Как применяют асинхронный двигатель в промышленности
Асинхронный электродвигатель представляет собой устройство, работающее за счет переменного тока. Главная отличительная особенность – ротор крутится с частотой, которая не совпадает с частотой вращения, генерируемого в статоре магнитного поля. В наше время это одна из самых широко применяемых электрических машин, ее применяют практически повсюду.
История возникновения
Устройство было разработано в конце XIX века и открыло эру промышленного использования электрических машин. Принципиальную возможность создания таких двигателей описал в статье 1888 года исследователь Г. Феррарис, но согласно его расчетам устройство должно было обладать низким КПД. В том же году патент на двигатель получил Н. Тесла, который на практике доказал, что работа асинхронного двигателя осуществляется с крайне высоким КПД.
В 1889 Доливо-Добрвольский запатентовал трехфазную версию электромотора. Она отличалась применением ротора, относящегося к типу «беличье колесо». Именно этот тип конструкции в наше время получил наибольшее распространение, в том числе используется он и в теплотехнике. Заказать промышленное оборудование https://energo1.com/ можно здесь либо в любой другой компании с аналогичным ассортиментом.
Принцип действия
Само название мотора отражает принцип его функционирования. При подключении к электросети статор и ротор генерируют магнитные поля, которые вращаются с несовпадающими частотами. Частота ротора всегда ниже чем аналогичный параметр статора.
Для простейшей демонстрации того что такое асинхронный двигатель достаточно обычного магнита и медного диска. Если повращать магнит рядом с диском, тот в свою очередь тоже начнет вращение, но с некоторой задержкой. Вращающееся магнитное поле приводит к возбуждению в диске вихревых индукционных токов, которые вращаются по кругу. В результате вокруг диска создается собственное магнитное поле, которое вступает во взаимодействие с полем магнита и заставляет диск вращаться.
Пошагово процесс работы такого мотора можно описать так:
- При запуске в статоре генерируется магнитное поле, его линии пересекают контур ротора и генерирует ЭДС.
- В роторе запускается переменный электроток.
- Магнитные поля взаимодействуют, что создает крутящий момент.
- Вращающийся ротор следует за статором, пытаясь «настичь» его поле.
- В момент совпадения частот вращения, проявления электромагнетизма в роторе исчезают, крутящий момент падает до нуля.
- Затем вышеописанный цикл повторяется.
Частота вращения напрямую зависит от частоты электросети и количества парных полюсов. Так как количество полюсов быстро изменить невозможно, для регуляции скорости работы используют преобразователь, который позволяет подавать на мотор ток с необходимым количеством колебаний.
Конструкция
Как устроен асинхронный двигатель зависит от конкретной разновидности мотора. Но любая его конфигурация обязательно содержит следующие детали:
- Ротор. В его пазах устанавливают стержни обмотки, они залиты специальным составом и находятся под давлением. С обеих сторон их накоротко замыкают кольца аналогичного материала. В результате ротор внешне напоминает клетку, поэтому такие двигатели относят к типу «беличье колесо».
- Статор. В нем обмотка лежит в полузакрытых пазах, выпиленных в шихтованном сердечнике. Она также залита смесью из синтетических смол. Шаг обмотки и количество секций в разных моделях отличается.
- Подшипниковые щиты. Защищают внутренней пространство мотора сзади и спереди. Производятся обычно из алюминия, стали либо чугуна.
- Вал ротора. Представляет собой стальной стержень, на который насажен пакет пластин ротора. Оба его конца проходят через подшипниковые щиты. На задний конец часто монтируют крыльчатку для охлаждения и различные дополнительные устройства (разнообразные датчики, тормоз).
- Крыльчатка. Служит для охлаждения, располагается в задней части вала. Для предотвращения повреждений и попадания мелких предметов часто закрывается специальным кожухом.
Также в конструкции присутствуют радиальные либо цилиндрические подшипники. В целом все важные части двигателя располагаются в специальном корпусе. Для маломощных двигателей его производят из алюминия, для мощных – из стали либо чугуна.
Области применения
Сфера использования асинхронных электромоторов крайне широка. Сейчас практически все электроприводы относятся к этому типу движителей. Их используют:
- В тепло- и водоснабжении.
- В системах кондиционирования.
- В компрессорах.
Помимо промышленного применения, такие моторы используются в бытовой технике (пылесосы, миксеры). Особо сильно их значение выросло в связи с быстрым ростом популярности электромобилей, в которых также используются асинхронные движители.
Такое широкое распространение (более 90% выпускаемых электромоторов относятся к асинхронным) связано со следующими преимуществами:
- Дешевизна и простота изготовления.
- Высокий КПД.
- Надежность и длительный срок беспроблемной эксплуатации.
- Универсальность.
Кроме того, такие моторы можно подключать к сети даже без преобразователей (если нет необходимости регулировать частоту вращения). Даже беглый взгляд на асинхронный двигатель в разрезе покажет причину этих положительных качеств – полное отсутствие механических коммутаторов.
Резюме
Изобретенные более ста лет назад асинхронные электродвигатели стали одной из выдающихся вех в развитии и широком распространении электротехники, работающей от переменного тока. Благодаря сочетанию простоты, надежности и высокой эффективности они быстро нашли применение практически во всех сферах человеческой деятельности.
До сих пор такие моторы остаются наиболее эффективными из доступных человечеству преобразователей электрической энергии в механическую. Предпосылок для изменения этой ситуации нет, поэтому асинхронные машины и в дальнейшем будут распространены повсеместно.
Загрузка ...