Электронные машины, модифицирующие электронную энергию переменного тока в механическую энергию, именуются
электродвигателями переменного тока.

В индустрии наибольшее распространение получили асинхронные движки трехфазного тока.
Разглядим устройство и принцип деяния этих движков.

Принцип деяния асинхронного мотора основан на использовании вращающегося магнитного поля.

Для уяснения работы такового мотора проделаем последующий опыт.

Укрепим подковообразный магнит на оси таким макаром, чтоб его можно было крутить за ручку. Меж полюсами магнита расположим на оси медный цилиндр, способный свободно крутиться.

Набросок 1. Простая модель для получения вращающегося магнитного поля

Начнем крутить магнит за ручку по часовой стрелке. Поле магнита также начнет крутиться и при вращении будет пересекать своими силовыми линиями медный цилиндр. В цилиндре, по закону электрической индукции, возникнут вихревые токи, которые создадут свое собственное магнитное поле — поле цилиндра. Это поле будет вести взаимодействие с магнитным полем неизменного магнита, в итоге чего цилиндр начнет крутиться в ту же сторону, что и магнит.

Установлено, что скорость вращения цилиндра несколько меньше скорости вращения поля магнита.

Вправду, если цилиндр крутится с той же скоростью, что и магнитное поле, то магнитные силовые полосы не пересекают его, а как следует, в нем не появляются вихревые токи, вызывающие вращение цилиндра.

Скорость вращения магнитного поля принято именовать синхронной, потому что она равна скорости вращения магнита, а скорость вращения цилиндра — асинхронной (несинхронной). Потому сам движок получил заглавие
асинхронного мотора. Скорость вращения цилиндра (ротора) отличается от синхронной скорости вращения магнитного поля на маленькую величину, именуемую скольжением.

Обозначив скорость вращения ротора через
n1 и скорость вращения поля через n мы можем
подсчитать величину скольжения в процентах по формуле:

s = (n
— n1) / n.

В приведенном выше опыте крутящееся магнитное поле и вызванное им вращение цилиндра мы получали благодаря вращению неизменного магнита, потому такое устройство еще не является электродвигателем. Нужно вынудить электронный ток создавать крутящееся магнитное поле и использовать его для вращения ротора. Задачку эту 
в свое время искрометно разрешил М. О. Доливо-Добровольский. Он предложил использовать для этой цели трехфазный ток.

Устройство асинхронного электродвигателя М. О.
Доливо-Добровольского

Набросок 2. Схема асинхронного электродвигателя
Доливо-Добровольского

На полюсах стального сердечника кольцевой формы, именуемого статором электродвигателя, помещены три обмотки,
сети трехфазного тока 0
расположенные одна относительно другой под углом 120°.

Снутри сердечника укреплен на оси железный цилиндр, именуемый ротором электродвигателя.

Если обмотки соединить меж собой так, как показано на рисунке, и подключить их к сети трехфазного тока, то общий магнитный поток, создаваемый 3-мя полюсами, окажется вращающимся.

На рисунке 3 показан график конфигурации токов в обмотках мотора и процесс появления вращающегося магнитного поля.

Разглядим — подробнее этот процесс.

Набросок 3. Получение вращающегося магнитного поля

В положении «А» на графике ток в первой фазе равен нулю, во
2-ой фазе он отрицателен, а в третьей положителен. Ток по катушкам полюсов
потечет в направлении, обозначенном на рисунке стрелками.

Определив по правилу правой руки направление сделанного током магнитного потока, мы убедимся, что на внутреннем конце полюса (обращенном к ротору) третьей катушки будет сотворен южный полюс (Ю), а на полюсе 2-ой катушки — северный полюс (С). Суммарный магнитный поток будет ориентирован от полюса 2-ой катушки через ротор к полюсу третьей катушки.

В положении «Б» на графике ток во 2-ой фазе равен нулю, в первой фазе он положителен, а в третьей отрицателен. Ток, протекая по катушкам полюсов, делает на конце первой катушки южный полюс (Ю), на конце третьей катушки северный полюс (С). Суммарный магнитный поток сейчас будет ориентирован от третьего полюса через ротор к первому полюсу, т. е. полюсы при всем этом переместятся на 120°.

В положении «В» на графике ток в третьей фазе равен нулю, во 2-ой фазе он положителен, а в первой отрицателен. Сейчас ток, протекая по первой и 2-ой катушкам, создаст на конце полюса первой катушки — северный полюс (С), а на конце полюса 2-ой катушки — южный полюс (Ю), т. е. полярность суммарного магнитного поля переместится еще на 120°. В положении «Г» на графике магнитное поле переместится еще на 120°.

Таким макаром, суммарный магнитный поток будет поменять свое направление с конфигурацией направления тока в обмотках статора (полюсов).

При всем этом за один период конфигурации тока в обмотках магнитный поток сделает полный оборот. Крутящийся магнитный поток будет увлекать за собой цилиндр, и мы получим таким макаром асинхронный электродвигатель.

Напомним, что на рисунке 3 обмотки статора соединены «звездой», но крутящееся магнитное поле появляется и при соединении их «треугольником».

Если мы поменяем местами обмотки 2-ой и третьей фаз, то магнитный поток изменит направление собственного вращения на оборотное.

Того же результата можно достигнуть, не меняя местами обмотки статора, а направляя ток 2-ой фазы сети в третью фазу статора, а третью фазу сети — во вторую фазу статора.

Таким макаром, поменять направление вращения магнитного поля можно переключением 2-ух всех фаз.

Мы разглядели устройство асинхронного мотора, имеющего на статоре три обмотки. В данном случае крутящееся магнитное поле двухполюсное и число его оборотов в секунду равно числу периодов конфигурации тока в секунду.

Если на статоре расположить по окружности 6 обмоток, то будет сотворено четырехполюсное крутящееся магнитное поле. При 9 обмотках поле будет шестиполюсным.

При частоте трехфазного тока f, равной 50 периодам за секунду, либо 3000 за минуту, число оборотов n вращающегося поля за минуту будет:

при двухполюсном статоре
n = (50 х 60
) / 1 = 3000 об/мин,

при четырехполюсном статоре n = (50
х 60 ) / 2 =
1500 об/мин,

при шестиполюсном статоре n = (50 х
60 ) / 3 =
1000 об/мин, 

при числе пар полюсов статора, равном 
p:  n = (f х
60 ) / p,

Итак, мы установили скорость вращения магнитного поля и зависимость ее от числа обмоток на статоре мотора.

Ротор же мотора будет, как нам понятно, несколько отставать в собственном вращении.

Но отставание ротора очень маленькое. Так, к примеру, при холостом ходе мотора разность скоростей составляет всего 3%, а при нагрузке 5
— 7%. Как следует, обороты асинхронного мотора при изменении нагрузки меняются в очень маленьких границах, что является одним из его плюсов.

Разглядим сейчас устройство асинхронных электродвигателей

Статор современного асинхронного электродвигателя имеет невыраженные полюсы, т. е. внутренняя поверхность статора изготовлена совсем гладкой.

Чтоб уменьшить утраты на вихревые токи, сердечник статора набирают из тонких штампованных
железных листов.

Собранный сердечник статора закрепляют в железном корпусе.

В пазы статора закладывают обмотку из медной проволоки. Фазовые обмотки статора электродвигателя соединяются «звездой» либо «треугольником», зачем все начала и концы обмоток выводятся на корпус — на особый изоляционный щиток. Такое устройство статора очень комфортно, потому что позволяет включать его обмотки на различные стандартные напряжения.

Ротор асинхронного мотора, подобно статору, набирается из штампованных листов стали. В пазы ротора закладывается обмотка.

Зависимо от конструкции ротора асинхронные электродвигатели делятся на движки с короткозамкнутым ротором и фазным ротором.

Обмотка короткозамкнутого ротора изготовлена из медных стержней, закладываемых в пазы ротора. Торцы стержней соединены с помощью медного кольца. Такая обмотка именуется обмоткой
типа «беличьей клетки». Заметим, что медные стержни в пазах не изолируются. 

В неких движках «беличью клетку» подменяют литым
ротором.

Асинхронный движок с фазным ротором (с контактными кольцами) применяется обычно в электродвигателях большой мощности и в тех случаях; когда нужно, чтоб электродвигатель создавал огромное усилие при трогании с места. Достигается это тем, что в обмотки фазного мотора врубается пусковой реостат.

Короткозамкнутые асинхронные движки пускаются в ход 2-мя методами:

1) Конкретным подключением трехфазного напряжения сети к статору мотора. Этот метод самый обычный
и более пользующийся популярностью.

2) Понижением напряжения, подводимого к обмоткам статора. Напряжение понижают,
к примеру, переключая обмотки статора со «звезды» на «треугольник». 

Запуск мотора в ход происходит при соединении обмоток статора «звездой», а когда ротор достигнет обычного числа оборотов, обмотки статора переключаются на соединение «треугольником».

Ток в подводящих проводах при всем этом методе запуска мотора миниатюризируется в 3 раза по сопоставлению с тем током, который появился бы при пуске мотора прямым включением в сеть с обмотками статора, соединенными «треугольником». Но этот метод подходящ только в этом случае, если статор рассчитан для обычной работы при соединении его обмоток
«треугольником».

Более обычным, дешевеньким и надежным является асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, но этот движок обладает некими недочетами — малым усилием при трогании с места и огромным пусковым током. Эти недочеты в значимой мере устраняются применением фазного ротора, но применение такового ротора существенно удорожает движок и просит пускового реостата.