Асинхронный двигатель как работает: Асинхронный электродвигатель: устройство и принцип работы

Содержание

Асинхронный электродвигатель: устройство и принцип работы

Содержание

Устройство асинхронного электродвигателя

Принцип работы асинхронного двигателя

Преимущества асинхронных двигателей

Самым эффективным устройством, превращающим электрическую энергию в механическую, является асинхронный двигатель, изобретенный инженером Доливо-Добровольским в конце 19 века. Учитывая возрастающий интерес современников к разработке и сборке станков, самодвижущихся аппаратов и прочих механизмов, мы постараемся объяснить, как работает асинхронный электродвигатель, чтобы вы могли понять принцип его действия и результативно его использовать.

Устройство асинхронного электродвигателя

В его конструкцию входят следующие элементы:

Статор цилиндрической формы, собранный из стальных листов. Сердечник статора имеет пазы, в которые уложены обмотки. Их оси сдвинуты на 120 градусов по отношению друг к другу.

Ротор (короткозамкнутый или фазный). Первый вариант представляет собой сердечник с алюминиевыми стержнями, накоротко замкнутыми торцевыми кольцами (беличья клетка). Второй вариант состоит из трехфазной обмотки, чаще всего соединенной «звездой».

Конструктивные детали – вал, подшипники, лапы, подшипниковые щиты, крыльчатка и кожух вентилятора, коробка выводов — обеспечивающие вращение, охлаждение и защиту механизма.

Схему асинхронного двигателя с указанием его деталей легко найти в интернете или в пособиях.

Принцип работы асинхронного двигателя

Принцип действия асинхронного электродвигателя заложен в его названии (не синхронный). То есть статор и ротор при включении создают вращающиеся с разной частотой магнитные поля. При этом частота вращения магнитного поля ротора всегда меньше частоты вращения магнитного поля статора.

Чтобы более наглядно представить себе этот процесс, возьмите постоянный магнит и покрутите его вокруг своей оси возле медного диска. Диск с небольшим отставанием начнет вращаться вслед за магнитом. Дело в том, что при вращении магнита в структуре диска возбуждаются токи Фуко (индукционные токи), движущиеся по замкнутому кругу. По сути они являются токами короткого замыкания, разогревающими металл. В диске «зарождается» собственное магнитное поле, в дальнейшем взаимодействующее с полем магнита.

В асинхронном двигателе для получения вращающегося поля используются обмотки статора. Магнитный поток, образованный ими, создает ЭДС в проводниках ротора. При взаимодействии магнитного поля статора и индуцируемого тока в обмотке ротора создается электромагнитная сила, приводящая во вращение вал электродвигателя.

Пошагово процесс выглядит следующим образом:

При запуске двигателя магнитное поле статора пересекается с контуром ротора и индуцирует электродвижущую силу.

В накоротко замкнутом роторе возникает переменный ток.

Два магнитных поля (статора и ротора) создают крутящий момент.

Крутящийся ротор пытается «догнать» поле статора.

В тот момент, когда частоты вращения магнитного поля статора и ротора совпадут, электромагнитные процессы в роторе затухают и крутящий момент становится равным нулю.

Магнитное поле статора возбуждает контур ротора, который к этому моменту снова отстает.

То есть ротор всегда медленнее магнитного поля статора, что и обеспечивает асинхронность.

Поскольку ток в роторе индуцируется бесконтактно, отпадает необходимость установки скользящих контактов, что делает асинхронные двигатели более надежными и эффективными. Изменяя направление тока в одной из обмоток (для этого нужно поменять фазы на клеммах), вы можете «заставить» мотор вращаться в ту или другую сторону.

Направление электромагнитной силы легко определить, вспомнив школьный курс физики и воспользовавшись «правилом левой руки».

На частоту вращения магнитного поля статора влияет частота питающей сети и число пар полюсов. Поскольку число пар полюсов зависит от типа двигателя и остается неизменным, то, если вы хотите изменить частоту вращения поля, необходимо изменить частоту питающей сети с помощью преобразователя.

Преимущества асинхронных двигателей

Благодаря тому, что устройство и принцип работы асинхронного электродвигателя достаточно просты, он обладает массой преимуществ и широко применяется во всех сферах народного хозяйства и в быту. Двигатели этого типа характеризуются:

Надежностью и долговечностью. Отсутствие контакта между подвижными и неподвижными деталями сводит к минимуму возможность износа и поломок.

Низкой стоимостью. Они доступны (не зря 90% от всех выпускающихся в мире двигателей именно асинхронные).

Простотой эксплуатации. Для того чтобы использовать их, не обязательно иметь специальные знания и навыки.

Универсальностью. Их можно установить практически на любое оборудование.

Изобретение асинхронного электродвигателя было значимым вкладом в развитие науки, промышленности и сельского хозяйства. С ним наша жизнь стала более комфортной.

устройство, принцип работы, виды, способы пуска

Одним из наиболее распространенных типов электрических машин в мире является асинхронный электродвигатель. За счет высокой надежности и неприхотливости в работе такие агрегаты получили широкое распространение в самых различных отраслях промышленности и сельского хозяйства, они помогают решать бытовые и общепроизводственные задачи любой сложности. Поэтому в данной статье мы детально рассмотрим особенности асинхронных двигателей.

Устройство

Конструктивно простейшая асинхронная машина представляет собой рамку, вращающуюся в переменном магнитном поле. Однако на практике данная модель носит скорее ознакомительный характер и практического применения в промышленности не имеет. Поэтому на рисунке 1 ниже мы рассмотрим устройство действующей модели асинхронного электродвигателя.

Рис. 1. Устройство асинхронного электродвигателя

Весь двигатель располагается в корпусе станины 7, ее основная задача состоит в обеспечении достаточной механической прочности, способной выдерживать достаточные усилия. Поэтому чем выше мощность агрегата, тем большей прочностью должна обладать станина и корпус.

Внутрь корпуса устанавливается сердечник статора 3, выступающий в роли магнитного проводника для силовых линий рабочего поля. С целью уменьшения потерь в стали магнитопровод выполняется наборным из шихтованных листов, однако в ряде моделей применяется и монолитный вариант.

В пазы сердечника статора укладывается обмотка 2, предназначенная для пропуска электрического тока и формирования ЭДС. Число обмоток будет зависеть от количества пар полюсов на каждую фазу. Также в части уложенных обмоток электродвигатели подразделяются на:

трехфазные;
двухфазные;
однофазные.

Внутри статора располагается подвижный элемент – ротор 6. По конструкции ротор может быть короткозамкнутым или фазным, на рисунке приведен первый вариант. В состав ротора входит сердечник 5, также набранный из шихтованной стали и беличья клетка 4. Вся конструкция насажена на металлический вал 1, передающий вращение и механическое усилие.

Принцип работы

Заключается в формировании электромагнитного поля вокруг проводника, по которому протекает электрический ток. Для асинхронного электродвигателя данный процесс начинается сразу после подачи напряжения на обмотки статора, после чего в роторе наводится ЭДС взаимоиндукции, индуцирующей вихревые токи в металлическом каркасе. Наличие вихревых токов обуславливает генерацию собственной ЭДС, которая формирует электромагнитное поле ротора. Наиболее эффективный КПД асинхронной электрической машины получается при работе от трехфазной сети.

Конструктивно обмотки статора имеют смещение в пространстве друг относительно друга на 120°, что показано на рисунке 2 ниже:

Рис. 2. Геометрическое смещение фаз в статоре

Такой прием позволяет отстроить магнитное поле рабочих обмоток в строгом соответствии с напряжением трехфазной сети, которое имеет аналогичную разность кривых электрической величины.

Рис. 3. Принцип формирования магнитного потока асинхронного двигателя

На рисунке 3 выше все три фазы изображены в разных цветах для упрощения понимания процесса, также здесь изображена кривая токов, протекающих в фазах асинхронного электродвигателя. Теперь рассмотрим физические процессы в обмотках двигателя для трех позиций показанных на рисунке:

I – в этой позиции максимальный ток протекает в красной обмотке электродвигателя, а значение силы тока в желтой и синей равны. Основной поток силовых линий формируется красной фазой, а два других дополняют его.
II – в данной точке желтая синусоида равна нулю, поэтому никакого потока не создает, а сила тока красной и синей равны. Поток формируется сразу двумя фазами и смещается по часовой стрелке вправо, совершая поворот.
III – третья точка характеризуется максимумом токовой нагрузки для синей кривой, а красная и желтая имеет равную амплитуду, но противоположную по направлению. В результате чего максимум магнитных линий южного и северного полюса сместиться еще на 30°.

По данному принципу магнитное поле статора вращается в асинхронной электрической машине в течении периода. За счет магнитного взаимодействия с полем статора асинхронного электродвигателя происходит поступательное движение ротора вокруг своей оси. Можно сказать, что ротор пытается догнать поле статора. Именно за счет разницы во вращении полей данный тип электрической машины получил название асинхронной.

Отличие от синхронного двигателя

Наряду с простыми асинхронными электрическими машинами в промышленности также используются и синхронные агрегаты. Основным отличием синхронного двигателя является наличие вспомогательной обмотки на роторе, предназначенной для создания постоянного магнитного потока, что показано на рисунке 4 ниже.

Рис. 4. Отличие асинхронного от синхронного электродвигателя

Эта обмотка создает магнитный поток, не зависящий от наличия электродвижущей силы в обмотках статора электродвигателя. Поэтому при возбуждении синхронного электродвигателя его вал начинает вращаться одновременно с полем статора. В отличии от асинхронного типа, где существует разница в движении, которая физически выражается как скольжение и рассчитывается по формуле:

s = (n₁ – n₂) / n₁

где s – это величина скольжения, измеряемая в процентах, n₁ – частота, с которой вращается поле статора, n₂ – частота, с которой вращается ротор.

Синхронные электродвигатели применяются в тех устройствах, где важно соблюдать высокую точность синхронизации подачи питания и начала движения. Также они обеспечивают сохранение рабочих характеристик в момент пуска.

На практике существует огромное количество разновидностей асинхронных электродвигателей, отличающихся как сферой применения, так и мощностью согласно ГОСТ 12139-84. В связи с тем, что все вариации перечислить невозможно, мы рассмотрим наиболее значимые критерии, по которым асинхронные аппараты разделяются на виды.

По количеству питающих фаз выделяют:

трехфазные – используются в сетях, где есть возможность подключиться сразу ко всем фазам, но в частных случаях могут запускаться и в однофазной сети;
двухфазные – применяются во многих бытовых приборах, состоят из двух рабочих обмоток, одна из которых питается напряжением сети, а вторая подключается через фазосдвигающий конденсатор.
однофазные – как и предыдущая модель содержат две обмотки, одна из которых рабочая, а вторая пусковая.

По типу ротора различают:

с короткозамкнутым ротором – имеет тяжелый пуск, но и меньшую стоимость;
с фазным ротором – на роторе устанавливается вспомогательная обмотка, делающая работу электродвигателя более плавной.

Рисунок 5: асинхронный двигатель с короткозамкнутым и с фазным ротором

По способу подачи питания:

статорные – классические модели, в которых рабочие обмотки устанавливают на статор;
роторные – рабочие обмотки помещаются на вращающемся элементе, широкое применение на практике получили асинхронные двигатели Шраге-Рихтера.

Способы пуска и схемы подключения

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором обладает низкой себестоимостью, большими пусковыми токами и низким усилием на старте. Поэтому для различных целей могут применять различные способы пуска, снижающие бросок тока в обмотках и улучшающие рабочие характеристики:

прямой – напряжение на электродвигатель подается через пускатели или контакторы;
переключение схемы соединения обмоток электродвигателя со звезды на треугольник;
понижение напряжения;
плавный пуск;
изменение частоты питающего напряжения.

Однофазного асинхронного двигателя.

Для асинхронного однофазного электродвигателя могут использоваться три основных способа пуска:

С расщеплением полюсов – используется в электродвигателях особой конструкции, но недостатком методы является постоянная потеря мощности.

С конденсаторным пуском – вводит пусковой конденсатор в момент запуска асинхронного двигателя и убирает его со схемы через несколько секунд после начала работы. Обладает максимальным вращательным моментом.
С резисторным пуском электродвигателя – обеспечивает начальный сдвиг между векторами ЭДС обмоток для скольжения в асинхронной машине.

Трехфазного асинхронного двигателя.

Трехфазные асинхронные агрегаты могут подключаться такими способами:

Напрямую в цепь через пускатель или контактор, что обеспечивает простоту процесса, но формирует максимальные токи. Этот способ не подходит в случае больших механических нагрузок на вал.
Переключением схемы со звезды на треугольник – применяется для снижения токов в обмотках электродвигателя за счет уменьшения питающего напряжения с линейного на фазное.
Путем подключения через преобразователь напряжения, реостаты или автотрансформатор для снижения разности потенциалов. Также используется изменение числа пар полюсов, частоты питающего напряжения и прочие.

Помимо этого трехфазные асинхронные двигатели могут использовать прямую и реверсивную схему включения в цепь. Первый вариант применяется только для вращения вала электродвигателя в одном направлении. В реверсивной схеме можно переключать движение рабочего органа в прямом и обратном направлении.

Рис. 9: прямая схема без возможности реверсирования

Рассмотрим нереверсивную схему пуска асинхронного электродвигателя (рисунок 9). Здесь, через трехполюсный автомат QF1 питание подается на пускатель KM1. При нажатии кнопки SB2 произойдет подача напряжения на обмотки электродвигателя, его остановка осуществляется кнопкой SB1. Тепловое реле KK1 применяется для контроля температуры нагрева, а лампочка HL1 сигнализирует о включенном состоянии контактора.

Рисунок 10: схема прямого включения с реверсом

Реверсивная схема (смотрите рисунок 10) устроена аналогичным образом, но в ней используются два пускателя KM1 и KM2. Прямое включение асинхронного электродвигателя производиться кнопкой SB2, а обратное SB3.

Применение

Область применения асинхронных электродвигателей охватывает достаточно большой сегмент хозяйственной деятельности человека. Поэтому их можно встретить в различных типах станочного оборудования – токарных, шлифовальных, фрезерных, прокатных и т.д. В работе грузоподъемных кранов, талей, тельферов и прочих механизмов.

Их используют для лифтов, горнодобывающей техники, землеройного оборудования, эскалаторов, конвейеров. В быту их можно встретить в вентиляторах, микроволновках, хлебопечках и прочих вспомогательных устройствах. Такая популярность асинхронных электродвигателей обусловлена их весомыми преимуществами.

Преимущества и недостатки

К преимуществам асинхронных электродвигателей, в сравнении с другими типами электрических машин следует отнести:

Относительно меньшая стоимость, в сравнении с другими типами электродвигателей, за счет простоты конструкции;
Высокая степень надежности, благодаря отсутствию вспомогательных элементов редко выходят со строя;
Способны выносить кратковременные перегрузки;
Могут включаться в цепь напрямую без использования дополнительного оборудования;
Низкие затраты на содержание в ходе эксплуатации.

Основными недостатками асинхронного электродвигателя являются относительно большие пусковые токи и слабый пусковой момент, что в определенной степени ограничивает сферу прямого включения. Также асинхронные электродвигатели обладают низким коэффициентом мощности и сильно зависят от параметров питающего напряжения.

Видео по теме

Литература

Литература, использованная при написании статьи

Л.В. Дубинец, О.И. Момот, О.Л. Маренич «Трансформаторы. Асинхронные машины» 2004
Романенко И. Г., Данилов М. И., Юдина О. И. «Электрические машины» 2018
Брандина Е.П. «Электрические машины» 2004
Ройз Ш. С., Игнатович В.М. «Электрические машины и трансформаторы» 2016
Кацман М.М. «Электрические машины» 2013
А.А. Усольцев «Электрические машины» 2013
Данилов И.А., Лотоцкий К.В. «Электрические машины» 1972

Асинхронный двигатель принцип работы и устройство: описание, характеристики

Содержание

Принцип действия асинхронного электродвигателя заложен в его названии (не синхронный). То есть статор и ротор при включении создают вращающиеся с разной частотой магнитные поля. При этом частота вращения магнитного поля ротора всегда меньше частоты вращения магнитного поля статора.

Роторы асинхронного двигателя бывают двух видов: короткозамкнутый и фазный ротор.

Устройство

На рисунке: 1 — вал, 2,6 — подшипники, 3,8 — подшипниковые щиты, 4 — лапы, 5 — кожух вентилятора, 7 — крыльчатка вентилятора, 9 — короткозамкнутый ротор, 10 — статор, 11 — коробка выводов.

Основными частями асинхронного двигателя являются статор (10) и ротор (9).

Статор имеет цилиндрическую форму, и собирается из листов стали. В пазах сердечника статора уложены обмотки статора, которые выполнены из обмоточного провода. Оси обмоток сдвинуты в пространстве относительно друг друга на угол 120°. В зависимости от подаваемого напряжения концы обмоток соединяются треугольником или звездой.

Роторы асинхронного двигателя бывают двух видов: короткозамкнутый и фазный ротор.

Короткозамкнутый ротор представляет собой сердечник, набранный из листов стали. В пазы этого сердечника заливается расплавленный алюминий, в результате чего образуются стержни, которые замыкаются накоротко торцевыми кольцами. Эта конструкция называется «беличьей клеткой«. В двигателях большой мощности вместо алюминия может применяться медь. Беличья клетка представляет собой короткозамкнутую обмотку ротора, откуда собственно название.

Электродвигатель CSIR с пуском с помощью конденсатора, работа через обмотку.

Принцип работы асинхронного электродвигателя

Иногда можно встретить определение асинхронного двигателя как коллекторного либо индукционного. Это объясняется тем, что посредством вращающегося поля статора индуцируется ток в обмотке.

В основу принципа работы асинхронного электродвигателя положено вращение магнитного поля. То есть электродвигатель приводится в движение вследствии взаимодействия магнитных полей ротора и статора.

Рассмотрим принцип работы на примере 3х-фазного двигателя с тремя обмотками, установленными под углом 120 градусов, как показано на рисунке справа. Переменный ток проходит по обмоткам статора, создавая магнитное поле в каждой из катушек. Вращающееся магнитное поле статора наводит ЭДС в обмотках ротора. ЭДС в замкнутых проводниках создает ток, который при взаимодействии с магнитным полем приводит к вращению ротора. Скольжение с разгоном двигателя уменьшается, стремясь к 2-3% в холостом режиме.

Именно поэтому для запуска однофазного асинхронного двигателя используют кнопку пуска. С ее нажимом статор начинает работу. Токи заставляют вращаться магнитное поле, в воздушном зазоре появляется магнитная индукция. Всего спустя несколько секунд разгон ротора равняется номинальной скорости.

Особенности устройства и работы

Двигатель имеет простое устройство. Статор укомплектован двумя обмотками: первая обмотка — основная, т.е. рабочая, вторая обмотка — пусковая, которая работает только во время запуска мотора.

Если сравнивать с другими двигателями, у однофазного асинхронного мотора нет момента впуска. Если присмотреться, ротор внешне напоминает клетку для грызунов. Ток одной фазы создает магнитное поле, которое состоит из двух полей. При включении двигателя ротор остается без движения.

Расчет результирующего момента при неподвижном роторе находится в основе магнитных полей, которые образуют два вращающих момента.

М — противоположные моменты;

n — частота вращения.

Асинхронный однофазный двигатель: принцип работы

При задействовании неподвижной части наступает вращающий момент. Поскольку он возникает только после запуска, мотор укомплектован отдельным пусковым устройством.

У однофазного асинхронного мотора есть немало отличий от, к примеру, трехфазных. Если говорить об основных, стоит отметить особенности статора. На пазах предусмотрена двухфазная обмотка: основная, т.е. рабочая, и пусковая.

Магнитные оси расположены друг к другу перпендикулярно. При работе основная фаза не вызывает вращение ротора, ось магнитного поля остается неподвижной.

Для расчета обмоток статора разработаны специальные программы.

Какие бывают типы однофазных двигателей

На сегодня существуют следующие типы однофазных асинхронных моторов: с конденсаторным и бифилярным механизмом. У каждого из механизмов свои особенности, достоинства и недостатки.

Бифилярная обмотка в постоянном режиме не используется, поскольку при таком использовании падает значение КПД. С увеличением оборотов, она обрывается. Обмотка пуска включается на пару секунд, расчет работы по 3 сек до 30 раз в час. Если будет превышен запуск, витки перегреются.

Фаза расщепленная, цепь вспомогательной обмотки начинает работать при запуске. Для того, чтобы был достигнут пусковой момент, необходимо создать круговое магнитное поле. Для наилучшего пускового момента используется конденсатор. Моторы с включенными конденсаторами в цепи называются конденсаторными и работают на основе вращения поля магнитов. У конденсаторного мотора предусмотрено две катушки, которые находятся под постоянным напряжением.

Основные принципы работы

В основе принципа работы находится короткозамкнутый ротор. Магнитное поле имеет вид двух кругов с противоположными последовательностями, они двигаются в разные стороны с одинаковой скоростью. Достаточно разогнать ротор в нужную сторону, чтобы он продолжил движение в ту же сторону.

Именно поэтому для запуска однофазного асинхронного двигателя используют кнопку пуска. С ее нажимом статор начинает работу. Токи заставляют вращаться магнитное поле, в воздушном зазоре появляется магнитная индукция. Всего спустя несколько секунд разгон ротора равняется номинальной скорости.

Если кнопку пуска отпустить, электродвигатель переходит с режима двух фаз на одну фазу. Однофазный режим поддерживается за счет переменного поля магнитов, которое из-за скольжения вращается быстрее ротора.

Схема центробежного выключателя

Для эффективной работы однофазного асинхронного двигателя принято встраивать центробежный выключатель, а также реле с замыкающими контактами. Выключатель прерывает пуск статорной обмотки при достижении номинальной скорости ротора. Тепловое реле отключает двухфазную обмотку при перегреве. Это оптимальная комплектация мотора, которая обеспечит безопасную и надежную работу оборудования на долгие годы.

Изменение направления роторного вращения происходит при перемене направления тока в любой из фаз обмотки при запуске. Для этого достаточно нажать пусковую кнопку и переустановить одну или две металлические пластины. Для образования фазового сдвига необходимо добавить в цепь конденсатор или дроссель, резистор.

При запуске двигателя работает две фазы, потом — только одна. Как видите, асинхронный однофазный двигатель принцип работы имеет достаточно простой и понятный. В отличие от других моторов, с ним просто и легко работать.

Рис. 2. Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором
Собранный сердечник статора укрепляют в чугунном корпусе 3 двигателя. Вращающуюся часть двигателя – ротор 4 – собирают также из отдельных листов стали. В пазы ротора закладывают медные стержни, которые с двух сторон припаивают к медным кольцам

Рис. 1. Различные виды обмотки статора асинхронных электродвигателей

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором является самым распространенным из электрических двигателей, применяемых в промышленности. Рассмотрим его устройство. На неподвижной части двигателя – статоре 1 – размещается трехфазная обмотка 2 (рис. 2), питаемая трехфазным током. Начала трех фаз этой обмотки выводятся на общий щиток, укрепленный снаружи на корпусе электродвигателя.

Рис. 2. Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором
Собранный сердечник статора укрепляют в чугунном корпусе 3 двигателя. Вращающуюся часть двигателя – ротор 4 – собирают также из отдельных листов стали. В пазы ротора закладывают медные стержни, которые с двух сторон припаивают к медным кольцам

Источник: Кузнецов М. И. Основы электротехники. Учебное пособие.
Изд. 10-е, перераб. «Высшая школа», 1970.

Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя

Трехфазный асинхронный двигатель состоит из неподвижного статора и ротора. Три обмотки размещены в пазах на внутренней стороне сердечника статора асинхронного двигателя. Обмотка же ротора асинхронного двигателя не имеет электрического соединения с сетью и с обмоткой статора. Начало и концы фаз обмоток статора присоединяют к зажимам в коробке выводов по схеме звезда или треугольник.

Получение вращающегося магнитного поля

Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя

Совокупность моментов созданных отдельными проводниками образует результирующий вращающий момент двигателя, возникает электромагнитная пара сил, которая стремится повернуть ротор в направлении движения электромагнитного поля статора. Ротор приходит во вращение приобретает определенную скорость, магнитное поле и ротор вращаются с разными скоростями или асинхронно. Применительно к асинхронным двигателям, скорость вращения ротора всегда меньше скорости вращения магнитного поля статора.

Пуск асинхронных двигателей

Изменение частоты вращения ротора трехфазного асинхронного двигателя

Параллельные обмотки двух фаз образуют одну пару полюсов сдвинутые в пространстве на 120 градусов. Последовательное соединение обмоток образует две пары полюсов, что дает возможность уменьшить скорость вращения в два раза. Для регулирования скорости вращения ротора изменением частоты тока используют отдельный источник тока или преобразователь энергии с регулируемой частотой выполненный на тиристорах.

Способы торможения двигателей

Объяснить это явление можно тем, что магнит при вращении возбуждает в структуре диска индукционные токи или токи Фуко. Они всегда движутся по замкнутому кругу — нигде не начинаясь и нигде не заканчиваясь, и являются, по сути, токами короткого замыкания, которые разогревают металл и от которых обычно пытаются избавиться. Но в нашем случае они полезны, т.к. порождают во вращаемом диске магнитное поле, которое дальше взаимодействует с полем постоянного магнита.

Работа любого асинхронного двигателя построена на принципе вращающегося магнитного поля. Как его можно создать? Например, можно взять постоянный магнит и начать вращать его вокруг своей оси – получится вращающееся магнитное поле. А если крутить магнит возле медного диска, то он станет вращаться вслед за магнитом, пытаясь его догнать. Со стороны наблюдателя кажется, что между магнитом и диском есть невидимая вязкая связь. Их движение не синхронно, диск крутится с некоторым отставанием.

Объяснить это явление можно тем, что магнит при вращении возбуждает в структуре диска индукционные токи или токи Фуко. Они всегда движутся по замкнутому кругу — нигде не начинаясь и нигде не заканчиваясь, и являются, по сути, токами короткого замыкания, которые разогревают металл и от которых обычно пытаются избавиться. Но в нашем случае они полезны, т. к. порождают во вращаемом диске магнитное поле, которое дальше взаимодействует с полем постоянного магнита.

В асинхронных электродвигателях всё происходит по тому же принципу, только чтобы получить вращающееся поле, используют не постоянный магнит, а обмотки статора, в которых создаётся поле вращения. Условия для вращения можно создать только в многофазных системах, где ток сдвинут по фазе на определённый градус. В быту используются двухфазные электродвигатели, где вторая фаза создаётся искусственно с помощью сдвигающего конденсатора, катушки или сопротивления. В промышленности применяют трёхфазные системы.

Основной принцип работы асинхронного двигателя, созданного в позапрошлом веке, остаётся актуальным и для современных электродвигателей. Только вместо дисковых и цилиндровых роторов стали использовать короткозамкнутые роторы по типу «беличья клетка» и фазные роторы. Также изменилась форма обмоток статора – вместо катушек с полюсными наконечниками теперь делают радиальные обмотки, уложенные в пазы.

В станкостроении асинхронные двигатели не заменимы. Ни какой другой тип электромоторов не имеет такой высокой износоустойчивости и универсальности. Поэтому такое оборудование как станок для сетки рабицы, правильно-отрезной и просечно-вытяжной станки, выпускаемые на нашем предприятии, оснащены именно асинхронными электроприводами. На видео хорошо объясняется принцип работы асинхронного электродвигателя, его устройство и отличительные особенности

Стоит рассмотреть устройство электродвигателя переменного тока асинхронного.

ВКонтакте
Facebook
ok
Twitter
YouTube
Instagram
Яндекс.Дзен
TikTok

Электродвигатели переменного тока являются электротехническими устройствами, которые преобразовывают электрическую энергию в механическую. Электромоторы нашли широкое применение во многих отраслях промышленности для привода всевозможных станков и механизмов. Без такого оборудования невозможна работа стиральных машин, холодильников, соковыжималок, кухонных комбайнов, вентиляторов и других бытовых приборов.

По принципу работы электродвигатели переменного тока делятся на синхронные и асинхронные. Асинхронные электромоторы переменного тока наиболее часто применяются в промышленности.

Стоит рассмотреть устройство электродвигателя переменного тока асинхронного.

Данный вид электромоторов состоит из главных частей — статора и ротора. В современных асинхронных электромоторах статор имеет неявно выраженные полюсы.

Ротор асинхронного мотора также состоит из подвергшихся штамповке листов электротехнической стали, и во все его пазы закладывается обмотка.

Учитывая конструкцию ротора, асинхронные электродвигатели подразделяются на устройства с короткозамкнутым ротором и фазным ротором.

Обмотку короткозамкнутого ротора, сделанную из медных стержней, закладывают в пазы ротора. При этом все торцы стержней соединяют при помощи медного кольца. Данный вариант обмотки считается обмоткой типа «беличья клетка». Стоит отметить, что медные стержни в пазах ротора не изолируются. Во многих асинхронных электромоторах «беличью клетку» сменяют литым ротором. Ротор напрессовывается на вал двигателя и является с ним одним целым.

Синхронные электродвигатели устанавливаются в различных электроинструментах, пылесосах, стиральных машинах. На корпусе синхронного электромотора переменного тока имеется сердечник полюса, в котором расположены обмотки. Обмотки возбуждения намотаны и на якорь. Их выводы припаяны ко всем секторам токосъемного коллектора, на которые при использовании графитовых щеток подается напряжение.

Принцип действия электродвигателя переменного тока основан на применении закона электромагнитной индукции. При взаимодействии переменного электрического тока в проводнике и магните может возникнуть непрерывное вращение.

В синхронном электродвигателе якорь вращается синхронно с электромагнитным полем полюса, а у асинхронного электромотора ротор вращается с отставанием от вращающегося магнитного поля статора.

Для работы асинхронного электромотора необходимо, чтобы ротор устройства вращался в более медленном темпе, чем электромагнитное поле статора. При подаче тока на обмотку статора между сердечником статора и ротора возникает электромагнитное поле, которое наводит ЭДС в роторе. Возникает вращающийся момент, и вал электродвигателя начинает вращаться. Из-за трения подшипников или определенной нагрузки на вал, ротор асинхронного двигателя всегда вращается в более медленном темпе.

Принцип работы электродвигателя переменного тока асинхронного заключается в том, что магнитные полюса устройства постоянно вращаются в обмотках электромотора и направление тока в роторе постоянно меняется.

Скорость вращения ротора электромотора асинхронного зависит от общего количества полюсов. Для того чтобы понизить скорость вращения ротора в таком двигателе, требуется увеличить общее количество полюсов в статоре.

В зависимости от напряжения сети фазные обмотки статора асинхронного электромотора могут подсоединяться в «звезду» или «треугольник». Схема электродвигателя переменного тока при подключении его в сеть с напряжением 220 Вольт обмотки соединяются в треугольник, а при подключении в сеть 380 Вольт — схема обмоток имеет вид звезды.

Рис. 3. Ротор аснхронного двигателя с короткозамкнутой обмоткой

Устройство и принцип действия асинхронных электродвигателей

1. Устройство трехфазных асинхронных двигателей

Рис. 1 Магнитопровод статора

В пазы магнитопровода укладывается распределенная трехфазная обмотка статора. Обмотка в простейшем случае состоит из трех фазных катушек, оси которых сдвинуты в пространстве по отношению друг к другу на 120°. Фазные катушки соединяют между собой по схемам звезда, либо треугольник (рис. 2).

Рис 2. Схемы соединения фазных обмоток трехфазного асинхронного двигателя в звезду и в треугольник

Рис. 3. Ротор аснхронного двигателя с короткозамкнутой обмоткой

Рис. 4. Общий вид асинхронного двигателя серии 4А

Выпускаются также двигатели, имеющие и лапы, и фланец. Установочные размеры двигателей (расстояние между отверстиями на лапах или фланцах), а также их высоты оси вращения нормируются. Высота оси вращения — это расстояние от плоскости, на которой расположен двигатель, до оси вращения вала ротора. Высоты осей вращения двигателей небольшой мощности: 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100 мм.

2. Принцип действия трехфазных асинхронных двигателей

Рис. 5. Опыт Араго, объясняющий принцип работы асинхронного двигателя

n₁ — синхронная частота магнитного поля статора, n₂ — ротора.

В наши дни электрооборудование выглядит совсем иначе, чем изобретение российского электротехника, но по-прежнему используются для превращения электрической энергии в механическую. Надежность в работе, простая конструкция и невысокая себестоимость были по достоинству оценены покупателями. Сегодня асинхронные двигатели — наиболее распространенный во всем мире тип моторов. Их используют для комплектации промышленного оборудования, бытовой техники и электроинструментов в девяти случаев из десяти.

Какие бывают виды асинхронных механизмов

Асинхронный мотор имеет самую простую конструкцию. Классическое устройство электродвигателя состоит из статора, а также ротора.

Статор выполнен в форме классического цилиндра. Для изготовления статора производители используют тонкие стальные листы, обмотка в пазах сердечника сделана из специального провода. Оси обмоток расположены друг к другу под углом 120°. Их концы соединяются по-разному — все зависит от допустимой величины напряжения. В одних случаях соединение напоминаем звезду, в других — треугольник.

В отличие от статора, роторы бывают нескольких типов. Производители классифицируют выпущенные моторы именно по типу ротора — виды асинхронных двигателей: с короткозамкнутым и фазным ротором. Давайте рассмотрим каждый их подробнее.

Асинхронный электродвигатель: принцип работы

Что такое скольжение? Это величина, которая показывает нам, насколько синхронная частота магнитного поля статора больше, чем частота вращения ротора.

n₁ — синхронная частота магнитного поля статора, n₂ — ротора.

Если говорить простыми словами, принцип работы мотора состоит во взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и токов, которые наводятся этим магнитным полем в роторе. Вращающий момент возникает только тогда, когда появляется разность частот вращения магнитных полей.

Источники

Источник — http://www.szemo.ru/press-tsentr/article/asinkhronnyy-elektrodvigatel-printsip-raboty-i-ustroystvo/
Источник — http://electroandi.ru/elektricheskie-mashiny/asdvig/asinkhronnyj-dvigatel-printsip-raboty-i-ustrojstvo.html
Источник — http://rusautomation.ru/stati/asinhronnye-elektrodvigateli-princip-raboty
Источник — http://www.poroselectromotor.ru/stati/odnofaznij-asinhronnij-dvigatel-princip-raboti
Источник — http://motors33.ru/asinxronnyj-elektrodvigatel-ustrojstvo-i-princip-dejstviya.html
Источник — http://ruaut.ru/content/tehnicheskaya_biblioteka/videoteka/Ustroistvo_i_princip_raboti_trehfaznih_asinhronnih_dvigateley.html
Источник — http://ukrlot.com/princip_deystviya_asinhronnogo_dvigatelya. html
Источник — http://cable.ru/articles/id-1627.php
Источник — http://eti.su/articles/elektroprivod/elektroprivod_36.html
Источник — http://www.poroselectromotor.ru/stati/asinhronnij-jelektrodvigatel-vidi-i-princip-raboti

Принцип работы асинхронного двигателя: описание, характеристики

Содержание

В асинхронном двигателе для получения вращающегося поля используются обмотки статора. Магнитный поток, образованный ими, создает ЭДС в проводниках ротора. При взаимодействии магнитного поля статора и индуцируемого тока в обмотке ротора создается электромагнитная сила, приводящая во вращение вал электродвигателя.

Результирующий магнитный поток статора вращается и тем самым создаёт в проводниках ротора ЭДС. Так как обмотка ротора, имеет замкнутую электрическую цепь, в ней возникает ток, который в свою очередь взаимодействуя с магнитным потоком статора, создаёт пусковой момент двигателя, стремящийся повернуть ротор в направлении вращения магнитного поля статора. Когда он достигает значения, тормозного момента ротора, а затем превышает его, ротор начинает вращаться. При этом возникает так называемое скольжение.

Устройство

Основными частями асинхронного двигателя являются статор (10) и ротор (9).

Роторы асинхронного двигателя бывают двух видов: короткозамкнутый и фазный ротор.

Принудительное охлаждение электродвигателя

Принцип работы асинхронного электродвигателя

В паспорте и на шильдике асинхронного электродвигателя производитель указывает номинальную частота вращения двигателя, замеряемую при номинальной мощности. При увеличении нагрузки на валу двигателя, частота вращения двигателя уменьшается, а ток статора увеличивается. Асинхронные двигатели могут изготовляться с 1,2,3 ,4,5,6 парами полюсов. Соответственно синхронная скорость вращения асинхронного двигателя соответственно будет составлять 3000, 1500, 1000, 750, 600 и 500 об/мин.

Самым распространенным электродвигателем, используемым в быту, промышленности, строительстве и сельском хозяйстве, на сегодняшний день, является асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором (АД с КЗ ротором). Основным его преимуществом, перед другими типами двигателей является простота, надежность и дешевизна.

Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Принцип действия трехфазного АД с КЗ ротором основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля и расположенного в этом поле проводника. Вращающееся магнитное поле создается статором асинхронного двигателя, которая является неподвижной частью двигателя. Статор асинхронного электродвигателя представляет собой стальной сердечник, с пазами в которых расположена обмотки, намотанная медным изолированным проводом.

Это поле пересекая обмотку ротора наводит в ней ЭДС. Под действием этой ЭДС по обмотке будет протекать ток. Этот ток будет взаимодействовать с магнитным потоком. Взаимодействие вращающего магнитного поля статора с током в роторе создает вращающий момент, за счет которого ротор будет вращаться в ту же сторону, что и поле, но с небольшим отставанием.

Обмотки статора намотаны таким образом, что образуют три катушки, смещенные друг, относительно друга на 120°. Между собой их соединяют либо в «звезду», либо в «треугольник» и пропускают трехфазный переменный ток. При частоте тока 50 Гц, магнитное поле будет вращаться со скоростью 3000 об./мин. Магнитное поле, образованное тремя катушками, называется двухполюсным.

Особенностью асинхронного двигателя является то, что появление ЭДС в роторной обмотке ротора возможно только при различии частоты вращения магнитного поля ротора, обозначаемое букой n и магнитного поля статора n0. Разница n0 и n создает электромагнитный момента асинхронного двигателя. Характеризует эту разность скольжение S, определяемое по формуле:
S=( n0-n )/ n0,
где n0=60f/P синхронная частота вращения магнитного поля статора об/мин, f- частота питающей сети, Гц, p-число пар полюсов статора.

В такой конструкции двигателя, магнитное поле статора опережает скорость вращения ротора. Т.е. поле ротора вращается асинхронно со скоростью вращения поля статора. Отсюда и пошло название двигателя асинхронный двигатель переменного тока.

Если нагрузка на валу двигателя отсутствует, частота вращения поля ротора n, стремиться достичь частоты вращения поля ротора, но никогда не достигает ее, так как если n0-n=0, то и электромагнитный момент двигателя М будет равен 0.

В паспорте и на шильдике асинхронного электродвигателя производитель указывает номинальную частота вращения двигателя, замеряемую при номинальной мощности. При увеличении нагрузки на валу двигателя, частота вращения двигателя уменьшается, а ток статора увеличивается. Асинхронные двигатели могут изготовляться с 1,2,3 ,4,5,6 парами полюсов. Соответственно синхронная скорость вращения асинхронного двигателя соответственно будет составлять 3000, 1500, 1000, 750, 600 и 500 об/мин.

На смену классической конструкции асинхронного двигателя приходят энергоэффективные конструкции асинхронных двигателей обладающие более высоким КПД и технико-экономическими показателями. Применение частотно-регулируемого привода в тандеме с энергоэффективными двигателями, позволит существенно улучшить энергетические показатели и снизить затраты на электроэнергию.

Асинхронный мотор имеет самую простую конструкцию. Классическое устройство электродвигателя состоит из статора, а также ротора.

Какие бывают виды асинхронных механизмов

Асинхронный электродвигатель: принцип работы

n₁ — синхронная частота магнитного поля статора, n₂ — ротора.

Рис. 1. Различные виды обмотки статора асинхронных электродвигателей

Рис. 1. Различные виды обмотки статора асинхронных электродвигателей

Источник: Кузнецов М. И. Основы электротехники. Учебное пособие.
Изд. 10-е, перераб. «Высшая школа», 1970.

В асинхронных электродвигателях всё происходит по тому же принципу, только чтобы получить вращающееся поле, используют не постоянный магнит, а обмотки статора, в которых создаётся поле вращения. Условия для вращения можно создать только в многофазных системах, где ток сдвинут по фазе на определённый градус. В быту используются двухфазные электродвигатели, где вторая фаза создаётся искусственно с помощью сдвигающего конденсатора, катушки или сопротивления. В промышленности применяют трёхфазные системы.

Объяснить это явление можно тем, что магнит при вращении возбуждает в структуре диска индукционные токи или токи Фуко. Они всегда движутся по замкнутому кругу — нигде не начинаясь и нигде не заканчиваясь, и являются, по сути, токами короткого замыкания, которые разогревают металл и от которых обычно пытаются избавиться. Но в нашем случае они полезны, т.к. порождают во вращаемом диске магнитное поле, которое дальше взаимодействует с полем постоянного магнита.

Совокупность моментов созданных отдельными проводниками образует результирующий вращающий момент двигателя, возникает электромагнитная пара сил, которая стремится повернуть ротор в направлении движения электромагнитного поля статора. Ротор приходит во вращение приобретает определенную скорость, магнитное поле и ротор вращаются с разными скоростями или асинхронно. Применительно к асинхронным двигателям, скорость вращения ротора всегда меньше скорости вращения магнитного поля статора.

Получение вращающегося магнитного поля

Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя

Пуск асинхронных двигателей

Изменение частоты вращения ротора трехфазного асинхронного двигателя

Способы торможения двигателей

Принцип работы электродвигателя переменного тока асинхронного заключается в том, что магнитные полюса устройства постоянно вращаются в обмотках электромотора и направление тока в роторе постоянно меняется.

ВКонтакте
Facebook
ok
Twitter
YouTube
Instagram
Яндекс.Дзен
TikTok

Стоит рассмотреть устройство электродвигателя переменного тока асинхронного.

Результатом взаимодействия вращающегося магнитного поля статорных обмоток и токов ротора является вращающий электромагнитный момент который и приводит ротор в движение. Таким образом ротор электродвигателя способен выполнить механическую работу передав свой крутящий момент какому либо механизму (насосу, вентилятору и т.д.). Приведенным выше способом происходит превращение в электродвигателе электрической энергии в механическую.

Трёхфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором изобрёл в 1889 году величайший русский учёный и инженер Доливо—Добровольский Михаил Осипович.

Любой трёхфазный асинхронный электродвигатель служит для преобразования электрической энергии в механическую. Асинхронный электродвигатель благодаря своей простате, высокой надёжности и низкой стоимости получил большое распространение. Данный тип двигателя присутствует повсюду, ведь их выпускают около 90% от общего числа выпускаемых двигателей.

Принцип работы асинхронного электродвигателя основан на физическом взаимодействии магнитного поля статора с током наведенным этим полем в обмотках ротора. Обмотка статора выполнена в виде трех катушек сдвинутых в пространстве друг относительно друга на 120 0 .

Электрический ток, проходя через обмотку статора создает вращающееся магнитное поле, которое пересекая замкнутую обмотку ротора наводит в ней ток.

Результатом взаимодействия вращающегося магнитного поля статорных обмоток и токов ротора является вращающий электромагнитный момент который и приводит ротор в движение. Таким образом ротор электродвигателя способен выполнить механическую работу передав свой крутящий момент какому либо механизму (насосу, вентилятору и т.д.). Приведенным выше способом происходит превращение в электродвигателе электрической энергии в механическую.

Материалы, близкие по теме:

Источники

Источник — http://www.szemo.ru/press-tsentr/article/asinkhronnyy-elektrodvigatel-printsip-raboty-i-ustroystvo/
Источник — http://electroandi.ru/elektricheskie-mashiny/asdvig/asinkhronnyj-dvigatel-printsip-raboty-i-ustrojstvo.html
Источник — http://rusautomation.ru/stati/asinhronnye-elektrodvigateli-princip-raboty
Источник — http://eprivod. com/princip-dejstviya-asinxronnogo-dvigatelya
Источник — http://www.poroselectromotor.ru/stati/asinhronnij-jelektrodvigatel-vidi-i-princip-raboti
Источник — http://motors33.ru/asinxronnyj-elektrodvigatel-ustrojstvo-i-princip-dejstviya.html
Источник — http://ukrlot.com/princip_deystviya_asinhronnogo_dvigatelya.html
Источник — http://ruaut.ru/content/tehnicheskaya_biblioteka/videoteka/Ustroistvo_i_princip_raboti_trehfaznih_asinhronnih_dvigateley.html
Источник — http://cable.ru/articles/id-1627.php
Источник — http://electromontaj-st.ru/statia/99-princip-raboti-asinhronnogo-elektrodvigatelya.html

Принцип работы асинхронного двигателя

Электродвигатель предназначен для преобразования, с малыми потерями, электрическую энергию в механическую.

Строение двигателя

Основные элементы электродвигателя это – статор, ротор, их обмотки и магнитопровод. Преобразование электрической энергии в механическую происходит во вращающейся части мотора — роторе. У двигателя переменного тока, ротор получает энергию не только за счет магнитного поля, но и при помощи индукции. Таким образом, они называются асинхронными двигателями. Это можно сравнить с вторичной обмоткой трансформатора. Эти асинхронные двигатели еще называют вращающимися трансформаторами. Чаще всего используется модели рассчитанные на трех фазное включение.

Конструкция асинхронного двигателя

Направление вращения электродвигателя задается правилом левой руки буравчика: оно демонстрирует связь между магнитным полем и проводником.

Второй очень важный закон – Фарадея:

ЭДС наводиться в обмотке, но электромагнитный поток меняется во временем.

Величина наведенной ЭДС прямо пропорциональна скорости изменения электрического потока.

Направление ЭДС противодействует току.

Принцип действия

При подаче напряжения на неподвижные обмотки статора, оно создает магнитное в статора. Если подается напряжение переменного тока, то магнитный поток, созданный им, изменяется. Так статор производит изменение магнитного поля, и ротор получает магнитные потоки.

Таким образом, ротор электродвигателя принимает эти поток статора и, следовательно, вращается. Это основной принцип работы и скольжения в асинхронных машинах. Из вышеизложенного следует отметить, что магнитный поток статора (и его напряжение) должно быть равно переменному току для вращения ротора, так что асинхронная машина может работать только от сети переменного тока.

Принцип работы асинхронного двигателя

Когда такие двигатели действуют в качестве генератора, они будет генерировать непосредственно переменный ток. В случае такой работы, ротор вращается с помощью внешних средств скажем, турбины. Если ротор имеет некоторый остаточный магнетизм, то есть некоторые магнитные свойства, которые сохраняет по типу магнита внутри материала, то ротор создает переменный поток в стационарной обмотке статора. Так что это обмотки статора будут получать наведенное напряжение по принципу индукции.

Индукционные генераторы используются в небольших магазинах и домашних хозяйствах, чтобы обеспечить дополнительную поддержку питания и являются наименее дорогостоящими из-за легкого монтажа. В последнее время они широко используется людьми в тех странах, где электрические машины теряют мощность из-за постоянных перепадов напряжения в питающей электросети. Большую часть времени, ротор вращается при помощи небольшого дизельного двигателя соединенного с асинхронным генератором переменного напряжения.

Как вращается ротор

Вращающийся магнитный поток проходит через воздушный зазор между статором, ротором и обмоткой неподвижных проводников в роторе. Этот вращающийся поток, создает напряжение в проводниках ротора, тем самым заставляя наводиться в них ЭДС. В соответствии с законом Фарадея электромагнитной индукции, именно это относительное движение между вращающимся магнитным потоком и неподвижными обмотками ротора, которые возбуждает ЭДС, и является основой вращения.

Двигатель с короткозамкнутым ротором, в котором проводники ротора образовывают замкнутую цепь, в следствии чего возникает ЭДС наводящая ток в нем, направление задается законом Ленса, и является таким, чтобы противодействовать причине его возникновения. Относительное движение ротора между вращающимся магнитным потоком и неподвижным проводником и является его действием к вращению. Таким образом, чтобы уменьшить относительную скорость, ротор начинает вращаться в том же направлении, что и вращающийся поток на обмотках статора, пытаясь поймать его. Частота наведенной на него ЭДС такая же, как частота питания.

Гребневые асинхронные двигатели

Когда напряжение питания низкое, возбуждение обмоток короткозамкнутого ротора не происходит. Это обусловлено тем что, когда число зубцов статора и число зубьев ротора равное, таким образом вызывая магнитную фиксацию между статором и ротором. Этот физический контакт иначе называется зубо-блокировкой или магнитной блокировкой. Данная проблема может быть преодолена путем увеличения количества пазов ротора или статора.

Подключение

Асинхронный двигатель можно остановить, просто поменяв местами любые два из выводов статора. Это используется во время чрезвычайных ситуаций. После он изменяет направление вращающегося потока, который производит вращающий момент, тем самым вызывая разрыв питания на роторе. Это называется противофазным торможением.

//www.youtube.com/embed/hu9TaxRe2UE?feature=player_detailpage

Для того чтобы этого не происходило в однофазном асинхронном двигателе, необходимо использование конденсаторного устройства.

Его нужно подключить к пусковой обмотке, но предварительно обязательно проводится его расчет.

Формула, из которой следует, что электрические машины переменного тока двухфазного или однофазного типа должны снабжаться конденсаторами с мощностью, равной самой мощности двигателя.

QC = Uс I2 = U2 I2 / sin2

Схема: Подключение асинхронного двигателя

Аналогия с муфтой

Рассматривая принцип действия асинхронного электродвигателя, используемого в промышленных машинах, и его технические характеристики, нужно сказать про вращающуюся муфту механического сцепления . Крутящий момент на валу привода должен равняться крутящему моменту на ведомом валу. Кроме того, следует подчеркнуть, что эти два момента являются одним и тем же, поскольку крутящий момент линейного преобразователя вызывается трением между дисков внутри самой муфты.

Электромагнитная муфта сцепления

Похожий принцип действия и у тягового двигателя с фазным ротором. Система такого мотора состоит из восьми полюсов (из которых 4 – основные, а 4 – добавочные), и остовы. На основных полюсах расположены медные катушки. Вращение такого механизма обязано зубчатой передаче, которая получает крутящий момент от вала якоря, так же называемого сердечником. Включение в сеть, производится четырьмя гибкими кабелями. Основное назначение многополюсного электродвигателя – приведение в движение тяжелой техники: тепловозы, тракторы, комбайны и в некоторых случаях, станки.

Достоинства и недостатки

Устройство асинхронного двигателя является практически универсальным, но так же, у данного механизма есть свои плюсы и минусы.

Преимущества асинхронных двигателей переменного тока:

Конструкция простой формы.

Низкая стоимость производства.

Надежная и практичная в обращении конструкция.

Не прихотлив в эксплуатации.

Простая схема управления

Эффективность этих двигателей очень высока, так как нет потерь на трение, и относительно высокий коэффициент мощности.

Недостатки асинхронных двигателей переменного тока:

Не возможен контроль скорости без потерь мощности.

Если увеличивается нагрузка – уменьшается момент.

Относительно небольшой пусковой момент.

Трехфазный асинхронный двигатель

Трехфазный асинхронный электродвигатель — это асинхронный электродвигатель, который имеет трехфазную обмотку статора.

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором — это асинхронный электродвигатель, у которого ротор выполнен с короткозамкнутой обмоткой в виде беличьей клетки [1].

Конструкция асинхронного электродвигателя

Трехфазный асинхронный электродвигатель, как и любой электродвигатель, состоит из двух основных частей — статора и ротора. Статор — неподвижная часть, ротор — вращающаяся часть. Ротор размещается внутри статора. Между ротором и статором имеется небольшое расстояние, называемое воздушным зазором, обычно 0,5-2 мм.

Статор асинхронного двигателяРотор асинхронного двигателя

Статор состоит из корпуса и сердечника с обмоткой. Сердечник статора собирается из тонколистовой технической стали толщиной обычно 0,5 мм, покрытой изоляционным лаком. Шихтованная конструкция сердечника способствует значительному снижению вихревых токов, возникающих в процессе перемагничивания сердечника вращающимся магнитным полем. Обмотки статора располагаются в пазах сердечника.

Корпус и сердечник статора асинхронного электродвигателяКонструкция шихтованного сердечника асинхронного двигателя

Ротор состоит из сердечника с короткозамкнутой обмоткой и вала. Сердечник ротора тоже имеет шихтованную конструкцию. При этом листы ротора не покрыты лаком, так как ток имеет небольшую частоту и оксидной пленки достаточно для ограничения вихревых токов.

Принцип работы. Вращающееся магнитное поле

Принцип действия трехфазного асинхронного электродвигателя основан на способности трехфазной обмотки при включении ее в сеть трехфазного тока создавать вращающееся магнитное поле.

Вращающееся магнитное поле — это основная концепция электрических двигателей и генераторов.

ЗагрузкаВращающееся магнитное поле асинхронного электродвигателя

Частота вращения этого поля, или синхронная частота вращения прямо пропорциональна частоте переменного тока f1 и обратно пропорциональна числу пар полюсов р трехфазной обмотки.

, где n1 – частота вращения магнитного поля статора, об/мин, f1 – частота переменного тока, Гц, p – число пар полюсов

Концепция вращающегося магнитного поля

Чтобы понять феномен вращающегося магнитного поля лучше, рассмотрим упрощенную трехфазную обмотку с тремя витками. Ток текущий по проводнику создает магнитное поле вокруг него. На рисунке ниже показано поле создаваемое трехфазным переменным током в конкретный момент времени

ЗагрузкаМагнитное поле прямого проводника с постоянным токомМагнитное поле создаваемое обмоткой

Составляющие переменного тока будут изменяться со временем, в результате чего будет изменяться создаваемое ими магнитное поле. При этом результирующее магнитное поле трехфазной обмотки будет принимать разную ориентацию, сохраняя при этом одинаковую амплитуду.

Магнитное поле создаваемое трехфазным током в разный момент времениТок протекающий в витках электродвигателя (сдвиг 60°)ЗагрузкаВращающееся магнитное поле

Действие вращающегося магнитного поля на замкнутый виток

Теперь разместим замкнутый проводник внутри вращающегося магнитного поля. По закону электромагнитной индукции изменяющееся магнитное поле приведет к возникновению электродвижущей силы (ЭДС) в проводнике. В свою очередь ЭДС вызовет ток в проводнике. Таким образом, в магнитном поле будет находиться замкнутый проводник с током, на который согласно закону Ампера будет действовать сила, в результате чего контур начнет вращаться.

Влияние вращающегося магнитного поля на замкнутый проводник с током

Короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя

По этому принципу также работает асинхронный электродвигатель. Вместо рамки с током внутри асинхронного двигателя находится короткозамкнутый ротор по конструкции напоминающий беличье колесо. Короткозамкнутый ротор состоит из стержней накоротко замкнутых с торцов кольцами.

Короткозамкнутый ротор «беличья клетка» наиболее широко используемый в асинхронных электродвигателях (показан без вала и сердечника)

Трехфазный переменный ток, проходя по обмоткам статора, создает вращающееся магнитное поле. Таким образом, также как было описано ранее, в стержнях ротора будет индуцироваться ток, в результате чего ротор начнет вращаться. На рисунке ниже Вы можете заметить различие между индуцируемыми токами в стержнях. Это происходит из-за того что величина изменения магнитного поля отличается в разных парах стержней, из-за их разного расположения относительно поля. Изменение тока в стержнях будет изменяться со временем.

Вращающееся магнитное поле пронизывающее короткозамкнутый роторМагнитный момент действующий на ротор

Вы также можете заметить, что стержни ротора наклонены относительно оси вращения. Это делается для того чтобы уменьшить высшие гармоники ЭДС и избавиться от пульсации момента. Если стержни были бы направлены вдоль оси вращения, то в них возникало бы пульсирующее магнитное поле из-за того, что магнитное сопротивление обмотки значительно выше магнитного сопротивления зубцов статора.

Скольжение асинхронного двигателя. Скорость вращения ротора

Отличительный признак асинхронного двигателя состоит в том, что частота вращения ротора n2 меньше синхронной частоты вращения магнитного поля статора n1.

Объясняется это тем, что ЭДС в стержнях обмотки ротора индуцируется только при неравенстве частот вращения n2, где s – скольжение асинхронного электродвигателя, n1 – частота вращения магнитного поля статора, об/мин, n2 – частота вращения ротора, об/мин,

Рассмотрим случай когда частота вращения ротора будет совпадать с частотой вращения магнитного поля статора. В таком случае относительное магнитное поле ротора будет постоянным, таким образом в стержнях ротора не будет создаваться ЭДС, а следовательно и ток. Это значит что сила действующая на ротор будет равна нулю. Таким образом ротор будет замедляться. После чего на стержни ротора опять будет действовать переменное магнитное поле, таким образом будет расти индуцируемый ток и сила. В реальности же ротор асинхронного электродвигателя никогда не достигнет скорости вращения магнитного поля статора. Ротор будет вращаться с некоторой скоростью которая немного меньше синхронной скорости.

Скольжение асинхронного двигателя может изменяться в диапазоне от 0 до 1, т. е. 0—100%. Если s~0, то это соответствует режиму холостого хода, когда ротор двигателя практически не испытывает противодействующего момента; если s=1 — режиму короткого замыкания, при котором ротор двигателя неподвижен (n2 = 0). Скольжение зависит от механической нагрузки на валу двигателя и с ее ростом увеличивается.

Скольжение, соответствующее номинальной нагрузке двигателя, называется номинальным скольжением. Для асинхронных двигателей малой и средней мощности номинальное скольжение изменяется в пределах от 8% до 2%.

Преобразование энергии

Асинхронный двигатель преобразует электрическую энергию подаваемую на обмотки статора, в механическую (вращение вала ротора). Но входная и выходная мощность не равны друг другу так как во время преобразования происходят потери энергии: на трение, нагрев, вихревые токи и потери на гистерезисе. Это энергия рассеивается как тепло. Поэтому асинхронный электродвигатель имеет вентилятор для охлаждения.

Параметры асинхронного двигателя

При подборе таких машин, а также при дальнейшей их эксплуатации необходимо учитывать характеристики асинхронного двигателя. Они бывают энергетические — это коэффициент полезного действия, коэффициент мощности. Важно учитывать и механические показатели. Основным из них считается зависимость между скоростью вращения вала и рабочим усилием, прикладываемым к нему. Существуют ещё пусковые характеристики. Они определяют пусковой, минимальный и максимальный моменты и их соотношение. Важно также знать, каков пусковой ток асинхронного двигателя. Для наиболее эффективного использования двигателя необходимо учитывать все эти параметры.

Нельзя оставить без внимания вопрос энергосбережения. В последнее время он рассматривается не только с позиции уменьшения эксплуатационных затрат. Экономичность электродвигателей снижает уровень экологических проблем, связанных с производством электроэнергии.

Перед производителями постоянно ставятся задачи разработки и выпуска энергосберегающих двигателей, повышения эксплуатационного ресурса, уменьшения шумового уровня.

Улучшить энергосберегающие показатели можно путём снижения потерь при эксплуатации. А они напрямую зависят от рабочей температуры машины. Кроме того, совершенствование этой характеристики неизбежно приведёт к увеличению срока эксплуатации двигателя.

Снизить температуру обмоток можно, применяя вентилятор наружного обдува, закреплённый на хвостовике вала ротора. Но это приводит к неизбежному повышению шума, производимого двигателем при работе. Особенно ощутим этот показатель при высокой скорости вращения ротора.

Таким образом, видно, что асинхронный двигатель имеет один существенный недостаток. Он не способен поддерживать постоянную частоту вращения вала при возрастающих нагрузках. Зато такой двигатель имеет множество преимуществ по сравнению с образцами электродвигателей других конструкций.

Во-первых, он имеет надёжную конструкцию. Работа асинхронного двигателя не вызывает никаких сложностей при его использовании.

Во-вторых, асинхронный двигатель экономичен в производстве и эксплуатации.

В-третьих, эта машина универсальна. Имеется возможность её использования в любых устройствах, которые не требуют точного поддержания частоты вращения вала якоря.

В-четвёртых, двигатель с асинхронным принципом действия востребован и в быту, получая питание только от одной фазы.

Режимы работы

Электродвигатель асинхронного типа универсальный механизм и по продолжительности работы имеет несколько режимов:

Продолжительный;

Кратковременный;

Периодический;

Повторно-кратковременный;

Особый.

Продолжительный режим – основной режим работы асинхронных устройств, который характеризуется постоянной работой электродвигателя без отключений с неизменной нагрузкой. Такой режим работы самый распространенный, используется на промышленных предприятиях повсеместно.

Кратковременный режим – работает до достижения постоянной нагрузки определенное время (от 10 до 90 минут), не успевая максимально разогреться. После этого отключается. Такой режим используют при подаче рабочих веществ (воду, нефть, газ) и прочих ситуациях.

Периодический режим – продолжительность работы имеет определенное значение и по завершении цикла работ отключается. Режим работы пуск-работа-остановка. При этом он может отключаться на время, за которое не успевает остыть до внешних температур и включаться заново.

Повторно-кратковременный режим – двигатель не нагревается максимально, но и не успевает остыть до внешней температуры. Применяется в лифтах, эскалаторах и прочих устройствах.

Особый режим – продолжительность и период включения произвольный.

В электротехнике существует принцип обратимости электрических машин — это означает, что устройство может, как преобразовывать электрическую энергию в механическую, так и совершать обратные действия.

Асинхронные электродвигатели тоже соответствуют этому принципу и имеют двигательный и генераторный режим работы.

Двигательный режим – основной режим работы асинхронного электродвигателя. При подаче напряжения на обмотки возникает электромагнитный вращающий момент, увлекающий за собой ротор с валом и, таким образом, вал начинает вращаться, двигатель выходит на постоянную частоту вращения, совершая полезную работу.

Генераторный режим – основан на принципе возбуждения электрического тока в обмотках двигателя при вращении ротора. Если вращать ротор двигателя механическим способом, то на обмотках статора образуется электродвижущая сила, при наличии конденсатора в обмотках возникает емкостный ток. Если емкость конденсатора будет определенного значения, зависящего от характеристик двигателя, то произойдет самовозбуждение генератора и возникнет трехфазная система напряжений. Таким образом короткозамкнутый электродвигатель будет работать как генератор.

Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей

Для регулирования частоты вращения асинхронных электродвигателей и управления режимами их работы существуют следующие способы:

Частотный – при изменении частоты тока в электрической сети изменяется частота вращения электрического двигателя. Для такого способа применяют устройство, которое называется частотный преобразователь;

Реостатный – при изменении сопротивления реостата в роторе, изменяется частота вращения. Такой способ увеличивает пусковой момент и критическое скольжение;

Импульсный – способ управления, при котором на двигатель подается напряжение специального вида.

Переключение обмоток по время работы электрического двигателя со схемы «звезда» на схему «треугольник», что снижает пусковые токи;

Управление с изменения пар полюсов для короткозамкнутых роторов;

Подключение индуктивного сопротивления для двигателей с фазным ротором.

С развитием электронных систем, управление различными электродвигателями асинхронного типа становится все более эффективным и точным. Такие двигатели используются в мире повсеместно, разнообразие задач, выполняемых такими механизмами, с каждым днем растет, и потребность в них не уменьшается.

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 7 чел.
Средний рейтинг: 4.4 из 5.

≫ Асинхронный двигатель: зачем нужен, принцип работы, конструкция

Асинхронный двигатель – это простое и надежное устройство, способное электрическую энергию преобразовать в механическую. Его изобрел инженер Доливо-Добровольский в конце 19 века. Интерес разработчиков различного оборудования и аппаратуры к этому устройству постоянно возрастает, поэтому в статье мы рассмотрим не только, что такое асинхронный двигатель, но и как он работает, из чего состоит и какими достоинствами обладает.

Асинхронный двигатель: конструкция

Конструкция устройства достаточно проста. Основные части асинхронного двигателя следующие:

Статор, имеющий форму цилиндра. Он собирается из листов стали. В его сердечнике есть пазы, смещенные друг к дружке на 120°. В них укладывается обмотка.

Ротор. Бывает короткозамкнутым или фазным. В первом случае ротором служит сердечник, в котором стержни из алюминия закорочены торцевыми уплотнителями. Фазный ротор состоит из 3-х фазной обмотки. Устройство с фазным ротором всегда трехфазное, а с короткозамкнутым ротором выделяют 3 вида асинхронных двигателей – одно-, двух- и трехфазные.

Конструктивные элементы. Это детали, которые в конструкции асинхронного двигателя отвечают за выполнение вращательных, охлаждающих и защитных функций.

Схематическое изображение конструкции асинхронного двигателя можно найти в сети Интернет.

Что значит асинхронный двигатель и его принцип действия

Асинхронный – это тот, у которого в работе отсутствует синхронность, у которого при старте статическая и подвижная части при вращении имеют разную частоту магнитного потока. Этот показатель у подвижного элемента меньше, чем у неподвижного.

Рассмотрим принцип работы асинхронного двигателя на примере: достаточно взять постоянный магнит и начать его вращать вокруг своей оси на небольшом расстоянии от диска из меди. Очень скоро диск начинает вращение, следуя за магнитом. Такое поведение диска объясняется тем, что из-за вращающегося вблизи магнита в нем появляются токи Фуко, которые двигаются по замкнутому контуру. Это токи короткого замыкания, нагревающие металлическую конструкцию. В диске возникает собственный магнитный поток, который начинает взаимодействовать с полем магнита.

В асинхронном электромоторе источником вращающего поля выступают обмотки статора. Под действием образованного обмотками магнитного потока в проводниках вращающегося элемента формируется электродвижущая сила. Когда магнитный поток статора начинает взаимодействовать с индуцируемым током в обмотке вращающейся части, появляется электромагнитная сила. Она и начинает вращать вал электродвигателя.

Чтобы понять, как работает асинхронный двигатель, представим происходящие в нем действия пошагово:

Двигатель запускается, и магнитный поток неподвижной части пересекает контур вращающегося элемента, формируя электродвижущую силу.

В короткозамкнутом роторе образуется переменный ток.

Под действием магнитных потоков неподвижной и вращающейся части образуется крутящий момент.

Вращающийся элемент стремится к полю неподвижной части.

В определенный момент у неподвижной и вращающейся части двигателя совпадает частота вращения магнитного потока, тогда крутящий момент равен 0, что приводит к затуханию электромагнитных проявлений во вращающемся элементе двигателя.

Контур ротора начинает отставать, магнитный поток статора начинает его возбуждать.

Медлительность ротора в сравнении с магнитным полем статора и обеспечивает несинхронную работу электродвигателя.

Формирование тока в роторе происходит бесконтактно, поэтому не нужно устанавливать в устройстве скользящие контакты. Эта особенность электродвигателя делает его более эффективным и надежным. Изменить направление вращения мотора можно, поменяв фазы на клеммах одной из обмоток. Направление электромагнитной силы можно определить по «правилу буравчика».

Достоинства устройства

Главными достоинствами асинхронных двигателей является простота их конструкции и легкость использования.Также устройство характеризует:

Надежность и долговечность. Из-за бесконтактного взаимодействия между основными деталями устройства оно редко ломается и не изнашивается;

Доступная цена. Простая конструкция и недорогое сырье для производства электродвигателей обеспечивает низкую стоимость оборудования;

Простой принцип использования. Для работы с асинхронным двигателем не нужно обладать специальными навыками.

Универсальность. Электродвигатель асинхронного типа устанавливается практически в любое оборудование.

Эти преимущества объясняют широкое применение асинхронных двигателей во всех отраслях промышленности и сферах человеческой жизни.

Асинхронные двигатели переменного тока | Как работают двигатели переменного тока

Асинхронные двигатели переменного тока | Как работают двигатели переменного тока — объясните это

Вы здесь:
Домашняя страница >
Электричество и электроника >
Асинхронные двигатели

Дом
индекс А-Я
Случайная статья
Хронология
Учебное пособие
О нас
Конфиденциальность и файлы cookie

Криса Вудфорда. Последнее обновление: 28 июня 2021 г.

Вы знаете, как работают электродвигатели? Ответ, вероятно, да и нет! Хотя многие из нас узнали, как
основные моторные работы, из простых научных книг и веб-страниц, таких как эта, многие из
двигатели, которые мы используем каждый день — во всем, от заводских машин до
электрички — вообще так не работают. Что за книги
расскажите нам о простых двигателях постоянного тока (DC), которые имеют
петля из проволоки, вращающаяся между полюсами постоянного магнита; в реальной жизни,
большинство мощных двигателей используют переменный ток (AC) и
работают совершенно по-другому: это то, что мы называем индукционными
двигатели, и они весьма изобретательно используют вращающееся магнитное поле. Давайте посмотрим поближе!

Фото: Обычный асинхронный двигатель переменного тока со снятым корпусом и ротором, видны медные обмотки катушек, составляющих статор (статическая, неподвижная часть двигателя). Эти катушки предназначены для создания вращающегося магнитного поля, которое вращает ротор (подвижную часть двигателя) в пространстве между ними. Фото Дэвида Парсонса предоставлено Министерством энергетики США/NREL.

Содержание

Как работает обычный двигатель постоянного тока?
Как работает двигатель переменного тока?
Как работает асинхронный двигатель переменного тока?
Асинхронные двигатели на практике
Преимущества и недостатки асинхронных двигателей
Кто изобрел асинхронный двигатель?
Узнать больше

Как работает обычный двигатель постоянного тока?

Простые двигатели, описанные в научных книгах, основаны на
кусок проволоки, согнутый в прямоугольную петлю, которая подвешивается между
полюса магнита. (Физики назвали бы это
проводник с током, находящийся в магнитном поле.) Когда
вы подключаете такой провод к батарее, через него протекает постоянный ток, создавая вокруг него временное магнитное поле. Это временное поле
отталкивает исходное поле от постоянного магнита, в результате чего проволока
перевернуть. Обычно провод останавливается в этой точке, а затем снова переворачивается,
но если мы используем остроумное вращающееся соединение
называется коммутатором, мы можем менять направление тока каждый раз, когда
проволока переворачивается, и это означает, что проволока будет продолжать вращаться в
в том же направлении, пока течет ток. Это
Суть простого электродвигателя постоянного тока, который был задуман в
1820-е годы Майкла Фарадея и
превратилось в практическое изобретение о
десять лет спустя Уильям Стерджен. (Более подробную информацию вы найдете в нашей вводной статье об электродвигателях.)

Рисунок: Электродвигатель постоянного тока основан на петле из проволоки, вращающейся внутри фиксированного магнитного поля, создаваемого постоянным магнитом. Коммутатор (разрезное кольцо) и щетки (угольные контакты коммутатора) меняют направление электрического тока каждый раз, когда провод переворачивается, благодаря чему он вращается в том же направлении.

Прежде чем мы перейдем к двигателям переменного тока, давайте быстро
резюмировать, что здесь происходит. В двигателе постоянного тока магнит (и его
магнитное поле) фиксируется на месте и образует внешнюю, статическую часть
двигатель (статор), а катушка провода, несущая электрический
ток формирует вращающуюся часть двигателя
(ротор). Магнитное поле исходит от статора, который представляет собой
постоянным магнитом, пока вы подаете электроэнергию на катушку, которая
составляет ротор. Взаимодействие между постоянными магнитными
поле статора и временное магнитное поле, создаваемое ротором
что заставляет двигатель крутиться.

Рекламные ссылки

Как работает двигатель переменного тока?

В отличие от игрушек и фонариков, в большинстве домов, офисов,
заводы и другие здания не питаются от маленьких батареек:
они питаются не от постоянного тока, а от переменного
(AC), который меняет свое направление примерно 50 раз в секунду
(с частотой 50 Гц). Если вы хотите, чтобы двигатель работал от бытовой сети переменного тока,
вместо батареи постоянного тока нужна другая конструкция двигателя.

В двигателе переменного тока есть кольцо электромагнитов
расположены снаружи (составляя статор),
которые предназначены для создания вращающегося магнитного поля.
Внутри статора есть сплошная металлическая ось, проволочная петля,
катушка, беличья клетка из металлических стержней и межсоединений
(например, вращающиеся клетки, которые люди иногда развлекают домашними мышами),
или какая-либо другая свободно вращающаяся металлическая деталь, которая может проводить
электричество. В отличие от двигателя постоянного тока, где вы отправляете энергию на внутреннюю
ротор, в двигателе переменного тока вы отправляете мощность на внешние катушки, которые составляют
статор. Катушки запитываются попарно, последовательно,
создавая магнитное поле, которое вращается вокруг двигателя снаружи.

Фото: Статор создает магнитное поле с помощью плотно намотанных катушек из медной проволоки,
которые называются обмотками. Когда электродвигатель изнашивается или перегорает, один из вариантов — заменить его другим двигателем. Иногда проще заменить обмотки двигателя новым проводом — квалифицированная работа, называемая перемоткой, что и происходит здесь. Фото Сета Скарлетта любезно предоставлено
ВМС США.

Как это вращающееся поле заставляет двигатель двигаться? Помните, что ротор, подвешенный внутри
магнитное поле, является электрическим проводником. Магнитное поле постоянно меняется (потому что оно вращается), поэтому
согласно законам электромагнетизма (закону Фарадея, если быть точным), магнитное поле производит (или индуцирует, используя термин Фарадея) электрический ток внутри ротора. Если проводник представляет собой кольцо или проволоку, ток течет по нему по петле. Если проводник представляет собой просто цельный кусок металла, вокруг него закручиваются вихревые токи. В любом случае индуцированный ток производит свое
собственного магнитного поля и, согласно другому закону электромагнетизма
(закон Ленца) пытается остановить то, что его вызывает —
вращающееся магнитное поле — также вращением. (Вы можете думать о роторе
отчаянно пытаясь «догнать» вращающееся магнитное поле, чтобы устранить
разница в движении между ними.) Электромагнитная индукция является ключом к тому, почему такой двигатель вращается, и поэтому он называется асинхронным двигателем.

Фото: Эффективный асинхронный двигатель переменного тока. Фото Аль Пуэнте любезно предоставлено
НРЕЛ.

Как работает асинхронный двигатель переменного тока?

Вот небольшая анимация, чтобы подвести итог и, надеюсь, сделать все понятным:

Две пары катушек электромагнитов, показанные здесь красным и синим цветом, поочередно питаются от источника переменного тока (не показан, но входит в провода справа). Две красные катушки соединены последовательно и запитываются вместе, а две синие
катушки подключены одинаково. Поскольку это переменный ток, ток в каждой катушке не включается и не выключается резко (как показано на этой анимации), а плавно возрастает и падает в форме синусоиды: когда красные катушки наиболее активны, синие катушки полностью неактивны, и наоборот. Другими словами, их токи не совпадают (90° не по фазе).
Когда катушки находятся под напряжением, магнитное поле, которое они создают между ними, индуцирует электрический ток в роторе. Этот ток создает собственное магнитное поле, которое пытается противодействовать тому, что его вызвало (магнитному полю внешних катушек). Взаимодействие между двумя полями заставляет ротор вращаться.
Поскольку магнитное поле чередуется между красной и синей катушками, оно эффективно вращается вокруг двигателя. Вращающееся магнитное поле заставляет ротор вращаться в том же направлении и (теоретически) почти с той же скоростью.

Асинхронные двигатели на практике

Что управляет скоростью двигателя переменного тока?

Фото: Частотно-регулируемый двигатель. Фото Уоррена Гретца предоставлено
НРЕЛ.

В синхронных двигателях переменного тока ротор вращается точно с той же скоростью, что и вращающееся магнитное поле; в асинхронном двигателе ротор всегда вращается с меньшей скоростью, чем поле, что делает его примером так называемого асинхронного двигателя переменного тока. Теоретическая скорость ротора асинхронного двигателя зависит от частоты сети переменного тока и количества витков, составляющих статор, и при отсутствии нагрузки на двигатель приближается к скорости вращающегося магнитного поля. На практике нагрузка на двигатель (что бы он ни приводил) также играет роль, замедляя ротор. Чем больше нагрузка, тем больше «скольжение» между скоростью вращающегося магнитного поля и фактической скоростью вращения ротора. Чтобы контролировать скорость двигателя переменного тока (заставить его работать быстрее или медленнее), вы должны увеличить или уменьшить частоту источника переменного тока, используя так называемый
частотно-регулируемый привод. Поэтому, когда вы регулируете скорость чего-то вроде фабричной машины, питаемой от асинхронного двигателя переменного тока, вы на самом деле управляете цепью, которая повышает или понижает частоту тока, приводящего в движение двигатель.

Что такое «фаза» двигателя переменного тока?

Мы не обязательно должны управлять ротором с четырьмя катушками (две противоположные пары), как показано здесь. Можно построить асинхронные двигатели с любым другим расположением катушек. Чем больше у вас катушек, тем плавнее будет работать двигатель. Количество отдельных электрических токов, питающих катушки независимо, не синхронно, известно как фаза двигателя, поэтому показанная выше конструкция представляет собой двухфазный двигатель (с двумя токами, питающими четыре катушки, которые работают не синхронно в двух парах). ). В трехфазном двигателе у нас может быть три катушки, расположенные вокруг статора треугольником, шесть равномерно расположенных катушек (три пары) или даже 12 катушек (три набора по четыре катушки) с одной, двумя или четырьмя катушками. включается и выключается одновременно тремя отдельными противофазными токами.

Анимация: трехфазный двигатель, работающий от трех токов (обозначен красным, зеленым и
синие пары катушек), сдвинутые по фазе на 120°.

Преимущества и недостатки асинхронных двигателей

Преимущества

Самым большим преимуществом асинхронных двигателей переменного тока является их простота. У них есть только одна движущаяся часть,
ротор, что делает их недорогими, тихими, долговечными и относительно безотказными. ОКРУГ КОЛУМБИЯ
двигатели, напротив, имеют коллектор и угольные щетки, которые изнашиваются
выходят из строя и время от времени нуждаются в замене. Трение между щетками и
коммутатор также делает двигатели постоянного тока относительно шумными (а иногда даже довольно вонючими).

Произведение искусства: Электродвигатели чрезвычайно эффективны, обычно они преобразуют около 85 процентов поступающей электроэнергии в полезную, исходящую механическую работу. Несмотря на это, внутри обмоток по-прежнему теряется довольно много энергии в виде тепла, поэтому двигатели могут сильно нагреваться. Большинство промышленных двигателей переменного тока имеют встроенную систему охлаждения. Внутри корпуса есть вентилятор, прикрепленный к валу ротора (на противоположном конце оси, приводящей в движение любую машину, к которой прикреплен двигатель), показанный здесь красным. Вентилятор всасывает воздух в мотор, обдувая его снаружи корпуса мимо ребер радиатора. Если вы когда-нибудь задумывались, почему у электродвигателей такие выступы снаружи (как вы можете видеть на верхнем фото на этой странице), то причина в том, что они охлаждают двигатель.

Недостатки

Поскольку скорость асинхронного двигателя зависит от частоты переменного тока, приводящего его в движение, он вращается со
постоянная скорость, если вы не используете частотно-регулируемый привод; скорость двигателей постоянного тока намного легче контролировать, просто повышая или понижая напряжение питания. Хотя асинхронные двигатели относительно просты, они могут быть довольно тяжелыми и громоздкими из-за их катушек. В отличие от двигателей постоянного тока, они не могут работать от батарей или любого другого источника постоянного тока (например, солнечных батарей) без использования инвертора (устройства, которое превращает постоянный ток в переменный). Это потому, что им нужно переменное магнитное поле, чтобы вращать ротор.

Кто изобрел асинхронный двигатель?

Работа: Оригинальный дизайн Николы Теслы для асинхронного двигателя переменного тока. Он работает точно так же, как анимация выше, с двумя синими и двумя красными катушками, попеременно питаемыми генератором справа. Это произведение искусства взято из оригинального патента Теслы, депонированного в Бюро по патентам и товарным знакам США, с которым вы можете ознакомиться самостоятельно в приведенных ниже ссылках.

Никола Тесла (1856–1943) был физиком.
и плодовитый изобретатель, чей удивительный вклад в науку и технику
никогда не были полностью признаны. После того, как он прибыл в Соединенные Штаты в возрасте 28 лет, он начал
работал на знаменитого пионера электротехники Томаса Эдисона. Но двое мужчин выпали
катастрофически и вскоре стали заклятыми соперниками. Тесла твердо верил
что переменный ток (AC) намного превосходит постоянный ток (DC),
в то время как Эдисон думал об обратном. Со своим партнером Джорджем
Вестингауз, Тесла защищали переменный ток, а Эдисон
полны решимости управлять миром в округе Колумбия и придумывали всевозможные
рекламные трюки, чтобы доказать, что переменный ток слишком опасен для широкого использования
(изобретение электрического стула, чтобы доказать, что переменный ток может быть смертельным, и
даже убить слона Топси электрическим током, чтобы показать, насколько это смертельно и жестоко). Битва между этими двумя
очень разные взгляды на электроэнергию иногда называют Войной токов.

Несмотря на все (или худшие) усилия Эдисона, Тесла победил, и теперь электричество переменного тока обеспечивает большую часть энергии.
мира. Во многом поэтому многие электродвигатели,
электроприборы в наших домах, фабриках и офисах работают на переменном токе.
асинхронные двигатели, работающие от вращающихся магнитных полей, которые Никола
Тесла разработал в 1880-х годах (его патент, показанный здесь, был выдан в мае 1888 года). итальянский физик по имени
Галилео Феррарис самостоятельно пришел к той же идее примерно в то же время, но история обошлась с ним еще более жестоко, чем
Тесла и его имя теперь почти забыты.

Узнать больше

На этом сайте

Батарейки
Вихретоковые тормоза (электромагнитные тормоза)
Электричество
Электродвигатели
Двигатели
Ступичные двигатели
Линейные двигатели
Шаговые двигатели

На других сайтах

Электродвигатели и генераторы Джо Вульфа. На превосходном веб-сайте Physclips есть превосходная страница, на которой сравниваются различные типы двигателей постоянного и переменного тока с некоторыми действительно отличными анимациями.
PBS: Tesla: Master of Lightning: отличный мини-сайт о Николе Тесле, его жизни и удивительных изобретениях.

Книги

Для читателей старшего возраста

Электродвигатели и приводы: основы, типы и применение Остина Хьюза и Билла Друри, Newnes (Elsevier), 2013. Асинхронные двигатели рассматриваются в главах 5, 6 и 7.
Волшебник: жизнь и времена Николы Теслы, Марк Дж. Сейфер, Кенсингтон, 2016 г.
Тесла: Человек вне времени, Маргарет Чейни, Touchstone, 2011.

Для младших читателей

Электричество для молодых мастеров: Веселые и легкие проекты «Сделай сам» Марка де Винка. Maker Media/O’Reilly, 2017. Отличное практическое введение в электричество, включая пару заданий, связанных с созданием электродвигателей с нуля. Возраст 9–12 лет.
Эксперименты с электродвигателем, Эд Соби. Enslow, 2011. Это отличное общее введение в электродвигатели с большим количеством более широкого контекста науки и техники. Однако по очевидным практическим соображениям и соображениям безопасности основное внимание уделяется Двигатель постоянного тока только для проектов и лучше всего подходит для детей в возрасте 11–14 лет.
Сила и энергия Криса Вудфорда. Facts on File, 2004. Одна из моих книг, посвященная истории человеческих усилий по использованию энергии с древних времен до наших дней. Возраст 10+.
Никола Тесла: разработчик электроэнергии Криса Вудфорда, в книге «Изобретатели и изобретения», том 5. Нью-Йорк: Маршалл Кавендиш, 2008 г. Краткую биографию Теслы я написал несколько лет назад. На момент написания все это, кажется, было доступно в Интернете по этой ссылке на Google Книги. Возраст 9–12.

Патенты

Патенты предлагают более глубокие технические детали и собственное понимание изобретателем своей работы. Вот очень небольшая подборка многих патентов США, касающихся асинхронных двигателей.

Патент США 381 968: Электромагнитный двигатель Николы Теслы, 1 мая 1888 г. Оригинальный патент на асинхронный двигатель переменного тока.
Патент США 2 959 721: Многофазные асинхронные двигатели Томаса Х. Бартона и др., Lancashire Dynamo & Crypto Ltd, 8 ноября 1960 г. Асинхронный двигатель с улучшенным регулированием скорости.
Патент США 4,311,932: Жидкостное охлаждение для асинхронных двигателей Раймонда Н. Олсона, Sundstrand Corporation, 19 января 1982 г. Эффективный метод жидкостного охлаждения двигателя без чрезмерного сопротивления жидкости вращающимся компонентам.
Патент США 5,751,082: Асинхронный двигатель с высоким пусковым моментом, автор Umesh C. Gupta, Vickers, Inc., 12 мая 1998 г. Современный двигатель с высоким начальным крутящим моментом.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты

Статьи с этого веб-сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных произведений без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и/или нарушение смежных прав может повлечь за собой серьезные гражданские или уголовные санкции.

Подпишитесь на нас

Оценить эту страницу

Пожалуйста, оцените или оставьте отзыв на этой странице, и я сделаю пожертвование WaterAid.

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней друзьям:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис. (2012/2020) Асинхронные двигатели. Получено с https://www.explainthatstuff.com/induction-motors.html. [Доступ (вставьте дату здесь)]

Подробнее на нашем веб-сайте.

Связь
Компьютеры
Электричество и электроника
Энергия
Машиностроение
Окружающая среда

Гаджеты
Домашняя жизнь
Материалы
Наука
Инструменты и приборы
Транспорт

↑ Вернуться к началу

Асинхронные двигатели переменного тока | Как работают двигатели переменного тока

Асинхронные двигатели переменного тока | Как работают двигатели переменного тока — объясните это

Вы здесь:
Домашняя страница >
Электричество и электроника >
Асинхронные двигатели

Дом
индекс А-Я
Случайная статья
Хронология
Учебное пособие
О нас
Конфиденциальность и файлы cookie

Криса Вудфорда. Последнее обновление: 28 июня 2021 г.

Содержание

Как работает обычный двигатель постоянного тока?
Как работает двигатель переменного тока?
Как работает асинхронный двигатель переменного тока?
Асинхронные двигатели на практике
Преимущества и недостатки асинхронных двигателей
Кто изобрел асинхронный двигатель?
Узнать больше

Как работает обычный двигатель постоянного тока?

Рекламные ссылки

Как работает двигатель переменного тока?

Фото: Эффективный асинхронный двигатель переменного тока. Фото Аль Пуэнте любезно предоставлено
НРЕЛ.

Как работает асинхронный двигатель переменного тока?

Вот небольшая анимация, чтобы подвести итог и, надеюсь, сделать все понятным:

Две пары катушек электромагнитов, показанные здесь красным и синим цветом, поочередно питаются от источника переменного тока (не показан, но входит в провода справа). Две красные катушки соединены последовательно и запитываются вместе, а две синие
катушки подключены одинаково. Поскольку это переменный ток, ток в каждой катушке не включается и не выключается резко (как показано на этой анимации), а плавно возрастает и падает в форме синусоиды: когда красные катушки наиболее активны, синие катушки полностью неактивны, и наоборот. Другими словами, их токи не совпадают (90° не по фазе).
Когда катушки находятся под напряжением, магнитное поле, которое они создают между ними, индуцирует электрический ток в роторе. Этот ток создает собственное магнитное поле, которое пытается противодействовать тому, что его вызвало (магнитному полю внешних катушек). Взаимодействие между двумя полями заставляет ротор вращаться.
Поскольку магнитное поле чередуется между красной и синей катушками, оно эффективно вращается вокруг двигателя. Вращающееся магнитное поле заставляет ротор вращаться в том же направлении и (теоретически) почти с той же скоростью.

Асинхронные двигатели на практике

Что управляет скоростью двигателя переменного тока?

Фото: Частотно-регулируемый двигатель. Фото Уоррена Гретца предоставлено
НРЕЛ.

Что такое «фаза» двигателя переменного тока?

Преимущества и недостатки асинхронных двигателей

Преимущества

Недостатки

Кто изобрел асинхронный двигатель?

Узнать больше

На этом сайте

Батарейки
Вихретоковые тормоза (электромагнитные тормоза)
Электричество
Электродвигатели
Двигатели
Ступичные двигатели
Линейные двигатели
Шаговые двигатели

На других сайтах

Электродвигатели и генераторы Джо Вульфа. На превосходном веб-сайте Physclips есть превосходная страница, на которой сравниваются различные типы двигателей постоянного и переменного тока с некоторыми действительно отличными анимациями.
PBS: Tesla: Master of Lightning: отличный мини-сайт о Николе Тесле, его жизни и удивительных изобретениях.

Книги

Для читателей старшего возраста

Электродвигатели и приводы: основы, типы и применение Остина Хьюза и Билла Друри, Newnes (Elsevier), 2013. Асинхронные двигатели рассматриваются в главах 5, 6 и 7.
Волшебник: жизнь и времена Николы Теслы, Марк Дж. Сейфер, Кенсингтон, 2016 г.
Тесла: Человек вне времени, Маргарет Чейни, Touchstone, 2011.

Для младших читателей

Электричество для молодых мастеров: Веселые и легкие проекты «Сделай сам» Марка де Винка. Maker Media/O’Reilly, 2017. Отличное практическое введение в электричество, включая пару заданий, связанных с созданием электродвигателей с нуля. Возраст 9–12 лет.
Эксперименты с электродвигателем, Эд Соби. Enslow, 2011. Это отличное общее введение в электродвигатели с большим количеством более широкого контекста науки и техники. Однако по очевидным практическим соображениям и соображениям безопасности основное внимание уделяется Двигатель постоянного тока только для проектов и лучше всего подходит для детей в возрасте 11–14 лет.
Сила и энергия Криса Вудфорда. Facts on File, 2004. Одна из моих книг, посвященная истории человеческих усилий по использованию энергии с древних времен до наших дней. Возраст 10+.
Никола Тесла: разработчик электроэнергии Криса Вудфорда, в книге «Изобретатели и изобретения», том 5. Нью-Йорк: Маршалл Кавендиш, 2008 г. Краткую биографию Теслы я написал несколько лет назад. На момент написания все это, кажется, было доступно в Интернете по этой ссылке на Google Книги. Возраст 9–12.

Патенты

Патент США 381 968: Электромагнитный двигатель Николы Теслы, 1 мая 1888 г. Оригинальный патент на асинхронный двигатель переменного тока.
Патент США 2 959 721: Многофазные асинхронные двигатели Томаса Х. Бартона и др., Lancashire Dynamo & Crypto Ltd, 8 ноября 1960 г. Асинхронный двигатель с улучшенным регулированием скорости.
Патент США 4,311,932: Жидкостное охлаждение для асинхронных двигателей Раймонда Н. Олсона, Sundstrand Corporation, 19 января 1982 г. Эффективный метод жидкостного охлаждения двигателя без чрезмерного сопротивления жидкости вращающимся компонентам.
Патент США 5,751,082: Асинхронный двигатель с высоким пусковым моментом, автор Umesh C. Gupta, Vickers, Inc., 12 мая 1998 г. Современный двигатель с высоким начальным крутящим моментом.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты

Подпишитесь на нас

Оценить эту страницу

Пожалуйста, оцените или оставьте отзыв на этой странице, и я сделаю пожертвование WaterAid.

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней друзьям:

Цитировать эту страницу

Подробнее на нашем веб-сайте…

Связь
Компьютеры
Электричество и электроника
Энергия
Машиностроение
Окружающая среда

Гаджеты
Домашняя жизнь
Материалы
Наука
Инструменты и приборы
Транспорт

↑ Вернуться к началу

Асинхронные двигатели переменного тока | Как работают двигатели переменного тока

Асинхронные двигатели переменного тока | Как работают двигатели переменного тока — объясните это

Вы здесь:
Домашняя страница >
Электричество и электроника >
Асинхронные двигатели

Дом
индекс А-Я
Случайная статья
Хронология
Учебное пособие
О нас
Конфиденциальность и файлы cookie

org/Person»> Криса Вудфорда. Последнее обновление: 28 июня 2021 г.

Содержание

Как работает обычный двигатель постоянного тока?
Как работает двигатель переменного тока?
Как работает асинхронный двигатель переменного тока?
Асинхронные двигатели на практике
Преимущества и недостатки асинхронных двигателей
Кто изобрел асинхронный двигатель?
Узнать больше

Как работает обычный двигатель постоянного тока?

Рекламные ссылки

Как работает двигатель переменного тока?

Фото: Эффективный асинхронный двигатель переменного тока. Фото Аль Пуэнте любезно предоставлено
НРЕЛ.

Как работает асинхронный двигатель переменного тока?

Вот небольшая анимация, чтобы подвести итог и, надеюсь, сделать все понятным:

Две пары катушек электромагнитов, показанные здесь красным и синим цветом, поочередно питаются от источника переменного тока (не показан, но входит в провода справа). Две красные катушки соединены последовательно и запитываются вместе, а две синие
катушки подключены одинаково. Поскольку это переменный ток, ток в каждой катушке не включается и не выключается резко (как показано на этой анимации), а плавно возрастает и падает в форме синусоиды: когда красные катушки наиболее активны, синие катушки полностью неактивны, и наоборот. Другими словами, их токи не совпадают (90° не по фазе).
Когда катушки находятся под напряжением, магнитное поле, которое они создают между ними, индуцирует электрический ток в роторе. Этот ток создает собственное магнитное поле, которое пытается противодействовать тому, что его вызвало (магнитному полю внешних катушек). Взаимодействие между двумя полями заставляет ротор вращаться.
Поскольку магнитное поле чередуется между красной и синей катушками, оно эффективно вращается вокруг двигателя. Вращающееся магнитное поле заставляет ротор вращаться в том же направлении и (теоретически) почти с той же скоростью.

Асинхронные двигатели на практике

Что управляет скоростью двигателя переменного тока?

Фото: Частотно-регулируемый двигатель. Фото Уоррена Гретца предоставлено
НРЕЛ.

Что такое «фаза» двигателя переменного тока?

Преимущества и недостатки асинхронных двигателей

Преимущества

Недостатки

Кто изобрел асинхронный двигатель?

Узнать больше

На этом сайте

Батарейки
Вихретоковые тормоза (электромагнитные тормоза)
Электричество
Электродвигатели
Двигатели
Ступичные двигатели
Линейные двигатели
Шаговые двигатели

На других сайтах

Электродвигатели и генераторы Джо Вульфа. На превосходном веб-сайте Physclips есть превосходная страница, на которой сравниваются различные типы двигателей постоянного и переменного тока с некоторыми действительно отличными анимациями.
PBS: Tesla: Master of Lightning: отличный мини-сайт о Николе Тесле, его жизни и удивительных изобретениях.

Книги

Для читателей старшего возраста

Электродвигатели и приводы: основы, типы и применение Остина Хьюза и Билла Друри, Newnes (Elsevier), 2013. Асинхронные двигатели рассматриваются в главах 5, 6 и 7.
Волшебник: жизнь и времена Николы Теслы, Марк Дж. Сейфер, Кенсингтон, 2016 г.
Тесла: Человек вне времени, Маргарет Чейни, Touchstone, 2011.

Для младших читателей

Электричество для молодых мастеров: Веселые и легкие проекты «Сделай сам» Марка де Винка. Maker Media/O’Reilly, 2017. Отличное практическое введение в электричество, включая пару заданий, связанных с созданием электродвигателей с нуля. Возраст 9–12 лет.
Эксперименты с электродвигателем, Эд Соби. Enslow, 2011. Это отличное общее введение в электродвигатели с большим количеством более широкого контекста науки и техники. Однако по очевидным практическим соображениям и соображениям безопасности основное внимание уделяется Двигатель постоянного тока только для проектов и лучше всего подходит для детей в возрасте 11–14 лет.
Сила и энергия Криса Вудфорда. Facts on File, 2004. Одна из моих книг, посвященная истории человеческих усилий по использованию энергии с древних времен до наших дней. Возраст 10+.
Никола Тесла: разработчик электроэнергии Криса Вудфорда, в книге «Изобретатели и изобретения», том 5. Нью-Йорк: Маршалл Кавендиш, 2008 г. Краткую биографию Теслы я написал несколько лет назад. На момент написания все это, кажется, было доступно в Интернете по этой ссылке на Google Книги. Возраст 9–12.

Патенты

Патент США 381 968: Электромагнитный двигатель Николы Теслы, 1 мая 1888 г. Оригинальный патент на асинхронный двигатель переменного тока.
Патент США 2 959 721: Многофазные асинхронные двигатели Томаса Х. Бартона и др., Lancashire Dynamo & Crypto Ltd, 8 ноября 1960 г. Асинхронный двигатель с улучшенным регулированием скорости.
Патент США 4,311,932: Жидкостное охлаждение для асинхронных двигателей Раймонда Н. Олсона, Sundstrand Corporation, 19 января 1982 г. Эффективный метод жидкостного охлаждения двигателя без чрезмерного сопротивления жидкости вращающимся компонентам.
Патент США 5,751,082: Асинхронный двигатель с высоким пусковым моментом, автор Umesh C. Gupta, Vickers, Inc., 12 мая 1998 г. Современный двигатель с высоким начальным крутящим моментом.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты

Подпишитесь на нас

Оценить эту страницу

Пожалуйста, оцените или оставьте отзыв на этой странице, и я сделаю пожертвование WaterAid.

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее или рассказать о ней друзьям:

Цитировать эту страницу

Подробнее на нашем веб-сайте…

Связь
Компьютеры
Электричество и электроника
Энергия
Машиностроение
Окружающая среда

Гаджеты
Домашняя жизнь
Материалы
Наука
Инструменты и приборы
Транспорт

↑ Вернуться к началу

Как работает асинхронный двигатель?

26 сентября 2019 г.

Изобретение асинхронных двигателей навсегда изменило ход человеческой цивилизации. Этот двигатель столетней давности, изобретенный великим ученым Николой Теслой, является самым распространенным типом двигателя даже сегодня. Фактически около 50 процентов мирового потребления электроэнергии приходится на асинхронные двигатели. Давайте перейдем к работе асинхронных двигателей или, точнее, к гениальному мышлению Николы Теслы.

Части асинхронного двигателя

Асинхронный двигатель состоит из 2 основных частей; статор и ротор (рис. 1). Статор — неподвижная часть, а ротор — вращающаяся часть. Статор в основном представляет собой обмотку из 3 катушек, и на него подается трехфазная мощность переменного тока. Ротор находится внутри статора. Между ротором и статором будет небольшой зазор, известный как воздушный зазор. Величина радиального воздушного зазора может варьироваться от 0,5 до 2 мм.

Рис. 1 Статор и ротор асинхронного двигателя

Детали конструкции статора

Статор изготавливается путем укладки тонкощелевых высокопроницаемых стальных пластин внутри стального или чугунного каркаса. Расположение стальных пластин внутри рамы показано на следующем рисунке. Здесь показаны лишь немногие из стальных пластин. Обмотка проходит через пазы статора.

Рис. 2 Детали конструкции статора

Влияние трехфазного тока, проходящего через обмотку статора

Когда через обмотку проходит трехфазный переменный ток, происходит нечто очень интересное. Он создает вращающееся магнитное поле (RMF). Как показано на рисунке ниже, создается магнитное поле, которое по своей природе вращается. RMF является важным понятием в электрических машинах. Мы увидим, как это производится в следующем разделе.

Рис. 3 Вращающееся магнитное поле создается в асинхронном двигателе

Концепция вращающегося магнитного поля (RMF)

Чтобы понять явление вращающегося магнитного поля, гораздо лучше рассмотреть упрощенную трехфазную обмотку всего с 3 катушки. Провод с током создает вокруг себя магнитное поле. Теперь для этого специального устройства магнитное поле, создаваемое 3-фазным переменным током, будет таким, как показано в определенный момент.

Рис. 4 Магнитное поле создается вокруг одиночного провода и упрощенной обмотки

Компоненты переменного тока будут меняться со временем. Еще два случая показаны на следующем рисунке, где из-за изменения переменного тока также меняется магнитное поле. Понятно, что магнитное поле просто принимает другую ориентацию, но его величина остается прежней. Из этих трех положений становится ясно, что это похоже на вращающееся магнитное поле одинаковой силы. Скорость вращения магнитного поля известна как синхронная скорость.

Рис. 5A 3-фазный переменный ток Рис. 5B Здесь проиллюстрирована концепция вращающегося магнитного поля

Влияние RMF на замкнутый проводник

Предположим, вы помещаете замкнутый проводник внутрь такого вращающегося магнитного поля. Поскольку магнитное поле колеблется, в контуре будет индуцироваться ЭДС в соответствии с законом Фарадея. ЭДС создаст ток через петлю. Таким образом, ситуация стала такой, как если бы петля с током находилась в магнитном поле. Это создаст магнитную силу в петле в соответствии с законом Лоренца, поэтому петля начнет вращаться, это ясно показано на рис. 6.

Рис.6 Влияние RMF на замкнутый проводник

Работа асинхронного двигателя

Аналогичное явление также происходит внутри асинхронного двигателя. Здесь вместо простой петли используется что-то очень похожее на беличью клетку. Беличья клетка имеет стержни, закороченные концевыми кольцами.

Трехфазный переменный ток, проходящий через обмотку статора, создает вращающееся магнитное поле. Итак, как и в предыдущем случае, в стержнях беличьей клетки индуцируется ток, и она начинает вращаться. Вы можете заметить изменение индуцированного тока в стержнях с короткозамкнутым ротором. Это происходит из-за того, что скорость изменения магнитного потока в одной паре беличьих стержней отличается от другой из-за разной ориентации. Это изменение тока в баре будет меняться со временем.

Рис.7 RMF создает крутящий момент на роторе, как и в случае простой обмотки

Вот почему используется название асинхронный двигатель, электричество индуцируется в роторе за счет магнитной индукции, а не прямого электрического соединения. Чтобы способствовать такой электромагнитной индукции, внутри ротора упакованы пластины с изолированным железным сердечником.

Рис.:8 Тонкие слои пластины железа, упакованные в ротор

Такие маленькие кусочки слоев железа обеспечивают минимальные потери на вихревые токи. Вы можете отметить одно большое преимущество трехфазных асинхронных двигателей, так как они по своей сути являются самозапускающимися.
Также можно заметить, что стержни беличьей клетки наклонены к оси вращения, или она имеет перекос. Это необходимо для предотвращения колебаний крутящего момента. Если бы стержни были прямыми, был бы небольшой промежуток времени для передачи крутящего момента в паре стержней ротора на следующую пару. Это вызовет колебания крутящего момента и вибрацию ротора. За счет перекоса стержней ротора до того, как крутящий момент в одной паре стержней исчезнет, в действие вступает следующая пара. Это позволяет избежать колебаний крутящего момента.

Скорость вращения ротора и концепция скольжения

Здесь вы можете заметить, что и магнитное поле, и ротор вращаются. Но с какой скоростью будет вращаться ротор?. Чтобы получить ответ на этот вопрос, рассмотрим разные случаи.

Рассмотрим случай, когда скорость вращения ротора равна скорости магнитного поля. Ротор испытывает магнитное поле в относительной системе отсчета. Поскольку и магнитное поле, и ротор вращаются с одинаковой скоростью относительно ротора, магнитное поле стационарно. Ротор будет находиться в постоянном магнитном поле, поэтому не будет наведенной ЭДС и тока. Это означает нулевое усилие на стержнях ротора, поэтому ротор будет постепенно замедляться. Но когда он замедляется, петли ротора будут испытывать переменное магнитное поле, поэтому индуцированный ток и сила снова возрастут, и ротор ускорится. Короче говоря, ротор никогда не сможет догнать скорость магнитного поля. Он вращается с определенной скоростью, которая немного меньше синхронной скорости. Разница в синхронной и роторной скорости известна как скольжение.

N

_РОТОР < N _S

СКОЛЬЖЕНИЕ = (N

_S — N _R )/ N _S

ЗНАЧЕНИЕ СКОЛЬЖЕНИЯ 3 показано здесь Рис.

Передача энергии в двигателе

Механическая мощность вращения, полученная от ротора, передается через приводной вал.
Короче говоря, в асинхронном двигателе электрическая энергия поступает через статор и выводится из двигателя, механическое вращение получается от ротора.

Рис.10 Передача мощности в двигателе

Но между входной и выходной мощностью будут многочисленные потери энергии, связанные с двигателем. Различными компонентами этих потерь являются потери на трение, потери в меди, вихревые токи и потери на гистерезис. Такие потери энергии во время работы двигателя рассеиваются в виде тепла, поэтому вентилятор на другом конце помогает охлаждать двигатель.

Рис.11 Охлаждающий вентилятор используется для отвода тепла, выделяемого двигателем

Почему асинхронные двигатели так популярны?

Теперь давайте разберемся, почему асинхронные двигатели доминируют как в промышленности, так и в быту. Вы можете заметить, что асинхронные двигатели не требуют постоянного магнита. У них нет даже щеток, колец коллектора или датчика положения, как у других аналогов электрических машин. Асинхронные двигатели также запускаются автоматически. Наиболее важным преимуществом является то, что скорость асинхронного двигателя можно легко контролировать, контролируя частоту входной мощности.

Чтобы понять это правильно, давайте еще раз рассмотрим простое расположение катушек. Мы узнали, что вращающееся магнитное поле создается из-за трехфазной входной мощности. Совершенно ясно, что скорость RMF пропорциональна частоте входной мощности. Поскольку ротор всегда пытается догнать RMF, скорость ротора также пропорциональна частоте мощности переменного тока.

N

_S ∝ f

Таким образом, используя частотно-регулируемый привод, можно очень легко регулировать скорость асинхронного двигателя. Это свойство асинхронного двигателя делает его привлекательным выбором для лифтов, кранов и даже электромобилей. Благодаря диапазону высоких скоростей асинхронных двигателей электромобили могут работать с одноступенчатой коробкой передач.

Рис:12 Односкоростная коробка передач

Рис:13 Контуры КПД асинхронного двигателя

Еще одно интересное свойство асинхронного двигателя заключается в том, что когда ротор приводится в движение первичным двигателем, он также может действовать как генератор. В этом случае вы должны убедиться, что скорость RMF всегда меньше скорости вращения ротора.

Рис.:14 RMF-скорость всегда меньше скорости вращения ротора

Мы считаем, что теперь вы получили четкое представление об оригинальных принципах работы асинхронного двигателя, а также о том, почему он до сих пор правит бытовым и промышленным миром.

ОБ АВТОРЕ

Сабин Мэтью, аспирант ИИТ Дели в области машиностроения. Основатель Lesics Engineers Pvt Ltd и YouTube-канала LESICS. Он предоставляет качественное инженерное образование на своем канале YouTube. А «LESICS» охватывает огромное количество инженерных тем. Сабин очень увлечен пониманием физики сложных технологий и объяснением их простыми словами. Чтобы узнать больше об авторе, перейдите по этой ссылке

Все об асинхронных двигателях — что они собой представляют и как они работают

Способность преобразовывать электрическую энергию в механическую — и наоборот — оказала фундаментальное влияние на современный мир. Электростанции, робототехника, фабрики и многое другое использовали электродвигатели, чтобы полностью изменить темпы развития промышленности. Эти двигатели преобразуют электрический ток во вращательное движение, и в этой статье мы рассмотрим, как эта задача решается с помощью асинхронных двигателей. Эти двигатели представляют собой класс двигателей переменного тока, которые реализуют эффект электромагнитной индукции для создания вращательной энергии. Эти двигатели представляют собой мощные машины, которые доминируют в промышленном мире благодаря своей простой, но эффективной конструкции. В этой статье будут описаны функции, технические характеристики и области применения асинхронных двигателей, а также предложено, как выбрать лучший тип асинхронного двигателя для вашего проекта.

Что такое асинхронные двигатели?

Асинхронные двигатели — это тип двигателей переменного тока, изобретенных в конце 1800-х годов, и они представляют собой практическое применение науки об электромагнетизме. Эти двигатели состоят из статоров и роторов, которые являются неподвижными и вращающимися компонентами двигателя соответственно. Статор — корпус двигателя — содержит обмотки провода, подключенные к источнику переменного тока, а ротор — свободно движущийся «якорь» — устроен так, что может взаимодействовать с катушками статора посредством электромагнетизма. Характеристики ротора зависят от типа асинхронного двигателя (беличья клетка, 3-фазный, обмотка и т. д.), но во всех случаях электромагнитное поле (ЭДС), создаваемое в статоре, индуцирует противодействующую ЭДС в роторе и, следовательно, создает энергия вращения от электромагнитной индукции.

Как работают асинхронные двигатели?

Несмотря на то, что асинхронные двигатели имеют элегантную конструкцию, они обманчиво сложны в объяснении того, как они работают, поскольку они связаны с невидимой физикой электромагнетизма.

Витки проволоки в статоре подключены к переменному току, который создает ЭДС вокруг движущихся зарядов в катушке в соответствии с законом Ампера. Переменный ток вызывает переключение направления тока в катушках, изменяя ориентацию ЭДС статора в фазе с частотой переменного тока. При правильном расчете переменный ток может создать кажущуюся «вращающуюся» ЭДС через этот статор, которая затем взаимодействует с обмотками ротора. В асинхронных двигателях вращающаяся ЭДС статора индуцирует противодействующую ЭДС в проводах ротора, заставляя его вращаться (в соответствии с законом Фарадея и законом Ленца).

Асинхронные двигатели часто называют «асинхронными» двигателями, потому что их частота вращения всегда ниже частоты переменного тока. Это несоответствие (известное как «скольжение») является результатом использования индукции для вращения ротора; скорость ротора, равная синхронной скорости (скорости, которая соответствует частоте переменного тока), приведет к отсутствию измеряемой индуктивности в катушках ротора и механического ускорения. Более подробную информацию по этим темам можно найти в нашей статье о типах двигателей переменного тока.

Технические характеристики асинхронного двигателя

Существуют некоторые важные характеристики при выборе асинхронного двигателя, и в следующих разделах кратко поясняются важные параметры, которые необходимо понимать.

Напряжение и частота переменного тока

Наиболее распространенное значение напряжения и частоты переменного тока составляет 115/120 В 60 Гц, что является стандартом для розеток в домашних условиях. Существуют и другие стандартные напряжения (208-230/240 В 60 Гц, 460/480 В 60 Гц и т. д.) для конкретных применений (освещение, промышленные машины и т. д.). Эти более высокие напряжения увеличат как возможности, так и размер двигателя, поскольку для большего тока потребуется больше проволочных обмоток для его эффективной передачи, но также увеличится выходная мощность.

Тип фазы

Электрическая сеть может подавать один переменный ток или несколько переменных токов, которые, так называемые, «не совпадают по фазе», что означает, что их частоты колебаний смещены друг относительно друга. Обычно это три тока одинаковой частоты, разделенные на 120 градусов, и это делается для того, чтобы токи создавали вращающуюся ЭДС при прохождении через катушки. Однофазные асинхронные двигатели используют только один переменный ток и, таким образом, «пульсируют» ЭДС, а не вращают ее. Таким образом, однофазные двигатели не запускаются самостоятельно, как трехфазные асинхронные двигатели, и их необходимо запускать с помощью конденсаторов или другого внешнего источника. Три тока переменного тока, используемые в трехфазных асинхронных двигателях, позволяют им самостоятельно запускаться, что является большим преимуществом. Для получения дополнительной информации о пусковых механизмах, не стесняйтесь читать нашу статью о типах пускателей двигателей.

Длительная выходная мощность

Механическая мощность двигателя, выраженная в ваттах или лошадиных силах, называется непрерывной выходной мощностью. Это значение может быть дробным, как в бытовых приборах, или довольно большим в более крупных двигателях. Это бесценный показатель, конечная цель которого — создать столько механической энергии, сколько необходимо для текущей работы.

Количество полюсов и базовая скорость

Индукционные полюса представляют собой пары север-юг в катушках статора, которые создают эффект вращения ротора и имеют четное число (2, 4, 6 и т. д.). Эти полюса влияют на скорость вращения, и уравнение, связывающее базовую скорость с полюсами, определяется как:

Поскольку число полюсов делится на входное напряжение и частоту, большее количество полюсов уменьшит скорость двигателя. Конструкторы могут захотеть увеличить количество полюсов, если им нужен более медленный двигатель, а также уменьшить количество полюсов для повышения скорости. Типичные значения скорости вращения асинхронных двигателей переменного тока составляют 3600 об/мин (2 полюса) и 1800 об/мин (4 полюса), но в зависимости от использования существуют и другие значения. Обратите внимание, что асинхронные двигатели не будут точно соответствовать этим скоростям из-за явления скольжения.

Непрерывный выходной крутящий момент и кривая крутящий момент-скорость

Крутящий момент — это сила «вращения», действующая по некоторому радиусу и измеряемая в фут-фунтах или Н-м. Из-за асинхронного характера асинхронных двигателей их крутящий момент варьируется от пусковой до установившейся скорости и представлен на графиках крутящий момент-скорость (см. пример, аннотированный ниже):

Пусковой крутящий момент — это начальный крутящий момент при запуске. Низкий пусковой крутящий момент подходит для малых нагрузок (вентиляторы, насосы), но может потребоваться указание, если присутствует высокая нагрузка при нулевой скорости (краны, автомобили и т. д.).

Подтягивающий крутящий момент — это наименьший полученный крутящий момент между скоростью запуска и скоростью полной нагрузки, и он может быть препятствием для некоторых приложений, которым требуется минимальный крутящий момент на всем пути до работы с полной нагрузкой.

Момент выдергивания или пусковой момент — это максимальный крутящий момент, достигаемый до того, как двигатель замедлится до установившегося состояния. Этот крутящий момент необходимо понимать, если какой-то максимальный крутящий момент нельзя превзойти.

Номинальный крутящий момент определяет номинальную выходную мощность двигателя при скорости с полной нагрузкой. Существует полезное уравнение для получения номинального крутящего момента, если известны номинальная мощность и номинальная скорость:

для английского языка или

для метрики

Также обратите внимание, что номинальная скорость меньше синхронной скорости, визуализируя эффект скольжения этих асинхронных двигателей.

Жилье и рабочая среда

Необходимо выбрать правильный корпус с учетом рабочей среды двигателя. NEMA и IEC разработали коды, которые стандартизируют эту защиту, которая включает открытый корпус, бескаркасный корпус, полностью закрытый корпус или устойчивость к пыли, воде или экстремальным температурам. Более подробную информацию об этих кодах можно найти в нашей статье все о двигателях.

Применение и критерии выбора

90% двигателей, используемых сегодня в промышленности, представляют собой асинхронные двигатели. В большинстве бытовых приборов используются асинхронные двигатели, хотя они, как правило, однофазные из соображений экономичности. Трехфазные асинхронные двигатели в основном используются в механизации и бывают двух основных разновидностей: двигатели с короткозамкнутым ротором и двигатели с фазным ротором (дополнительную информацию можно найти в наших статьях о двигателях с короткозамкнутым ротором и двигателях с фазным ротором).

Двигатели с круглой обмоткой

полезны в приложениях, требующих высокого пускового момента при низком пусковом токе и возможности регулирования скорости. Они находят применение в конвейерах, кранах, насосах, лифтах и компрессорах.

Двигатели с короткозамкнутым ротором

имеют высокий КПД и, как правило, дешевле, чем двигатели с обмоткой. NEMA определила классы многофазных двигателей с короткозамкнутым ротором в зависимости от области применения, которые приведены ниже:

Двигатели класса А — нормальный пусковой момент, высокий пусковой ток, низкое скольжение, высокий КПД. Применение включает вентиляторы, воздуходувки, небольшие насосы и т. д.

Двигатели класса B

— нормальный пусковой момент, низкий пусковой ток, малое скольжение. Области применения включают пускатели напряжения и приложения класса А.

Двигатели класса C

— высокий пусковой момент, низкий пусковой ток. Области применения включают компрессоры, конвейеры, поршневые насосы, дробилки и т. д.

Двигатели класса D

— самый высокий пусковой момент, низкий пусковой ток, высокое рабочее скольжение, низкий КПД. Области применения включают штамповочные прессы, бульдозеры, штамповочные машины, машины для ударной загрузки и т. д.

Итак, как уже говорилось, при выборе правильного асинхронного двигателя для работы необходимо учитывать многое. Понимание напряжения, фазы, мощности, крутящего момента, скорости и форм-фактора поможет сузить область поиска, а определение уникальных характеристик вашего приложения поможет вам найти нужный двигатель.

Резюме

В этой статье представлено понимание того, что такое асинхронные двигатели и как они работают. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу поиска поставщиков Thomas, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть сведения о конкретных продуктах.

Источники:

https://geosci.uchicago.edu
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magnet/indmot.html
http://www.egr.unlv.edu/~eebag/Induction%20Motors.pdf
http://electricalacademia.com/induction-motor/torque-speed-characteristics-induction-motor/
https://www.controleng.com/articles/what-to-consider-when-choosing-an-ac-induction-motor/
http://ocw.uniovi.es

Другие товары для двигателей

Все о бесщеточных двигателях постоянного тока: что это такое и как они работают
Все о двигателях с постоянными магнитами — что это такое и как они работают
Все о двигателях постоянного тока с обмоткой серии — что это такое и как они работают
Все о шунтирующих двигателях постоянного тока — что это такое и как они работают
Все о шаговых двигателях — что это такое и как они работают

Шаговые двигатели

и серводвигатели — в чем разница?
Все о контроллерах двигателей переменного тока — что это такое и как они работают

Синхронные двигатели

и асинхронные двигатели — в чем разница?

Бесщеточные двигатели

и щеточные двигатели — в чем разница?
Кто изобрел паровой двигатель? Урок промышленной истории
Все о двигателях с электронным управлением: что это такое и как они работают

Двигатели постоянного тока

и серводвигатели — в чем разница?

Шаговые двигатели

и двигатели постоянного тока — в чем разница?
Все о контроллерах серводвигателей — что это такое и как они работают
Что такое трехфазный двигатель и как он работает?
ECM Motors и PSC Motors — в чем разница?
Все о устройствах плавного пуска двигателей: что это такое и как они работают
Все о контроллерах двигателей постоянного тока — что это такое и как они работают
Основы тестирования двигателя (и ротора)
Что такое штамповка двигателя и как это работает?
Все о двигателях с дробной мощностью

Больше из Машины, инструменты и расходные материалы

Машины, инструменты и расходные материалы

Как работают асинхронные двигатели переменного тока

Как работают асинхронные двигатели переменного тока
<noscript><img loading='lazy' src='' /></noscript> com/embed/GNTvWxl3Isw» allowfullscreen=»»/>

Ранее я рассказывал, как работают двигатели постоянного тока, но
асинхронные двигатели на самом деле гораздо полезнее для самодельных машин
такие как ленточные пилы.
Асинхронные двигатели сложнее понять. Это был злой и
безумный гений Никола Тесла, который их изобрел. Есть
обширная Википедия
статья об асинхронных двигателях, поэтому я постараюсь сделать эту страницу простой.

Здесь я просто вытащил ротор из небольшого асинхронного двигателя с заштрихованными полюсами.
(тип, который будет использоваться для питания вентилятора внутри морозильной камеры
холодильник). Электрические соединения с ротором отсутствуют.
Ротор тоже не магнит, хотя и притягивается магнитом.

Обратите внимание на наклонные линии на роторе. На самом деле это своего рода
обмотки короткого замыкания из алюминия, залитого
место (светлые диски на обоих концах образуют часть этого короткого
обмотка цепи). Эта обмотка короткого замыкания является ключом к тому, что делает
моторная работа.

Если ротор подвергается воздействию изменяющегося магнитного поля, небольшое напряжение
индуцируется в обмотках. Поскольку обмотки короткозамкнуты,
это вызывает протекание тока, который, в свою очередь, создает магнитное поле.
который препятствует изменению магнитного поля. Обмотки эффективно
сделать ротор, который, хотя и обладает магнитной проницаемостью, сопротивляется быстрому
меняется на его магнитное поле.

Аналогичный эффект можно продемонстрировать, вращая алюминиевый диск.
подвергая часть его магнитному полю через диск. Как
вращающийся диск удерживается между магнитами, прикрепленными к металлической скобе
на этом фото тормозит сразу. Как и в роторе асинхронного двигателя,
изменяющееся магнитное поле индуцирует ток в алюминии,
что, в свою очередь, противодействует изменению. Магнитное поле через
диск следует за вращением, оттягивая его назад и останавливая
вращения в короткие сроки (фактически в пределах четверти оборота диска).
Рекомендую посмотреть видео вверху этой статьи, оно делает это
гораздо понятнее.

Тот факт, что ротор не любит изменений в магнитном поле, делает
асинхронный двигатель работает как электрический тормоз, когда на него подается постоянный ток
его обмотки.

Здесь у меня есть 10-фунтовый груз, прикрепленный к шкиву на двигателе.
Подача нескольких ампер на обмотки этой печи мощностью в поллошадиной силы
двигателя достаточно, чтобы заставить вес падать очень медленно. Однако нет
независимо от того, какой ток применяется, вес все равно будет медленно падать,
потому что ротор сопротивляется только замене в магнитном поле, поэтому
эффект торможения происходит только при вращении ротора.

Пока что мы установили, что асинхронные двигатели хороши на , а не на .
превращение. Но если магнитное поле движется, ротор хочет вращаться вместе с ним.
Возвращаясь к примеру с металлическим диском, если я двигаю магниты
быстро мимо диска, диск начинает вращаться, следуя за магнитами.

Если бы мы вращали статор вокруг ротора, это заставляло бы ротор вращаться.
также. Но это было бы бесполезно в качестве двигателя.

В трехфазном асинхронном двигателе переменного тока создадим вращающееся магнитное поле
путем подачи электрического тока на разные обмотки в разное время.

Представьте, что через синие обмотки проходит ток, так что полюс 1
Север и полюс 4 — Юг. Далее пропускаем ток через красный
обмотки так, чтобы 2 северная и 5 южная, далее через зеленую,
делая 3 севера, а потом снова по синему, но в обратном направлении
направление, как и раньше, так что 4 — это север, а 1 — юг. Это будет
создать вращающееся магнитное поле.

В реальном трехфазном двигателе мы фактически применяем синусоидальные волны ко всем трем
обмотки одновременно. Синусоиды все 60 градусов (или один
шестая часть цикла) не совпадают по фазе друг с другом, так что север плавно
переходы с 1 на 2, со 2 на 3 и т.д.

Статор создает вращающееся магнитное поле. Ротор
будет пассивно намагничиваться этим полем. Но ротор
обмотки короткого замыкания заставляют его сопротивляться изменениям магнитного поля,
поэтому вращение поля в статоре будет отставать от такового в
ротор. При отставании угла поля в статоре,
магнитное притяжение заставит сам ротор вращаться, в конце концов
со скоростью, близкой, но не совсем к скорости вращающегося поля
в статоре.

Я должен добавить, что в реальной трехфазной передаче фазы
120° (одна треть периода цикла) не совпадают по фазе друг с другом, а не на 60°.
Но мы можем получить 60°, взяв третью фазу, которая составляет 240° градусов.
не в фазе от первого и поменять местами провода, что меняет его или изменяет
это фаза на 180°. 240 — 180 = 60. Фазы 120° градусов
не совпадают по фазе друг с другом, так что сумма токов через все
три фазы всегда дают в сумме ноль. Таким образом, ток не должен течь
через нейтральный (заземляющий) проводник.

Работу трехфазных асинхронных двигателей понять легче,
но в большинстве домов только однофазный переменный ток. Однако в Северной Америке
В системах на 120 вольт однофазное питание часто называют двухфазным
мощность, потому что есть две противоположные фазы по 120 вольт. Но эти
сдвинуты по фазе на 180 градусов. Между ними 240 вольт.
но не приближает нас к вращающемуся полю.

С однофазным мы можем создать только поле, которое ходит туда-сюда.
Однако, если мы подвергнем ротор асинхронного двигателя возвратно-поступательному
поле, а оно уже кружится, оно будет следовать туда-сюда,
так же, как вы можете поддерживать вращение маховика и кривошипа, просто нажимая и
потянув за рукоятку. Но переменного поля будет недостаточно
чтобы двигатель закрутился с места.

В однофазных двигателях запуск двигателя обычно требует некоторого
пусковая обмотка, которая, хотя и не совсем вращается
поле, по крайней мере, создает переменное поле, имеющее некоторый вращательный
Компонент для запуска ротора. Например, в затененном столбе
двигатель, у нас есть медная обмотка короткого замыкания на одной стороне каждого
столб. Обмотка короткого замыкания сопротивляется изменениям магнитного поля,
вызывая изменение магнитного поля через обмотку короткого замыкания
всегда отставать от основного полюса.

Это заставляет ротор поворачиваться от основного полюса к
короткозамкнутую часть при изменении магнитного поля, потому что
заштрихованная часть будет отставать от основного полюса. С сопротивлением ротора
меняется и поле, поле в роторе, хотя и совмещенное с
главный полюс находится сзади, поэтому его притягивает заштрихованная часть
столб.

Этот эффект работает даже в том случае, если в двигатель посылаются только импульсы постоянного тока.
При условии, что двигатель вращается легко, каждый импульс приведет к тому, что ротор
повернуться на несколько градусов.

При подаче переменного тока двигатель работает непрерывно.

Но заштрихованные полюса не обеспечивают большого пускового момента. Фактически,
крутящий момент, создаваемый заглохшим двигателем с расщепленными полюсами, значительно
меньше, чем когда он работает почти на полной скорости. Но этого достаточно, чтобы получить
двигатель работает.

Но заштрихованные полюса — это обмотки короткого замыкания, поэтому они потребляют
много силы. Это делает двигатели с экранированными полюсами очень неэффективными.

В более крупных однофазных двигателях мощностью 1/4 л.с. и выше пуск
обычно осуществляется вспомогательной обмоткой. Вспомогательная обмотка либо
один с меньшим количеством витков и большим сопротивлением или последовательно с конденсатором.
Любой метод делает магнитное поле немного не в фазе с
основное поле, тем самым добавляя к полю вращательную составляющую, которая
достаточно, чтобы запустить двигатель.

Но пусковая обмотка обычно малоэффективна, поэтому большинство
однофазные двигатели имеют центробежный выключатель, который отключает
пусковая обмотка после того, как двигатель наберет скорость. Этот переключатель закрывается
(повторное подключение) снова вызывает «щелчок», который вы слышите во многих
двигателей по мере их останова, через секунду или две после выключения.

Существует множество способов замены обмотки стартера на однофазных двигателях.
может работать. К ним относятся:

Двигатели с конденсаторным пуском
Двигатели с резистивным пуском
Двигатели с расщепленной фазой (также известные как двигатели с конденсаторным пуском)

О способах пуска однофазных двигателей можно было бы написать еще много, но
это довольно сложная тема, поэтому я не буду вдаваться в подробности здесь. Однако
статья в Википедии
по асинхронным двигателям есть намного больше подробностей.

Двухполюсный и четырехполюсный
Большинство асинхронных двигателей являются двухполюсными или четырехполюсными. В двухполюсном двигателе
статор имеет один северный и один южный полюс в любой момент времени, а ротору нужно
сделать один полный оборот (или около того) за каждый цикл. Для систем 60 Гц,
двухполюсный индукционный ротор будет работать со скоростью от 3500 до 3600 об/мин (или около 58-60 об/мин).
оборотов в секунду). Для систем с частотой 50 Гц двухполюсный двигатель будет работать 2900 до 3000 об/мин.

В четырехполюсном двигателе статор в любой момент времени имеет два северных и два южных полюса,
с севером и югом всегда на расстоянии 90 градусов друг от друга (таким образом, два северных и два южных полюса
всегда друг напротив друга). Ротор намагничивается по этой схеме.
Для цикла требуется только половина оборота, и четырехполюсный двигатель будет работать
от 1725 до 1800 об/мин для систем с частотой 60 Гц и от 1425 до 1500 об/мин для систем с частотой 50 Гц.

Posted inДвигатель