Винахід асинхронних двигунів здійснив революцію в людській цивілізації. Сьогодні давайте дослідимо внутрішню роботу асинхронних двигунів. Асинхронні двигуни в основному складаються з двох компонентів: статора і ротора. Статор являє собою котушку з трьома обмотками, яка живиться від трифазного змінного струму.
Обмотка проходить через пази статора, які складаються з покладених один на одного тонких сталевих листів з високою проникністю. Коли через цю обмотку протікає трифазний струм, він створює обертове магнітне поле, яке є причиною обертання ротора. Щоб зрозуміти, як генерується обертове магнітне поле та його характеристики, статор можна спростити.
Три котушки з’єднані з інтервалом 120 градусів, створюючи навколо них магнітне поле під час проходження струму. Коли до цього спеціального пристрою подається трифазне джерело живлення, генероване магнітне поле змінює напрямок зі змінним струмом у певні моменти. Порівнюючи ці три приклади, ми можемо спостерігати обертове магнітне поле з рівномірною інтенсивністю. Швидкість, з якою обертається магнітне поле, відома як синхронна швидкість. Розглянемо замкнутий провідник, розміщений усередині цього обертового магнітного поля.
Відповідно до закону Фарадея, мінливе магнітне поле створює електрорушійну силу в колі, яка, у свою чергу, породжує електричний струм. Це явище схоже на петлю зі струмом у магнітному полі, яка створює електромагнітну силу на петлі та змушує її обертатися. Таке ж явище відбувається в асинхронному двигуні, де замість простого контуру використовується щось, що нагадує біличину клітку. Обертове магнітне поле створюється трифазним змінним струмом, що проходить через статор.
У попередньому прикладі струм буде індукуватися в стрижнях короткозамкненого кінцевого кільця. Отже, ротор почне обертатися. Саме тому цей тип двигуна називають асинхронним.
Замість прямого підключення до ротора для генерування електроенергії використовується електромагнітна індукція. Для цього ротор заповнюють ізоляційними листами залізного сердечника. Завдяки використанню цих невеликих листів заліза асинхронний двигун мінімізує втрати на вихрові струми та пропонує значні переваги. По суті, він запускається самостійно, оскільки і магнітне поле, і ротор обертаються. Але з якою швидкістю обертається ротор?
Щоб отримати відповідь на це питання, потрібно розглянути різні сценарії. Розглянемо випадок, коли швидкість обертання ротора дорівнює швидкості магнітного поля. Оскільки обидва обертаються з однаковою швидкістю, магнітне поле ніколи не розірве петлю. Таким чином, індукована електрорушійна сила або струм не виникнуть. Це призведе до перетворення потужності на стрижні ротора. Ротор буде поступово сповільнюватися, а зі зменшенням швидкості магнітне поле розриватиме ланцюг ротора. У результаті індукційний струм і сила знову зростуть. Тоді ротор прискориться. Одним словом, ротор ніколи не зможе наздогнати швидкість магнітного поля.
