6.1 Пристрій і принцип роботи
6.1.1. Трифазні асинхронні машини були розроблені в 1888 р. М.О. Доліво-Добровольским. Асинхронна машина — це машина перемінного струму, у якій збуджується обертове магнітне поле. Ротор обертається асинхронно, тобто зі швидкістю, що відрізняється від швидкості обертання поля.
Асинхронні машини принципово можуть бути генераторами або двигунами. Характеристики асинхронних двигунів дуже високі, і вони широко застосовуються в техніці. Асинхронні генератори практично не використовуються, тому що мають дуже низькі експлуатаційні якості.
Завдяки своїй простоті, надійності й ефективності асинхронні двигуни одержали широке поширення. Понад 85 % всіх електричних машин — це трифазні асинхронні двигуни.
Асинхронна машина складається зі статора і ротора. Статор має шихтований сердечник, у пазах якого розташована трифазна обмотка. У найпростішому випадку вона складається з трьох котушок, що зрушені одна щодо іншої на 120°.
Ротор буває двох типів: коротко замкнутий та фазний.
Короткозамкнутий ротор має шихтований циліндр із пазами. У пази укладаються стрижні, замкнуті електрично з двох сторін кільцями. Ці кільця і стрижні М.О. Доливо-Добровольский назвав «білячим колесом» (мал. 6.1).
Рисунок 6.1 Статор асинхронного двигуна.
На мал. 10.2 показаний пристрій асинхронного двигуна з короткозамкнутий ротором. Оскільки на роторі немає колекторного вузла, ротор не має ковзних контактів, двигун дуже простий в обслуговуванні, надійний у роботі, дешевий, легкий і економічний. Це двигун основного виконання.
Рисунок 6.2 Схема асинхронного двигуна.
6.1.2 Стандартом передбачені спрощений і розгорнутий способи графічного позначення асинхронних машин. При спрощеному способі обмотки статора і ротора зображуються у виді окружностей. У розгорнутих позначеннях обмотка статора представлена у виді ланцюжка півкіл, а обмотка ротора — у виді окружності.
На мал. 6.3 приведені спрощені і розгорнуте графічні зображення короткозамкнутого асинхронного двигуна.
Рисунок 6.3 Графічні зображення асинхронного двигуна.
На мал. 6.4 показані спрощене і розгорнуте позначення асинхронної машини з фазним ротором.
Рисунок 6.3 Графічні зображення асинхронної машини з фазним ротором.
В обох випадках обмотка статора з'єднана в трикутник.
6.1.3 Трифазна обмотка статора створює обертове магнітне поле. Швидкість обертання поля залежить тільки від частоти струму і кількості пар полюсів обмотки статора:
, (273)
де n1 — швидкість обертання поля (об/хв);
f1 — частота струму в обмотці статора;
р — число пар полюсів.
Обертове магнітне поле перетинає стрижні «білячого колеса» і наводить у них ЕРС. Оскільки стрижні замкнуті кільцями, ЕРС викликає в них струм. Взаємодія обертового магнітного поля зі струмом у стрижнях створює обертаючий електромагнітний момент. Якщо ротор розігнати до швидкості обертового поля, то магнітні силові лінії не будуть перетинати стрижні і ЕРС в них не буде наводитися.
В цьому випадку не буде створюватися обертовий електромагнітний момент. Машина буде працювати, якщо
n1 ≠ n2, (274)
де n1 – швидкість обертання магнітного поля; n2 – швидкість обертання ротора.
6.1.4 Асинхронна машина , як і всі електричні машини може працювати в зворотньому напрямку:
якщо n1 > n2, машина працює в режимі двигуна;
якщо n1 < n2, машина працює в режимі генератора;
якщо n1 = n2, машина працює в холостом режимі.
Якщо магнітне поле обертається в одному напряму, а ротор обертається зовнішньою силою в протилежному напряму, то машина працює в режимі електромагнітного тормозу.
