Асинхронный электродвигатель — это электрическая машина, работающая на переменном токе. Для создания крутящего момента она использует вращающееся магнитное поле, которое образуется в статоре. Электродвигатели асинхронные трехфазные находят применение в промышленности, строительстве, используются в бытовых приборах. Они обладают простой и надёжной конструкцией, требуют мало ухода, имеют простой запуск и выносят большие перегрузки.
Устройство и принцип работы
Асинхронный трехфазный двигатель имеет неподвижную часть — статор и вращающуюся — ротор. Между ротором и статором образован воздушный зазор около двух миллиметров. Статор двигателя имеет три обмотки, расположенные под углом 120°. Внутри находится магнитопровод. При подаче на обмотки переменного напряжения в них создаётся вращающееся магнитное поле, которое наводит индукционный ток в роторе.
Крутящий момент появляется при взаимодействии вращающихся магнитных полей статора и ротора. В рабочем режиме частота вращения ротора всегда меньше частоты вращения магнитного поля. Из-за этого отставания двигатель называется асинхронным. Проводники трехфазной обмотки статора укладываются в пазах. Магнитопровод статора набирается из пластин.
Двигатели бывают с короткозамкнутым и фазным ротором. Короткозамкнутый ротор иногда называют «беличье колесо». Он составлен из стержней, замкнутых с торцов двумя кольцами. Материал стержней — это алюминий и реже медь или латунь. Фазные роторы имеют три обмотки, расположенные так же, как и на статоре.
Выводы обмотки соединяются с закреплёнными на валу контактными кольцами. Кольца изолируются между собой и от вала. С помощью щёток к ним присоединяется реостат, служащий для регулировки оборотов электродвигателя.
Способы подключения
Концы обмоток выводятся на клеммник и коммутируются по стандартным схемам «звезда» или «треугольник». Разница между схемами состоит в том, что у «звезды» линейное напряжение больше, чем у «треугольника». На практике часто применяют комбинированное подключение. Во время запуска и разгона коммутируют «звезду», а «треугольник» используют в рабочем режиме. Методы подключения двигателя к сети:
- Прямое подключение.
- Через устройство плавного пуска. Применяется в случае, когда регулировка требуется только в момент пуска.
- При помощи инвертора, который регулирует частоту подаваемого на вход напряжения. Он регулирует плавный пуск и остановку двигателя, изменяет частоту вращения ротора.
Преимущества и недостатки трёхфазных двигателей
Асинхронные электродвигатели находят применение в приводах станков, подъёмных кранов, лифтов, лебёдок, сельскохозяйственных машин, прокатных станов. К их преимуществам относятся следующие факторы:
простое устройство;- надёжность и долговечность;
- невысокий уровень шума;
- работа прямо от трёхфазной сети.
Низкая стоимость электрических машин и простота в эксплуатации обуславливают их частое использование в промышленных установках. Но наряду с несомненными преимуществами у этих машин имеются и недостатки:
- Отсутствие простых способов регулирования скорости.
- Зависимость частоты вращения ротора от нагрузки на валу. При увеличении нагрузки скорость вращения снижается.
- Высокий пусковой ток.
- Чувствительность к изменениям сетевого напряжения.
- Большое потребление реактивной мощности.
Асинхронные двигатели представляют собой индуктивную нагрузку и потребляют реактивную мощность, которая не производит механической работы. Она нагревает кабели, понижает напряжение, повышает ток.
Потребление индуктивной мощности можно компенсировать с помощью установки батарей конденсаторов параллельно мотору. Это позволит уменьшить потери и затраты на электроэнергию.
Защита электродвигателей
Автоматы защиты электродвигателя трёхфазного предохраняют от тока короткого замыкания, от длительных перегрузок, от дисбаланса фаз в электропитании или внутри электродвигателя. Это приводит к перегреву двигателя и к отказам в работе. Защитное устройство автоматически отключит двигатель при появлении нештатной ситуации.
Часто применяется защита электродвигателя при помощи универсальных мотор-автоматов. Эти устройства имеют модульную конструкцию и управляют работой силовых контакторов, а некоторые мотор-автоматы разрешают точно регулировать параметры защитного отключения.
При выборе асинхронных машин и в процессе их эксплуатации следует учитывать характеристики асинхронного электродвигателя. Только при этом условии можно добиться наиболее эффективного использования установки.
