Электрические двигатели — машины, преобразующие электрическую энергию в механическую. Электрические генераторы — машины, преобразующие механическую энергию в электрическую.
Среди большого числа электрических машин самой распространенной является асинхронная бесколлекторная машина, которую применяют как двигатель. Асинхронная машина характеризуется тем, что при ее работе возбуждается вращающееся магнитное поле, которое вращается асинхронно относительно скорости вращения ротора.
В состав асинхронной машины входят три неподвижные катушки, которые размещены на общем сердечнике, и помещенная между ними четвертая вращающаяся катушка. В подобных машинах отсутствуют легко повреждающиеся или изнашивающиеся электрические части (коллектор). Трехфазные асинхронные машины должны иметь на статоре три фазные обмотки, которые составляют обмотку статора. Токи трехфазной системы проходят по этим обмоткам и возбуждают в машине вращающееся магнитное поле.
Усиление этого поля и придание ему нужной конфигурации осуществляется с помощью магнитной системы машины, в состав которой входят два цилиндра, полый цилиндр и сердечник ротора. Сердечники собраны из пластин электротехнической стали и изолированы друг от друга слоем лака, что обеспечивает уменьшение потерь от вихревых токов.
Фазные обмотки, которые возбуждают вращающееся магнитное поле, размещаются в пазах на внутренней стороне сердечника статора. Обмотка ротора располагается в пазах на внешней поверхности цилиндра ротора. Она не соединена с сетью и с обмоткой статора, так как токи в ней индуктируются вращающимся магнитным полем. Машина также состоит из неэлектрических частей: вала, на который насажен сердечник ротора, массивного корпуса, в котором укрепляется сердечник статора, подшипниковых щитов, на подшипники которых опирается вал машины. Асинхронная машина может работать как двигатель или как генератор, т. е. она обратима, но чаще всего она используется как асинхронный двигатель.
В асинхронных двигателях фазные обмотки статора получают энергию из трехфазной сети, токи которой в обмотках статора возбуждают в машине вращающееся магнитное поле, индуктирующее ток в замкнутой обмотке ротора. Ротор вращается по на- правлению вращения поля вследствие взаимодействия токов ротора с вращающимся магнитным полем. Вращение ротора должно осуществляться асинхронно и медленнее поля. В этом случае токи, которые индуктируются в роторе, создают вращающий момент, который уравновешивает тормозящий момент сил трения и нагрузки на валу.
Электродвижущая сила, которая индуктируется в обмотке ротора, пропорциональна частоте вращения поля по отношению к ротору. Такая относительная скорость определяется как разность частот вращения поля n1 и ротора n, т. е. равна n1 – n оборотов в минуту. Скольжение является отношением относительной скорости к частоте вращения поля. Э. д. с., которая индуктируется в роторе, пропорциональна скольжению. Если нагрузка возрастает, тормозящий момент на валу двигателя становится больше вращающего, в результате ротор уменьшает скорость. Однако при увеличении скольжения возрастает величина индуктируемых в роторе э. д. с. и токов, поэтому увеличивается вращающий момент. При возрастании скольжения восстанавливается динамическое равновесие вращающих и тормозящих моментов. При этом увеличение токов ротора приводит к увеличению токов статора и возрастанию мощности, которую потребляет двигатель из сети.
Загрузка...