На какъв принцип работи асинхронният двигател?

Индукционният двигател е широко използван вид AC (алтернативен ток) двигател, чийто принцип на действие е основан на законите на електромагнитната индукция. По-долу е дадено подробно обяснение как работи индукционният двигател:

1. Структура

Индукционният двигател се състои основно от две части: статор и ротор.

Статор: Статорът е неподвижната част, обикновено съставена от ламинирани желязни ядра и трифазни витки, които са вградени в пазите на желязното ядро. Трифазните витки са свързани с трифазен източник на алтернативен ток.

Ротор: Роторът е подвижната част, обикновено направен от проводящи пръчки (обикновено алуминий или месинг) и крайни кръгове, формиращи структура на "екидна клетка". Тази структура се нарича "ротор с екидна клетка."

2. Принцип на действие

2.1 Генериране на въртящо се магнитно поле

Трифазен източник на алтернативен ток: Когато трифазен източник на алтернативен ток се приложи към витките на статора, се генерират алтернативни токове в витките на статора.

Въртящо се магнитно поле: Според закона на Фарадей за електромагнитната индукция, алтернативните токове в витките на статора произвеждат временно променливо магнитно поле. Тъй като трифазният алтернативен ток има фазово разстояние от 120 градуса, тези магнитни полета взаимодействат, за да образуват въртящо се магнитно поле. Постъпката и скоростта на това въртящо се магнитно поле зависят от честотата на източника на тока и разположението на витките.

2.2 Индуциран ток

Пресичане на магнитни линии на потока: Въртящото се магнитно поле пресича магнитните линии на потока в проводниците на ротора. Според закона на Фарадей, това индуцира електродвижещо напрежение (ЕДН) в проводниците на ротора.

Индуциран ток: Индуцираното ЕДН генерира ток в проводниците на ротора. Тъй като проводниците на ротора формират затворена верига, индуцираният ток протича през проводниците.

2.3 Генериране на момента

Сила на Лоренц: Според закона на Лоренц, взаимодействието между въртящото се магнитно поле и индуцираният ток в проводниците на ротора произвежда сила, която причинява ротора да се върти.

Момент: Тази сила генерира момент, който кара ротора да се върти в посоката на въртящото се магнитно поле. Скоростта на ротора е леко по-ниска от синхронната скорост на въртящото се магнитно поле, тъй като е необходима определена просмукавост, за да се генерира достатъчен индуциран ток и момент.

3. Просмукавост

Просмукавост: Просмукавостта е разликата между синхронната скорост на въртящото се магнитно поле и действителната скорост на ротора. Изразява се с формулата:

Където:

s е просмукавостта ns е синхронната скорост (в оборота в минута)

nr е действителната скорост на ротора (в оборота в минута)

Синхронна скорост: Синхронната скорост 

ns се определя от честотата 

f на източника на тока и броя на полюсните двойки 

p в двигателя, изчислена с формулата:

4. Характеристики

Характеристики при стартиране: По време на стартиране, просмукавостта е близка до 1, и индуцираният ток в проводниците на ротора е висок, произвеждайки голям стартиращ момент. Като роторът ускорява, просмукавостта намалява, и индуцираният ток и момент също намаляват.

Характеристики при работа: При стабилна работа, просмукавостта обикновено е малка (0.01 до 0.05), и скоростта на ротора е близка до синхронната скорост.

5. Приложения

Индукционните двигатели се използват широко в различни индустриални и домакински приложения поради простата им конструкция, надеждната работа и лесното поддръжка. Общи приложения включват вентилатори, помпи, компресори и транспортерни ленти.

Резюме

Принципът на действие на индукционния двигател е основан на законите на електромагнитната индукция. Въртящо се магнитно поле се генерира от трифазния алтернативен ток в витките на статора. Това въртящо се магнитно поле индуцира ток в проводниците на ротора, който генерира момент, причиняващ ротора да се върти.