Асинхронный электродвигатель — самая популярная разновидность электрических машин. Отличается надежностью, неприхотлив в работе, поэтому его используют в промышленном и бытовом оборудовании.
Основы принципа работы асинхронного двигателя
Асинхронный двигатель работает по принципу создания электромагнитного поля вокруг проводника. Процесс запускается при поступлении напряжения на обмотки стартера. Затем в роторе наводится электродвижущая сила (ЭДС) взаимоиндукции, которая индуцирует в оболочке вихревые токи.
Вихревые токи генерируют собственную ЭДС, за счет чего создается электромагнитное поле. Для самого высокого КПД асинхронный двигатель должен работать от трехфазной сети.
Отличия асинхронного двигателя от синхронного
Существует две разновидности электрических двигателей — асинхронные и синхронные.
Главное отличие — ротор двигателя синхронного типа оснащен вспомогательной обмоткой, которая создает постоянный магнитный поток. На интенсивность потока не влияют показатели электродвижущей силы в обмотках.
При запуске вращение вала и поля статора одновременное и синхронное. В асинхронных агрегатах в движении есть расхождение. Выражается в процентном соотношении скольжения, рассчитывается по специальной формуле.
Плюсы и минусы асинхронного принципа работы
Электродвигатели асинхронного типа обладают рядом преимуществ:
- невысокая стоимость;
- высокие показатели надежности, работоспособности;
- устойчивость к кратковременным перегрузкам;
- можно подключить в цепь напрямую, не используя вспомогательные устройства, но сфера применения прямого подключения ограничена;
- простота эксплуатации.
Минусы — сильные пусковые токи при слабом пусковом моменте. У асинхронных двигателей невысокий коэффициент мощности, на работу устройства значительно влияют показатели напряжения.
Устройство асинхронного двигателя
Самая простая конструкция асинхронного двигателя — рамка, которая вращается в переменном магнитном поле. На практике данную модель используют преимущественно для ознакомления с принципом работы.
Из чего состоит действующая модель асинхронного двигателя:
- Станина — своеобразная оболочка, внутри которой находится весь двигатель. Задача — обеспечивать необходимую механическую прочность. Чем выше показатели мощности двигателя, тем более прочной должна быть станина.
- Сердечник статора — находится внутри корпуса. Это магнитный проводник, делают наборным из шихтованных листов. В некоторых моделях встречается монолитная разновидность.
- Обмотка — находится в пазах сердечника. Пропускает электрический ток, формирует электродвижущую силу. Количество обмоток пропорционально числу пар плюсов на каждую фазу.
- Ротор — подвижный элемент, который находится внутри статора. В зависимости от особенностей конструкции, роторы бывают короткозамкнутыми и фазными.
- Сердечник и беличья клетка — составляющие ротора.
Вся конструкция двигателя насажена на вал из металла, который запускает вращательный элемент и передает механическое усилие.
Классификация асинхронных двигателей
Асинхронные двигатели отличаются показателями мощности, сферой применения, другими критериями.
Основные параметры классификации:
- Количество питающих фаз. По количеству обмоток выделяют однофазные электродвигатели, двухфазные и трехфазные.
- Тип ротор. Модели с короткозамкнутым ротором стоят дешевле, но тяжело запускаются. На фазном роторе установлена дополнительная обмотка, поэтому двигатель работает плавно.
- Способ подачи питания. Статорные — устройства с рабочей обмоткой на статоре. В роторных моделях рабочие обмотки находятся на вращающемся элементе.
Электрические и механические характеристики асинхронного двигателя
Механическая характеристика асинхронного двигателя — зависимость частоты вращения механизма от вращающего момента на валу. Показывает поведение агрегата при изменениях механической нагрузки. Часть механической нагрузки между точками холостого хода и критической — это зона устойчивости.
Электромеханические характеристики — зависимость между скоростью вращения ротора или скольжением и током статора или ротора.
Назначение и области применения асинхронных двигателей
Асинхронные двигатели применяют в разных отраслях хозяйственной деятельности, в быту.
Асинхронные двигатели в промышленности
В промышленности асинхронные двигатели устанавливают на различных станках, грузоподъемных кранах. Используют устройства в лифтах, оборудовании для горнодобывающей отрасли, эскалаторах и конвейерах. В системах вентиляции, насосных конструкциях, электротранспорте.
Использование асинхронного двигателя в бытовой технике
В бытовой технике асинхронные двигатели устанавливают в вентиляторах, хлебопечках, микроволновых печах, мультиварках, стиральных машинках. Подходят для небольшого деревообрабатывающего станка и электрических инструментов.
Выбор мощности для различных нужд
При выборе асинхронного двигателя необходимо учитывать номинальное напряжение питания, мощность, конструкцию, условия применения.
Мощность асинхронного электродвигателя зависит от скорости двигателя. У двухполюсных (маркировка 2P) скорость крутящего элемента — 3600 оборотов в минуту, у четырехполюсного — 1800. Реже встречаются модели 6,8, 12-полюсные, у которых скорость вращения ротора 1200, 900, 600 оборотов в минуту.
При выборе мощности электродвигателя нужно учитывать частоту вращения проводимого механизма — частота вращения двигателя должна быть немного больше. На выбор мощности влияет и режим работы — продолжительный или переменный.
