§ 90. Устройство асинхронного двигателя

Схема устройства асинхронного двигателя показана на рис. 112.

Сердечник статора набирается из стальных пластин толщиной 0,35 или 0,5 мм. Пластины штампуют, делая в них впадины (пазы), и изолируют друг от друга лаком, окалиной или тонкой бумагой для уменьшения потерь на вихревые токи. Пластины собирают в отдельные пакеты и крепят в станине двигателя. К станине прикрепляют также боковые щиты с помещенными на них подшипниками, на которые опирается вал ротора. Станина устанавливается на фундаменте.
В продольных пазах статора укладывают проводники его обмотки, которые соответствующим образом соединены между собой, образуя трехфазную систему. На щитке машины имеется шесть зажимов, к которым присоединяются начала и концы обмоток каждой фазы. Для подключения обмоток статора к трехфазной сети они могут быть соединены звездой или треугольником, что дает возможность включать двигатель в сеть с двумя различными линейными напряжениями. Например, двигатель может работать от сети с напряжением 220 и 127 в или 380 и 220 в. На щитке машины указаны оба напряжения сети, на которые рассчитан двигатель, т. е. 220/127 в или 380/220 в.
Для более низких напряжений, указанных на щитке, обмотки статора соединяют треугольником, для более высоких — звездой.
Для включения обмоток статора в сеть треугольником на щитке машины верхние зажимы соединяют перемычками с нижними (рис. 113), а каждую пару соединенных вместе зажимов подключают к линейным проводам трехфазной сети. Для включения в сеть звездой три нижних зажима на щитке соединяют перемычками в общую точку, а верхние подключают к линейным проводам трехфазной сети.

Сердечник ротора также набирают из стальных пластин толщиной 0,5 мм, изолированных лаком или тонкой бумагой для уменьшения потерь на вихревые токи. Пластины штампуют с впадинами и собирают в пакеты, которые крепят на валу машины, образуя цилиндр с продольными пазами. В пазах укладывают проводники обмотки ротора.
В зависимости от типа этой обмотки асинхронные машины могут быть с фазным и короткозамкнутым ротором.
Короткозамкнутую обмотку ротора выполняют по типу беличьего колеса (рис. 114). В пазах ротора укладывают массивные стержни, соединенные на торцовых сторонах медными кольцами. Часто короткозамкнутую обмотку ротора изготовляют из алюминия. Алюминий в горячем состоянии заливают в пазы ротора под давлением. Такая обмотка всегда замкнута накоротко и включать сопротивление в нее невозможно.

Фазную обмотку ротора выполняют подобно статорной, т. е. проводники соответствующим образом соединяют между собой, образуя трехфазную систему. Обмотки трех фаз соединяют звездой. Начала обмоток ротора подключены к трем контактным медным кольцам,укрепленным на валу ротора. Кольца изолированы одно от другого и от вала и вращаются вместе с ротором. При вращении колец по поверхности их скользят угольные или медные щетки, неподвижно укрепленные над кольцами. Обмотка ротора может быть замкнута на какое-либо сопротивление или накоротко при помощи указанных выше щеток.
Двигатели с короткозамкнутым ротором проще и надежнее в эксплуатации, значительно дешевле, чем двигатели с фазным ротором. Однако двигатели с фазным ротором обладают лучшими пусковыми и регулировочными свойствами. В настоящее время асинхронные двигатели выполняют преимущественно с короткозамкнутым ротором и лишь при больших мощностях и в специальных случаях используется фазная обмотка ротора. В СССР производятся асинхронные двигатели мощностью от нескольких десятков ватт до 15 000 квт при напряжении обмотки статора до 6 кв.
Наряду с важными положительными качествами — простотой конструкции и обслуживания, малой стоимостью — асинхронный двигатель имеет некоторые недостатки, из которых наиболее существенным является относительно низкий коэффициент мощности (cos φ). У асинхронного двигателя cos φ при полной нагрузке может достигать значений 0,85 — 0,9; при недогрузках двигателя он резко уменьшается и при холостом ходе составляет 0,2 — 0,3. Низкий коэффициент мощности асинхронного двигателя объясняется большим потреблением 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, вызывает возрастание намагничивающего тока, необходимого для преодоления этого сопротивления. Намагничивающему току пропорциональна потребляемая двигателем реактивная мощность.
Для повышения коэффициента мощности асинхронных двигателей воздушный зазор стремятся делать возможно меньшим, доводя его у малых двигателей (порядка 2 — 5 квт) до 0,3 мм.
В двигателях большой мощности воздушный зазор приходится увеличивать по конструктивным соображениям, но все же он не превышает 2 — 2,5 мм.