В основе работы асинхронного двигателя лежит вращающееся магнитное поле, создаваемое трехфазными токами в обмотке статора и воздействии этого поля на токи, протекающие в обмотке ротора.
При протекании трехфазного тока по трехфазной обмотке статора возникает вращающееся магнитное поле (частота вращения n1), которое пересекает проводники обмотки ротора и наводит в них ЭДС в соответствии с законом электромагнитной индукции.
В замкнутой обмотке ротора возникают токи. В результате взаимодействия этих токов с вращающимся полем на роторе возникает электромагнитные силы, направление которых определяется правилом левой руки.
Совокупность этих сил создает электромагнитный вращающийся момент, приводящий ротор во вращение с частотой n2 < n1 в сторону вращения поля статора.
У асинхронного двигателя ротор отстает от поля статора, так как только при этом условии в проводниках ротора будет наводиться ЭДС, потечет ток и возникнет вращающий момент.
Двигатель называется асинхронным потому, что частота вращения ротора n2 не равна частоте вращения поля n1 статора, то есть n2 ≠ n1 .
Вращающий момент М асинхронного двигателя прямо пропорционален квадрату напряжения сети.
Различие частоты вращения магнитного поля статора n1 и частоты вращения ротора n2 определяется величиной, называемой скольжением S, которое выражают в долях единицы либо в процентах.
У асинхронных двигателей скольжение изменяется в пределах от 0 (при идеальном холостом ходе) до 1 (при пуске). Скольжение, соответствующее номинальной нагрузке двигателя, называют номинальным скольжением Sном. Для асинхронных двигателей общего назначения Sном=1÷8%.
Большее значение скольжения соответствует двигателям большей мощности.
Частота вращения ротора n2 при известном скольжении определяется по формуле:
об/мин.
где f – частота тока в сети;
р – число пар полюсов обмотки статора.
Как следует из принципа действия асинхронного двигателя, обмотка ротора не имеет электрической связи с обмоткой статора. Энергия из обмотки статора передается в обмотку ротора магнитным путем.
Механическая характеристика асинхронного двигателя это зависимость частоты вращения ротора n2 от момента М, развиваемого двигателем в установившемся режиме работы.
Разновидностью механической характеристики является зависимость момента на валу двигателя от скольжения.
Рис.20. Механическая характеристика асинхронного двигателя
В зоне от М=0 до М≈0,9Мmax зависимость n2=f(М) близка к прямой линии. Участок ОН – рабочий участок. Участок НК соответствует механической перегрузке двигателя.
Работа с моментом М > Мном возможна лишь кратковременно из-за перегрева машины. Участок ОК соответствует статически устойчивой работе двигателя. На этом участке обеспечивается саморегулирование. Саморегулирование — это свойство автоматического установления равновесия между моментом сопротивления, создаваемым рабочим механизмом, и моментом двигателя.
Участок КП соответствует неустойчивой работе.
Механическая характеристика
асинхронного двигателя является жесткой, так как в пределах от идеального холостого хода до номинальной нагрузки (nном ,Мном) частота вращения падает не более чем на 10 %.
