Обмотки статора в асинхронному двигуні виглядають так само, як і в синхронному Однак замість питомих ззовні обмоток ротора в синхронних двигунах в асинхронних ротор виконаний з кількома мідними або алюмінієвими аксіальними смужками, вкладеними в пази на наборі залізних пластин, розташованих по колу ротора При порушенні обмоток статора багатофазним струмом виникає обертове магнітне поле, як і в синхронному двигуні Це магнітне поле наводить струми в смужках провідників у роторі і створює обертовий момент Ротор може обертатися і повільніше, ніж поле статора, і швидше Якщо ротор обертається повільніше поля, то на валу двигуна виникає обертаючий момент Якщо, навпаки, до валу прикладений крутний момент в напрямку обертання і швидкість обертання ротора вище швидкості обертання поля статора, мотор перетворюється в генератор, що поставляє енергію в ланцюг харчування Різниця в швидкостях обертання валу і магнітного поля називається прослизання полюсів і виражається у відсотках або частках одиниці від швидкості обертання поля Асинхронний двигун може працювати як генератор без споживання зовнішньої енергії для порушення магнітного поля Залишкова намагніченість ротора сприяє початку роботи такого генератора Однак може знадобитися і підштовхнути процес запуску за допомогою, наприклад, батареї заряджених конденсаторів, на короткий час підключаються до обмотці статора

На Рис 85 приведена еквівалентна схема асинхронної машини Х $, XR, Rs і Rx являють собою реактанс і опору статора і ротора відповідно Хм є реактанс збудження, і все реактанс визначені для робочої частоти ланцюга живлення Опір iR(Ls) / s являє собою еквівалентний опір навантаження мотора При вираженні всіх постійних у вигляді, наведеному до одиниці, потужність, що виробляє крутний момент на валу, буде дорівнює PR = /R2iR(Ls) / s, а момент на валу буде T = IR2R ^ Js Одиничний обертає момент дорівнює 4488-hp / (2n-rpm) Розмірність тут наступна: кг-м – для обертального моменту, л с – Для паспортної потужності hp і об / хв – для швидкості обертання rpm Для більшості розрахунків втрати на збудження можна не враховувати

Рис 85 Еквівалентна схема acwocpowioH машини

На Рис 86 наведені графіки залежності струму споживання і обертального моменту від швидкості обертання асинхронного двигуна, що живиться безпосередньо від мережі Точкою 1 відзначений режим із заблокованим (необертовим) ротором, точкою 2 – режим початку зростання крутного моменту і точкою 3 – початок спаду обертального моменту Необхідно відзначити, що при заблокованому роторі струм споживання двигуна складає 600% від струму при номінальному навантаженні при обертанні Та й протягом усього процесу виходу двигуна на номінальний режим його струм споживання залишається в декілька разів більше номінальної Ця обставина слід мати на увазі при виборі запобіжників або автоматичних вимикачів в ланцюгах живлення двигунів Пусковий струм можна зменшити за допомогою резистора, реактора, автотрансформатора або тиристорного пускача, але все це – ціною зменшення обертального моменту

Опір обмоток ротора є ключем до створення обертального моменту При збільшенні цього опору зростає здатність мотора до вироблення більшого крутного моменту, але зменшується ККД і росте прослизання У двигунах, призначених для отримання більшого крутного моменту, обмотки ротора іноді роблять із заліза Деякі з цих двигунів здатні працювати в широкому діапазоні напруг живлення при постійній його частоті, хоча втрати в них досить великі

Коли асинхронні двигуни працюють від схем управління із змінною частотою, їх струм споживання і крутний момент залежно від

Рис 86 Залежності струму споживання і вращающегомомента від швидкості обертання

acutLcpontto o двигуна

швидкості обертання поводяться так само, як і на Рис 86, тільки 100% швидкості визначається поточною частотою живлячої лінії У типовому режимі такої роботи живить напруга вибирається пропорційним частоті, хоча втрати на опорах вимагають деякого підвищення напруги при низьких частотах

Якщо асинхронний двигун зєднаний з джерелом живлення, але на його вал прикладений зовнішній обертаючий момент, що забезпечує обертання з більш високою швидкістю, ніж номінальна, то залежності струму споживання і обертального моменту від швидкості обертання набувають вигляду, показаний на Рис 87 Цей генераторний (суперсінхронний) режим звичайно обмежений малим діапазоном швидкостей – від швидкості, точно відповідній синхронного режиму, до швидкості, відповідної максимуму споживаного обертального моменту Зазвичай такий режим роботи (з рекуперацією енергії) виникає, наприклад, при опусканні навантаження підйомним краном, хоча асинхронні генератори і використовуються досить часто на маленьких гідро вітроелектростанціях, включених в загальну електромережу Це повязано з відсутністю необхідності в цих випадках керувати напругою або фазою цих генераторів Криві на Рис 87 просто нагадують про те, що зі зміною знака обертального моменту відбувається і зміна напрямку руху потоку енергії

Сучасні схеми керування асинхронними двигунами з змінною частотою живлячої напруги здатні визначати окремо

Рис 87 Робота асинхронного двигуна врежіме генератора

компоненти струму намагнічування і струму, коїть роботу в загальному струмі споживання, і оптимізувати робочу точку двигуна Відомі під назвами векторна схема управління обертає або схема управління магнітньш полем, ці схеми забезпечують точне управління асинхронними двигунами, що дозволяє замінювати ними двигуни постійного струму і синхронні двигуни в багатьох застосуваннях, що включають роботу при постійній потужності в навантаженні і розширені режими за швидкостями Однак дуже великі двигуни залишаються сінхронньші, що повязано з їх великим ККД

Класифікація асинхронних двигунів

Національна асоціація виробників електротехнічної промисловості (NEMA) розробила класифікацію асінхронньас двигунів по виду їх залежностей струму і обертаючого моменту від швидкості обертання На Рис 88 показані ці характеристики для основних класів асинхронних двигунів Конструкція А володіє високим ККД і має хороший пусковий момент обертання, але при великому пусковому струмі При розрахунковій навантаженні прослизання мало Конструкція В має менший пусковий струм, але більшу прослизання при повному навантаженні і менший ККД, ніж конструкція А Обидві ці конструкції застосовуються в насосах і вентиляторах, де предявляються середні вимоги до пускового моменту обертання Конструкцію З відрізняє високий пусковий момент обертання, що зазвичай досягається застосуванням в роторі здвоєних проводять смуг з металів з високим і низьким опором ККД в цій конструкції нижче в порівнянні з конструкціями А і В, а застосовується вона найчастіше в компресорах і конвеєрних лініях Двигуни конструкції D використовуються для навантажень з великим і мінливих обертає До них відносяться, наприклад, штампувальний преси та різаки Ці двигуни мають найнижчий ККД

Рис 88 Класифікація асинхронних двигунів по виду їх залежностей струму і враіщюгцвго моменту від швидкості обертання згідно NEMA

84 Конструкції корпусів

На Рис 89 показано кілька варіантів конструкцій корпусів асинхронних двигунів Зліва наведена відкрита конструкція, що забезпечує захист від крапель води (ODP – open drip-proof) і забезпечена вентилятором на валу двигуна, що забезпечує його охолодження Це найменш дорогий тип двигунів Наступною приведена повністю герметична невентильована конструкція (TENV – totally enclosed nonventilated) Охолодження в цьому випадку здійснюється за рахунок конвекції і випромінювання, але зате ці двигуни не схильні до впливу корозійно-активних і вибухонебезпечних домішок у повітрі Двигуни цього типу дорожче і більше по розмірами при однаковій потужності, ніж типу ODP У повністю герметичній конструкції з обдувом повітря (TEAO – totally enclosed air-over) на вал двигуна типу TENV встановлюється вентилятор, службовець для охолодження корпусу І нарешті, в двигунах з повністю герметичним корпусом і окремою вентиляцією (TESV – totally enclosed separately ventilated) для охолодження використовується потік повітря, що подається ззовні

Рис 89 Типи корпусів двигунів

Джерело: Сукер К Силова електроніка Керівництво розробника – М: Видавничий дім «Додека-ХХI, 2008 – 252 c: Ил (Серія «Силова електроніка»)