_мех + р_д. Коэффициент полезного действия асинхронного двигателя η = Р₂/ Р₁ = 1 - ∑р/ Р₁. Благодаря отсутствию коллектора КПД асинхронных двигателей выше, чем у двигателей постоянного тока. В зависимости от величины мощности асинхронных двигателей их КПД при номинальной нагрузке может быть в пределах от 83 до 95% (верхний предел соответствует двигателям большой мощности).