§2. Асинхронные машины.

Асинхронные машины используются практически лишь в качестве двигателей, т.к. они просты и надежны.

Основы устройства асинхронной машины рассмотрим на примере трехфазного асинхронного двигателя. По устройству его статор аналогичен статору трехфазного синхронного генератора. Ротор, помещенный внутри статора, представляет собой стальной цилиндр, набранный из листов электротехнической стали, с пазами для обмотки. Роторы (по типу обмотки) бывают двух видов:

• короткозамкнутые

• фазные

В короткозамкнутом роторе обмотка выполнена в виде так называемой беличьей клетки. Клетку изготовляют или из медных стержней, замкнутых с торцов медными же кольцами, или путем заливки пазов ротора алюминием под давлением.

Рис. Беличья клетка. Рис. Асинхронный двигатель с

короткозамкнутым ротором.

Вфазном роторе в пазах укладывают трехфазную обмотку, соединяемую, как правило, в звезду. Свободные концы обмотки ротора выведены к контактным кольцам, на которые наложены угольно-графитовые щетки. Благодаря этому становится возможным присоединить к обмотке ротора реостат, используемый при пуске двигателя или регулировании частоты вращения.

Рис. Асинхронный двигатель с фазным ротором.

Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля, созданного в двигателе при обтекании трехфазным током обмотки статора, с током, вызванным в проводниках обмотки ротора пересечением их тем же полем, что и определяет электромагнитный момент, приложенный к ротору.

Поле, пересекая проводник ротора, наводит в нем э.д.с., направление которой определяется правилом правой руки (как известно, формулировка правила правой руки предполагает движение проводника в неподвижном поле; в нашем же случае при движущемся поле во внимание следует принимать относительное движение проводника). Если предположить, что ротор замкнут и обладает практически только активным сопротивлением (для рабочего режима это справедливо), знак тока будет совпадать со знаком э.д.с. Взаимодействие тока с полем статора создает электромагнитную силу, действие которой, согласно правилу левой руки, будет направлено в сторону вращения поля статора. Под действием момента сил, приложенных к отдельным проводникам, ротор асинхронного двигателя, питаемого со статора, вращается в сторону вращения магнитного поля.

Частота вращения ротора будет меньше частоты вращения поля, т.к. в противном случае при одинаковой их частоте и отсутствии пересечения проводников ротора, полем в роторе не наводились бы э.д.с. и токи, и процесс образования момента стал бы невозможен.

Отличие частот вращения магнитного поля и ротора характеризуется величиной, называемой скольжением.

,

где n₁– частота вращения поля статора;

n₂– частота вращения ротора.

Чем меньше нагрузка асинхронного двигателя, т.е. величина тормозного момента, приложенного к его валу со стороны рабочей машины, тем меньше электромагнитный момент и ток двигателя, а следовательно, и скольжение.

В современных асинхронных двигателях при номинальной нагрузке скольжение составляет S_н=0,01…0,07.

Реактивную энергию (возбуждение) для создания магнитного поля асинхронная машина в любом режиме получает из сети.