Russian 
English 
French 
German 
Spanish 
Portuguese 
Dutch 
Italian 
Chinese 
Japanese 
Korean 
Indonesian 
Thai 
Vietnamese 
Arabic 
Turkish 
Hebrew 
Hindi 
Причина непрерывного вращения двигателя переменного тока заключается в использовании принципа электромагнитной индукции и эффекта вращающегося магнитного поля, а также в особой конструкции, обеспечивающей стабильное преобразование электрической энергии в механическую. Его основные конструкции и принципы работы можно проанализировать с точки зрения следующих двух аспектов:
1. Ключевые структуры: «аппаратный фундамент», поддерживающий вращение
Двигатель переменного тока состоит из двух основных частей: статора и ротора. Совместная работа этих двух частей является необходимым условием для осуществления вращения.
- Статор: Как неподвижная часть двигателя, основными компонентами статора являются сердечник статора и обмотка статора. Сердечник статора обычно формируется путем ламинирования листов кремнистой стали, что может эффективно снизить потери на вихревые токи. Внутренняя сторона сердечника равномерно распределена с пазами для размещения обмотки статора. Обмотка статора, как правило, изготавливается из эмалированных медных проводов и соединяется в трехфазную обмотку в соответствии с определенными правилами (большинство промышленных двигателей переменного тока являются трехфазными двигателями), которая подключается к трехфазному источнику переменного тока. При прохождении тока через обмотку статор создает вращающееся магнитное поле, которое служит «источником энергии», приводящим двигатель во вращение.
- Ротор: Ротор является вращающейся частью двигателя и обычно делится на два типа: короткозамкнутый ротор и фазный ротор. Короткозамкнутый ротор имеет простую конструкцию, состоящую из сердечника ротора, обмоток ротора (медных или алюминиевых стержней) и торцевых колец. Обмотки ротора вставлены в пазы сердечника наподобие «клетки» и закорочены на обоих концах через торцевые кольца. Фазный ротор, с другой стороны, имеет обмотки с изоляционными слоями, вставленными в пазы сердечника. Два конца обмоток выведены через контактные кольца и щетки, а внешние резисторы могут быть подключены для регулировки производительности двигателя. Основная функция ротора заключается в создании индуцированного тока под действием вращающегося магнитного поля статора, а затем во вращении под действием электромагнитной силы.
2. Принцип работы: «Логика вращения», управляемая электромагнитной силой
Вращение двигателя переменного тока основано на полном процессе «генерация вращающегося магнитного поля – образование индуцированного тока – вращение под действием электромагнитной силы». Рассмотрим в качестве примера трёхфазный асинхронный двигатель переменного тока (наиболее распространённый тип):
- Генерация вращающегося магнитного поля: Когда трехфазные обмотки статора подключены к симметричному трехфазному источнику переменного тока, каждая фаза обмотки будет генерировать переменный ток, изменяющийся по синусоидальному закону со временем. Из-за разности фаз между трехфазными токами в 120°, объединенное магнитное поле, совместно возбуждаемое ими в сердечнике статора, не является стационарным, а вращается вокруг оси двигателя с постоянной скоростью (известной как синхронная скорость), образуя «вращающееся магнитное поле». Величина синхронной скорости определяется частотой питания и числом пар полюсов обмотки статора двигателя по формуле: n₀ = 60f/p (где n₀ — синхронная скорость, в об/мин; f — частота питания, в Гц; p — число пар полюсов).
- Индуцированный ток ротора и электромагнитная сила: Линии магнитного поля вращающегося магнитного поля пересекают обмотки ротора (или стержни ротора). Согласно закону электромагнитной индукции, в обмотках ротора возникает индуцированная электродвижущая сила. Поскольку обмотки ротора образуют замкнутый контур через концевые кольца (или внешние контуры), индуцированная электродвижущая сила заставляет ток течь в обмотках ротора, создавая «индуцированный ток ротора». В этот момент проводники ротора с индуцированным током находятся во вращающемся магнитном поле статора. Согласно правилу левой руки Флеминга, проводники ротора подвергаются действию электромагнитной силы. Суммарный крутящий момент, создаваемый этими электромагнитными силами на оси ротора двигателя, называется «электромагнитным моментом».
- Непрерывное вращение и «асинхронная» характеристикаПод действием электромагнитного момента ротор двигателя начинает вращаться в направлении вращающегося магнитного поля и постепенно ускоряется. Однако следует отметить, что скорость ротора (называемая скоростью ротора n) никогда не может достичь синхронной скорости n₀ вращающегося магнитного поля статора. Это связано с тем, что если скорость ротора равна синхронной скорости, то относительное движение между проводниками ротора и вращающимся магнитным полем отсутствует, и линии магнитного поля не могут пересекать проводники ротора. В результате как индуцированный ток ротора, так и электромагнитный момент исчезают, и ротор замедляется из-за сопротивления. Следовательно, скорость ротора всегда ниже синхронной скорости. Эта «разность скоростей» является необходимым условием для поддержания индуцированного тока ротора и электромагнитного момента, а также является источником названия «асинхронный двигатель» (отношение разности скоростей к синхронной скорости называется коэффициентом скольжения s, где s = (n₀ – n)/n₀, а s обычно находится в пределах от 0,01 до 0,05 при нормальной работе). Именно благодаря этому механизму «вращающегося магнитного поля, приводящего ротор в движение, и разности скоростей, поддерживающей мощность», двигатель переменного тока достигает непрерывного и устойчивого вращения, тем самым приводя в действие различное механическое оборудование.
