12. Принцип действия, устройство, область применения 3х-фазных асинхронных двигателей.

Принцип действия:

В асинхронной машине одну из обмоток размещают на статоре, а вторую на роторе. Между ротором и статором имеется воздушный зазор, который для улучшения магнитной связи между обмотками делается по возможности малым. Обмотка статора представляет собой трехфазную обмотку, катушки которой размещаются равномерно по окружности статора. Фазы обмоток статора соединены по схеме звезда  или  и подключают к сети трехфазного тока. Обмотку ротора выполняют трехфазной и размещают равномерно вдоль окружности ротора так, чтобы фазы ее были сдвинуты относительно друг друга на 120о . Фазы ее в простейшем случае замкнуты накоротко.

Трехфазный переменный ток обмотки статора создает магнитное поле, вращающееся с частотой n1 (синхронной).

/р [ 1 ]

где f1 - частота питающего напряжения р – число пар полюсов. Это поле пересекает обмотку ротора, которая неподвижна или вращающаяся с частотой отличной от n1, и наводит в ней ЭДС. Направление ЭДС определяется по правилу правой руки. Так как обмотка ротора замкнута накоротко, то в ней возникает ток. В следствии взаимодействия проводников ротора, в которых устанавливается ток, и вращающегося магнитного поля возникают электромагнитные силы, стремящиеся вытолкнуть проводники из магнитного поля. А так как последние находятся в пазах ротора, то он начинает вращаться. Например: Пусть магнитный поток Ф вращается по часовой стрелке. При этом проводники ротора, перемещаются относительно потока Ф против часовой стрелки. В этом случае магнитных токов (активная составляющая) попадает с направлением ЭДС и в статорных катушках показано на рис.

В соответствии с правилом правой руки, направление ЭДС и соответственно активная составляющая тока в замкнутых проводниках ротора имеет вид.

На проводники с током, расположение в магнитном поле действуют электромагнитные силы, направление с которых определятся правилом левой руки.

Результирующая сила всех проводников создает вращающий электромагнитный магнит М. Ротор приводится во вращение с частотой nn1 соответствующей равенству электромагнитного магнита тормозному.

Относительная разность частот вращения магнитного поля (n1) и ротора (n) называется скольжением.

, или 100%

В зависимости от соотношения между n1 и n различают три режима работы асихронной машины:

1. двигательный, когда nn1 и частоты вращения направлены в одну сторону (ОS1);

2. генераторный, когда nn1, и частоты вращения направлены в одну сторону (ОS -∞);

3. тормозной, когда частоты вращения n и n1 направлены в разные стороны (ОS +∞) (режим электромагнитного торможения (противовключением).

Таким образом, характерная особенность асинхронной машины - наличие скольжения, т.е. неравенство частот вращения n и n1. Только при указанном условии в проводниках обмотки ротора индуцируется ЭДС и возникает электромагнитный магнит. Поэтому машину и называют асинхронной.

Устройство трехфазного асинхронного двигателя:

В зависимости от типа обмотки ротора асинхронные электродвигатели бывают с короткозамкнутой обмоткой на роторе (короткозамкнутые) или с фазной обмоткой на роторе соединенной с контактными кольцами (двигатели с фазным ротором).

Конструкция статора у всех видов двигателей одинакова. Он состоит из корпуса, в котором размещен статор. Пакет статор. Пакет статора собран из листов электротехнической стали. В пазах статора уложена трехфазная обмотка, выводные концы которой могут соединяться в  или .

Обмотка статора размещена равномерно по окружности, так, чтобы ее фазы были смещены относительно друг друга на 1200, в которых и создается вращающееся с частотой П1 магнитное поле.

Область применения:

Асинхронные машины – наиболее распространенные электрические машины. В основном они используются как электродвигатели и являются основными преобразователями электрической энергии в механическую. В настоящее время асинхронные электродвигатели потребляют более половины всей вырабатываемой в мире электроэнергии.

Достоинства Простота, высокая надежность, низкая стоимость, высокий КПД таких двигателей способствует широкому их внедрению в промышленности в том числе и областях, обслуживаемых постоянным током.

Недостатками асинхронных двигателей являются: потребление намагничивающего индукционного тока, ухудшающего коэффициент мощности COS4; неудовлетворительные регулировочные характеристики; плохие пусковые характеристики (у двигателя с коротко замкнутым ротором).

Трехфазные асинхронные машины применяют в качестве двигателей в 2-х исполнениях:

• с коротко замкнутым ротором;

• с фазным ротором.

По конструкции двигатели с коротко замкнутым ротором проще двигателей с фазным ротором и более надежны в эксплуатации (у них отсутствуют кольца и щетки, требующие систематических наблюдений, периодической замены и т.п.).

Основной недостаток этих двигателей - сравнительно небольшой пусковой момент и значительный пусковой ток. Поэтому их применяют в тех электрических приводах, где требуются большие пусковые моменты (электроприводы металлорежущих станков, вентиляторов и пр.). Асинхронный двигатель малой мощности также выполняют с коротко замкнутым ротором.

Как будет показано ниже, в двигателе с фазным ротором имеется возможность с помощью пускового реостата увеличить пусковой момент, до максимального значения и уменьшать пусковой ток. Следовательно, такие двигатели можно применять для привода машин и механизмов, которые пускаются в ход при большой нагрузке ( электрические приводы грузоподъемных машин и пр.).