Что такое асинхронный двигатель определение: Асинхронный электродвигатель: виды и принцип работы — RC74 — интернет-магазин радиоуправляемых моделей

Содержание

Асинхронный электродвигатель: виды и принцип работы

В наши дни электрооборудование выглядит совсем иначе, чем изобретение российского электротехника, но по-прежнему используются для превращения электрической энергии в механическую. Надежность в работе, простая конструкция и невысокая себестоимость были по достоинству оценены покупателями. Сегодня асинхронные двигатели — наиболее распространенный во всем мире тип моторов. Их используют для комплектации промышленного оборудования, бытовой техники и электроинструментов в девяти случаев из десяти.

Какие бывают виды асинхронных механизмов

Асинхронный мотор имеет самую простую конструкцию. Классическое устройство электродвигателя состоит из статора, а также ротора.

Статор выполнен в форме классического цилиндра. Для изготовления статора производители используют тонкие стальные листы, обмотка в пазах сердечника сделана из специального провода. Оси обмоток расположены друг к другу под углом 120°. Их концы соединяются по-разному — все зависит от допустимой величины напряжения. В одних случаях соединение напоминаем звезду, в других — треугольник.

В отличие от статора, роторы бывают нескольких типов. Производители классифицируют выпущенные моторы именно по типу ротора — виды асинхронных двигателей: с короткозамкнутым и фазным ротором. Давайте рассмотрим каждый их подробнее.

Фазный — это ротор с трехфазной обмоткой, которая напоминает обмотку статора. Ее концы соединяются в форме звезды, края крепятся к контактным кольцам. К этим же кольцам присоединяются добавочные резисторы, которые меняют активное сопротивление в цепи и уменьшают большие пусковые токи.

Короткозамкнутый ротор — сердечник, изготовленный из стальных листов. Для серийного производства, как правило, используется расплавленный алюминий, который заливается и образовывает стержни между торцевых колец. Конструкция ротора получила в обиходе название «беличья клетка», так как внешне напоминает бочку для грызунов. Когда заходит речь об изготовлении мощных двигателей, производители используют не алюминий, а медь.

Асинхронный электродвигатель: принцип работы

Напряжение подается на обмотку статора. В этот момент возникает магнитный поток, величина которого меняется с изменением частоты напряжения. Потоки сдвинуты во времени и пространстве по отношению друг к другу на 120°. Вращающим оказывается результирующий магнитный поток, который движется, тем самым создавая в проводниках ротора ЭДС. Обмотка ротора исполняет роль замкнутой электрической цепи, в ней появляется ток, который, взаимодействуя с потоками статора, создает пусковой момент. Мотор стремится повернуть ротор в направлении движения магнитного поля статора. В тот момент, когда он достигает значения тормозного момента ротора и превышает его, ротор начинает вращаться, вызывая скольжение.

Что такое скольжение? Это величина, которая показывает нам, насколько синхронная частота магнитного поля статора больше, чем частота вращения ротора.

S = ((n₁ — n₂)/n₁) х 100 %, где:

S — скольжение;

n₁ — синхронная частота магнитного поля статора, n₂ — ротора.

Почему так важно скольжение? Его используют для характеристики асинхронных электродвигателей, ведь изначально скольжение равно единице, но по мере роста n₁относительная разность частот n₁-n₂ становится меньше. В результате этого, падает ЭДС и ток в проводниках ротора, что в свою очередь приводит к уменьшению вращающего момента. Если провести анализ, в состоянии холостого хода, в тот момент, когда мотор работает без нагрузки на валу, показатель скольжения минимален. Как только возрастает статический момент, скольжение растет до величины S_kp — критического скольжения. Этот показатель очень важен, ведь как только будет превышена точка критического скольжения, асинхронные двигатели перестают стабильно работать. Значение скольжения колеблется в пределах от нуля до единицы, асинхронных моторов универсального назначения в номинальном режиме до 8 %. Как только наступает равновесие между электромагнитным и тормозным моментом изменение величин прекратится.

Если говорить простыми словами, принцип работы мотора состоит во взаимодействии вращающегося магнитного поля статора и токов, которые наводятся этим магнитным полем в роторе. Вращающий момент возникает только тогда, когда появляется разность частот вращения магнитных полей.

≫ Асинхронный двигатель: зачем 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:

Двигатель запускается, и магнитный поток неподвижной части пересекает контур вращающегося элемента, формируя электродвижущую силу.
В короткозамкнутом роторе образуется переменный ток.
Под действием магнитных потоков неподвижной и вращающейся части образуется крутящий момент.

Вращающийся элемент стремится к полю неподвижной части.
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.
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.

Асинхронный двигатель Определение и значение

Игры
Рекомендуемые
Поп-культура
Советы по написанию

существительное

90 017

тип электродвигателя, в котором переменный ток от источника питания подается через первичную обмотку. обмотки и индуцирует ток во вторичной обмотке, причем части расположены так, что возникающее магнитное поле заставляет вращаться подвижный ротор относительно неподвижного статора.

Сравнить линейный асинхронный двигатель.

Слова Ближайший асинхронный двигатель

индукционная катушка
индукционная печь
индукционная закалка

индукционный нагрев
система индукционного контура
индукция двигатель
индуктивная
индуктивная связь
индуктивная реактивность
индуктивная статистика
индуктор

Dictionary.com Полный текст На основе Random House Unabridged Dictionary, © Random House, Inc., 2023 г.

Как использовать асинхронный двигатель в предложении

Другие автопроизводители говорят, что асинхронные двигатели не создают достаточного крутящего момента.
Новый электрический BMW i4 — маневренная машина с кинематографическим саундтреком | Дэн Карни | 15 октября 2021 г.
| Popular-Science
Катушка представляет собой неподвижную часть, статор (рис. 445), а чашка — вращающуюся часть, ротор, асинхронного двигателя .
Физика | Уиллис Юджин Тауэр
Для реверсирования двухфазного асинхронного двигателя необходимо поменять местами два провода одной фазы.
Работа в кино, сценическая электрика и иллюзии | Henry C. Horstmann
Для мотор-генераторов, в которых используется переменный ток, обычно используется асинхронный двигатель .
Работа в кино, сценическая электрика и иллюзии | Генри С. Хорстманн
Весь взорванный форт ведет себя как беличья клетка в
асинхронный двигатель !
Лучшее оружие | Джон Вуд Кэмпбелл

Еще одним выдающимся экспонатом была модель, изображенная на C, которая представляет собой двухфазный двигатель, а также асинхронный двигатель и трансформатор.
Изобретения, исследования и труды Николы Теслы | Томас Коммерфорд Мартин. 0017
Тип бесщеточного электродвигателя, в котором переменный ток, подаваемый на обмотки статора, создает магнитное поле, индуцирующее ток в обмотках ротора. Вращение ротора происходит в результате взаимодействия магнитного поля, создаваемого током ротора, с полем статора

Английский словарь Коллинза — Complete & Unabridged 2012 Digital Edition © William Collins Sons & Co. Ltd., 1979, 1986 © HarperCollins Издатели 1998, 2000, 2003, 2005, 2006, 2007, 2009, 2012

Все об асинхронных двигателях — что это такое и как они работают

Способность преобразовывать электрическую энергию в механическую — и наоборот — оказала фундаментальное влияние на современный мир. Электростанции, робототехника, фабрики и многое другое использовали электродвигатели, чтобы полностью изменить темпы развития промышленности. Эти двигатели преобразуют электрический ток во вращательное движение, и в этой статье мы рассмотрим, как эта задача решается с помощью асинхронных двигателей.

Что такое асинхронные двигатели?

Асинхронные двигатели — это тип двигателей переменного тока, изобретенных в конце 1800-х годов, и они представляют собой практическое применение науки об электромагнетизме. Эти двигатели состоят из статоров и роторов, которые являются неподвижными и вращающимися компонентами двигателя соответственно. Статор — корпус двигателя — содержит обмотки провода, подключенного к источнику переменного тока, а ротор — свободно движущийся «якорь» — устроен так, что может взаимодействовать с катушками статора посредством электромагнетизма. Свойства ротора зависят от типа асинхронного двигателя (беличья клетка, 3-фазный, обмотка и т. д.), но во всех случаях электромагнитное поле (ЭДС), создаваемое в статоре, индуцирует противодействующую ЭДС в роторе и, следовательно, создает энергия вращения от электромагнитной индукции.

Как работают асинхронные двигатели?

Несмотря на то, что асинхронные двигатели имеют элегантную конструкцию, они обманчиво сложны в объяснении того, как они работают, поскольку они связаны с невидимой физикой электромагнетизма.

Витки провода в статоре подключены к переменному току, который создает ЭДС вокруг движущихся зарядов в катушке в соответствии с законом Ампера. Переменный ток вызывает переключение направления тока в катушках, изменяя ориентацию ЭДС статора в фазе с частотой переменного тока. При правильном расчете переменный ток может создать кажущуюся «вращающуюся» ЭДС через этот статор, которая затем взаимодействует с обмотками ротора. В асинхронных двигателях вращающаяся ЭДС статора индуцирует противодействующую ЭДС в проводах ротора, заставляя его вращаться (в соответствии с законом Фарадея и законом Ленца).

Асинхронные двигатели часто называют «асинхронными» двигателями, потому что их частота вращения всегда ниже частоты переменного тока. Это несоответствие (известное как «скольжение») является результатом использования индукции для вращения ротора; скорость ротора, равная синхронной скорости (скорости, которая соответствует частоте переменного тока), приведет к отсутствию измеряемой индуктивности в катушках ротора и механического ускорения. Более подробную информацию по этим темам можно найти в нашей статье о типах двигателей переменного тока.

Технические характеристики асинхронного двигателя

Существуют некоторые важные характеристики при выборе асинхронного двигателя, и в следующих разделах кратко поясняются важные параметры, которые необходимо понимать.

Напряжение и частота переменного тока

Наиболее распространенное значение напряжения и частоты переменного тока составляет 115/120 В 60 Гц, что является стандартом для розеток в домашних условиях. Существуют и другие стандартные напряжения (208-230/240 В 60 Гц, 460/480 В 60 Гц и т. д.) для конкретных применений (освещение, промышленные машины и т. д.). Эти более высокие напряжения увеличат как возможности, так и размер двигателя, поскольку для большего тока потребуется больше проволочных обмоток для его эффективной передачи, но также увеличится выходная мощность.

Тип фазы

Электрическая сеть может подавать один переменный ток или несколько переменных токов, которые, так называемые, «не совпадают по фазе», что означает, что их частоты колебаний смещены друг относительно друга. Обычно это три тока одинаковой частоты, разделенные на 120 градусов, и это делается для того, чтобы токи создавали вращающуюся ЭДС при прохождении через катушки. Однофазные асинхронные двигатели используют только один переменный ток и, таким образом, «пульсируют» ЭДС, а не вращают ее. Таким образом, однофазные двигатели не запускаются самостоятельно, как трехфазные асинхронные двигатели, и их необходимо запускать с помощью конденсаторов или другого внешнего источника. Три тока переменного тока, используемые в трехфазных асинхронных двигателях, позволяют им самостоятельно запускаться, что является большим преимуществом. Для получения дополнительной информации о пусковых механизмах, не стесняйтесь читать нашу статью о типах пускателей двигателей.

Длительная выходная мощность

Механическая мощность двигателя, выраженная в ваттах или лошадиных силах, называется непрерывной выходной мощностью. Это значение может быть дробным, как в бытовых приборах, или довольно большим в более крупных двигателях. Это бесценный показатель, конечная цель которого — создать столько механической энергии, сколько необходимо для текущей работы.

Количество полюсов и базовая скорость

Индукционные полюса представляют собой пары север-юг в катушках статора, которые создают эффект вращения ротора и имеют четное число (2, 4, 6 и т. д.). Эти полюса влияют на скорость вращения, и уравнение, связывающее базовую скорость с полюсами, определяется как:

Поскольку число полюсов делится на входное напряжение и частоту, большее количество полюсов уменьшит скорость двигателя. Конструкторы могут захотеть увеличить количество полюсов, если им нужен более медленный двигатель, а также уменьшить количество полюсов для повышения скорости. Типичные значения скорости вращения асинхронных двигателей переменного тока составляют 3600 об/мин (2 полюса) и 1800 об/мин (4 полюса), но в зависимости от использования существуют и другие значения. Обратите внимание, что асинхронные двигатели не будут точно соответствовать этим скоростям из-за явления скольжения.

Непрерывный выходной крутящий момент и кривая крутящий момент-скорость

Крутящий момент — это сила «вращения», действующая по некоторому радиусу и измеряемая в фут-фунтах или Н-м. Из-за асинхронного характера асинхронных двигателей их крутящий момент варьируется от пусковой до установившейся скорости и представлен на графиках крутящий момент-скорость (см. Пример, аннотированный ниже):

Пусковой крутящий момент — это начальный крутящий момент при запуске. Низкий пусковой крутящий момент подходит для малых нагрузок (вентиляторы, насосы), но может потребоваться указание, если высокая нагрузка присутствует при нулевой скорости (краны, автомобили и т. д.).

Подтягивающий крутящий момент — это наименьший полученный крутящий момент между скоростью запуска и скоростью полной нагрузки, и он может быть барьером для некоторых приложений, которым требуется минимальный крутящий момент на всем пути до работы с полной нагрузкой.

Момент отрыва или пусковой момент — это максимальный крутящий момент, достигаемый до того, как двигатель замедлится до установившегося состояния. Этот крутящий момент необходимо понимать, если какой-то максимальный крутящий момент нельзя превзойти.

Номинальный крутящий момент определяет номинальную выходную мощность двигателя при скорости с полной нагрузкой. Существует полезное уравнение для получения номинального крутящего момента, если известны номинальная мощность и номинальная скорость:

для английского языка или

для метрических

Также обратите внимание, что номинальная скорость меньше синхронной скорости, визуализируя эффект скольжения этих асинхронных двигателей.

Жилье и рабочая среда

Следует выбирать правильный корпус с учетом рабочей среды двигателя. NEMA и IEC разработали коды, которые стандартизируют эту защиту, включая открытый корпус, бескаркасный, полностью закрытый или устойчивый к пыли, воде или экстремальным температурам. Более подробную информацию об этих кодах можно найти в нашей статье все о двигателях.

Применение и критерии выбора

90% двигателей в промышленности сегодня представляют собой асинхронные двигатели. В большинстве бытовых приборов используются асинхронные двигатели, хотя они, как правило, однофазные из соображений экономичности. Трехфазные асинхронные двигатели в основном используются в механизации и бывают двух основных разновидностей: двигатели с короткозамкнутым ротором и двигатели с фазным ротором (дополнительную информацию можно найти в наших статьях о двигателях с короткозамкнутым ротором и двигателях с фазным ротором).

полезны в тех случаях, когда требуется высокий пусковой момент при низком пусковом токе и может регулироваться скорость. Они находят применение в конвейерах, кранах, насосах, лифтах и компрессорах.

имеют высокий КПД и, как правило, дешевле, чем двигатели с обмоткой. NEMA определила классы многофазных двигателей с короткозамкнутым ротором в зависимости от области применения, которые приведены ниже:

Двигатели класса А — нормальный пусковой момент, высокий пусковой ток, низкое скольжение, высокий КПД. Применение включает вентиляторы, воздуходувки, небольшие насосы и т. д.
Двигатели класса B — нормальный пусковой момент, низкий пусковой ток, малое скольжение. Области применения включают пускатели напряжения и приложения класса А.
— высокий пусковой момент, низкий пусковой ток. Области применения включают компрессоры, конвейеры, поршневые насосы, дробилки и т. д.
— самый высокий пусковой момент, низкий пусковой ток, высокое рабочее скольжение, низкий КПД. Области применения включают штамповочные прессы, бульдозеры, штамповочные машины, машины для ударной загрузки и т. д.

Итак, как уже говорилось, при выборе правильного асинхронного двигателя для работы необходимо учитывать многое. Понимание напряжения, фазы, мощности, крутящего момента, скорости и форм-фактора поможет сузить область поиска, а определение уникальных характеристик вашего приложения поможет вам найти нужный двигатель.

Резюме

В этой статье представлено понимание того, что такое асинхронные двигатели и как они работают. Для получения дополнительной информации о сопутствующих продуктах обратитесь к другим нашим руководствам или посетите платформу поиска поставщиков Thomas, чтобы найти потенциальные источники поставок или просмотреть сведения о конкретных продуктах.

Источники:

https://geosci.uchicago.edu
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/magnet/indmot.html
http://www.egr.unlv.edu/~eebag/Induction%20Motors.pdf
http://electricalacademia.com/induction-motor/torque-speed-characteristics-induction-motor/
https://www.