схема, принцип работы и устройство

Асинхронный электродвигатель – это электрический агрегат с вращающимся ротором. Скорость вращения ротора отличается от скорости, с которой вращается магнитное поле статора. Это – одна из важных особенностей работы агрегата, так как если скорости выровняются, то магнитное поле не будет наводить в роторе ток и действие силы на роторную часть прекратится. Именно поэтому двигатель называется асинхронным (у синхронного показатели скоростного вращения совпадают). 

В данной статье мы сфокусируемся на том, что представляет собой схема работы такого двигателя и – самое главное, насколько она эффективна при его эксплуатации.

Устройство и принцип действия

Ток в обмотках статора создает вращающееся магнитное поле. Это поле наводит в роторе ток, который начинает взаимодействовать с магнитным полем таким образом, что ротор начинает вращаться в ту же сторону, что и магнитное поле.

Относительная разность скоростей вращения ротора и частоты переменного магнитного поля называется скольжением. В установившемся режиме скольжение невелико: 1-8% в зависимости от мощности.

Асинхронный двигатель

Подробнее о принципах работы асинхронного электродвигателя – в частности, на примере агрегата трехфазного тока, вы можете прочесть здесь, на сайте, в одном из наших материалов. Далее же мы разберем, какие бывают разновидности асинхронных электрических машин.

Виды асинхронных двигателей

Можно выделить 3 базовых типа асинхронных электродвигателей:

Схема устройства асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

То есть, двигатели классифицируются по количеству фаз (1 и 3) и по типу ротора – с короткозамкнутым и с фазным. При этом число фаз с установленным типом ротора никак не взаимосвязано.

Ещё одна разновидность – асинхронный двигатель с массивным ротором. Ротор сделан целиком из ферромагнитного материала и фактически представляет собой стальной цилиндр, играющий роль как магнитопровода, так и проводника (вместо обмотки). Такой вид двигателя очень прочный и обладает высоким пусковым моментом, однако в роторе могут возникать большие потери энергии, а сам он может сильно нагреваться.

Какой ротор лучше, фазный или короткозамкнутый?

Преимущества короткозамкнутого:

Недостатки:

Преимущества фазного:

Недостатки:

Какой двигатель лучше выбрать?

Асинхронный или коллекторный? Синхронный или асинхронный? Сказать однозначно, что определенный тип двигателя лучше, точно нельзя. В пользу асинхронных моделей говорят их следующие преимущества.

Тем не менее, у асинхроников есть недостатки. А именно:

Тем не менее, все перечисленные недостатки можно устранить, если питать асинхронный двигатель от статического частотного преобразователя. Кроме того, если соблюдать правила эксплуатации и не перегружать агрегаты, то они исправно прослужат длительный срок.

Но даже несмотря на то, что синхронные машины обладают довольно конкурентными преимуществами, большинство двигателей сегодня – именно асинхронные. Промышленность, сельское хозяйство, ЖКХ и многие другие отрасли используют именно их за счет высокого КПД. Но коэффициент полезного действия может значительно снижаться за счет таких параметров, как:

Другими факторами, от которых зависит КПД асинхронного электродвигателя, являются:

Как избежать снижения КПД?

Для этого используются:

Итак, асинхронный двигатель имеет довольно широкую область использования и применяется во многих хозяйственных и производственных сферах деятельности. У нас, в компании РУСЭЛТ, представлен широкий выбор электродвигателей данного типа, приобрести который вы можете по ценам, которые ощутимо выгоднее, чем у конкурентов.

Вам может быть интересно

Электродвигатель асинхронный А4-400Х-10У3

Электродвигатель асинхронный 2АОД-500/250-10/12 У1

Электродвигатель асинхронный ДАЗО4-400У-10

Электродвигатель взрывозащищенный ВАО7-450 M-6

Асинхронный двигатель, его плюсы и минусы

Основными потребителями мировой электроэнергии (более 60% — 65%) являются электромеханические системы — электроприводы, работающие в различных промышленных, транспортных и бытовых механизмах и агрегатах. Асинхронный двигатель является наиболее широко применяемым среди всех типов электродвигателей. Двигатели специальной конструкции, построенные на базе асинхронного двигателя, характеризуются техническими параметрами, влияющими на их рабочие характеристики и адаптирующими их к различным требованиям и назначениям. Среди асинхронных двигателей специальной конструкции можно выделить следующие: многоскоростные двигатели — частота вращения двигателя изменяется изменением количества пар полюсов вращающегося магнитного поля; двигатели с короткозамкнутым ротором с повышенным пусковым моментом — используются для привода устройств с большим моментом инерции; моторы крановые — адаптированы к различным видам работ, используются для привода кранов и других подъемных устройств; двигатели с тормозом — используются в приводах, требующих быстрой остановки после рабочего цикла или после аварийного отключения питания; двигатели с повышенным скольжением — используются для привода механизмов с большой инерционностью, а также механизмов, работающих в повторно-кратковременном режиме; взрывозащищенные двигатели и т. д.

В бытовых электроприборах применяются однофазные электродвигатели с рабочим напряжением 220 вольт. Очень часто таким двигателем является однофазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором.

Преимущества асинхронных электродвигателей

• Самым главным преимуществом асинхронного двигателя является то, что его конструкция довольно проста. По сравнению с электродвигателем постоянного тока, асинхронный электродвигатель не имеет щеток и поэтому требует минимального технического обслуживания. Не требуется замена щеток, и нет угольной пыли от этих самых щеток, которая быстро засоряет электродвигатель. По этой же причине стоимость двигателя довольно низкая.
• Подключение. Благодаря тому, что в стандартной трехфазной системе питания фазы сдвинуты на 120°, для формирования вращающегося поля не требуются дополнительные элементы и преобразования. Вращение поля внутри статора и, как следствие, вращение ротора обусловлены самой конструкцией асинхронного двигателя. Необходимо обеспечить подачу напряжения через коммутационный аппарат (контактор или пускатель), и двигатель будет функционировать.
• Работа двигателя не сильно зависит от состояния окружающей среды. Но и для экстремальных условий выпускается большое количество специализированных модификаций асинхронных электродвигателей.
• В двигателе нет искр из-за отсутствия щеток. 
• Асинхронный двигатель — это высокоэффективная машина с КПД при полной нагрузке от 85 до 97 процентов.

Недостатки асинхронных двигателей

• Регулировать скорость асинхронного двигателя очень сложно. Это связано с тем, что трехфазный асинхронный двигатель является двигателем с постоянной скоростью и для всего диапазона нагрузок изменение скорости двигателя очень мало. Существуют различные типы устройств, позволяющих регулировать скорость мотора, которые не только расширяют диапазон применения двигателя, но и экономят электроэнергию. Типичными примерами экономии энергии за счет замены нерегулируемых приводов на регулируемые являются такие механизмы, как: насосы — 25%, вентиляторы — 30%, компрессоры — 40% и центрифуги — 50%.
• Во время прямого пуска, который заключается в подаче на двигатель номинального напряжения номинальной частоты, возникают неблагоприятные условия, такие как высокое потребление тока и низкий пусковой момент. 
• Высокая инерция ротора — двигатель может не справиться с началом вращения тяжелых приводных агрегатов.

На данный момент существует множество механических и электронных устройств, повышающих эффективность электромоторов и позволяющих максимально нивелировать недостатки асинхронных электродвигателей. 

Асинхронный двигатель

Асинхронный двигатель имеет пассивный ротор, который закорочен постоянно (беличья клетка) или временно (см. Ротор с контактными кольцами ). Он может производить до нескольких мегаватт и чаще всего используется в качестве стандартного трехфазного двигателя в промышленности.

Магнитное поле в асинхронном двигателе создается током намагничивания за счет подаваемой электрической энергии. Асинхронные двигатели характеризуются скольжением, т. е. е. зависящая от нагрузки разница между скоростью вращения ротора и скоростью вращающегося поля питающего напряжения.

Ротор  представляет собой металлическую клетку с осевыми стержнями, расположенными по симметричной круговой схеме и прикрепленными к короткозамыкающему кольцу (концевому кольцу) на каждом конце.

Статор содержит распределенные катушки, которые индуцируют напряжение в стержнях ротора (см. Индукция ) посредством вращающегося магнитного поля. Это приводит к сильному току в короткозамкнутых стержнях, что создает силу между ротором и статором в магнитном поле и приводит к электромагнитному взаимодействию, ответственному за асинхронность. Асинхронные двигатели подвержены значительным потерям в статоре и роторе.

В двигателях с контактными кольцами трехфазная обмотка ротора соединяется с переменными резисторами, обычно используемыми в качестве жидкостных пускателей, через контактные кольца. Такая конструкция обеспечивает плавный процесс пуска , который не оказывает ударной нагрузки на сеть электропитания и позволяет в определенной степени изменять скорость. Однако это также приводит к значительным потерям мощности.

Обмотки ротора с короткозамкнутым ротором обычно состоят из одинарных или двойных токопроводящих стержней, которые на концах замыкаются накоротко кольцевым проводником. Короткозамкнутые роторы очень просты по конструкции и надежны, не требуют обслуживания. См. рис. 1 Асинхронный двигатель

Различают двигатели с сухим, погружным и мокрым ротором в отношении контакта с водой. See Fig. 2 Asynchronous motor

30063 (заполненный жидкостью) двигатель

Internal wetting		External wetting
Rotor	Winding	Dry housing	Влажный корпус (погружаемый мотор)
Сухой	Сухой	Сухой мотор (без или без защиты против воды)	33333333333333333333 -Filling против воды)	3333333333333333333333333333333333333333333333333333333 -Filling против воды)	333333333333333333333333333333339002-Fillible-Filliable). двигатель
Мокрый (двигатель с мокрым ротором)	Сухой (герметичный двигатель)	Двигатель с мокрым ротором мокрого насоса с мокрым ротором

Рис. 2 Асинхронный двигатель: Обозначение асинхронных двигателей в зависимости от смачивания

Сухой двигатель имеет различные виды защиты от попадания воды (см. Тип защиты ).

Погружной электродвигатель частично или полностью погружается в воду и обычно устанавливается в вертикальном положении. Тепло, выделяемое двигателем, передается непосредственно окружающей перекачиваемой жидкости. Его отличительной чертой является корпус двигателя, который смачивается снаружи (см.0003 Погружной насос ). Внутреннее смачивание и глубина погружения отличают заполненные маслом или воздухом погружные двигатели для малой и средней глубины погружения (насосы для сточных вод) от полностью погружных двигателей.

См. рис. 3, 4 Насос для сточных вод

Полностью погружные электродвигатели смачиваются перекачиваемой жидкостью как внутри, так и снаружи. Они рассчитаны на любую глубину погружения и в первую очередь используются в скважинах (см. Погружные скважинные насосы ), поэтому они имеют небольшой диаметр и относительно длинные. Полностью погружные электродвигатели могут быть оснащены мокрой обмоткой статора (включая водонепроницаемую пластиковую изоляцию) или, в сочетании с корпусом, сухой обмоткой (см. Герметичный электронасос ).

Двигатель с мокрым ротором заполнен жидкостью и, в отличие от погружного двигателя, его корпус не смачивается снаружи. Он имеет подшипники с жидкостной смазкой (см. Подшипники скольжения ) и вместе с насосом образует герметичный насосный агрегат (бессальниковый насос). Двигатель может быть оснащен мокрой обмоткой статора или, в сочетании с корпусом, сухой обмоткой, и часто является предпочтительным двигателем для циркуляционные насосы .

Лаборатория автомобильной электроники Clemson: Асинхронные двигатели переменного тока