Глава двенадцатая. Асинхронные двигатели

§ 105. Принцип действия асинхронных двигателей

В § 81 мы видели, что одним из основных достоинств трехфазной системы переменного тока является простота получения вращающегося магнитного поля. Это поле, как известно, является постоянным по величине, и оно вращается внутри электрической машины вокруг ее оси (см. рис. 185).

На явлении вращающего магнитного поля основан принцип действия двигателей трехфазного тока. Представим вращающееся магнитное поле схематически в виде двухполюсного магнита N - S (рис. 246). Во вращающееся магнитное поле поместим короткозамкнутый виток в виде прямоугольной рамки так, чтобы ось вращения рамки ОО¹ совпала с осью вращения поля. Магнитные линии будут пересекать стержни витка аа¹ и вв¹ и индуктировать в них э.д.с. Направление индуктированной э.д.с. можно определить по правилу "правой руки". При этом следует, однако, иметь в виду, что движение магнитного поля относительно проводника (например, по часовой стрелке) равносильно вращению проводника в противоположном направлении (против часовой стрелки).

Рис. 246. Короткозамкнутый виток во вращающемся магнитном поле

Общая э.д.с., индуктируемая в короткозамкнутом витке (е = е' + е"), вызывает в нем индуктированный ток i. В результате взаимодействия этого тока с магнитным полем возникают две электромагнитные силы f_эм = Bil, приложенные к проводникам витка. Направление этих сил определяем по правилу "левой руки". На виток действует, таким образом, пара сил, создающая вращающий момент М = f_эмd (d - ширина витка).

Под действием электромагнитного вращающего момента М короткозамкнутый виток будет вращаться в направлении вращения поля. Если бы скорость вращения витка п достигла скорости вращения поля n₀, то виток и магнитное поле оказались бы неподвижными друг относительно друга, в проводниках не возникли бы индуктированные токи и на них не действовали бы электромагнитные силы. В действительности скорость вращения витка несколько меньше скорости вращения магнитного поля (n < n₀), т. е. время одного оборота витка не совпадает со временем одного оборота поля.

Принято говорить, что виток вращается асинхронно (т. е. несинхронно) с магнитным полем. На рассмотренном принципе основано действие асинхронного двигателя - самого распространенного в промышленности. Трехфазный асинхронный двигатель был изобретен русским инженером М. О. Доливо-Добровольским в 1890 г. и с тех пор, подвергаясь усовершенствованиям, получил массовое распространение во всех странах мира.

М. О. Доливо-Добровольский

М. С. Доливо-Доброволъский (1862-1919) обогатил русскую науку изобретениями и открытиями, имеющими мировое значение. Он является основоположником техники трехфазного тока, изобретателем трехфазного асинхронного электродвигателя, трехфазного трансформатора, делителя напряжения и фазометра, руководителем и строителем первой в мире трехфазной линии передачи электрической энергии Лауфен - Франкфурт-на-Майне (Германия) длиной около 170 км при линейном напряжении 15000 в (1891 г.).