Если вам нужен надежный привод для промышленного оборудования, выбирайте модели с короткозамкнутым ротором – они составляют 85% рынка благодаря простоте конструкции и сроку службы свыше 50 000 часов. КПД современных исполнений достигает 96% у агрегатов мощностью от 100 кВт.
Основные элементы: статор с трехфазной обмоткой, вращающийся сердечник из алюминиевых или медных стержней, подшипниковые щиты. Зазор между подвижной и неподвижной частями не превышает 0.5 мм – это критично для создания магнитного поля. При частоте сети 50 Гц вал совершает 2900-2950 оборотов в минуту без нагрузки.
Функционирование основано на взаимодействии вращающегося магнитного потока и токов, индуцированных в роторе. Скольжение – ключевой параметр, который в номинальном режиме составляет 2-8%. Для пуска мощных экземпляров применяют схемы «звезда-треугольник», снижающие пусковые токи в 3 раза.
Как функционирует индукционная машина с короткозамкнутым ротором
Конструктивные элементы
Статор состоит из трёхфазной обмотки, уложенной в пазы магнитопровода. Ротор содержит алюминиевые или медные стержни, замкнутые кольцами. Зазор между частями не превышает 0.5-2 мм для машин мощностью до 100 кВт.
Физика процесса
При подаче напряжения 380 В на обмотки возникает вращающееся магнитное поле со скоростью 3000 об/мин для двухполюсных моделей. В роторе индуцируются токи, создающие противоположное поле. Взаимодействие полей генерирует крутящий момент.
КПД современных моделей достигает 95% при нагрузке 75-100% от номинала. Для снижения пусковых токов в мощных экземплярах применяют переключение со звезды на треугольник.
Конструкция статора и ротора в машинах с вращающимся магнитным полем
Статор выполнен из листов электротехнической стали толщиной 0,35–0,5 мм, покрытых изоляционным лаком. В пазы укладывают трёхфазную обмотку, смещённую на 120°. Для напряжений до 500 В применяют провода марки ПЭТВ или ПЭТВМ, выше – изолированные шины.
Ротор бывает двух типов: короткозамкнутый и фазный. В первом случае алюминиевые стержни заливают в пазы, на торцах соединяют кольцами. Фазный вариант содержит обмотку, выведенную на контактные кольца. Зазор между статором и ротором не превышает 0,5–2 мм для машин мощностью до 15 кВт.
Для снижения вихревых токов сердечник ротора набирают из изолированных пластин. Вал изготавливают из стали 45, подшипники выбирают серии 6000 или 6200 в зависимости от нагрузки.
Как вращение возникает без прямого подключения к источнику тока
Ротор приходит в движение за счет взаимодействия магнитных полей. Трехфазная обмотка статора создает вращающееся поле, которое индуцирует токи в короткозамкнутых стержнях ротора. Разница в скорости между полем статора и ротором (скольжение) генерирует электромагнитный момент.
Роль магнитного поля статора
При подаче напряжения на обмотки возникает поле, вращающееся со скоростью 1500 об/мин (для 4-полюсной конструкции при 50 Гц). Это поле пересекает проводники ротора, создавая в них ЭДС.
Процесс в роторе
Токи в стержнях «беличьей клетки» взаимодействуют с полем статора, образуя силу Ампера. При скольжении 2-5% момент достигает номинального значения. Чем выше нагрузка, тем больше разница скоростей и сильнее токи в роторе.
Для стабильного вращения критично соблюдать частоту питающего напряжения: отклонение более 5% приводит к перегреву и снижению момента. В двигателях мощностью свыше 15 кВт дополнительно применяют фазные роторы с реостатами для регулировки характеристик.
