Асинхронный двигатель: для чего нужен, принцип работы, конструкция

Асинхронный двигатель – это простое и надежное устройство, способное электрическую энергию преобразовать в механическую. Его изобрел инженер Доливо-Добровольский в конце 19 века. Интерес разработчиков различного оборудования и аппаратуры к этому устройству постоянно возрастает, поэтому в статье мы рассмотрим не только, что такое асинхронный двигатель, но и как он работает, из чего состоит и какими достоинствами обладает.

Асинхронный двигатель: конструкция

Конструкция устройства достаточно проста. Основные части асинхронного двигателя следующие:

  • Статор, имеющий форму цилиндра. Он собирается из листов стали. В его сердечнике есть пазы, смещенные друг к дружке на 120°. В них укладывается обмотка.
  • Ротор. Бывает короткозамкнутым или фазным. В первом случае ротором служит сердечник, в котором стержни из алюминия закорочены торцевыми уплотнителями. Фазный ротор состоит из 3-х фазной обмотки.  Устройство с фазным ротором всегда трехфазное, а с короткозамкнутым ротором выделяют 3 вида асинхронных двигателей – одно-, двух- и трехфазные.
  • Конструктивные элементы. Это детали, которые в конструкции асинхронного двигателя отвечают за выполнение вращательных, охлаждающих и защитных функций.

Схематическое изображение конструкции асинхронного двигателя можно найти в сети Интернет.

Что значит асинхронный двигатель и его принцип действия 

Асинхронный – это тот, у которого в работе отсутствует синхронность, у которого при старте статическая и подвижная части при вращении имеют разную частоту магнитного потока. Этот показатель у подвижного элемента меньше, чем у неподвижного.

Рассмотрим принцип работы асинхронного двигателя на примере: достаточно взять постоянный магнит и начать его вращать вокруг своей оси на небольшом расстоянии от диска из меди. Очень скоро диск начинает вращение, следуя за магнитом. Такое поведение диска объясняется тем, что из-за вращающегося вблизи магнита в нем появляются токи Фуко, которые двигаются по замкнутому контуру. Это токи короткого замыкания, нагревающие металлическую конструкцию. В диске возникает собственный магнитный поток, который начинает взаимодействовать с полем магнита.

В асинхронном электромоторе источником вращающего поля выступают обмотки статора. Под действием образованного обмотками магнитного потока в проводниках вращающегося элемента формируется электродвижущая сила. Когда магнитный поток статора начинает взаимодействовать с индуцируемым током в обмотке вращающейся части, появляется электромагнитная сила. Она и начинает вращать вал электродвигателя.

Чтобы понять, как работает асинхронный двигатель, представим происходящие в нем действия пошагово:

  1. Двигатель запускается, и магнитный поток неподвижной части пересекает контур вращающегося элемента, формируя электродвижущую силу.
  2. В короткозамкнутом роторе образуется переменный ток.
  3. Под действием магнитных потоков неподвижной и вращающейся части образуется крутящий момент.
  4. Вращающийся элемент стремится к полю неподвижной части.
  5. В определенный момент у неподвижной и вращающейся части двигателя совпадает частота вращения магнитного потока, тогда крутящий момент равен 0, что приводит к затуханию электромагнитных проявлений во вращающемся элементе двигателя.
  6. Контур ротора начинает отставать, магнитный поток статора начинает его возбуждать.

Медлительность ротора в сравнении с магнитным полем статора и обеспечивает несинхронную работу электродвигателя.

Формирование тока в роторе происходит бесконтактно, поэтому не нужно устанавливать в устройстве скользящие контакты. Эта особенность электродвигателя делает его более эффективным и надежным. Изменить направление вращения мотора можно, поменяв фазы на клеммах одной из обмоток. Направление электромагнитной силы можно определить по «правилу буравчика».

Достоинства устройства

Главными достоинствами асинхронных двигателей является простота их конструкции и легкость использования.Также устройство характеризует:

  • Надежность и долговечность. Из-за бесконтактного взаимодействия между основными деталями устройства оно редко ломается и не изнашивается;
  • Доступная цена. Простая конструкция и недорогое сырье для производства электродвигателей обеспечивает низкую стоимость оборудования;
  • Простой принцип использования. Для работы с асинхронным двигателем не нужно обладать специальными навыками.
  • Универсальность. Электродвигатель асинхронного типа устанавливается практически в любое оборудование.

Эти преимущества объясняют широкое применение асинхронных двигателей во всех отраслях промышленности и сферах человеческой жизни.