Асинхронные электродвигатели

Как и любые электродвигатели, асинхронные электродвигатели являются преобразователями электрической энергии в механическую. Асинхронные двигатели очень просты по конструкции, а как следствие – имеют низкую стоимость и высокую надёжность. Поэтому асинхронные электродвигатели получили очень широкое распространение, 90% электродвигателей в мире – это асинхронные двигатели.

Галилео Феррарис и Никола Тесла внесли наибольший теоретический вклад в создание асинхронных машин. Практическую же реализацию асинхронные двигатели получили благодаря Михаилу Осиповичу Доливо-Добровольскому. Он в 1889 году получил патент на трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, а в следующем 1890 году – на трехфазный асинхронный электродвигатель с фазным ротором.

Асинхронный двигатель – это электрическая машина переменного тока. Асинхронный двигатель имеет неподвижную часть, связанную с корпусом, и вращающуюся часть – статор и ротор соответственно. Обмотки статора уложены в его пазах и равномерно распределены по окружности. Ток в обмотках статора, вызванный благодаря переменному напряжению, создаёт вращающееся магнитное поле. Вращающееся магнитное поле статора индуцирует в обмотках ротора ток, продуцирующий магнитное поле ротора. Взаимодействие магнитных полей статора и ротора заставляет ротор вращаться. Поэтому, за рубежом асинхронные электродвигатели называют индукционными. Для индуцирования тока в обмотке ротора, необходимо, чтобы скорость вращения ротора была немного ниже скорости вращения магнитного поля статора. То есть, ротор вращается несинхронно с магнитным полем статора, поэтому двигатель называется асинхронным.

Асинхронные электродвигатели по конструкции делятся на два основных типа: электродвигатели с короткозамкнутым ротором и электродвигатели с фазным ротором. При одинаковой конструкции статора, двигатели отличаются исполнением обмоток ротора. На короткозамкнутый ротор ток не подается извне, а полностью индуцируется переменным магнитным полем статора. На фазный ротор ток подается извне через щеточно-коллекторный механизм, что существенно усложняет конструкцию, но позволяет легко регулировать скорость вращения электродвигателя.

Для возникновения вращающегося магнитного поля нужны, как минимум, две обмотки статора со сдвинутым по фазе током. Асинхронный двигатель с двумя обмотками статора называется однофазным (хотя фактически он двухфазный). В однофазном двигателе обмотки разнесены по окружности статора на угол 90°. Две фазы напряжения, подаваемого на обмотки статора, тоже должны быть сдвинуты друг относительно друга на угол 90°. В трехфазных асинхронных двигателях геометрический угол положения трех обмоток и угол сдвига трех фаз равен 120°.

При своей простоте, дешевизне и распространенности, асинхронные электродвигатели имеют следующие недостатки:

  • малый пусковой момент;
  • большой пусковой ток;
  • сложность регулирования скорости вращения;
  • максимальная скорость вращения ограничена частотой напряжения питания;
  • сильная зависимость (квадратичная) вращающего момента от напряжения электросети.

Но все эти недостатки асинхронных электродвигателей нивелируются при питании двигателя от частотного преобразователя.