Зрозуміти принцип дії асинхронного двигуна не складно, якщо не користуватися підручниками для вузів і шкіл. Найчастіше академічна література лише перешкоджає допитливому розуму розібратися в роботі електромоторів і часто назавжди відбиває бажання займатися дослідженнями, пов'язаними з електротехнікою і електромеханіка. Останнім часом у багатьох людей, не пов'язаних безпосередньо з налагодженням і проектуванням машин, з'явився інтерес до збірки саморобних верстатів, механізмів, літальних апаратів і самохідних машин. Тому в цій статті ми спробували доступно пояснити принцип дії асинхронного електродвигуна без складних понять і формул.
Пояснити це явище можна тим, що магніт при обертанні збуджує в структурі диска індукційні струми або струми Фуко. Вони завжди рухаються по замкнутому колу - ніде не починаючись і ніде не закінчуючись, і є, по суті, струмами короткого замикання, які розігрівають метал і від яких зазвичай намагаються позбутися. Але в нашому випадку вони корисні, тому що породжують у що обертається диску магнітне поле, яке далі взаємодіє з полем постійного магніту.
В асинхронних електродвигунах все відбувається за тим же принципом, тільки щоб отримати обертається поле, використовують не постійний магніт, а обмотки статора, в яких створюється поле обертання. Умови для обертання можна створити тільки в багатофазних системах, де струм зрушать по фазі на певний градус. У побуті використовуються двофазні електродвигуни, де друга фаза створюється штучно за допомогою зсувного конденсатора, котушки або опору. У промисловості застосовують трифазні системи.
Перший трифазний асинхронний двигун був зроблений російським ученим Доливо-Добровольським. Схема його роботи показана на малюнку. Статор складався з трьох обмоток (полюсів), віддалених один від одного на 120 °. Вгорі показаний графік синусоїдального струму всіх трьох полюсів, накладених на один малюнок. У момент, коли струм однієї з фаз дорівнює нулю (відзначено пунктиром), дві інші мають значення близькі до максимальних і відрізняються по напрямку струму. Так між двома працюючими обмотками створюються магнітне поле. В наступний момент ситуація змінюється - один з працюючих полюсів відключається, що залишився в роботі змінює полярність (тому що в обмотці змінюється напрямок струму), а полюс тільки що включився в роботу, підтримує сместившееся магнітне поле. Магнітні лінії перетинають частина металевого ротора і в ньому генеруються вихрові струми. Вони взаємодіють з обертовим полем статора і захоплюються за ним, намагаючись його наздогнати, і ротор провертається.
Асинхронні двигуни хороші тим, що вони не мають що ковзають контактів (струм в роторі індукується безконтактно), а напрямок обертання легко поміняти, змінивши напрямок струму в одній з обмоток (помінявши фази на клемах двигуна). Вище була розглянута робота статора з однією парою робочих полюсів (двополюсного з трьома обмотками). Кількість оборотів в хвилину такого електромотора одно частоті струму, тобто 50 об / сек або 3000 об / хв. Виготовляють також 4-х і 6-ти полюсні електродвигуни з шістьма і дев'ятьма обмотками відповідно. Частота обертання таких моторів становить 1500 і 1000 об / хв.
Підведемо підсумки. Принцип дії асинхронного двигуна грунтується на створенні в обмотках статора магнітного поля, яке перетинає контур ротора і індукує в ньому електрорушійну силу. Оскільки він замкнутий на коротко, то в ньому виникає змінний струм. Магнітне поле цього струму разом з обертовим магнітним полем статора створюють крутний момент. Ротор починає крутитися і намагається зрівняти свою швидкість зі швидкістю тікає поля статора. Але як тільки частота обертання ротора співпаде з частотою обертання магнітного поля статора, в роторі затухнуть всі електромагнітні процеси і крутний момент стане рівним нулю. Ротор починає відставати і магнітне поле статора знову починає порушувати контур ротора. Цей процес буде повторюватися все знову і знову. Таким чином, частота обертання ротора прагне наздогнати частоту обертання магнітного поля статора, але весь час відстає, тобто обертається не синхронно, а значить асинхронно.