Конструкция асинхронного электродвигателя: устройство механизма, подключение и настройка + примеры использования двигателя

Асинхронный двигатель представляет собой установку, которая превращает электрическую энергию в мехзаническую.

Это устройство отличается несложной конструкцией и в то же время высокими показателями эффективности. Благодаря этому оно широко распространено как в быту, так и на производстве.

Устройство асинхронного двигателя

Конструкция асинхронного двигателя включает два главных элементов — статора и ротора. Наряду с ними в устройстве также присутствует внешний корпус.

Фото асинхронного двигателя позволяет во всех подробностях изучить его конструкцию.

Статор двигателя

Статор представляет собой неподвижный компонент. Он обладает цилиндрической формой, корпус статора закрывает цилиндрический сердечник с обмоткой. Стальной сердечник выполнен из тонких пластин (их толщина в общем случае составляет полмиллиметра).

Сверху эти пластины обработаны изоляционным лаком. Сердечник имеет подобную шихтованную конструкцию для того, чтобы уменьшить показатель вихревых токов, которые образуются при перемагничивании сердечника под воздействием магнитного поля, находящегося во вращении.

В сердечнике присутствуют пазы, в которые фиксируются три обмотки таким образом, чтобы они располагались под углом 120 градусов друг к другу (для однофазных двигателей).

Ключевые характеристики двигателя вытекают из параметров его статора. В частности, они обусловлены величиной его сердечника, числом катушек в обмотках, а также толщиной провода

Ротор двигателя

Ротор представляет собой подвижный, вращающийся компонент. Ротор может относиться к одной из двух разновидностей:

• Оснащенный короткозамкнутой обмоткой;
• Оснащенный фазной обмоткой

Между статором и ротором должно быть предусмотрено разделяющее их воздушное пространство.

Как функционирует асинхронный электродвигатель

Принцип работы асинхронного электродвигателя — индукционный, что подразумевает, что ток в обмотке индуцируется благодаря вращающемуся магнитному полю. Данное магнитное поле возникает под воздействием обмотки статора.

В результате в роторе возникает электромагнитный момент, благодаря которому и запускается его вращение.

• При этом скорость, с которой вращается создаваемое обмотками статора магнитное поле, обозначается как синхронная, а скорость, с которой вращается ротор — как асинхронная.
• Причина этого в том, что второй из этих показателей отличается от первого на два–три процента в промежутки, когда установка совершает холостые вращения и на пять–восемь процентов, когда двигатель вращается при нагрузке.
• Данная разница является следствием того, что в случае одинаковой скорости вращения как магнитного поля, создаваемого обмотками статора, так и самого ротора электродвижущая сила прекратила бы наводиться в обмотках ротора, вследствие чего не возник бы вращающий момент.

Такое различие между двумя скоростями носит название скольжения.

Скольжение асинхронного двигателя может иметь различный показатель, варьирующийся от нуля до единицы, иначе говоря, от 0% до 100%. Скольжение в размере нуля означает, что электродвигатель функционирует на холостом ходу, это предполагает, что противодействующий момент отсутствует.

В то же время показатель единица предполагает, что установка находится в коротком замыкании, это предполагает, что ротор неподвижен. Величина скольжения определяется уровнем механической нагрузки, которая присутствует на валу двигателя. С ростом данного показателя увеличивается и скольжение.

Потери энергии при превращении

В описываемое устройство подается электрическая энергия, которая на выходе превращается в механическую (которую вырабатывает ротор в процессе вращения вала).

При этом данные показатели не совпадают, поскольку в ходе преобразования часть поступившей в устройство энергии расходуется на нагрев деталей и преодоление силы трения, а также на вихревые токи.

В результате данная энергия уходит во внешнее пространство. Чтобы асинхронный электродвигатель функционировал надлежащим образом, его оснащают вентилятором для охлаждения.

Однофазный двигатель

Данная разновидность оснащена единственной рабочей обмоткой статора. По данной обмотке проходит синусоидальное напряжение, в результате чего возникает пульсирующее магнитное поле.

Данное поле не перемещается в пространстве, его переменным параметром становится величина.

Запуск данного устройства может быть выполнен одним из четырех способов, описание асинхронных двигателей включает определение способа запуска:

• Пуск через конденсатор, последующая работа происходит через обмотку, устройства данного типа весьма распространены, но их максимальная мощность не превышает 1,1 киловатта;
• Пуск с помощью конденсатора, работа также через конденсатор, данная разновидность превосходит прочие однофазовые двигатели по показателю мощности, он может составлять до 11 киловатт;
• Пуск посредством сопротивления, работа посредством обмотки. Такое устройство может иметь мощность не свыше четверти киловатта;
• Устройство с постоянным разделением емкости. В нем отсутствует конденсатор, так как данный элемент требуется только для пуска. Мощность не более 2,2 киловатт.

Трехфазный двигатель

Так как выбрать асинхронный двигатель данного типа имеет смысл только в том случае, когда существует трехфазное напряжение величиной 380 вольт, их в основном приобретают крупные промышленные предприятия, для которых их использование будет оправдано.

Данные модели имеют весьма значительный показатель мощности. С увеличением этой мощности повышается и усилие, которое возникает на валу электродвигателя.

• Кроме этого трехфазные электродвигатели варьируются по числу обмоток. Этот показатель определяет частоту вращения устройства
• Существуют два варианта подключения обмоток — звезда и треугольник.

Соединение треугольник рекомендуется, если напряжения нагрузки невелики, если же они довольно значительны, имеет смысл выбрать звезду.

Фото конструкции асинхронного электродвигателя