Работа асинхронного двигателя

Асинхронный электродвигатель представляет собой электрическую машину переменного тока, в которой частота вращения ротора не равна частоте вращения магнитного поля, создаваемого статором. Данное устройство является одним из наиболее распространённых типов электрических машин в промышленности.

Конструктивные особенности

Статор асинхронного двигателя состоит из:

• магнитопровода, выполненного из штампованных листов электротехнической стали;
• трёхфазной обмотки, уложенной в пазы статора;
• корпуса, обеспечивающего механическую прочность и охлаждение.

Ротор может быть двух типов:

• короткозамкнутый (беличья клетка);
• фазный (с контактными кольцами).

Физические основы работы

Принцип действия основан на эффекте электромагнитной индукции. При подаче трёхфазного напряжения на обмотку статора создаётся вращающееся магнитное поле с частотой n1 = 60f/p, где f — частота сети, p — число пар полюсов.

В роторе индуцируется ЭДС, определяемая формулой:

E2 = 4,44f2​w2​Φm, где f2 — частота тока в роторе, w2 — число витков обмотки ротора, Φm — магнитный поток.

Характеристики и параметры

Основные параметры асинхронного двигателя:

• номинальная мощность Pн;
• номинальное напряжение Uн;
• частота вращения nн;
• КПД η;
• cos ϕ — коэффициент мощности;
• момент инерции J;
• кратность максимального момента Mmax/Mн.

Механическая характеристика

Скольжение определяется как:

s = ((n1−n)/n1)⋅100%, где n — частота вращения ротора, n1 — синхронная частота.

Режимы работы

Рабочие режимы:

• двигательный режим (0<s<1);
• генераторный режим (s<0);
• режим электромагнитного тормоза (s>1).

Пусковые характеристики

Пусковой момент определяется как:

Mп = kпMном, где kп — кратность пускового момента.

Современные модификации

В настоящее время широкое распространение получили:

• двигатели с частотным регулированием;
• энергоэффективные двигатели класса IE2 и IE3;
• двигатели с постоянными магнитами;
• синхронные реактивные двигатели.

Асинхронные электродвигатели остаются основным типом электропривода в промышленности благодаря своей надёжности, простоте конструкции и относительно низкой стоимости.