Принцип роботи і пристрій асинхронного електродвигуна

У цій статті ми поговоримо про асинхронних силових установках, торкнемося принцип роботи, розглянемо сильні сторони. Але, для початку трохи історії. Асинхронна установка стала предметом вивчення наукового співтовариства в 1888 році. Саме тоді Галілео Ферраріс поділився результатами своїх досліджень з Королівською академією наук. Примітно, що в тому ж році не менш відомий вчений Нікола Тесла одержав патент в Сполучених Штатах Америки, який описував роботу мотора з разночастотными магнітними полями. Перші напрацювання не вирізнялися високим ККД, а тому вимагали серйозних доопрацювань. Вже через рік Доліво-Добровольський патентує трифазну установку, яка і лягла в основу промислової революції 20-го століття.

У 1903 році перші асинхронні двигуни були встановлені на Новоросійському елеваторі, тим самим продемонструвавши потенціал переходу підприємств на електромотори.

Пристрій асинхронного електродвигуна типу

Якщо не вдаватися в нюанси виробництв окремих компонентів, підбору сировини і матеріалів, то можна прийти до висновку, що пристрій асинхронного двигуна налічує три основних вузла:

1. Статор. Основа агрегату, зібрана із сталевих пластин особливої форми. На пластинах є пази, в які закладають мідний дріт. Всього в трифазних моделях закладають три пласта обмотки. Кожен пласт зрушать на 120° по відношенню до сусіднього.
2. Ротор. Буває фазним або короткозамкненим. Короткозамкнені моделі мають у своєму складі сердечник і замкнуті кільця. Фазні варіанти включають в себе три шари обмотки, які з'єднують «зіркою».
3. Механічні елементи: крильчатка, вал, підшипники, вивідна коробка.

Іноді такі агрегати називають індукційними, що також відображає принцип роботи асинхронного двигуна: індукується струм за рахунок постійно обертового поля статора.

Робота асинхронного мотора

Принцип функціонування такого типу установки прихований в її назві. При подачі живлення ротор і статор генерують магнітні поля з різною частотою обертання. При цьому, статор має частоту вище при будь-яких режимах включення. Щоб наочно оцінити принцип дії асинхронного двигуна, слід взяти постійний магніт і обвести їм кілька разів вісь мідного диска. Маніпуляції призведуть до того, що основу з деякою затримкою почне обертатися, повторюючи руху магніту. Обертаючись, магніт збуджує індукційні струми мідної основи, які змушені рухатися в замкненому просторі. Фактично відбувається постійне КЗ (коротке замикання), нагріває метал. В мідному диску формується своє поле, яке контактує з аналогічним полем постійного магніту.

Щоб зрозуміти, як працює асинхронний електродвигун, слід усвідомити, що рухається поле утворюється в ньому завдяки статорних обмотках. Вони генерують магнитопоток, передає «рух» в обмотки ротора. При зіткненні індукованого струму і статорного поля, в роторі виникає сила, що змушує обертатися вал.

Розберемо весь процес поетапно для закріплення теорії.

1. При подачі електроенергії в статорі виникає магнітне поле, пересекающееся із замкнутим контуром ротора. Індукція створює рушійну силу.
2. Так як ротор побудований з короткозамкнених елементів, виробляється їм струм є змінним.
3. Крутний момент виникає від протидії магнітних полів.
4. Ротор весь час прагне синхронізуватися з частотою статора. Синхронізація полів неминуче призведе до зупинки обертання, тому процес контуру збудження ротора полем статора відбувається постійно, в результаті чого, вал завжди залишається в ролі наздоганяючого.

Індукція струму в асинхронних двигунах відбувається на основі безконтактної, тому конструктивно вони більш досконалі, ніж будь-які інші силові установки. Ми знаємо, як влаштований асинхронний двигун, як він працює, залишається обговорити його сильні сторони.

Переваги асинхронних електроагрегатів

Як вже було зазначено, простий принцип пристрою ЕД асинхронного типу, що дає їм такі переваги, як надійність, довговічність, ремонтопридатність. Ці якості роблять мотори придатними для вирішення побутових і промислових завдань, однак крім надійності варто сказати кілька слів і про:

• 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.

Відстежуючи всі параметри, і вчасно коригуючи показники, можна домогтися буквально «вічної» роботи електродвигуна.