Асинхронный двигатель, также известный как асинхронный двигатель, - это тип двигателя переменного тока, широко используемый в промышленных и бытовых приборах. Принцип работы основан на законе электромагнитной индукции, который гласит, что электромагнитная индукция создает электрический потенциал и ток в проводнике, что в свою очередь создает крутящий момент, который заставляет двигатель вращаться. Чтобы вы лучше поняли, как работают асинхронные двигатели, мы ответим на этот вопрос пошагово, начиная с основных принципов.

А. Что такое асинхронный двигатель?

Индукционный двигатель - это электродвигатель, который преобразует электрическую энергию в механическую по принципу электромагнитной индукции. Его главная особенность заключается в том, что ротор (вращающаяся часть внутри двигателя) во время работы не подключен напрямую к питающему напряжению, а преобразует энергию через вращающееся магнитное поле, создаваемое статором.

B. Структура асинхронного двигателя

Основная конструкция асинхронного двигателя состоит из статора, ротора, торцевой крышки и подшипников.

1. Статор:

 Статор является неподвижной частью двигателя. Обычно он состоит из ламинированных листов кремниевой стали или обмоток из медной проволоки для уменьшения потерь на вихревые токи.

 Статор намотан трехфазными или многофазными обмотками, которые подключены к источнику питания, создающему вращающееся магнитное поле внутри статора при прохождении через него переменного тока.

2. ротор:

 Ротор - это вращающаяся часть двигателя, и распространенными типами роторов являются ротор с короткозамкнутым ротором и ротор с проволочной обмоткой.

 Ротор с беличьей клеткой состоит из литых алюминиевых или медных стержней, вставленных в пазы в сердечнике ротора, которые замыкаются с обоих концов торцевыми кольцами, образуя структуру, подобную беличьей клетке.

 Ротор с проволочной обмоткой менее распространен и имеет отдельные трехфазные обмотки на роторе, которые могут быть подключены к внешнему источнику питания через контактные кольца и щетки.

C. Принцип работы асинхронных двигателей

Принцип работы асинхронного двигателя основан на законах электромагнитной индукции и законе электромагнитной индукции Фарадея. Принцип его работы можно объяснить следующими шагами:

1. включение статора для создания вращающегося магнитного поля: когда трехфазный переменный ток проходит через обмотки статора, он создает переменное магнитное поле в обмотках статора. Это переменное магнитное поле вращается, и его направление и скорость зависят от частоты источника питания и количества пар полюсов двигателя. Скорость вращения называется «синхронной скоростью». 2.

2. Индукционный ток в роторе: вращающееся магнитное поле попадает в секцию ротора через воздушный зазор. Поскольку ротор изготовлен из электропроводящего материала, при прохождении через него вращающегося магнитного поля в роторе индуцируется электрический ток. Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, изменение магнитного поля вызывает электрический ток в роторе.

3. крутящий момент, создаваемый ротором: индукционный ток в роторе взаимодействует с магнитным полем, создаваемым статором, образуя магнитную силу, которая генерирует крутящий момент. Это и есть источник энергии для вращения ротора.

4. разница между движением ротора и синхронной скоростью: в асинхронном двигателе скорость ротора никогда не достигает синхронной скорости вращающегося магнитного поля статора. Если скорость ротора равна синхронной скорости, в роторе не возникает индукционный ток, а значит, не будет крутящего момента и двигатель не будет работать. Поэтому скорость ротора всегда будет немного ниже синхронной, что и является причиной возникновения «асинхронных» двигателей.

D. Скорость и скольжение асинхронных двигателей

Скорость асинхронного двигателя немного ниже синхронной скорости вращающегося магнитного поля, создаваемого статором, а разница между ними называется «скольжением». Проскальзывание - важная характеристика асинхронного двигателя, которая напрямую влияет на КПД и выходную мощность двигателя. Величина проскальзывания зависит от величины нагрузки на двигатель, чем тяжелее нагрузка, тем больше проскальзывание.

В формуле зависимость между скоростью вращения ротора nr и синхронной скоростью ns: 

E. Рабочие характеристики и управление

1. пусковые характеристики:

 Асинхронные двигатели требуют большого пускового тока при запуске, так как скорость скольжения максимальна при запуске и индукционный ток наиболее сильный.

 Для уменьшения пускового тока и пускового удара обычно используются устройства плавного пуска или инверторы, которые сглаживают процесс пуска.

2. регулирование скорости:

 Традиционно асинхронные двигатели являются двигателями с постоянной скоростью вращения, но плавное регулирование скорости может быть достигнуто за счет использования частотно-регулируемых приводов (ЧРП).

 VFD могут регулировать синхронную скорость вращающегося магнитного поля, изменяя напряжение и частоту, подаваемые на обмотки статора, и таким образом регулировать скорость двигателя.

3. КПД и потери:

 Асинхронные двигатели преобразуют электрическую энергию в механическую, часть электрической энергии используется для преодоления потерь внутри двигателя (например, потерь в меди, железе и т. д.), а оставшаяся часть преобразуется в полезную механическую работу на выходе.

 КПД двигателя зависит от его конструкции и условий эксплуатации.

В целом, асинхронные двигатели работают по принципу электромагнитной индукции, основанной на законе электромагнитной индукции, в котором ток ротора индуцируется за счет относительного движения между вращающимся магнитным полем, создаваемым статором и проводником ротора, что, в свою очередь, создает крутящий момент, приводящий ротор во вращение. Обладая такими преимуществами, как простота конструкции, высокая надежность и стабильность работы, этот тип двигателя является одним из основных типов двигателей, широко используемых в различных промышленных и гражданских областях.