3. Принцип дії асинхронного двигуна

П ринцип дії електричних машин заснований на використанні законів електромагнітної індукції та електромагнітних сил. Якщо в магнітному полі полюсів постійних магнітів або електромагнітів помістити провідник і під дією сили F1 переміщати його перпендикулярно магнітним лініям, то в ньому виникає електрорушійна сила Е (е.р.с), яка дорівнює:

де В - магнітна індукція в місці, де знаходиться провідник; l - активна довжина провідника; v - швидкість переміщення провідника в магнітному полі.

Багатофазна обмотка змінного струму створює обертове магнітне поле (рис.6). Між векторами діючих значень е.р.с. в трифазній системі утворюється кут 120°. Якщо ротор обертається з частотою, яка дорівнює частоті обертання магнітного поля, то така частота називається синхронною. Якщо ротор обертається з частотою, яка не дорівнює частоті обертання магнітного поля, то така частота називається асинхронною. Робота асинхронного двигуна заснована на явищі, названому «диск Араго – Ленца». Це явище полягає в наступному: якщо перед полюсами постійного магніту помістити мідний диск, який вільно закріплений на осі, і почати обертати магніт навколо його осі за допомогою рукоятки, то мідний диск буде обертатися в тому ж напрямку. Це пояснюється тим, що при обертанні магніту його магнітне поле пронизує диски і індукує в ньому вихрові струми. В асинхронних двигунах постійний магніт замінений обертовим магнітним полем, яке створюється трифазною обмоткою статора при вмиканні її в мережу змінного струму. Обертове магнітне поле статора перетинає обмотки ротора і індукує в них е.р.с. Якщо обмотка ротора замкнена на опір або накоротко, то по ній під дією е.р.с проходить струм. У результаті взаємодії струму в обмотці ротора з обертовим магнітним полем обмотки статора виникає обертальний момент, під дією якого ротор починає обертатися за напрямком обертання магнітного поля.

Рис.6. Обертове магнітне поле

Самоконтроль

Модуль 1	Прочитай твердження. Відміть вірні твердження знаком «+», а не вірні – знаком «-».
1. Робота асинхронного двигуна заснована на явищі, названому «диск Араго – Ленца». 2. Принцип дії електричних машин заснований на використанні закону Джоуля - Ленца. 3. е.р.с – це електромагнітна складова обертального моменту. 4. Обертове магнітне поле статора перетинає обмотки ротора і індукує в них е.р.с. 5. Багатофазна обмотка змінного струму створює обертове магнітне поле.	1. 2. 3. 4. 5.

Модуль 2. Виберіть правильну відповідь:

1. Формула електрорушійної сили Е (е.р.с). Вказати правильний варіант відповіді.
а) E = Blv;	б) В = Еlv;	в) V = Еlв;	г) інша відповідь.
2. Елемент опори вала електродвигуна, який забезпечує його обертання - це? Вказати правильний варіант відповіді.
а) підшипник;	б) муфта;	в) редуктор;	г) лапа.
3. Який кут утворюється між векторами діючих значень е.р.с. в трифазній системі? Вказати правильний варіант відповіді.
а) φ = 60°;	б) φ = 90°;	в) φ = 120°;	г) φ = 180°.
4. Як називається електродвигун, якщо швидкість обертання його ротора і поля статора неоднакові?
а) реверсивний;	б) асинхронний;	в) нереверсивний;	г) синхронний.

Модуль 3. В вказаному прямокутнику напишіть формулу електрорушійної сили:

Е =

М одуль 4. Чим відрізняються наведені на фото електричі асинхронні двигуни?

а) конструкцією вала; б) конструкцією ротора; в) конструкцією статора; г) інша відповідь.

М айже одночасно з невідомим автором конструюванням генераторів та двигунів займалися в Парижі брати Піксії і професор фізики Лондонського університету, член Королівського товариства В. Річчі. Створені ними машини мали спеціальний пристрій для випрямлення змінного струму в постійний – так званий колектор. Перша магнітоелектрична машина, яка наведена на малюнку, братів Піксії була побудована в 1832 році. Вона була попередницею всіх динамомашин в широкому сенсі слова, тобто всіх машин, що служать для перетворення енергії руху в електричну енергію. Її слід вважати родоначальницею цілого покоління різноманітних машин, призначених для отримання електричного струму. Повз нерухомих котушок, обладнаних сердечниками, рухаються за допомогою механізму кривошипу і зубчатої передачі полюси підковоподібного магніту АВ, що лежать навпроти них, внаслідок чого в котушках виникають струми змінного напряму. У генераторі братів Піксії потрібно було обертати важкі постійні магніти, що ускладнювало користування ним. З часом зрозуміли, що доцільніше зробити нерухомими постійні магніти, а легші котушки обертати між полюсами магнітів. Магнітоелектричні генератори такого типу виявилися значно зручнішими і саме в такій конструктивній формі вперше увійшли до практики.

Н езабаром берлінська фірма Сіменса запропонувала свою конструкцію динамо-машини змінного струму (рис.6), конструкція якої була цікава тим, що в індукторах немає залізних сердечників, а для збудження використовується додаткова маленька машина постійного струму. Така динамо-машина дозволяла одержувати змінний струм значно вищої напруги для живлення декількох незалежних електричних кіл з багатьма послідовно включеними дуговими лампами.

Рис. 6. Перша динамо машина змінного струму Сіменса.