В промышленности и на строительстве главным образом применяют асинхронные электродвигатели. Асинхронный электродвигатель представляет собой своеобразный трансформатор, первичной обмоткой которого является обмотка на вращающемся роторе. Энергия от первичной обмотки к вторичной передается магнитным полем первичной обмотки.
Асинхронный двигатель состоит из статора и ротора. Статор предназначен для создания вращающегося магнитного поля.
Его изготовляют в виде полого цилиндра, собранного из тонких (0,5 или 0,35 мм) листов электрической стали, изолированных друг от друга пленкой лака, с пазами, в которые заложены проводники, образующие катушки обмотки статора. Оси обмоток фаз смещены друг относительно друга на равные углы.
К обмотке статора подводят из сети трехфазный ток. Начала и концы всех ее фаз выводят на укрепленный на корпусе щиток из изоляционного материала по схеме.
Соединение всех верхних выводов между собой образует соединение обмоток в звезду, а соединение по пунктирным линиям — в треугольник.
Ротор представляет собой цилиндр, собранный из листов электротехнической стали.
Вал его укреплен в подшипниках щитков. Он имеет пазы, в которых уложены медные или алюминиевые стержни, образующие обмотку ротора.
Применяют короткозамкнутые и фазные роторы. Короткозамкнутый ротор выполняют в виде беличьего колеса, при этом все его стержни оказываются замкнутыми накоротко.
Фазный ротор имеет катушечную обмотку, одни концы которой непосредственно соединены друг с другом, образуя нулевую точку в схеме звезды, а другие присоединены к трем медным кольцам, изолированным друг от друга и от вала. При включении обмотки статора в цепь трехфазного тока создается магнитное поле, которое вращается в пространстве с синхронной скоростью вокруг общей оси статора и ротора.
Магнитные линии поля перерезают витки обмотки ротора и наводят на них э. д. с. В замкнутой обмотке ротора это вызывает прохождение токов, направление которых определяют по правилу правой руки.
(Правая рука располагается так, чтобы магнитные линии входили в ладонь, а отогнутый большой палец указывал направление движения проводника, тогда вытянутые четыре пальца определяют направление возникшего в проводнике тока). Эти токи, находясь в магнитном поле статора, вызывают появление механических сил, приложенных к проводникам ротора, направленных по правилу левой руки и создающих вращающий момент (ладонь левой руки располагают так, чтобы магнитные линии входили в нее, а четыре вытянутых пальца были направлены вдоль электрического тока; тогда отогнутый большой палец показывает направление сил). В результате ротор вращается вслед за полем со скоростью, несколько меньшей скорости вращения поля, т. е. она не равна синхронной скорости вращения поля (что и послужило основанием к наименованию этих двигателей асинхронными).
Ротор электродвигателя развивает на валу мощность, несколько меньшую, чем мощность, поступающая из сети в магнитное поле статора из-за потерь в двигателе.
Механические характеристики, пуск, реверсирование и регулирование скорости асинхронных двигателей Номинальным режимом работы электродвигателя называется режим работы при условиях, для которых он предназначен заводом-изготовителем.
Номинальной мощностью называется полезная механическая мощность на валу (в ваттах, киловаттах или мего-ваттах). Коэффициент полезного действия асинхронных электродвигателей с фазным ротором ниже, чем коэффициент полезного действия электродвигателя с короткозамкнутым ротором.
Режим работы электродвигателя указывают на заводском1 щитке двигателя.
Параметрами, указанными здесь, надо руководствоваться во избежание перегрева двигателя и выхода его из строя. Пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором осуществляется непосредственным их включением на рабочее напряжение сети при помощи трехполюсного рубильника или магнитного пускателя.
Для автоматического отключения электродвигателя от сети при повреждении или чрезмерной перегрузке устанавливают плавкие предохранители.
При этом способе пусковые токи в 5-7 раз превышают нормальные токи, что может оказаться недопустимым для питающей сети.
Чтобы уменьшить пусковой ток, надо снизить напряжение, подводимое к электродвигателю. Если электродвигатель пускают вхолостую или с нагрузкой не более 40%, необходимо переключать при пуске обмотки статора с треугольника на звезду, так как пусковой ток по схеме звезды в раза меньше, чем при пуске по схеме треугольника.
В этом случае вал электродвигателя начинает вращаться, но из-за пониженного напряжения не достигает номинальной скорости вращения, после чего переключатель быстро переводится в правое положение и обмотка статора переключается в треугольник. При этом к каждой фазе статора подводится линейное напряжение сети, на которое рассчитана обмотка, и число оборотов вала электродвигателя достигает номинальной величины.
Мощные короткозамкнутые электродвигатели пускают в ход через пусковой реактор с сопротивлением, вызывающим в нем требуемое снижение напряжения.
Пуск производится замыканием выключателя А при отключении выключателя.
После того как электродвигатель пущен, включается выключатель, замыкающий накоротко реакторы, и к двигателю подводится полное напряжение сети, в результате чего, он достигает номинальной скорости. Асинхронные электродвигатели с фазным ротором пускаются при помощи пускового реостата.
Ползунки реостата устанавливают на холостые контакты, щетки накладывают на кольца двигателя и включают рубильник. Статор создает вращающее магнитное поле, но ротор, будучи разомкнут, остается неподвижным.
Ползунки постепенно переводятся на первые рабочие контакты и ротор начинает медленно вращаться, при этом по мере дальнейшего передвижения ползунков скорость его увеличивается.
Пуск заканчивается, когда реостат будет полностью замкнут накоротко. Так как пусковой реостат не рассчитан на длительное прохождение тока, его после пуска отсоединяют от двигателя.
Двигатель останавливают в обратной последовательности. Реверсирование (изменение направления вращения) асинхронного электродвигателя достигается изменением направления вращения магнитного поля статора.
Для этого надо поменять местами любые два провода, подводящих к статору ток.