Как устроены асинхронные машины и кто их изобрел

Причина, по которой асинхронные машины получили широкое распространение, состоит в простоте их устройства, надежности и технологичности изготовления. Применимость для трехфазной и однофазной сети, широкий диапазон мощностей, легкость изменения направления вращения - все это делает их незаменимыми в качестве приводов самых разнообразных устройств, включая станки и транспортирующие системы.

Существенное достоинство, которым обладают асинхронные машины, состоит в их высоком коэффициенте полезного действия.

Самые распространенные электродвигатели – киловаттные, их применение весьма широко, практически на каждом промышленном предприятии они составляют большую часть приводных устройств.

Свое название асинхронные электрические машины получили потому, что их угловая скорость зависит от величины механической нагрузки на вал. При этом чем выше сопротивление вращающему моменту, тем, естественно, он крутится медленнее. Отставание угловой скорости ротора от частоты вращения магнитного поля, создаваемого током, проходящим через обмотки статора, называется скольжением. Рассчитывается оно, как правило, как относительная величина:

S = (&omega-n-&omega-p)/ &omega-n

Видео: Асинхронный Электродвигатель - Принцип Работы

Где:

&omega-n - скорость вращения магнитного поля, об./мин.;

&omega-p - скорость вращения ротора, об./мин.

Зависимость относительной величины скольжения от нагрузки на вал проявляется в частности в том, что в режиме холостого хода S практически равно нулю.

Устройство асинхронной машины такое же, как и любого другого электродвигателя или генератора. Внутренняя поверхность статора снабжена специальными пазами, в которые прокладываются обмотки (в случае трехфазного питания их три, а для однофазных двигателей - две). Ротор также несложен, его конструкция напоминает беличью клетку, а обмотки короткозамкнуты или имеют контактные кольца.

Видео: Асинхронная машина кз

В случае короткозамкнутого ротора за счет индуктивной наводки от токов статора в обмотках ротора возникает ЭДС согласно правилу правой руки. Далее все просто: две рамки, по которым проходит электрический ток, начинают взаимодействовать друг с другом, и возникает вращательный момент.

Асинхронные машины, ротор которых снабжен контактными кольцами, работают еще проще: питание на вращающие обмотки подается непосредственно через графитовые щетки. Такие роторы еще называют фазными.

Видео: Асинхронный двигатель

Однофазные асинхронные двигатели имеют две обмотки, рабочую и стартовую, предназначенную для создания начального вращательного момента и раскручивания ротора до рабочей угловой скорости. Применяются эти моторы там, где трехфазная сеть недоступна, например, для приведения в движение вращающихся частей бытовых приборов.

Помимо двигателей асинхронными бывают машины противоположного назначения, генераторы. Их устройство практически аналогично. К чести российской электротехники, можно уверенно говорить о приоритете нашей страны в области электромоторов этого типа. М. О. Доливо-Добровольский ещё в 1889 г. первым в мире применил трехфазное питание и получил вращающееся магнитное поле. Современные асинхронные машины принципиально ничем не отличаются от первых трехфазных электромоторов великого русского изобретателя и ученого.