Асинхронний двигун, принцип роботи - немає нічого простіше ...
Слово «двигун» завжди породжує уявлення чогось рухомого, і навіть частіше - обертового. Ясна річ - тому і двигун. Суть будь-якого двигуна - в тому, щоб перетворити будь-який вид енергії в рух. А ви знаєте, який двигун був найпершим? Вважають, що це був вітрило. Не буде помилкою сказати, що найпоширеніший двигун - електричний. Серед усього різноманіття електричних машин цього класу найбільше застосування отримав асинхронний двигун, принцип роботи якого заснований на використанні двох фундаментальних проявів електричної енергії - електромагнетизму та електричної індукції.
Щоб зрозуміти принцип роботи асинхронного електродвигуна, згадаємо найпростіші досліди зі шкільного курсу фізики:
- якщо по провіднику пропускати струм, навколо нього виникає пропорційне току магнітне поле;
- якщо взяти два провідника зі струмом, то між ними виникає силове поле - вони відштовхуються або притягаються, точно так само, як це роблять будь-які шматочки магнітов;
- якщо один провідник зі струмом рухається по відношенню до іншого, який не підключений до джерела, але його ланцюг замкнута, то в ній виникає струм.
Фізична, або, точніше сказати, умоглядна, модель процесу включає в себе поняття магнітних силових ліній, якими ми позначаємо наявність магнітних властивостей. Ось вони-то і простягають свої «щупальця» в усі сторони, і якщо на шляху трапляється феромагнітний матеріал, тобто такий, в якому магнітні лінії концентруються, то на нього і діє рушійна сила. А якщо цей матеріал і сам є магніт, то силова взаємодія магнітних полів проявляється ще сильніше. Збільшити магнітне поле провідника можна намотуванням великого числа витків на стрижень з феромагнетика - в простому випадку це звичайний металевий циліндр із чорного металу. Зовсім неважко зробити стрижень підковоподібним, а на нього надіти обмотку. Кінці «підкови» стали полюсами магніту, який, при включенні струму через котушку, створить потужне, максимальне по центру полюсів, магнітне поле. Зазвичай ми визуализируем його на малюнках лініями.
Якщо в зазор між полюсами помістити металевий стрижень, а потім почати обертати нашу магнітну «підкову», то зауважимо, що стрижень також буде обертатися. Чому наш пристрій називається асинхронний двигун? Принцип роботи цієї електричної машини, як було сказано, спирається на явище електромагнітної індукції, тобто перетин магнітними лініями індуктора тіла нашого стрижня. А «перетин» можливо тільки тоді, коли швидкість обертання магнітного поля індуктора - «підкови» - більше швидкості обертання стрижня. Цей параметр двигуна - асинхронність швидкостей обертання - називається «ковзання» і може досягати до 7% номінальної швидкості магнітного поля статора.
Максимум магнітного поля, що знаходиться в зазорі «підкови», змінює своє просторове положення при її повороті. Відповідно до закону електромагнітної індукції, в стержні виникає електричний струм разом зі своїм «супутником життя» - магнітним полем. Магнітні поля зчіплюються, взаємодіють, і ... обертають ротор. Реальний асинхронний двигун принцип роботи повторює в точності, як тут описано. Все, коло замкнулося - маємо два об`єкти без механічного зв`язку, але обертання одного з них, який отримує електричну енергію, призводить до обертання іншого. Роль невидимої «мотузки» виконують магнітні поля подковообразного магніту і стрижня.
Для створення двигуна залишилося майже що нічого - потрібно не «підкову» вирощують, а змусити обертатися магнітне поле самостійно. Інакше кажучи, асинхронний двигун принцип роботи демонструє тим, що в ньому точка максимуму магнітного поля переміщається в статорі по колу, як ніби це наш обертається електромагніт. Залишилася справа за малим - «закрутити» магнітне поле.
Задачу обертового магнітного поля вирішують наступним чином:
- по колу розташовують три пари полюсів - котушок - під кутом 120 градусів;
- на кожну котушку подають напругу синусоїдальної форми від окремого джерела. Вважається, що повний часовий цикл синусоїди (період) - це 360 градусів. Позитивний максимум напруги настає через 90 градусів після нульового значення - все, як вчили в школі-
- особливість полягає в тому, що максимуми напруги наступають з тимчасовим зрушенням на третину періоду (електрики кажуть «три фази зі зрушенням 120 градусів») - це і є принцип дії асинхронного двигуна. Максимум напруженості магнітного поля переміщується від першої пари полюсів до другої, а потім до третьої. Далі процес повторюється, що рівнозначно переміщенню, точніше, «обертанню» магнітного поля.
Ось так, просто і без шуму, електрична енергія статора перетворюється на механічний рух ротора. Щоб створити цей чудо-двигун, людству знадобилося кілька десятиліть, а нам вистачило 15 хвилин, щоб впевнено сказати: асинхронний двигун? -немає нічого простіше.
Що таке силові лінії магнітного поля Без сумніву, силові лінії магнітного поля зараз відомі всім. Принаймні, ще в школі їх прояв демонструють на уроках фізики. Пам'ятаєте, як учитель під аркушем паперу розміщував постійний магніт (або навіть два, комбінуючи орієнтованість їх полюсів),…
Що таке правило буравчика? Тому, хто вибрав електротехніку в якості своєї основної професії, дуже добре відомі деякі основні властивості електричного струму і супутніх йому магнітних полів. Одне з найважливіших з них - це правило буравчика. З одного боку досить складно…
Що таке індукція магнітного поля? Що таке індукція магнітного поля? Для відповіді на це питання згадаємо основи електродинаміки. Як відомо, на нерухомий носій заряду q, що розташовується в зоні дії електричного поля, виявляється що зміщує вплив з силою F. Чим більше значення заряду…
Що таке вихровий електричне поле? Одне з питань, який часто можна знайти на просторах глобальної Мережі - це чим відрізняється вихрове електричне поле від електростатичного. Насправді відмінності кардинальні. У електростатики розглядається взаємодія двох (або більше) зарядів і, що…
Електричні машини Ми живемо в справжнісінькому океані енергії, вона оточує нас всюди. Навіть нерухомий камінь, що лежить на дорозі, потенційно може здійснити роботу. Іноді в це важко повірити, але енергія єдина. Вона лише перетворюється, змінює свою природу. Саме ця…
Напруженість магнітного поля і його основні характеристики Однією з найважливіших фізичних характеристик як природної, так і штучної середовища проживання людини є магнітне поле. Воно являє собою одну з форм існування електромагнітного поля. Головною відмінною рисою такої форми є те, що магнітне поле…
Принцип роботи електродвигуна. Принцип роботи електродвигуна змінного струму. Фізика, 9 клас Сьогодні уявити собі людську цивілізацію і високотехнологічне суспільство без електрики неможливо. Одним з основних апаратів, які забезпечують роботу електричних приладів, є двигун. Ця машина знайшла саме широке поширення: від промисловості…
Електродвигун постійного струму: пристрій, робота, застосування Робота розглянутого в цій статті агрегату цілком залежить від явища електромагнітної індукції. Це основний принцип роботи електродвигуна постійного струму. Загальновідомо, що на провідник з проходять по ньому струмом поміщений в зону магнітного…
Асинхронний однофазний двигун його пристрій і підключення Асинхронний однофазний двигун являє собою машину, перетворюючу електричну енергію в механічну, що знімається у вигляді обертового моменту на її валу. Свою назву вона отримала тому, що при збільшенні навантаження на вал її швидкість зменшується,…
Пристрій двигуна асинхронного, його застосування Асинхронний двигун змінного струму трансформує електричну енергію в механічну. Є найпоширенішим в промисловості. Пристрій двигуна досить просте, робота відбувається при постійному струмі.Пристрій двигуна. Складається з трьох частин: корпусу, статора…
Асинхронний двигун - конструкція і принцип роботи Асинхронний двигун являє собою електричний двигун, що працює на змінному струмі. Асинхронної ця електрична машина названа тому, що частота, з якою обертається рухома частина двигуна - ротор, що не дорівнює частоті, з якою обертається магнітне поле,…
Двигун постійного струму - коллектроний і безколекторний варіант Електричні машини можна поділити на два види за їх призначенням: це генератор і двигун постійного струму. Що примітно, вони влаштовані майже однаково. Відмінність лише в тому, що генератор перетворює механічну енергію обертання ротора в магнітному…
Синхронний двигун - переваги і недоліки Найбільшого поширення така машина як синхронний двигун отримала в промисловості, де є електроприводи, що працюють на постійних швидкостях. Наприклад, компресори з потужними двигунами, приводи насосів. Також синхронний двигун є невід'ємною частиною і…