Значна потужність асинхронного електродвигуна, що трансформує електрику в енергію обертання, створюється не за рахунок будь-яких механічних складових: для такого потужного обертання в його начинці використовуються тільки електромагніти.
Ротор асинхронного двигуна: конструкція
Ротор – елемент електродвигуна, що обертається всередині статора (нерухомого компонента), вал якого з'єднаний з деталями робочих агрегатів, наприклад, пилок, турбін і помп. Шихтований сердечник виконується з окремих пластин електротехнічної сталі з напівзакритими або відкритими пазами.
Масивний ротор є цільний сталевий циліндр, поміщений всередину статора, з напресованим на його поверхню сердечником.
Безконтактна, не з'єднана ні з якою зовнішньою електричним ланцюгомобмотка ротора, створює обертальний моменті буває двох типів:
- короткозамкнута (короткозамкнений ротор);
- фазна (фазний ротор).
Короткозамкнений ротор
Впаяні або залиті в поверхню сердечника і коротко замкнуті з торців двома кільцями високопровідні мідні (для машин великої потужності) або алюмінієві стрижні (для машин меншої потужності), відіграють роль електромагнітів з полюсами, зверненими до статора. Така конструкція зветься «біляча клітина», дана їй російським електротехніком М. О. Доливо-Добровольським.
Стрижні обмотки не мають ізоляції, оскільки напруга в такій обмотці нульова. Найчастіше використовуваний для стрижнів двигунів середньої потужності, що легко плавиться алюміній, відрізняється малою щільністю і високою електропровідністю. Для зменшення вищих гармонік електрорушійної сили (ЕРС) та виключення пульсації магнітного поля, стрижні ротора мають певним чином розрахований кут нахилу щодо осі обертання.
У двигунах малої потужності пази сердечника, як правило, виконують закритими: відокремлююча ротор від повітряного зазору - сталева пластина дозволяє додатково закріпити обмотки, але за рахунок деякого збільшення їхнього індуктивного опору.
Фазний ротор
Характеризується практично не відрізняється від обмотки статора трифазної (у більш загальному випадку багатофазної) покладеної в пази сердечника обмоткою, кінці якої з'єднані за схемою «зірка» . Висновки обмоток приєднані до закріплених на валу ротора контактних кільців, до яких при пуску двигуна притискаються і ковзають нерухомі, графітові або металографітові щітки, що з'єднані з реостатом.
Для обмеження вихрових струмів, що виникають, зазвичай буває достатньо нанесеною на поверхню обмоток оксидної плівки, замість ізолюючих лаків.
Доданий до ланцюга обмотки ротора трифазний пусковий або регулювальний резистор, дозволяє змінювати активний опірроторного ланцюга, сприяючи зменшенню великих пускових струмів. Можуть використовуватися реостати:
- металеві дротяні або ступінчасті – з ручним або автоматичним перемиканням з одного ступеня опору на інший;
- рідинні, опір яких регулюється глибиною занурення в електроліт електродів.
Для збільшення довговічності щіток деякі моделі фазних роторів обладнуються спеціальним короткозамкненим механізмом, що піднімає після пуску двигуна щітки і замикає кільця.
Асинхронні двигуни з фазним ротором характеризуються складнішою конструкцією, ніж з короткозамкненим, але, в той же час, більш оптимальними пусковими та регулювальними характеристиками.
Принцип роботи
Електромагніти статора розташовані близько до стрижнів ротора та передають на них електрику для його обертання. Індуковане в роторі магнітне поле слідуватиме за магнітним полемстатора, здійснюючи при цьому механічне обертання роторного валу і пов'язаних з ним агрегатів. При цьому створена котушками статора електромагнітна індукція виштовхує струм на стрижнях суворо від себе. Значення струму у стрижнях змінюється з часом.
Пишіть коментарі, доповнення до статті, може, я щось пропустив. Загляньте на , буду радий, якщо ви знайдете на моєму сайті ще щось корисне. Всього найкращого.
За конструкцією асинхронні двигуни поділяють на два основні типи: з короткозамкненим ротором і фазним ротором (останні називають також двигунамиз контактними кільцями). Розглянуті двигуни маютьють однакову конструкцію статора і відрізняються лишевиконанням обмотки ротора.
Двигуни із короткозамкненим ротором. На статорі (рис. 5.3) розташована трифазна обмотка, яка при підключенні до мережі трифазного струмустворює магнітне поле, що обертається. Обмотка ротора виконана у вигляді біличноїклітини, є короткозамкнутою і жодних висновків немає.
«Біличча клітина» складається з мідних або алюмінієвих.стрижнів, замкнутих коротко з торців двома кільцями(рис. 5.4, а).Стрижні цієї обмотки вставляють у пазисердечника ротора без будь-якої ізоляції. У двигунахмалої та середньої потужності «біличну клітину» зазвичайотримують шляхом заливання розплавленого алюмінієвого сплаву в пази сердечника ротора (рис. 5.4, б).Разом зстрижнями «біличної клітини» відливають короткозамикаючікільця та торцеві лопаті, що здійснюють вентиляцію.машини. Для цієї мети особливо придатний алюміній,володіє малою щільністю, легкоплавкістюточно високою електропровідністю. У машинах великийпотужності пази короткозамкнутого ротора виконуютьнапівзакритими, у машинах малої потужності-закритими.Обидві форми паза дозволяють добре зміцнити провідникиобмотки ротора, хоч і дещо збільшують потокирозсіювання та індуктивний опір роторної обмотки.
У двигунах великої потужності «біличну клітку» викон. няють із мідних стрижнів, кінці яких вварюютьу короткозамикаючі кільця (рис. 5.4, в). Різні формипазів ротора показано на рис. 5.4, м.
В електричному відношенні «білизна клітина» представлений є багатофазною обмоткою, з'єднаною за схемоюΥ і замкнуту коротко. Число фаз обмотки т 2одночислу пазів ротораz 2 , причому в кожну
Рис. 5.3.Пристрій асинхронного двигуна з короткозамкненим
ротором:
1 - Корпус; 2 - сердечник статора; 3 - сердечник ротора; 4 - обмотка
ротора «білизна клітина»; 5 - обмотка статора; 6 -вентиляційні лопатки
ротора; 7 – підшипниковий щит; 8 - кожух вентилятора; 9 - вентилятор
фазу входять один стрижень і прилеглі до нього ділянки короткоза-кільця, що микають.
Часто асинхронні двигуни з фазним та короткозамкнутим ротором мають скошені пази на статорі або ротор. Скіс пазів роблять для того, щоб зменшитивищі гармонічні ЕРС, викликані пульсаціями магнітного потоку через наявність зубців, знизити шум, що викликаєтьсямагнітними причинами, усунути явище прилипанняротора до статора, яке іноді спостерігається в мікродвигунів.
Рис. 5.4.Конструкція короткозамкнутого ротора:
1 -Сердечник ротора; 2 - стрижні; 3 - лопаті вентилятора; 4 - короткозами-
кільця, що кають
Двигуни із фазним ротором(Рис. 5.5, а).Обмотка статора виконана так само, як і в двигунах із короткозамкненим ротором. Ротор має трифазну обмотку з тим самимчислом полюсів. Обмотку ротора зазвичай з'єднують посхемою Y , три кінці якої виводять до трьох контактнихкільцям (рис. 5.5, б),обертається разом з валом машини.За допомогою металографітних щіток, що ковзають по контактним кільцям, ротор включають пусковий або пускорегулюючий реостат, тобто в кожну фазу ротора вводять додатковий активний опір.
Для зменшення зносу кілець та щіток двигуни з фазним ротором іноді мають пристосування для підйомущіток і замикання кілець коротко після вимкненняреостату. Проте запровадження цих пристроїв ускладнюєконструкцію електродвигуна і дещо знижує надію ність його роботи, тому зазвичай застосовують конструкції,у яких щітки постійно стикаються з контактними кільцями. Основні конструктивні елементи двигуназ фазним ротором наведено на рис. 5.6.
Області застосування двигунів різних типів. за конструкції двигуни з короткозамкненим ротором проще двигунів з фазним ротором і більш надійнів експлуатації (у них відсутні кільця та щітки,що вимагають систематичного спостереження, періодичної
Рис. 5.5.Влаштування асинхронного двигуна з фазним ротором (а)
та схема його включення (б):
1 - обмотка статора; 2 - сердечник статора; 3 - Корпус; 4 - сердечникротора; 5 - обмотка ротора; 6 -вал; 7-кільця; 8 -пусковий реостат
заміни та ін.). Основні недоліки цих двигунів - порівняно невеликий пусковий моменті значнийпусковий струм. Тому їх застосовують у тих електричних приводах, де не потрібні великі пускові моменти(Електроприводи металообробних верстатів, вентиляторів та ін.). Асинхронні двигуни малої потужності та мікродвигуни також виконують із короткозамкненимротором.
Як показано нижче, у двигунах із фазним роторомє можливість за допомогою пускового реостату збільшувати пусковий момент до максимального значення і розуму.ншать пусковий струм. Отже, такі двигуниможна застосовувати для приводу машин та механізмів,
Рис. 5.6.Статор та ротор асинхронного двигуна з фазним ротором:
1 - обмотка статора; 2 -корпус; 3 -Сердечник статора; 4 - коробказ висновками; 5 - сердечник ротора; 6 - обмотка ротора; 7 - контактні кільця
які пускають у хід при великому навантаженні (електро приводи вантажопідйомних машин та ін.).
Сама назва цього електротехнічного пристрою свідчить про те, що електрична енергія, що надходить на нього, перетворюється на обертальний рухротора. Причому прикметник «асинхронний» характеризує розбіжність, відставання швидкостей обертання якоря від магнітного поля статора.
Слово "однофазний" викликає неоднозначне визначення. Пов'язано це про те, що у електриці визначає кілька явищ:
зсув, різницю кутів між векторними величинами;
потенційний провідник двох, трьох чи чотирипровідний електричної схемизмінного струму;
одну з обмоток статора чи ротора трифазного двигуначи генератора.
Тому відразу уточнимо, що однофазним електродвигуном прийнято називати той, який працює від двопровідної мережі змінного струму, представленої фазним та нульовим потенціалом. Кількість обмоток, вмонтованих у різних конструкціях статорів, цього визначення не впливають.
Конструкція електродвигуна
За своїм технічним пристроєм асинхронний двигунскладається з:
1. статора - статичної, нерухомої частини, виконаної корпусом з розташованими у ньому різними електротехнічними елементами;
2. ротора, що обертається силами електромагнітного поля статора.
Механічне з'єднання цих двох деталей виконано за рахунок підшипників обертання, внутрішні кільця яких посаджені на підігнані гнізда валу ротора, а зовнішні вмонтовані в бічні захисні кришки, що закріплюються на статорі.
Ротор
Його пристрій у цих моделей такий самий, як у всіх асинхронних двигунів: на сталевому валу змонтований магнітопровід із шихтованих пластин на основі м'яких сплавів заліза. На його зовнішній поверхні виконані пази, в які вмонтовані стрижні обмоток з алюмінію або міді, закорочені по кінцях на кільця, що замикають.
В обмотці ротора протікає електричний струм, що індукується магнітним полем статора, а магнітопровід служить для гарного проходженнястворюваного тут магнітного потоку.
Окремі конструкції ротора однофазних двигунів можуть бути виконані з немагнітних або феромагнітних матеріалів у формі циліндра.
Статор
Конструкція статора також представлена:
корпусом;
магнітопроводом;
обмоткою.
Його основне призначення полягає в генеруванні нерухомого або електромагнітного поля, що обертається.
Статорна обмотка зазвичай складається з двох контурів:
1. робітника;
2. пускового.
У найпростіших конструкцій, призначених для ручного розкручування якоря, може бути виконана лише одна обмотка.
Принцип роботи однофазного асинхронного електричного двигуна
З метою спрощення викладу матеріалу уявімо, що обмотка статора виконана лише одним витком петлі. Її дроти усередині статора розносять по колу на 180 кутових градусів. По ній проходить змінний синусоїдальний струм, що має позитивні та негативні напівхвилі. Він створює магнітне поле, що не обертається, а пульсуюче.
Як виникають пульсації магнітного поля
Розберемо цей процес з прикладу протікання позитивної напівхвилі струму моменти часу t1, t2, t3.
Вона проходить по верхній частині струмопроводу до нас, а по нижній — від нас. У перпендикулярній площині, представленій магнітопроводом, навколо провідника виникають магнітні потоки Ф.
Змінюються по амплітуді струми в моменти часу, що розглядаються, створюють різні за величиною електромагнітні поля Ф1, Ф2, Ф3. Оскільки струм у верхній і нижній половині один і той же, але виток вигнутий, магнітні потоки кожної частини спрямовані зустрічно і знищують дію один одного. Визначити це можна за правилом свердла або правої руки.
Як бачимо, при позитивній напівхвилі обертання магнітного поля не спостерігається, а відбувається тільки його пульсація у верхній та нижній частині дроту, яка ще й взаємно врівноважується у магнітопроводі. Цей процес відбувається при негативному ділянці синусоїди, коли струми змінюють напрям на протилежне.
Оскільки магнітне поле, що обертається, відсутнє, то і ротор залишиться нерухомим, бо немає сил, прикладених до нього для початку обертання.
Як створюється обертання ротора в пульсуючому полі
Якщо тепер надати ротору обертання хоча б рукою, то він продовжуватиме цей рух.
Для пояснення цього явища покажемо, що сумарний магнітний потік змінюється за частотою синусоїди струму від нуля до максимального значення в кожному напівперіоді (зі зміною напрямку на протилежне) і складається з двох частин, що утворюються у верхній та нижній гілках, як показано на малюнку.
Магнітне пульсуюче поле статора складається з двох кругових з амплітудою Фмакс/2, що рухаються в протилежних напрямках з однією частотою.
nпр=nобр=f60/p=1.
У цій формулі позначено:
nпр і nобр частоти обертання магнітного поля статора у прямому та зворотному напрямках;
n1 - швидкість обертового магнітного потоку (об/хв);
p - число пар полюсів;
f - Частота струму в обмотці статора.
Тепер рукою додамо обертання двигуну в один бік, і він відразу підхопить рух за рахунок виникнення моменту, що обертається, викликаного ковзанням ротора щодо різних магнітних потоків прямого і зворотного напрямів.
Візьмемо, що магнітний потік прямого напрямку збігається з обертанням ротора, а зворотний, відповідно, буде протилежний. Якщо позначити через n2 частоту обертання якоря об/хв, можна записати вираз n2< n1.
У цьому позначимо Sпр = (n1-n2)/n1 = S.
Тут індексами S і Sпр названі ковзання асинхронного двигуна та ротора відносного магнітного потоку прямого напрямку.
У зворотного потоку ковзання Sобр виразиться аналогічною формулою, але зі зміною знака n2.
Sобр = (n1 - (-n2)) / n1 = 2-Sпр.
Відповідно до закону електромагнітної індукції під дією прямого і зворотного магнітних потоків в обмотці ротора діятиме електрорушійна сила, яка створить в ній струми таких же напрямів I2пр і I2обр.
Їхня частота (у герцах) буде прямо пропорційна величині ковзання.
f2пр=f1∙Sпр;
f2обр=f1∙Sобр.
Причому частота f2обр, утворена наведеним струмом I2обр, значно перевищує частоту f2пр.
Наприклад, електродвигун працює від мережі 50 Гц з n1 = 1500, а n2 = 1440 оборотів на хвилину. Його ротор має ковзання щодо магнітного потоку прямого напрямку Sпр=0,04 та частоту струму f2пр=2 Гц. Зворотне ковзання Sобр = 1,96, а частота струму f2обр = 98 Гц.
З закону Ампера при взаємодії струму I2пр і магнітного поля Фпр з'явиться крутний момент Мпр.
Мпр = сМ∙Фпр∙I2пр∙cosφ2пр.
Тут величина постійного коефіцієнта см залежить від конструкції двигуна.
При цьому діє зворотний магнітний потік Мобр, який обчислюється за виразом:
Мобр = сМ∙Фобр∙I2обр∙cosφ2обр.
У результаті взаємодії цих двох потоків з'явиться результуючий:
М = Мпр-Мобр.
Увага! При обертанні ротора у ньому наводяться струми різної частоти, які створюють моменти з різними напрямами. Тому якір двигуна здійснюватиме обертання під дією пульсуючого магнітного поля в той бік, з якого він почав обертання.
Під час подолання однофазним двигуном номінального навантаження створюється невелике ковзання з основною часткою прямого моменту, що крутить, Мпр. Протидія гальмівного, зворотного магнітного поля Мобр позначається дуже трохи через різницю частот струмів прямого і зворотного напрямів.
f2обр зворотного струму значно перевищує f2пр, а створюване індуктивне опір Х2обр сильно перевищує активну складову і забезпечує велику розмагнічує дію зворотного магнітного потоку Фобр, який у результаті зменшується.
Оскільки коефіцієнт потужності у двигуна під навантаженням невеликий, зворотний магнітний потік не може надати сильний впливна обертовий ротор.
Коли ж одна фаза мережі подана на двигун з нерухомим ротором (n2=0), то ковзання, як пряме, так і зворотне рівні одиниці, а магнітні поля та сили прямого та зворотного потоків врівноважені та обертання не виникає. Тому від подачі однієї фази неможливо розкрутити якір електродвигуна.
Як швидко визначити частоту обертання двигуна:
Як створюється обертання ротора у однофазного асинхронного двигуна.
За всю історію експлуатації подібних пристроїв розроблено такі конструкторські рішення:
1. ручне розкручування валу рукою або шнуром;
2. використання додаткової обмотки, що підключається на час запуску за рахунок омічного, ємнісного або індуктивного опору;
3. розщеплення короткозамкнутим магнітним витком магнитопровода статора.
Перший спосіб використовувався в початкових розробках і не став застосовуватися надалі через можливі ризики отримання травм під час запуску, хоча він не вимагає підключення додаткових ланцюжків.
Застосування фазозсувної обмотки в статорі
Щоб надати початкове обертання ротору до обмотки статора додатково на момент запуску підключають ще одну допоміжну, але тільки зсунуту по куту на 90 градусів. Її виконують більш товстим проводом для пропускання більших струмів, ніж ті, що протікають в робочій.
Схема підключення такого двигуна показана малюнку праворуч.
Тут для включення застосовується кнопка типу ПНВС, яка спеціально створена для таких двигунів і широко використовувалася в пральних машинах, що випускаються при СРСР. У цієї кнопки відразу включаються 3 контакти таким чином, що два крайніх після натискання та відпускання залишаються зафіксовані у включеному стані, а середній - короткочасно замикається, а потім під дією пружини повертається у вихідне положення.
Замкнуті крайні контакти можна вимкнути натисканням на сусідню кнопку «Стоп».
Крім кнопкового вимикача для вимкнення додаткової обмотки в автоматичному режимі використовуються:
1. відцентрові перемикачі;
2. диференціальні або струмові реле;
Для поліпшення запуску двигуна під навантаженням застосовуються додаткові елементи у фазозсувній обмотці.
У такій схемі до додаткової статорної обмотці послідовно монтується омічний опір. При цьому намотування витків виконується біффілярним способом, що забезпечує коефіцієнт самоіндукції котушки дуже близьким до нуля.
За рахунок виконання цих двох прийомів при проходженні струмів по різних обмотках між ними виникає зсув фазі близько 30 градусів, чого цілком достатньо. Різниця кутів створюється з допомогою зміни комплексних опорів у кожному ланцюга.
При цьому методі ще може зустрічатися пускова обмоткаіз заниженою індуктивністю та збільшеним опором. Для цього застосовують намотування з невеликим числом витків дроту заниженого поперечного перерізу.
Ємнісний зсув струмів фазою дозволяє створити короткочасне підключення обмотки з послідовно з'єднаним конденсатором. Цей ланцюжок працює лише під час виходу двигуна на режим, а потім відключається.
У конденсаторного запуску створюється найбільший момент, що крутить, і більш високий коефіцієнт потужності, ніж при резистивному або індуктивному способі запуску. Він може досягати величини 45÷50% від номінального значення.
В окремих схемах до ланцюжка робочої обмотки, яка постійно включена, також додають ємність. За рахунок цього вимагають відхилення струмів в обмотках на кут порядку π/2. При цьому в статорі сильно помітний зсув максимумів амплітуд, який забезпечує хороший момент, що крутить, на валу.
За рахунок цього технічного прийому двигун при пуску здатний виробити більше потужності. Однак такий метод використовують тільки з приводами важкого запуску, наприклад, для розкручування барабана пральної машини, наповнений білизною з водою.
Конденсаторний запуск дозволяє змінювати напрямок обертання якоря. Для цього достатньо змінити полярність підключення пускової або робочої обмотки.
Підключення однофазного двигуназ розщепленими полюсами
У асинхронних двигунів з невеликою потужністю близько 100 Вт використовують розщеплення магнітного потоку статора за рахунок включення в полюс магнітопроводу короткозамкнутого мідного витка.
Розрізаний на дві частини такий полюс створює додаткове магнітне поле, яке зсунуте від основного по кутку та послаблює його в місці охопленого витком. За рахунок цього створюється еліптичне поле, що обертається, що утворює момент обертання постійного напрямку.
У таких конструкціях можна зустріти магнітні шунти, виконані сталевими пластинками, які замикають краї наконечників статорних полюсів.
Двигуни подібних конструкцій можна зустріти у вентиляторних пристроях обдування повітря. Вони не мають можливості реверсу.
Теорія електромагнетизму, ключова для процесів, що відбуваються в електричному двигуні, є надто складною, тому, щоб зрозуміти принцип дії електродвигуна загалом, буде достатньо спрощеного пояснення теоретичних засад.
Для послідовного переходу до розуміння перетворення електричної енергіїв механічну, необхідно освіжити в пам'яті базові поняття з шкільного курсуфізики:
- Навколо намотаного на котушку провідника при протіканні всередині нього постійного електричного струму виникає електромагнітне поле, ідентичне за характеристиками поля звичайного магніту;
- Сердечник із заліза та його сплавів, поміщений всередину котушки, покращує проходження електромагнетичного потоку, що посилює магнітні взаємодії;
- Змінний струм у котушці постійно перемагнічує сердечник, званий магнитопроводом, виготовленим із спеціальної електромагнітної сталі;
- Рух провідника упоперек магнітних ліній індукує в ньому електрорушійну силу (ЕРС);
- Магнітний потік передається між двома магнітопроводами через невеликий повітряний проміжок;
Принцип дії статора
Котушки асинхронного електродвигуна називають обмотками, що розташовуються в пазах статора. Трифазні асинхронні мотори мають однакові фазні обмотки, розміщені симетрично один до одного, і їх осі утворюють кут 120º.
Синусоїда кожної фази обмотки двигуна
Як відомо, синусоїда струму кожної фази, щодо попередньої, зсунута на третину періоду, через що сили магнетичних потоків в обмотках змінюються за таким же принципом. Склавши вектори спрямованості електромагнетичного поля окремо взятий момент часу, можна отримати сумарний магнітний потік.
Складаючи дані вектори через різні інтервали періоду можна помітити, що напрям сумарного магнітного потоку обертається синхронно коливань струму. Дані обертання магнетичного потоку можна розглядати як постійний підковоподібний магніт, що обертається.
Таким чином, принцип роботи двигуна змінного струму (синхронного або асинхронного) полягає у створенні електромагнітного поля статора, що обертається.
Принцип синхронного обертання
Якщо для досвіду підковоподібний магніт прикріпити на вісь обертання, будь-який металевий предмет, закріплений між полюсами на незалежній осі, буде рухатися синхронно. Логічно буде помістити в центр статора з трифазними обмоткамиротор у вигляді постійного магнітущоб отримати синхронний електродвигун.
Синхронний електродвигун
Але навіть якщо використовувати потужні сучасні магніти, вихрові струми, що утворюються при змінному електромагнітному полі, будуть нагрівати ротор, тим самим позбавляючи його магнітних властивостей, які залежать від температури постійного магніту. Щодо статора цю проблему вирішили, зібравши сердечник у вигляді пластин із спеціальної електротехнічної сталі.
Статор зібраний із листів електротехнічної сталі. а) Зібраний вигляд, б) сам статор
Зібрати таким способом ротор у вигляді постійного пластинчастого магніту неможливо, тому використовували котушки збудження, що є постійним електромагнітом. Даний принцип дії електродвигуна є синхронним - роторний вал рухається синхронно з електромагнітним полем статора, що перебуває у обертанні.
Принцип дії асинхронного двигуна
В асинхронному електродвигуні з короткозамкненим ротором потрібно виділити два ключові моменти:
- Індукція електричного струму в короткозамкнених витках обмотки ротора, через електромагнітне поле статора, що обертається;
- Виникнення магнітного потоку роторних обмоток, що взаємодіє з магнітним полем статора, що перебуває в обертанні.
Розглянути процеси виникнення магнетичного поля ротора необхідно з моменту запуску двигуна. Електромагнітне поле статора починає обертання відразу після подачі напруги на статорні обмотки. Вал ротора знаходиться в цей час у стані спокою, і в його витках індукується змінний струміз частотою обертання поля.
У кожний момент часу, при проходженні полюса електромагнітного поля, що обертається біля окремо взятого короткозамкнутого витка, в ньому створюється взаємодіюче магнітне поле, яке прагне притягнути роторний виток услід полюсу, що віддаляється рухається електромагнітного поля.
Дані процеси відбуваються у всіх короткозамкнених витках при обертанні поля навколо них, через що з'являється сумарний момент обертання роторного валу. Таким чином, принцип роботи електродвигуна асинхронного типуполягає у взаємодії електромагнітних полів статора та ротора.
Ефект ковзання
У міру набору обертів валом двигуна частота перетину короткозамкнених роторних витків силових лініймагнітного потоку, що обертається, буде зменшуватися. Вал двигуна буде прагнути наздогнати обертове поле.
Але, як тільки роторний вал і статорне поле встановляться в стані спокою відносно один одного, короткозамкнуті витки перестануть перетинати силові лінії електромагнітного поля, а отже, не буде індукуватися електричний струм. Зникнення ЕРС у витках ротора призведе до втрати моменту обертання. Цей стан електродвигуна називають ідеальним холостим ходом.
Але в реальних умовах, сила тертя призводитиме до втрати інерції, і ротор електродвигуна буде запізнюватися по відношенню до статорного поля, що перебуває в обертанні, що викличе виникнення ЕРС в короткозамкнених витках через їх перетин силових ліній магнітного потоку.
Даний ефект називають ковзанням ротора щодо поля статора, з яким він ніколи не зможе встановити стан спокою і обертатися з ним синхронно.
Тому такі двигуни називають асинхронними (не синхронними). Іншими словами, принцип роботи двигуна з короткозамкненим ротором полягає в ефекті ковзання, що є необхідним виникнення ЕРС в роторних витках.
Оптимальний режим ковзання
Очевидно, що максимальна ЕРС у короткозамкнених витках буде наводитися в момент запуску, але шихтований роторний магнітопровід не розрахований на таке часто перемагнічування, тому в даному режимі ККД електродвигуна та його момент обертання буде низьким.
З іншого боку, при наближенні до синхронного руху роторного валу та поля статора, ЕРС наближається до нуля, що також призведе до зникнення моменту. Тому асинхронний електродвигун, Що має короткозамкнені роторні витки, розраховують таким чином, щоб коефіцієнт ковзання
становив 2÷5%. У цих межах параметри двигуна будуть максимальними.