Асинхронная машина

Асинхронная машина

Асинхронная машина ( греч. α - Не и συγχρονος - Одновременный) - электрическая машина переменного тока, у которой скорость вращения ротора не равна скорости вращения магнитного поля статора (асинхронная).

Различают коллекторные и бесколлекторные (индукционные), однофазные и многофазные асинхронные машины.

Чаще всего применяются трехфазные асинхронные машины, которые работают как электродвигатели мощностью от доли ватта до десятков тысяч киловатт.

Первым кто создал асинхронный двигатель был Никола Тесла, который в Будапеште весной 1882 решил проблему создания вращающегося магнитного поля с помощью неподвижной многофазной обмотки переменного тока, а в 1884 г. в Страсбурге продемонстрировал действующую модель своего двигателя. Вклад в развитие асинхронных двигателей внес Галилео Феррарис, который в 1885 г. в Италии построил модель асинхронного двигателя мощностью 3 Вт В 1888 г. Феррарис опубликовал свои исследования в статье для Королевской Академии Наук в Турине (в том же году, Тесла получил патент США 381,968 от 01.05.1888 (US Patent 0381968 | заявка на изобретение № 252132 от 12.10.1887), в которой изложил теоретические основы асинхронного двигателя. Заслуга Феррарис в том, что сделав ошибочный вывод о небольшом к.п.д. асинхронного двигателя и о нецелесообразности применения систем переменного тока, он привлек внимание многих инженеров к проблеме совершенствования асинхронных машин. Статья Галилео Феррарис, опубликованная в журнале "Атти ди Турине", была перепечатана английским журналом и была прочитана в июле 1888 Выпускникам Дармштадтская Высшего технического училища, выходцем из России Михаилом Иосифовичем Доливо-Добровольским. Уже в 1889 г. Доливо-Добровольский получил патент на трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором типа "беличья клетка", а в 1890 г. - патенты в Англии № 20425 и Германии № 75361 на трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором. Данные изобретения открыли эру массового индустриального применения электрических машин. Сейчас асинхронный двигатель распространенным электродвигателем .. Скорость вращения ротора асинхронной машины всегда меньше скорости вращающегося магнитного поля и определяется по формуле:

n = {{f \ cdot 60} \ over p} {(1-S)} ,
где f \! - Частота переменного тока источника питания, p \! - Количество пар полюсов первичной обмотки, S \! - Скольжение ротора, f \ cdot60 / p - Скорость вращения магнитного поля.

При f = 50 Гц, эта скорость может быть разной, например, может равняться 3000, 1500, или 1000 об / мин, в зависимости от количества пар полюсов первичной обмотки (p = 1; p = 2; p = 3 и т . д.). Чтобы достичь большей скорости вращения магнитного поля, первичную обмотку асинхронной машины питают током повышенной частоты (100-500 Гц). Скорость вращения ротора асинхронной машины регулируют изменением частоты тока питания, или изменением количества пар полюсов первичной обмотки (ступенчатое регулирование), а также изменением скольжения. Скольжение изменяется с помощью активного сопротивления, который вводят во вторичное круг асинхронной машины, каскадных схем, или способом изменения напряжения, подведенного к первичной обмотке асинхронной машины.

Трехфазную асинхронную машину, можно использовать не только как асинхронный электродвигатель, но и как генератор переменного тока, электромагнитный тормоз, преобразователь частоты, трансформатор с вращающимся магнитным полем (см. Преобразователь частоты).

Применение асинхронной машины как генератора очень ограничено, поскольку нужно иметь источник намагничивающего переменного тока, для образования магнитного поля в машине. Кроме того, трудно регулировать напряжение такого генератора. Асинхронные машины с питанием от однофазной сети, широко применяют в схемах автоматики и бытовых приборах. В основном, это двигатели малой мощности (микродвигатели).

Особенностью однофазных асинхронных машин является наличие пусковой обмотки, для образования вращающегося магнитного поля при пуске. Основные схемы их следующие:

1) схема с повышенным активным сопротивлением пусковой обмотки;
2) схема с включенной в круг пусковой обмотки емкостью;
3) схема с экранирующим короткозамкнутым витком на полюсе.

Трехфазные асинхронные машины, по сравнению с однофазными, имеют лучшие пусковые и рабочие характеристики и высокие экономические показатели.


Литература

  • Украинская советская энциклопедия. В 12-ти томах / Под ред. Бажана. - 2-е изд. - К. : Гл. редакция УСЭ, 1974-1985.
  • Костенко М. П., Пиотровский Л. М. Электрические машины. - Москва; Львов, 1958. - Ч. 2. (Рус.)
  • Постников И.М. Проектирование электрических машин. К., 1952. (Рус.)