ки ротора. В зависимости от типа обмотки асинхронные машины могут быть с фазным и короткозамкнутым ротором. Фазная обмотка ротора выполнена подобно статорной, т. е. проводники соответствующим образом соединены между собой, образуя трехфазную систсхму. Обмотки трех фаз соединены в звезду. Начала этих обмоток подключены к трем контактным медным кольцам, укрепленным на валу ротора. Кольца изолированы друг от друга и от вала и вращаются вместе с ротором. При вращении колец поверхности нх скользят по угольным или медным щеткам, неподвижно укрепленным над кольца.ми. Обмотка ротора может быть замкнута на какое-либо сопротивление или накоротко при помощи указанных выше щеток.

В пазах ротора (рис. 3.12) укладываются массивные стержни, соединенные на торцевых сторонах металлическими кольцами. Часто короткозамкнутая обмотка ротора изготовляется из алю'миния. Расплавленный алюминий под давлением заливается в пазы ротора.

Двигатели с короткозамкнутым ротором проще и надежнее в эксплуатации и значительно дешевле двигателей с фазным ротором. Однако у последних лучшие Рис 3.12 Ротор асинхронного двигателя с пусковые и регулировочные коротко замкнутой обмоткой

свойства.

В настоящее время асинхронные двигатели выполняются преимущественно с короткозамкнутым ротором и лишь при больших мощностях и в специальных случаях используется базная обмотка рогора.

Существенным недостагко.м асинхронного двигателя является относительно низкий коэффициент мощности (созф). У асинхронного двигателя созф при полной нагрузке может достигать значений 0,85-0,9; при недогрузках двигателя его созф резко уменьшается и при холостом .ходе составляет 0,2-0,3.

Коэффициент мощности асинхронного двигателя мал из-за большого потребления реактивной мощности, которая необходима для возбуждения магнитного поля. Магнитный поток в асинхронном двигателе встречает на своем пути воздушный зазор между статором и ротором, который в большой степени увеличивает магнитное сопротивление, а следовательно, и потребляемую двигателем реактивную мощность.

Для повышения коэффициента мощности асинхронных двигателей воздушный зазор делают воз.можно меньшим, доводя его у маломощных двигателей (порядка 2 + 5 кВт) до 0,3 мм. В двигателях большой мощности воздушный зазор увеличивают по конструктивным соображениям, но все же он не превышает 2-2,6 мм.

3.6. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО

ДВИГАТЕЛЯ

Трехфазная обмотка статора, при включении ее в сеть переменного тока, создает магнитное поле, вращающееся со скоростью ni = 60/i/p.

Если ротор вращается со скоростью пг, равной скорости вращения магнитного поля (rt2 = i), т. е. синхронно с полем, то такая скорость называется синхронной. Если скорость ротора не равна скорости вращения поля {П2ФП1). то такая скорость называется асинхронной.

В асинхронном двигателе рабочий процесс может протекать только при асинхронной скорости, т. е. при скорости вращения ротора, не равной скорости вращения магнитного поля.

Скорость ротора может очень незначительно отличаться от скорости поля, но при работе двигателя она будет всегда меньше (n2<.ni). В этом заключается основное принципиальное отличие асинхронных машин от синхронных, у которых скорость ротора всегда равна скорости вращения магнитного поля статора.

Работа асинхронного двигателя основана на принципе электромагнитной индукции. Вращающееся магнитное поле, возбуждаемое токам'и в обмотке статора, пересекает проводники обмотки ротора и индуцирует в ней ЭДС. Если обмотка ротора замкнута на какое-либо сопротивление или накоротко, то по ней под действием индуцируемой ЭДС протекает ток. В результате взаимодействия тока в обмотке ротора с магнитным полем обмотки статора создается вращающий момент, под действием которого ротор приходит во вращение.

В соответствии с законом Ленца направление всякого индуцированного тока таково, что он противодействует причине, его вызвавшей. Поэтому токи в проводах обмотки ротора стремятся задержать вращающееся поле статора, но не имея возможность

сделать этого, вращают ротор так, что он следует за полем статора.

На рис. 3.13 выделена часть окружности ротора, на которой находится один проводник его обмотки. Поле статора представлено северным полюсом Л^, который перемещается в пространстве и вокруг ротора по часовой стрелке с числом оборо-Рис. З411З. Принцип работы асин- тов /ij в минуту. Следовательно, по-хронного двигателя jq дг перемещается относительно

проводника обмотки ротора слева направо, в результате чего в этом проводнике индуцируется ЭДС, направление которой может быть определено по правилу правой руки. Если обмотка ротора замкнута, то под действием ЭДС по этой обмотке течет ток, предположим, направленный в выбранном

нами проводнике также как и ЭДС (указано на рис. 3.13 знаком точки).

В результате взаимодействия тока в проводнике обмотки ротора с магнитным полем возникает сила F, которая перемещает проводник в направлении, определяемом по правилу левой руки, т. е. слева направо. Вместе с проводником начинает перемещаться и ротор.

Если силу F, действующую на проводник обмотки ротора, умножить на расстояние от проводника до оси ротора (плечо приложения силы), то получим вращающий момент, созданный током данного проводника. Так как на роторе помещено большое количество проводников, то сумма произведений сил, действующих на каждый из проводников, на расстоянии от этих проводников до оси ротора определяет вращающий момент, развиваемый двигателем. Под действием вращающего момента ротор приходит в движение по направлению вращения магнитного поля. Таким образом, для реверсирования двигателя, т. е. для изменения направления вращения ротора, необходимо изменить направление вращения магнитного поля, созданного обмоткой статора.

Вне зависимости от направления вращения ротора его скорость П2, как уже указывалось, всегда меньше скорости магнитного поля статора. Если бы эти скорости иоче.му-либо оказались одинаковыми, то магнитное поле статора не пересекало бы проводников обмотки ротора и, следовательно, в них не возникали бы токи, т. е. не было бы вращающего момента.

3.7. РАБОТА НАГРУЖЕННОГО ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

В рабочем режиме ротор двигателя вращается с числом оборотов в минуту П2, меньшим числа оборотов магнитного поля статора, вращающегося в том же направлении, что и ротор. Поэтому магнитное поле перемещается относительно вращающегося ротора с числом оборотов, равным разности чисел оборотов поля и ротора, т. е. rts=rti-П2, об/мин. Степень отставания ротора от вращающегося магнитного поля статора характеризуется величиной скольжения S. Скольжение представляет собой отношение числа оборотов магнитного поля статора огносительно вращающегося ротора к числу оборотов поля статора в пространстве,т. е. 8=(щ-rt2J/ i = = ns/ni. Эта формула определяет скольжение в относительных единицах. Скольжение может быть также выражено в процентах 5., ={(п1-П2)/гц]-\00.

Если ротор неподвижен (П2=0), то скольжение равно 1 или 100%. Если ротор вращается синхронно с магнитным полем, т. е. одинаковой скоростью (n2=ni), то скольжение равно нулю. Таким образом, чем больше скорость вращения ротора, тем меньше скольжение.

В рабочем режиме асинхронного двигателя скольжение мало. У современных асинхронных двигателей скольжение при полной