Асинхронная электрическая машина

АСИНХРОННАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ МАШИНА (от а... и греческий σ?γχρονος - одновременный), электрическая машина переменного тока, у которой частота вращения ротора не равна частоте вращения магнитного поля статора. Статор - неподвижная часть асинхронной электрической машины - имеет шихтованный (набранный из стальных листов) магнитный сердечник, в пазах которого расположена многофазная обмотка, чаще всего трёхфазная или две однофазные (рис. 1).

В конструкцию ротора - подвижной части асинхронной электрической машины - также входит шихтованный магнитный сердечник, посаженный на вал, с обмоткой в пазах. Различают роторы короткозамкнутые и фазные. Наибольшее распространение получили асинхронные электрические машины с короткозамкнутым ротором (рис. 2), обмотка которого выполнена в виде стержней из сплава алюминия, замкнутых накоротко на торцах ротора кольцами (так называемое беличье колесо).

Фазный ротор (рис. 3) имеет трёхфазную обмотку из медных изолированных проводников, соединённую звездой; концы фаз подсоединены к расположенным на валу контактным кольцам. Вместе с неподвижными щётками они образуют скользящий контакт, позволяющий соединять фазную обмотку с внешней цепью.

Первая (двухфазная) асинхронная электрическая машина предложена Н. Теслой в 1887 году; трёхфазная асинхронная электрическая машина изобретена М. О. Доливо-Добровольским в 1889 году. Асинхронная электрическая машина применяется в основном как двигатель (преобразователь электрической энергии в механическую) и значительно реже как генератор (осуществляет обратное преобразование); принцип действия основан на использовании вращающегося магнитного поля. В трёхфазном асинхронном двигателе (рис. 4) обмотка статора подключается к сети переменного тока; токи фаз обмотки создают магнитодвижущую силу, которая и обусловливает появление вращающегося магнитного поля. Магнитное поле, пересекая проводники обмотки ротора, индуцирует в них эдс, которая, в свою очередь, вызывает ток в цепи роторной обмотки. В результате взаимодействия тока в проводниках ротора с вращающимся магнитным полем статора возникает вращающий момент, который приводит ротор в движение и через вал передаётся нагрузочному механизму. Ротор асинхронного двигателя всегда вращается несколько медленнее поля статора (т. е. вращения не синхронны). При вращении с одинаковой частотой вращающееся магнитное иоле не будет изменяться по отношению к проводникам ротора, в них перестанет наводиться эдс, исчезнут ток и вращающий момент, и, как следствие, ротор остановится.

В однофазном двигателе для его пуска — создания вращающегося магнитного поля — на статоре предусмотрена вторая обмотка, ось которой сдвинута пространственно относительно оси основной обмотки (смотри Конденсаторный асинхронный двигатель). Асинхронные двигатели выпускаются сериями на различные мощности и частоты вращения: трёхфазные - от десятков ватт до десятков мегаватт, однофазные - от долей до сотен ватт; конструктивное исполнение двигателей зависит от их назначения и условий работы. Они широко используются во всех областях техники, сельском хозяйстве и быту, являясь основными потребителями электрической энергии.

Асинхронному генератору для возбуждения вращающегося магнитного поля необходима реактивная мощность, которая забирается из электрической сети, если он работает параллельно с сетью, или от другого источника (например, конденсатора), если генератор работает в автономной системе. Ротор асинхронного генератора вращается приводным двигателем в том же направлении, что и магнитное поле, но с большей частотой. К недостаткам такого генератора относится необходимость в источнике реактивной мощности и трудность регулирования его выходного напряжения. Асинхронные генераторы небольшой мощности применяются для автономного электроснабжения подвижных объектов, как аварийные источники электроэнергии, в ветроустановках, малых ГЭС и так далее.

При вращении ротора против направления вращения поля асинхронная электрическая машина может работать как электромагнитный тормоз.

Лит.: Справочник по электрическим машинам: В 2 т. / Под общей редакцией И. П. Копылова, Б. К. Клокова. М., 1988-1989.