§ 9.2. Принцип действия асинхронного двигателя.

Наведенные вращающимся магнитным полем ЭДС ротора создают в замкнутых его проводниках вторичные токи i₂, которые взаимодействуют с вращающимся магнитным полем статора. На проводники ротора действуют электромагнитные силы, направленные касательно к поверхности ротора (правило левой руки). В результате сложения электромагнитных сил и их моментов на валу ротора возникает суммарный электромагнитный момент, приводящий ротор в движение в направлении вращения магнитного поля статора.

Частота вращения ротора n₂ должна быть меньше частоты вращения поля статора n₁, т.к. только при этом условии магнитное поле статора будет двигаться относительно движущихся в туже сторону проводников ротора и наводить в них необходимые для работы вторичные токи i₂.

По этой причине двигатель называют асинхронным. Разность частот вращения поля статора и ротора, отнесенная к частоте вращения магнитного поля статора, называется скольжением:

или .

Скольжение асинхронного двигателя изменяется от 1, или 100%, когда ротор неподвижен, до 0, когда ротор вращается с частотой вращения поля.

§ 9.3. Пуск в ход.

При включении двигателя в сеть ЭДС в фазе неподвижного ротора будет максимальным (Е₂), а затем, по мере разгона двигателя, она будет уменьшаться.

,

здесь - ЭДС в фазе вращающегося ротора; S – скольжение двигателя.

В момент пуска S=1, поэтому - максимум. Поэтому, ток в фазе ротора в момент пуска будет также максимальным и называется пусковым (в 7-9 раз превышает номинальный ток двигателя).

С целью уменьшения пускового тока применяют следующие способы пуска:

1. в обмотку статора на время пуска вводят пусковое активное сопротивление (последовательно с обмоткой), которая автоматически после разгона двигателя выводится из обмотки;

2. обмотку статора на время пуска соединяют звездой, а затем после разгона двигателя пересоединяют автоматически на треугольник. При таком способе пусковой ток уменьшается в три раза.

Недостатком обеих способов является то, что в результате снижения напряжения, подводимого к двигателю, пусковой момент двигателя сильно уменьшается (момент пропорционален квадрату приложенного напряжения). Например, во втором способе пусковой момент уменьшается в три раза.

Оба способа широко применяются для пуска двигателя с короткозамкнутым ротором.

Для пуска двигателя с фазным ротором в обмотку ротора вводят пусковые (регулировочные) активные сопротивления, которые автоматически выводятся из обмотки после разгона двигателя. Способ хорош также тем, что кроме повышения пускового момента (обеспечивается повышение увеличением активной составляющей тока ротора) уменьшается также и пусковой ток двигателя.

§ 9.4. Регулирование частоты вращения.

- частота вращения ротора определяется выражением (см. выше), из чего вытекают следующие пути регулирования частоты вращения двигателя:

1. Изменение частоты тока, питающего напряжение, требует специального источника трехфазного переменного тока повышенной частоты (преобразователь частоты), т.е. дополнительных затрат, а значит не совсем экономичен. Однако, для питания ручного электрического инструмента, работающего на нижнем складе, он необходим, т.к. габариты и вес электрического двигателя, питаемые высокой частотой, резко уменьшаются (3,5-5 раз).

2. Числом пар полюсов. Самый распространенный, т.к. не требует дополнительных затрат (однако конструкция обмотки статора усложнена, т.к. необходимо создать схемы обмоток статора, по которым будет меняться число пар полюсов) и потерь мощности нет. Недостатком данного способа является ступенчатость регулирования. Частота вращения ротора прыгает с одной скорости на другую, например, для Р=1 она чуть меньше 3000 об/мин, для Р=2 – чуть меньше 1500 об/мин. Получил самое широкое применение.

3. Регулирование скольжения: а. для асинхронного двигателя с короткозамкнутым роторам – изменение величины напряжения, питающей двигатель; б. для асинхронного двигателя с фазным ротором – изменением величины активного сопротивления, вводимого в цепь ротора.