ПРИНЦИП РАБОТЫ И УСТРОЙСТВО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Январь, 29

В этой статье мы поговорим об асинхронных силовых установках, затронем принцип работы, рассмотрим сильные стороны. Но, для начала немного истории. Асинхронная установка стала предметом изучения научного сообщества в 1888 году. Именно тогда Галилео Феррарис поделился результатами своих изысканий с Королевской академией наук. Примечательно, что в том же году не менее известный ученый Никола Тесла получил патент в Соединенных Штатах Америки, который описывал работу мотора с разночастотными магнитными полями. Первые наработки не выделялись высоким КПД, а посему требовали серьезных доработок. Уже через год Доливо-Добровольский патентует трехфазную установку, которая и легла в основу промышленной революции 20-го века.

В 1903 году первые асинхронные двигатели были установлены на Новороссийском элеваторе, тем самым продемонстрировав потенциал перехода предприятий на электромоторы.

 

Устройство электродвигателя асинхронного типа

Если не вдаваться в нюансы производств отдельных компонентов, подбора сырья и материалов, то можно прийти к выводу, что устройство асинхронного двигателя насчитывает три основных узла:

  1. Статор. Основа агрегата, собранная из стальных пластин особой формы. На пластинах имеются пазы, в которые закладывают медную проволоку. Всего в трехфазных моделях закладывают три пласта обмотки. Каждый пласт сдвинут на 120° по отношению к соседнему.
  2. Ротор. Бывает фазным или короткозамкнутым. Короткозамкнутые модели имеют в своем составе сердечник и замкнутые кольца. Фазные варианты включают в себя три слоя обмотки, которые соединяют «звездой».
  3. Механические элементы: крыльчатка, вал, подшипники, выводная коробка.

Иногда такие агрегаты называют индукционными, что также отражает принцип работы асинхронного двигателя: ток индуцируется за счет постоянно вращающегося поля статора.

 

Работа асинхронного мотора

Принцип функционирования такого типа установки сокрыт в её названии. При подаче питания ротор и статор генерируют магнитные поля с разной частотой вращения. При этом, статор имеет частоту выше при любых режимах включения. Чтобы наглядно оценить принцип действия асинхронного двигателя, следует взять постоянный магнит и обвести им несколько раз ось медного диска. Манипуляции приведут к тому, что основание с некоторой задержкой начнет вращаться, повторяя движения магнита. Вращаясь, магнит возбуждает индукционные токи медной основы, которые вынуждены двигаться в замкнутом пространстве. Фактически происходит постоянное КЗ (короткое замыкание), нагревающее металл. В медном диске формируется свое поле, контактирующее с аналогичным полем постоянного магнита.

Чтобы понять, как работает асинхронный электродвигатель, следует осознать, что движущееся поле образуется в нем благодаря статорным обмоткам. Они генерируют магнитопоток, передающий «движение» в обмотки ротора. При столкновении индуцируемого тока и статорного поля, в роторе возникает сила, заставляющая вал вращаться.

Разберем весь процесс поэтапно для закрепления теории.

  1. При подаче электроэнергии в статоре возникает магнитное поле, пересекающееся с замкнутым контуром ротора. Индукция создает движущую силу.
  2. Так как ротор построен из короткозамкнутых элементов, вырабатываемый им ток является переменным.
  3. Крутящий момент возникает от противодействия магнитных полей.
  4. Ротор все время стремится синхронизироваться с частотой статора. Синхронизация полей неминуемо приведет к остановке вращения, поэтому процесс возбуждения контура ротора полем статора происходит постоянно, в результате чего, вал всегда остается в роли догоняющего.

Индукция тока в асинхронных двигателях происходит на бесконтактной основе, поэтому конструктивно они более совершенны, чем любые другие силовые установки. Мы знаем, как устроен асинхронный двигатель, как он работает, остается обсудить его сильные стороны.

 

Преимущества асинхронных электроагрегатов

Как уже было отмечено, простой принцип устройства ЭД асинхронного типа, дает им такие преимущества, как надежность, долговечность, ремонтопригодность. Эти качества делают моторы подходящими для решения бытовых и промышленных задач, однако помимо надежности стоит сказать несколько слов и о:

  • приемлемой стоимости. По статистике 90% всех моторов, выпускаемых в мире, относятся к асинхронному типу;
  • простой эксплуатации. Не нужно быть специалистом высокого разряда для использования агрегатов. Конечно, без понимания устройства и опыта разбирать самостоятельно оборудование не стоит, но для управления достаточно общего понимания физических законов;
  • универсальности. Подходят для большинства механических систем.

Огромный эксплуатационный ресурс определяется отсутствием контакта между движущимися элементами оборудования. Нет трения – нет поломок и скорого износа. И все же стоит сказать, что асинхронный двигатель конструкция которого доведена до совершенства, требует периодического вмешательства человека. Внешний осмотр на крупных предприятиях проводится каждый день. Оператор изучает корпус на предмет механических повреждений, оценивает состояние проводов. Измерения рабочих показателей проводится раз в месяц или по мере необходимости (внезапное снижение производительности). Смазывание подшипников требуется 1-2 раза в год, в зависимости от нагрузки.

При профилактическом осмотре, который рекомендуется проводить раз в три дня, мастер оценивает:

  • вентиляцию оборудования. К установке должен обеспечиваться приток воздуха в надлежащих объемах, иначе изоляция обмоток не выдержит перегрева;
  • уровень конденсата и влажность. Этот момент регулируется через открытие/закрытие сливных отверстий;
  • плотность соединений;
  • асимметрию токов и напряжения;
  • состояние подшипников. Консистентная смазка способна обеспечить нормальную работу подшипников на протяжении 16000-40000 часов.

Отслеживая все параметры, и вовремя корректируя показатели, можно добиться буквально «вечной» работы электродвигателя.