Асинхронные электродвигатели переменного тока. Принцип действия, устройство, передаточная функция, достоинства, недостатки.

От недостатка коллекторных электродвигателей свободны асинхронные электродвигатели переменного тока. В них нет коллектора и трущихся щеток, поэтому они не искрят и в них ничего не изнашивается.

Принцип работы асинхронных электродвигателей основан на создании в пространстве внутри статора вращающегося магнитного поля. На рис.31 изображены статор двухфазного электродвигателя с двумя парами катушек (а), переменное напряжение и переменное напряжение , подводимое к первой и второй парам катушек соответственно (б), а также направление силовых линий внутри статора в моменты времени t₁, t₂, t₃ и t₄ (в).

Рис.31 Статор двухфазного асинхронного двигателя (а), питающие напряжения (б) и вектор магнитной индукции внутри статора (в)

В момент времени t₁ во второй паре горизонтально расположенных катушек тока нет, так как u₂(t₁) = 0. В это время u₁(t₁) > 0, поэтому вектор магнитной индукции направлен вертикально вверх.

В момент времени t₂ в первой паре вертикально расположенных катушек тока нет, так как u₁(t₂) = 0. В это время u₂(t₂) > 0, поэтому вектор направлен горизонтально слева направо.

В момент времени t₃ имеем: u₂(t₃)=0, u₁(t₃) < 0, поэтому вектор направлен сверху вниз.

В момент времени t₄ имеем: u₁(t₄) = 0, u₂(t₄) < 0, поэтому вектор направлен горизонтально справа налево.

Из рис. 4.17.в видно, что вектор магнитного поля внутри статора вращается по часовой стрелке с частотой w питающих напряжений u₁ и u₂ .

Если поместить внутри статора замкнутый проводник в виде прямоугольной рамки, то в соответствии с правилом Ленца эта рамка будет вращаться за магнитным полем. Но из-за трения в подшипниках и возможной нагрузки на оси рамки частота ее вращения будет меньше, чем частота вращения поля w. Поэтому двигатели этого типа называются асинхронными. Ротор асинхронных двигателей отличается от ротора коллекторных двигателей тем, что у него нет коллектора, а витки замкнуты, т.е. конец витка соединен с его началом.

Часто ротор выполняется в виде так называемого беличьего колеса, когда вместо витков медной проволоки в пазы ротора заливают расплавленный алюминий, а концы этих заливок соединяют общим алюминиевым кольцом. Такой ротор легко изготавливается и не выходит из строя при перегрузках электродвигателя.

В промышленных установках чаще используются трехфазные асинхронные двигатели. К этим двигателям подводится три переменных напряжения u₁, u₂, u₃, фазовый сдвиг между которыми равен 120^°.