Асинхронные двигатели

Вы знаете, как работают электродвигатели? Ответ, вероятно, да и нет! Хотя многие из нас узнали, как работает основной двигатель, из простых научных книг и веб-страниц, таких как этот, многие из двигателей, которые мы используем каждый день — во всем, от заводских машин до электропоездов, — на самом деле вообще не работают таким образом. В книгах говорится о простых двигателях постоянного тока (DC), в которых петля проволоки вращается между полюсами постоянного магнита; в реальной жизни большинство мощных двигателей используют переменный ток (AC) и работают совершенно по-другому: это то, что мы называем асинхронными двигателями, и они очень изобретательно используют вращающееся магнитное поле. Давайте внимательнее посмотрим!

Как работает обычный двигатель постоянного тока?

Простые двигатели, которые вы видите в научных книгах, основаны на куске проволоки, согнутой в прямоугольную петлю, которая подвешена между полюсами магнита. (Физики назвали бы это проводником с током, находящимся в магнитном поле.) Когда вы подключаете такой провод к батарее, через него протекает постоянный ток (DC), создавая вокруг него временное магнитное поле. Это временное поле отталкивает исходное поле от постоянного магнита, вызывая переворачивание провода. Обычно провод останавливается в этой точке, а затем снова переворачивается, но если мы используем изобретательное вращающееся соединение, называемое коммутатором, мы можем изменять направление тока каждый раз, когда провод переворачивается, и это означает, что провод будет вращаться в в том же направлении, пока ток течет. В этом суть простого электродвигателя постоянного тока, который был придуман в 1820-х годах Майклом Фарадеем и превращен в практическое изобретение примерно десятилетие спустя Уильямом Стердженом. (Более подробную информацию вы найдете в нашей вводной статье об электродвигателях.)

Прежде чем мы перейдем к двигателям переменного тока, давайте быстро подведем итоги того, что здесь происходит. В двигателе постоянного тока магнит (и его магнитное поле) зафиксированы на месте и образуют внешнюю статическую часть двигателя (статор), в то время как проволока, несущая электрический ток, образует вращающуюся часть двигателя ( ротор). Магнитное поле исходит от статора, который является постоянным магнитом, в то время как вы подаете электроэнергию на катушку, которая составляет ротор. Взаимодействие между постоянным магнитным полем статора и временным магнитным полем, создаваемым ротором, является причиной вращения двигателя.