Принцип действия асинхронного двигателя

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 (nномном) частота вращения падает не более чем на 10 %.

Лекции по электротехнике (ТОЭ) >




Лекции и краткая теория для студентов и преподавателей