Асинхронная электрическая машина

Асинхронная электрическая машина - это электрическая машина переменного тока, частота вращения ротора которой, в отличие от синхронных машин всегда отлична от частоты вращения магнитного поля, создаваемого током статорной обмотки.

Наиболее часто асинхронные машины (далее АМ) используются для преобразования электроэнергии в механическую энергию (в настоящее время асинхронный - наиболее распространенный тип двигателей).

Принцип работы АМ

Принцип работы АМ, как и синхронных машин основан на использовании вращающегося магнитного поля. При переменном напряжении, приложенном к статорной обмотке, в последней начинает протекать электрический ток, создающий вращающееся магнитное поле.

В результате взаимодействия этого тока с роторной обмоткой, в ней наводится электродвижущая сила, результатом действия которой является возникновение в обмотке электрического тока, создающего в свою очередь собственное магнитное поле, взаимодействующее с полем статора. Возникающий при этом вращающий момент заставляет ротор электрической машины вращаться.

Устройство АМ

Основными элементами конструкции являются неподвижная часть - статор, набранный из листовой эл. технической стали и подвижная часть - ротор.

Внутренняя поверхность статора, запрессованного в станину машины имеет специальные пазы, в которые помещают обмотку. Обмотка статора (в большинстве случаев трехфазная) размещается равномерно по его окружности, проводники фаз уложены с угловым расстоянием 120°. В зависимости от схемы соединения обмоток статора различают схему соединения "звездой" или "треугольником".

В зависимости от устройства ротора АМ разделяют на электродвигатели с короткозамкнутым и фазным ротором. Обмотка короткозамкнутого ротора представляет собой алюминиевые или медные стержни (значительно реже используются другие материалы), находящиеся в пазах сердечника, замкнутые на обоих торцах специальными медными кольцами.

Обмотка фазного ротора, в отличие от короткозамкнутого выполнена в виде нескольких катушек, сдвинутых по окружности ротора относительно другу друга на 120°. Их количество определяется числом полюсов АМ (3, 6, 9). Начала обмоток в большинстве случаев соединяются "звездой", а концы выводят на изолированные друг от друга контактные кольца, расположенные на валу машины.

Применение АМ

В качестве генераторов эти электрические машины применяются довольно редко; в большинстве приводов в настоящее время используются именно асинхронные электродвигатели.

Наибольшее распространение получили двигатели с короткозамкнутым ротором. Это обусловлено простотой их конструкции и надежностью в работе (во многом благодаря отсутствию контактных соединений обмотки ротора с цепью питания), невысокой стоимостью и жесткой механической характеристикой (небольшой зависимостью частоты вращения от изменения нагрузки от холостого хода до номинальной).

Однако, асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором не лишены недостатков; наиболее серьезные из которых “тяжелый” пуск (высокие пусковые токи, превышающие номинальные в некоторых случаях в 7 раз) и сложность в реализации регулирования частоты вращения в широком диапазоне.

Машины с фазным роторам лишены упомянутых недостатков, однако, ввиду их существенно большей стоимости из-за сложной конструкции ротора получили значительно меньшее применение в современных электроприводах.