Принцип дії трифазного асинхронного двигуна фізичні процеси, що відбуваються при

Принцип дії асинхронного двигуна заснований на використанні магнітних полів і основних законів електротехніки.

При включенні двигуна в мережу трифазного струму в статорі утворюється однаковий за величиною, але обертається в просторі магнітне поле, силові лінії якого перетинають витки обмоток ротора. При цьому відповідно до закону електромагнітної індукції, в обмотці ротора індукується ЕРС, величина якої пропорційна частоті перетину силових ліній. Під дією індукованої ЕРС в короткозамкненим роторі виникають значні струми.

Відповідно до закону Ампера на провідники зі струмом, що знаходяться в магнітному полі, діють механічні сили, які за принципом Ленца прагнуть усунути причину, яка викликає індукований струм, тобто перетин стрижнів обмотки ротора силовими лініями обертового поля. Таким чином, виникли механічні сили будуть розкручувати ротор в напрямку обертання поля, зменшуючи швидкість перетину стрижнів обмотки ротора магнітними силовими лініями.

Досягти частоти обертання поля в реальних умовах ротор не може, так як тоді стрижні його обмотки виявилися б нерухомими щодо магнітних силових ліній і індуковані струми в обмотці ротора зникли б. Тому ротор обертається з частотою, меншою частоти обертання поля, тобто несинхронно з полем або асинхронно.

Для зміни напрямку обертання ротора асинхронного двигуна необхідно змінити напрямок обертання магнітного поля, тобто змінити порядок чергування фаз обмоток статора перемиканням будь-яких двох з трьох фазних проводів, що живлять двигун.

Частота обертання магнітного поля n1 (синхронна частота обертання) жорстко залежить від частотиf1 напруги, що підводиться і кількості пар полюсовp двигуна: n1 = 60f1 / p.

З цього випливає, що при прийнятій вУкаіни промислової частоті напруги живлення (f1 = 50 Гц) найбільше число обертів магнітного поля виявляється рівним 3000 об / хв пріp = 1. При збільшенні числа пар полюсів частота обертання магнітного поля зменшується, а отже, знижується і частота обертання ротора. Пріp = 2, n = 1500 об / хв і т.д.

Якщо сили, які гальмують обертання ротора, невеликі, то ротор обертається з частотою, близькою до частоти обертання поля. При збільшенні навантаження на валу двигуна частота обертання ротора зменшується, струми в витках його обмоток збільшуються, що призводить до зростання крутного моменту двигуна. При деякій частоті обертання ротора встановлюється рівновага між гальмівним і обертовим моментами.

Ковзання і частота обертання ротора

Позначимо через n2 частоту обертання ротора асинхронного двигуна, а черезn1 частоту обертання магнітного поля. У попередньому розділі було показано, чтоn2

Частоту обертання магнітного поля щодо ротора, тобто різницю n1 -n2. називаютскольженіем. Зазвичай ковзання висловлюють в частках частоти обертання поля і позначають сімволомs:

Ковзання залежить від навантаження на валу двигуна. При номінальному навантаженні його значення становить близько 0,05 у машин невеликої потужності і близько 0,02 у потужних двигунів.

З рівності, наведеного вище, легко знайдемо співвідношення: n2 = n1 (1 - s). І після простого перетворення отримаємо вираз для частоти двигуна, зручне для подальших міркувань: n2 = 60f1 (1 - s) / p.

Оскільки при нормальному режимі роботи двигуна ковзання невелика, частота обертання двигуна мало відрізняється від частоти обертання поля.

На практиці ковзання часто виражається у відсотках:

У більшості асинхронних двигунів ковзання коливається в інтервалі 2 -6%.

Ковзання є однією з найважливіших характеристик двигуна; через нього виражаються ЕРС і струм ротора, що обертає момент, частота обертання ротора.

При нерухомому (n2 = 0) ротореs = 1. Таким ковзанням володіє двигун в момент пуску.

Як вже було зазначено, ковзання залежить від моменту навантаження на валу двигуна; отже, і частота обертання ротора залежить від гальмівного моменту на валу. Номінальне значення частоти обертання ротора n2, ном. відповідне розрахунковим значенням нагрузкіМн. частотиf1, ном і напруги сетіU1, ном. вказується на заводському щитку, що кріпиться на корпусі асинхронного двигуна.