Трехфазные асинхронные двигатели применимы в разнообразных отраслях. Они высокоэффективны, надежны и просты в обслуживании. Их используют в качестве привода для насосов, вентиляторов, компрессоров и другого оборудования. Понимая принцип действия и характеристики устройств, можно подобрать оборудование, которое точно будет подходить для тех или иных целей и задач. Сегодня подробно поговорим об устройстве трехфазных асинхронных двигателей, особенностях их эксплуатации и отличиях от синхронных.
Конструктивные особенности
В основе силовых агрегатов лежат статор и ротор. Статор — неподвижная часть, куда входят:
- корпус — изготовлен из металла и служит для размещения обмоток и создания магнитного поля (МП);
- сердечник — набран из вырезанных стальных полос и отверстия для укладки обмоток;
- обмотки — состоят из 3-фазных обмоток, соединенных конкретной схемой, а при подключении к трехфазной сети создают вращающееся магнитное поле.
Ротор же является вращающейся частью двигателя и бывает фазным или короткозамкнутым. Электромоторы с короткозамкнутым ротором просты и надежны, а асинхронные двигатели с фазным ротором обеспечивают более высокий пусковой момент. Сам же ротор состоит из таких элементов, как:
- вал — служит для передачи крутящего момента от ротора к нагрузке;
- сердечник — изготовлен из большого количества металлических (электротехническая сталь) пластинок, которые изолируются друг от друга окалиной, а после скрепляются лаком;
- обмотка или короткозамкнутые стержни — изолированная проволока, намотанная на сердечник, а в асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором вместо обмотки используются массивные медные или алюминиевые стержни, замкнутые с торцов кольцами.
Все эти компоненты заключены в единый корпус, который с двух сторон закрывается подшипниковыми щитами с установленными в них подшипниками. Учитывая используемый способ вентилирования, в конструкции также могут устанавливаться охлаждающие элементы.
Как работает
При подаче трехфазного переменного тока создается вращающееся магнитное поле. Оно индуцирует в роторе вихревые токи, которые создают собственное МП.
Когда МП якоря и роторного элемента взаимодействуют, возникает электромагнитный момент, заставляющий вал двигаться в направлении вращения магнитного поля статора. Осуществляется преобразование электроэнергии в механическую. Конструктивная простота приборов, эффективность и экономичность электродвигателей сделали их самыми надежными из существующих источников энергии, не знающих аналогов.
Отличия от синхронных электродвигателей
Есть несколько отличий асинхронного двигателя от синхронного:
- Устройство. Асинхронный двигатель с короткозамкнутыми стержнями или обмоткой, в которой индуцируются токи. В синхронном же электромоторе ротор комплектуют постоянными магнитами или обмотками возбуждения.
- Частотность. Роторный элемент асинхронного двигателя вращается с частотой, которая немного ниже частоты вращения магнитного поля якоря. В синхронном же вращение ротора происходит с той же частотой, что и МП статора.
- Направление. Асинхронные широко используются в промышленности, бытовой технике и транспортных средствах из-за своей простоты, надежности и низкой стоимости. Синхронные двигатели применимы в приложениях, требующих точного контроля скорости.
Асинхронный электродвигатель чувствительнее к колебаниям напряжения и не может сохранять номинальную скорость вращения при увеличении нагрузки. Также он в большинстве случаев имеет более низкий КПД. Но синхронные двигатели более сложные конструкционно, а потому обходятся в разы дороже. Плюс имеют низкие пусковые характеристики.
Как запускается асинхронный электродвигатель
Существует несколько способов пуска трехфазного агрегата:
- Прямой. Двигатель подключают непосредственно к сети. Подходит для оборудования малой и средней мощности.
- Запуск со сниженным напряжением. Понижение напряжения на обмотках двигателя при пуске с помощью автотрансформатора, реактора или тиристорного преобразователя. Уменьшает пусковые токи и момент.
- Звезда-треугольник. Переключение обмоток силового агрегата со схемы «звезда» на схему «треугольник» после разгона. Снижает пусковые токи на треть.
- Частотный пуск. Изменение частоты питания двигателя от низкой до номинальной. Позволяет плавно регулировать пусковой момент и токи.
Технологий подключения всего две: «звезда» и «треугольник», упомянутые выше. В случае «звезды» обмотки соединены в одну точку, образуя нейтраль. Используется для установок, работающих от сети с напряжением 220 В. При подключении «треугольник» обмотки соединены последовательно, образуя замкнутый треугольник.
Где и как применимы
Трехфазные асинхронные двигатели применимы в промышленных приложениях, бытовой технике и транспортных средствах. Например, в промышленности они выступают неотъемлемой частью приводов насосных установок, вентиляторов и компрессоров. Также ими комплектуют конвейеры, подъемники, металлообрабатывающие станки и прочее. Без них не обходится и медтехника.
Трехфазные асинхронные электромоторы являются наиболее распространенным типом агрегатов, используемых в промышленности и бытовой технике. Их надежность, простота обслуживания и низкая стоимость делают их идеальными для широкого спектра применений. Способны работать в различных условиях окружающей среды и широком диапазоне мощностей. Постоянное совершенствование технологий и материалов приводит к повышению эффективности и надежности трехфазных асинхронных агрегатов.
