Как работает асинхронный электродвигатель с фазным ротором

Асинхронный двигатель с фазным ротором является одним из наиболее востребованных устройств для преобразования энергии электротока в механическую. Оборудование функционирует по принципу электромагнитной индукции. Основными компонентами асинхронного двигателя являются ротор (вращающийся элемент) и статор (неподвижный узел).

Конструкция и принцип работы

Фазный ротор асинхронного двигателя имеет конструктивное исполнение, аналогичное статору. Его основу составляют пластины, изготовленные из электростатической стали и закрепленные на валу. В конструкции предусмотрены продольные пазы. В них уложены витки катушек обмотки. Число фаз ротора и статора совпадает. Обмотки ротора подключаются к цепи на валу через три контактных кольца, изготовленных из латуни или стали. Кольца посажены на вал с обязательной изоляцией. Концы обмоток ротора соприкасаются с токопроводящими щетками из металлографита, которые выходят в коробку корпуса. Такая конструкция обеспечивает возможность подключения внешнего дополнительного сопротивления. Щетки установлены на специальном щеткодержателе, изготовлены и прижимаются к контактным кольцам пружинами.

За счет природы переменного тока направление магнитного поля меняется с определенной периодичностью. Индуцированный ток ротора, в свою очередь, производит собственное магнитное поле. Роторное и статорное поля взаимодействуют и приводят механизм в движение.

Этот принцип лежит в основе функционирования всех асинхронных двигателей. Статор формирует магнитное поле, которое вынуждает вращаться ротор за счет действия электромагнитной индукции. Модели с фазным ротором имеют изолированные обмотки статора. Ток с колец снимается специальными щетками. Сердечники ротора и статора изготавливаются из штампованных пластин электротехнической стали. Листы изолированы и не контактируют между собой. Кроме того, они покрыты лаком для минимизации вихревых токов.

Сразу после запуска АД, мотор разгоняет ротор до номинальных значений, преодолевая сопротивление, передающееся на рабочий вал. Каждое включение двигателя сопровождается значительным выделением тепла, поэтому для защиты устройства от перегрева устанавливается ограничения на количество пусков и время непрерывной работы двигателя.

Схема подключения

В зависимости от напряжения сети фазы обмотки могут соединяться “треугольником” или “звездой”. В двухполюсных электродвигателей оси полюсов магнитных полей статора и ротора смещены относительно друг друга на 120°. За счет этого электропроводник движется в изменяющемся магнитном поле, в нем индуцируется электрическое напряжение (ЭДС). Если этот проводник закрыт, ток протекает через него и продуцирует магнитное поле.

Статор представляет собой внешнюю неподвижную часть двигателя. Когда переменный ток проходит через его катушки, магнитное поле начинает двигаться с определенной скоростью, которая называется синхронной. Магнитное поле ротора стремится следовать за статорным с некоторым смещением. Ротор никогда не совпадает по скорости с синхронной скоростью статора. Если бы такое произошло, то между двумя узлами двигателя не возникло бы относительное движение, и соответственно, в роторе не редуцировалось бы никакое напряжение. Разница в скоростях является показателем скольжения.

Сфера применения асинхронного двигателя с фазным ротором

АД этого типа отличаются высоким крутящим моментом при низких пусковых токах. За счет этого они могут долгое время стабильно работать даже при повышенных нагрузках и превосходно приспособлены под пуск с нагрузкой на валу. Такие моторы используются в условиях, где приоритетна большая мощность, а необходимость в плавной регулировки скорости вращения в широких диапазонах отсутствует.

Благодаря высокой производительности, АД с фазным ротором обычно устанавливаются тяжелом силовом оборудовании:

• подъемные механизмы, включая краны;
• лифтовые приводы,
• промышленные станки,
• компрессоры;
• вентиляторы.

Высокая прочность конструкции, эффективность работы и относительно простое управление делают их особенно востребованными на производстве.

Плюсы и минусы асинхронного двигателя с фазным ротором

Такие АД имеют ряд значительных преимуществ перед аналогичными устройствами:

• большой вращающий момент при запуске,
• стабильная скорость вращения при высоких нагрузках,
• меньший пусковой ток,
• возможность автоматического запуска,
• способность длительное время работать с перегрузкой.

Вместе с тем, АД с фазным ротором не лишены недостатков:

• чувствительность к скачкам напряжения,
• большие габариты,
• сравнительно высокая цена,
• относительно сложная конструкция из-за наличия цепи ротора с добавочным сопротивлением,
• сниженные показатели коэффициента мощности и КПД по сравнению с двигателями с короткозамкнутым ротором.

Необходимо учитывать, что ЩКУ в коллекторных электрических устройствах считается одним из наименее надежных узлов. Скользящие контакты быстро приходят в негодность от интенсивного трения. Поэтому щетки в промышленных двигателях - расходный материалом.

В целом, хотя АД с фазным ротором устроены сложнее, чем с короткозамкнутым, их пусковые характеристики гораздо выше и дают больший диапазон регулировок рабочего момента на валу. При правильном подборе по своему КПД они могут приближаться к моделям с короткозамкнутым ротором.

Асинхронный двигатель, благодаря своей функциональности, произвел революцию в промышленном мире. Его способность эффективно преобразовывать электрическую энергию в механическую сделала его незаменимым инструментом практически в любой отрасли. Несмотря на то, что существует множество типов электродвигателей, асинхронные двигатели, представленные в нашем каталоге, остаются предпочтительным выбором из-за их универсальности, эффективности и долговечности. Мы предлагаем продукцию ведущих производителей с гарантией завода-изготовителя и сервисным обслуживанием.

🞢