11.1. Принцип дії асинхронного двигуна. Ковзання

Асинхронні машини, як і всі інші енергетично зворотні Але виявити принцип їх дії простіше, почавши з двигуна. Три- і однофазні (двофазні) асинхронні двигуни найбільше використовуються в промисловості і на транспорті, тому теорія асинхронних машин викладена тут до застосування в режимі двигуна,

Вважатимемо обмотку статора асинхронного двигуна, на яку подається напруга з мережі, як і в трансформатора, первинною, а обмотку ротора -вторинною з відповідними індексами у всіх позначеннях.

Від трансформатора асинхронна машина відрізняється тим, що між первинною (статором) і вторинною (ротором) частинами є повітряний проміжок, який для покращення магнітного зв'язку між обмотками роблять мінімальним(0,3-1,2 мм); крім цього вторинна частина в асинхронних машинах рухома (обертається).

Якщо трифазну обмотку статора, що має/? пар полюсів, під'єднати до мережі з частотою струму , то виникне обертальне магнітне поле, частота обертання якого, згідно (10.5)

(11.1)

Обертальне магнітне поле статора і ротора (потік Ф) перетинає провідники обмотки статора і ротора та індукує в них ЕРС і, під дією останньої з обмотці ротора виникає струм.

Взаємодія потоку статора і струму якоря призводить до появи електромагнітного обертального моменту. Ротор починає обертатися з частотою в той же бік, що і поле статора.

Якщо уявити собі, що ротор обертається з синхронною частотою, тобто , то ротор і магнітний потік статора будуть нерухомі один відносно одного. При цьому потікФ не перетинатиме провідників ротора, в них не буде індукуватися ЕРСЕ₂, не буде струмуі машина працювати не зможе.

Таким чином, незаперечною умовою виникнення обертального електромагнітного моменту є несинхронна частота обертання ротора, тобто . З цієї причини машина отримала назвуасинхронної.

Відносна різниця частот обертання поля статора і ротора називається ковзанням:

(11.2)

Воно характеризує ступінь "відставання" ротора від поля статора. Ковзання виражають також у відсотках; в цьому випадку (11.2) множать на 100%.

Зі співвідношення (11.2) можна отримати вираз частоти обертання ротора

(11.3)

11.2. Будова асинхронних машин

За конструкцією асинхронні машини поділяють на два основних типи: з фазним ротором (з контактними кільцями ікороткозамкненим ротором; їх статори конструктивно однакові.

Осердя статорів і роторів набирають з листів електротехнічної сталі, у виштомпованих пазах яких вкладають обмотки, що мають однакову кількість полюсів.

Машина з фазним ротором(рис. 11.1). Трифазна обмотка статора і укладена в пазах його осердя2. На роторіЗ укладена аналогічна обмотка 4, яка звичайно з'єднана зіркою, а її виводи під'єднані до контактних кілецьб, що насаджені на вал машини .5. По кільцях ковзають щітки, за допомогою яких в коло ротора можна включити резисторі 7.

Будова блока контактних кілець зображена на рис. 11.2. Контактні кільця і виготовлюють з бронзи і запресовують в пластмасу 2. Від кожного кільця відходить ізольована контактна, шпилька 3. Машини забезпечені пристроєм, що дозволяє після запуску машини підняти щітки з контактних кілець, а самі контактні кільця замкнути накоротко.

Рис: 11.1. Асинхронна машина з фазним ротором (а) і схема її ввімкнений рис. 11.1.

Машина з короткозамкненим ротором(рис. 11.3). її осердя статора2 з обмоткою 1 аналогічне машині на рис.11.1

В пази осердя ротора З закладають без ізоляції стержні4, що замикаються накоротко з торців двома кільцями. При цьому обмотка ротора дістає вигляд "білчиної клітки" (рис. 11.4а); вона дуже часто саме такі зветься.

Для двигунів великої потужності "білчину клітку" (рис. 11.46) виготовляють з мідних чи латунних стержнів 2, кінці яких приварюють до короткозамкнених кілець 3, з обох боків осердя 1; для двигунів середньої і малої потужності, її разом з торцевими лопатками4 (рис.11.4в), що відіграють роль теплорозсіювачів і лопастей вентилятора, виливають з алюмінію,

Рис.11. 2.Блок контактних кілець

В електричному відношенні "білчина клітка" являє собою багатофазну короткозамкнену зірку, кількість фаз якої т₂ дорівнює кількості стержнів (пазів) ротора, а в кожну фазу входить один стержень і прилеглі до нього ділянки короткозамикаючих кілець. Оскільки один виток може бути утвореній, як мінімум, двома провідниками (див., наприклад, рис. 3.2), а фаза має один стержень (провідник), кількість витків в фазі "білчиної клітки"

Асинхронна машина з короткозамкненим ротором найпростіша, найнадійніша, найлегша і найдешевша серед усіх типів машин, тому її застосування на транспорті є дуже перспективним.