Асинхронна електрична машина

Асинхро́нна електри́чна маши́на (від а… та грец. σύγχρονος — одночасний) — електрична машина змінного струму, частота обертання ротора якої відмінна від частоти обертання магнітного поля, утвореного змінними струмами обмоток статора.

Асинхронна електрична машина.png

Історична довідка

Уперше запропонована 1888 М. Доліво-Добровольським.

Характеристика

Має просту конструкцію, низьку собівартість, надійність, великий термін служби, високий пусковий момент, може працювати з тривалим перевантаженням, допускає часті пуски і реверси. Основний недолік — складність регулювання частоти обертання.

Складається зі статора і ротора. Сердечник статора — порожній циліндр, зібраний з ізольованих одне від одного кілець, запресованих у станину, яка кріпиться до основи. У пазах статора розміщено фазні обмотки.

Ротор — циліндричний сердечник, зібраний з ізольованих листів електротехнічної сталі. Сердечник ротора насаджено на вал та закріплено у підшипниках. У пазах розташовано витки обмотки ротора.

Класифікація

Відповідно до способу виконання роторної обмотки асинхронні електричні машини поділяють на:

  • короткозамкнені, у яких обмотка ротора — набраний зі стальних листів сердечник із залитим у його пази розплавленим металом (алюмінієм або міддю), в результаті чого утворюються стрижні, що замикаються торцевими кільцями ( «більчина клітка»);
  • із фазним ротором, у яких обмотка ротора виконана за типом обмотки статора і обладнана контактними кільцями для під’єднання до зовнішнього кола. За допомогою щіток, підключених до кілець, у коло обмотки ротора можна вводити додатковий резистор для зміни його активного опору, що сприяє зменшенню пускових струмів.

Принцип дії

Базується на явищі електромагнітної взаємодії обертового електромагнітного поля зі струмами ротора, що індукуються цим магнітним полем. Найбільш поширені трифазні асинхронні машини, що працюють в режимі двигуна. З подачею напруги до обмоток статора в кожній фазі створюється магнітний потік, який змінюється з частотою напруги. Оскільки ці магнітні потоки зміщені на 120° у часі та просторі, то їхній сумарний магнітний потік обертається і створює в провідниках ротора електрорушійну силу. Обмотка ротора має замкнене електричне коло, і у ній виникає струм, який у взаємодії з магнітним потоком статора створює пусковий момент, що прагне повернути ротор у напрямку обертання магнітного поля статора. У разі перевищення значення гальмівного моменту ротора останній починає обертатися.

Режими роботи

Залежно від різниці між частотами обертання ротора і поля статора, асинхронна електрична машина може працювати у різних режимах.

Асинхронний двигун

Під час роботи асинхронної електричної машини в режимі асинхронного двигуна напрям обертання ротора змінюють перемиканням двох фаз обмоток статора, частоту обертання регулюють перемиканням числа пар полюсів, зміною частоти напруги живлення, зміною опору резисторів у колі ротора. У такому режимі приводний двигун обертає ротор асинхронної електричної машини у тому напрямку, в якому обертається магнітне поле, але з більшою частотою. Переважна більшість приводів виробничих механізмів мають у своєму складі асинхронний двигун. Це підйомно-транспортні системи, пристрої електроприводів верстатів, медичне обладнання, побутові прилади тощо. Межі їх потужностей — від кількох ват до десятків мегават.

Асинхронний генератор

Асинхронні генератори можуть працювати як паралельно з мережею (наприклад, у складі вітроенергетичних установок, їхня потужність до 10 МВт), так і в автономному режимі як додаткові джерела енергії потужністю до 100 кВт. У першому випадку електрична енергія, необхідна для збудження асинхронного генератора, надходить з мережі; у другому — від конденсаторних і напівпровідникових систем збудження. Цей режим здійснюється, якщо ротор асинхронної машини обертається проти обертання магнітного поля статора. Режим короткочасний і використовують для швидкої зупинки асинхронного двигуна, наприклад, у підйомно-транспортних установках під час опускання вантажу.

Індукційний регулятор

Режим індукційного регулятора використовують для регулювання змінної напруги. У цьому випадку асинхронна машина має фазний нерухомий ротор, а обмотка статора електрично пов’язана з обмоткою ротора.

Фазорегулятор

Режим фазорегулятора використовують для регулювання фази напруги. Конструктивно фазорегулятор — асинхронна електрична машина з нерухомим фазним ротором, який повертається відносно статора на кут 360°. Обмотки статора і ротора мають трансформаторний зв’язок.

Електромагнітне гальмо

За обертання ротора в бік, протилежний обертанню поля, асинхронна електрична машина працює як електромагнітне гальмо (коли механічна і електрична енергії перетворюються на тепло).

Література

  1. Яцун М. А. Електричні машини. 2-ге вид., стер. Львів : Львівська політехніка, 2004. 440 с.
  2. Бєлікова Л. Я., Шевченко В. П. Електричні машини. Одеса : Наука і Техніка, 2011. 480 с.
  3. Осташевський М. О., Юрьєва О. Ю. Електричні машини і трансформатори. Харків : ФОП Панов А. М., 2017. 452 с.

Автор ВУЕ

Л. І. Мазуренко


Покликання на цю статтю

Покликання на цю статтю: Мазуренко Л. І. Асинхронна електрична машина // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Асинхронна електрична машина (дата звернення: 7.12.2021).


Оприлюднено

Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено:
24.11.2021

Офіційний телеграм-канал ВУЕОфіційний телеграм-канал ВУЕ