Трехфазный асинхронный электродвигатель, изобретенный в конце прошлого века русским ученым-электротехником М. О. Доливо-Добровольским, получил в настоящее время преимущественное распространение и в промышленности и в сельском хозяйстве (около 95% всех двигателей — асинхронные).

Различают два основных вида асинхронных двигателей: с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором.

Асинхронный короткозамкнутый электродвигатель (рис. 8.14, а) состоит из неподвижной части — статора 1 и подвижной части — ротора 2, вращающегося в подшипниках, укрепленных в двух щитах 5 двигателя. Сердечники статора и ротора набраны из отдельных изолированных один от другого листов электротехнической стали. В пазы сердечника статора уложена обмотка, выполненная из изолированного провода. В пазы сердечника ротора (рис. 8.14, б) укладывают стержневую обмотку 9 или заливают расплавленный алюминий. Кольца-перемычки 10 накоротко замыкают обмотку ротора по концам. В пазах фазного ротора размещают обмотку, выполненную по типу обмотки статора. Концы обмотки подводят к контактным кольцам, укрепленным на валу. По кольцам скользят щетки, соединяя обмотку с пусковым или регулировочным реостатом. По обмотке статора, включенной в трехфазную сеть, протекает ток, создающий вращающееся магнитное поле. Магнитные- силовые линии вращающегося поля статора пересекают стержни обмотки ротора и индуктируют в них электродвижущую силу. Под действием этой наведенной э.д.с. в замкнутых накоротко стержнях ротора протекает ток. Вокруг стержней возникают магнитные потоки, создающие общее магнитное поле ротора, которое, взаимодействуя с вращающимся магнитным полем статора, создает усилие, заставляющее ротор вращаться в направлении вращения магнитного поля статора.

Чем быстрее вращается ротор, тем меньше индуктируемые в его обмотке токи и слабее сила взаимодействия между магнитными полями ротора и статора.

С увеличением нагрузки частота вращения ротора снижается, индуктируемые в его обмотке токи увеличиваются, возрастает вращающий момент.

Обмотка каждой из фаз может быть выполнена в виде одной, двух, трех или четырех катушек, каждая из которых представляет собой отдельный электромагнит или пару полюсов.

От числа пар полюсов зависит частота вращения магнитного поля. Предположим, каждая фаза имеет два полюса (то есть одну пару полюсов). В упрощенном представлении это означает, что обмотка каждой фазы выполнена в виде одной катушки. В этом случае (рис. 8.15, а) в течение одного периода максимум магнитного поля, перемещаясь от фазы к фазе, сделает один полный оборот. В момент времени 1 в обмотке I, включенной в фазу А, будет максимум магнитного поля, образованный положительным максимумом тока в этой фазе. В момент 2 положительный максимум тока соответствует фазе В и, следовательно, максимум магнитного поля будет в обмотке II, а в момент времени 3 — в обмотке III, включенной в фазу С. Затем этот положительный максимум переместится вновь в обмотку I. Таким образом, за один период колебания тока, то есть за ¹/₅₀ с, магнитное поле сделает один оборот, за 1с — 50 оборотов, за 1 мин 50 х 60 = 3000 оборотов.

Рассмотрим теперь Электродвигатель с четырьмя полюсами на фазу, то есть с двумя парами полюсов. В этом случае каждая фазная обмотка как бы состоит из двух катушек (рис. 8.15, б). В момент времени 1 максимум магнитного поля будет в одной (I) и второй (I') катушках обмотки, включенной в фазу А. Соответственно в моменты времени 2 и 3 максимум переместится в обмотки II и III, а в момент времени 4 он снова будет в обмотке I. Таким образом, за один период тока в сети максимум магнитного поля переместится всего лишь на 1 /2 оборота, за 1 с он сделает 25 оборотов и за 1 мин 25 х 60 = 1500 оборотов. Частота вращения магнитного поля может быть подсчитана по приведенной ранее формуле (об/мин):

где ƒ — частота (ƒ =50 Гц); р — число пар полюсов на фазу (число же полюсов равно 2 р).

У многоскоростных электродвигателей обмотка выполнена так, что ее можно переключать с одного числа полюсов на фазу на другое; кроме того, могут быть две автономные (не соединенные между собой) обмотки, причем каждая допускает переключение пар полюсов.

Так, двухскоростные двигатели с числом полюсов 4/2; 8/4; 12/6 имеют по одной обмотке с переключением числа полюсов соответственно с 4 на 2, с 8 на 4 и с 12 на 6, трехскоростные с числом полюсов 6/4/2 и 8/6/4 — по две обмотки (только одна из них с переключением числа полюсов), четырехскоростные с числом полюсов 12/8/6/4 — две переключаемых обмотки.

Величина, которая характеризует отставание частоты вращения ротора от частоты вращения магнитного поля, называется скольжением. Ее обычно выражают в процентах и определяют так:

где s — скольжение, %; n_м.п. и n_рот — соответственно частоты вращения магнитного поля и ротора.

Для большинства двигателей скольжение находится в пределах от 2 до 10%. Если двигатель работает вхолостую, частота вращения ротора приближается к частоте вращения магнитного поля. При перегрузке частота вращения ротора уменьшается, а ток возрастает.