Как устроены электродвигатели переменного тока

Асинхронные электродвигатели

Асинхронный двигатель состоит из двух основных частей - статора и ротора.

Статор

В современных моделях статор имеет неявно выраженные полюса. Чтобы минимизировать потери от вихревых токов, его сердечник изготавливают из тонких листов электротехнической стали, прошедших штамповку.

В пазы статора укладывается медная обмотка, фазы которой могут соединяться по схеме «звезда» или «треугольник». Начала и концы всех обмоток выводятся в клеммную коробку, что позволяет подключать двигатель на различные стандартные напряжения.

Сердечник статора обычно запрессовывается в чугунный или алюминиевый корпус.

Ротор

Ротор изготавливается аналогично - из штампованных листов электротехнической стали с уложенной обмоткой. По конструкции ротора асинхронные двигатели подразделяются на два типа:

1. С короткозамкнутым ротором
   Обмотка выполняется из медных стержней, установленных в пазы ротора, концы которых замкнуты медными кольцами. Такая конструкция называется «беличья клетка». Изоляция между стержнями и сердечником отсутствует. В современных моделях часто применяется литой ротор. Ротор напрессовывается на вал двигателя и образует с ним единое целое.
2. С фазным ротором
   Используется там, где требуется плавный пуск или регулирование скорости вращения.

Синхронные электродвигатели

Синхронные двигатели применяются в электроинструментах, пылесосах, стиральных машинах и других приборах.

На корпусе синхронного электромотора размещён сердечник полюсов с обмотками возбуждения. Обмотки наматываются также и на якорь, а их выводы соединяются с токосъёмным коллектором, на который с помощью графитовых щёток подаётся напряжение.

Принцип работы

Работа электродвигателей переменного тока основана на законе электромагнитной индукции. При взаимодействии переменного тока в проводнике с магнитным полем возникает вращающий момент, приводящий вал во вращение.

Асинхронный двигатель

В асинхронном электромоторе ротор вращается с отставанием от вращающегося магнитного поля статора. При подаче тока на обмотку статора между статором и ротором возникает электромагнитное поле, индуцирующее ЭДС в роторе. Возникает вращающий момент, заставляющий ротор двигаться. Из-за трения подшипников и нагрузки на вал ротор всегда вращается немного медленнее магнитного поля.

Принцип действия основан на том, что магнитные полюса статора постоянно вращаются, а направление токов в роторе непрерывно меняется.

Скорость вращения ротора зависит от количества пар полюсов статора: чем больше полюсов - тем ниже скорость.

Синхронный двигатель

В синхронных электромоторах якорь вращается синхронно с магнитным полем полюсов. Вращающий момент создаётся взаимодействием между током в обмотке якоря и магнитным потоком возбуждения.

При изменении направления тока меняется и направление магнитного потока, однако вращение якоря остаётся в одну сторону. Скорость вращения таких двигателей можно регулировать изменением напряжения питания - например, при помощи реостата или переменного сопротивления.

Подключение электродвигателей

Фазные обмотки статора асинхронных двигателей соединяются по схеме «звезда» или «треугольник» в зависимости от напряжения сети:

• При питании от 220 В обмотки соединяются в треугольник.
• При питании от 380 В - в звезду.

Это позволяет использовать один и тот же двигатель в сетях с разным напряжением.

Итог

Электродвигатели переменного тока - основа современной техники. Асинхронные модели обеспечивают надёжную работу в промышленности и быту, а синхронные - точность и стабильность вращения. Знание их устройства и принципов работы помогает правильно подобрать двигатель под конкретные условия и обеспечить его эффективную и безопасную эксплуатацию.