Асинхронная электрическая машина

АСИНХРО́ННАЯ ЭЛЕКТРИ́ЧЕСКАЯ МА­ШИ́НА (от а... и греч. σύγχρονος – од­но­вре­мен­ный), элек­три­че­ская ма­ши­на пе­ре­мен­но­го то­ка, у ко­то­рой час­то­та вра­ще­ния ро­то­ра не рав­на час­то­те вра­ще­ния маг­нит­но­го по­ля ста­то­ра. Ста­тор – не­под­виж­ная часть А. э. м. – 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 А. э. м. – так­же вхо­дит ших­то­ван­ный маг­нит­ный сер­деч­ник, по­са­жен­ный на вал, с об­мот­кой в па­зах. Раз­ли­ча­ют ро­то­ры ко­рот­ко­замк­ну­тые и фаз­ные. Наиболь­шее рас­про­стра­не­ние по­лу­чи­ли А. э. м. с ко­рот­ко­замк­ну­тым ро­то­ром (рис. 2), об­мот­ка ко­то­ро­го вы­пол­не­на в ви­де стерж­ней из спла­ва алю­ми­ния, замк­ну­тых на­ко­рот­ко на тор­цах ро­то­ра коль­ца­ми (т. н. 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) А. э. м. пред­ложе­на Н. Тес­лой в 1887; трёх­фаз­ная А. э. м. изо­бре­те­на М. О. До­ли­во-Доб­ро­воль­ским в 1889. А. э. м. при­меняется в осн. как дви­га­тель (пре­об­ра­зо­ва­тель элек­трич. 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 по­ле 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 осн. об­мот­ки (см. Кон­ден­са­тор­ный асин­хрон­ный дви­га­тель). Асин­хрон­ные дви­га­те­ли вы­пус­ка­ют­ся се­рия­ми на разл. 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 осн. по­тре­би­те­ля­ми элек­трич. энер­гии. Асин­хрон­но­му ге­не­ра­то­ру для воз­бу­ж­де­ния вра­щаю­ще­го­ся маг­нит­но­го по­ля не­об­хо­ди­ма ре­ак­тив­ная мощ­ность, ко­то­рая за­би­ра­ет­ся из электрич. се­ти, ес­ли он ра­бо­та­ет па­рал­лель­но с се­тью, или от др. источни­ка (напр., 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 т. д.