Асинхронные двигатели: принцип работы, преимущества и особенности

Электродвигатель – асинхронный агрегат, преобразовывающий электрическую в механическую энергию скольжения относительно вращающегося магнитного поля создаваемого обмоткой статора. Современный АС двигатель используется в качестве привода механизмов и машины, имеющих большой момент инерции, которые работают при пульсирующих нагрузках.

Преобразование энергии

Асинхронный двигатель не может вращаться (без помощи внешнего привода) с синхронной скоростью (скольжение 0), потому что тогда в обмотке ротора не будет индуцироваться напряжение и не будут протекать токи, и, следовательно, двигатель не будет получать электромагнитный момент. Увеличение скорости ротора с внешним приводом выше синхронной приводит к тому, что двигатель становится генератором – начинает подавать активную мощность на источник питания обмотки статора, то есть обычно в трехфазную электросеть. Однако он по-прежнему потребляет реактивный ток и, следовательно, реактивную мощность от источника питания обмотки статора. Реактивный ток необходим для создания вращающегося поля в машине. Считается, что индукционная машина намагничена со стороны статора (со стороны сети). Асинхронные машины являются реверсивными устройствам, то есть при определенных условиях они могут работать как двигатели (1> скольжение> 0, т. е. скорость ротора больше 0 и ниже синхронной скорости), а в некоторых условиях как генераторы (скольжение<0, т. е. скорость ротора больше чем скорость синхронная), без необходимости изменения их структуры.

Синхронные виды

Машины, роторы которых вращаются с синхронной скоростью, называются синхронными. Структура и работа статора идентичны асинхронным машинам, но магнитное поле ротора создается путем приложения отдельного постоянного напряжения к обмотке ротора (так называемая обмотка возбуждения, отличная от асинхронной и не трехступенчатой). Таким образом, машина имеет собственное намагничивание и не нуждается в потреблении реактивного тока и мощности от сети питания обмотки статора. Синхронная машина, если к ней не приложено напряжение возбуждения и обмотка возбуждения закорочена, ведет себя как асинхронная машина с несимметричной (не трехфазной) обмоткой ротора.

Когда двигатель отключен от внешнего напряжения из-за инерции его вращающихся масс и из-за явления коммутации, то есть того факта, что магнитный поток в роторе не падает до нуля, двигатель также работает как генератор, и напряжение связанное с его скоростью, индуцируется на его выводах (при уменьшении скорости частота наведенного напряжения также уменьшается). Часть энергии, генерируемой таким образом, может быть восстановлена, например, путем зарядки аккумулятора. Тогда такой способ остановки называется торможением генератора.