Ротор с короткозамкнутой обмоткой создаёт вращающееся магнитное поле при подаче напряжения на статор. Разница в частотах вращения полей – скольжение – определяет момент на валу. Оптимальное значение составляет 1-8% от синхронной скорости.
Трёхфазная обмотка смещена на 120° для равномерного распределения сил. Медные или алюминиевые стержни в пазах ротора замыкаются торцевыми кольцами, образуя «беличью клетку». Толщина листов электротехнической стали в сердечнике не превышает 0,5 мм для снижения вихревых токов.
Подключение через частотный преобразователь позволяет регулировать обороты в диапазоне 5-100 Гц. Для двигателей мощностью свыше 15 кВт рекомендуются схемы «звезда» с пусковыми реостатами. Температура нагрева обмоток не должна превышать 130°C для изоляции класса B.
Как вращающееся магнитное поле создаёт ток в роторе
Вращающееся магнитное поле статора индуцирует электродвижущую силу (ЭДС) в проводниках ротора. Это происходит из-за пересечения магнитных силовых линий с замкнутыми контурами обмотки или алюминиевыми стержнями «беличьей клетки».
Формирование тока в замкнутом контуре
При изменении магнитного потока в проводниках ротора возникает ЭДС, направление которой определяется правилом Ленца. Так как обмотка ротора замкнута накоротко или через сопротивление, под действием ЭДС появляется ток. Величина тока зависит от скорости изменения магнитного потока и сопротивления цепи.
Ключевые факторы:
- Частота вращения поля статора (обычно 1500 или 3000 об/мин для 50 Гц)
- Разница между скоростью поля и ротора (скольжение 2-10%)
- Удельное сопротивление материала ротора (медь, алюминий)
Взаимодействие токов ротора с магнитным полем
Ток в роторе создаёт собственное магнитное поле, которое взаимодействует с полем статора. Это вызывает появление электромагнитных сил, приводящих ротор во вращение. Направление силы определяется правилом левой руки: ток против ЭДС, поле статора – от северного полюса к южному.
Максимальный момент достигается при скольжении 5-15%. При синхронной скорости ток в роторе отсутствует – процесс прекращается.
Основные компоненты и их назначение
Статор – неподвижная часть, создающая вращающееся магнитное поле. Состоит из сердечника с обмотками, которые подключаются к сети переменного тока. Форма пазов и количество витков влияют на КПД и пусковые характеристики.
Ротор
Барабан с короткозамкнутой или фазной обмоткой. В первом случае – алюминиевые или медные стержни, залитые в пазы, во втором – катушки, соединенные с контактными кольцами. Передает крутящий момент на вал.
Корпус и охлаждение
Чугунная или алюминиевая станина защищает внутренние элементы. Вентиляционные каналы и крыльчатка отводят тепло. Для мощных моделей применяют принудительный обдув.
Подшипниковые щиты фиксируют вал, снижая вибрацию. Используются шариковые или роликовые опоры с масляной смазкой. Зазор между ротором и статором – 0.3-2 мм, точность влияет на уровень шума.
