Для асинхронного электродвигателя характерным является то, что скорость вращения ротора всегда меньше скорости вращения поля статора. Это обстоятельство лежит в основе рабочего процесса асинхронного электродвигателя. Отставание ротора от поля статора характеризуется величиной, называемой скольжением.
Под скольжением S понимают разность между числом оборотов
магнитного, поля статора n1 и числом оборотов ротора n2, выраженную в долях единицы или в процентах от числа оборотов статора:
S=(n1 - n2)n1 или S % =100 (n1 - n2)/n1.
Наибольшее скольжение электродвигатель имеет при пуске. При этом скорость ротора
n = 0, a S = 1, или S = 100%.
При полной нагрузке скольжение составляет 1÷6%; а при холостой работе — сотые или десятые доли процента. Скольжение, влияет на величину индуктированной в роторе э.д.с. При пуске, когда скольжение наибольшее, ротор пересекается магнитным потоком с наибольшей скоростью, поэтому э. д. с., имеет максимальное значение, Если учесть, что сопротивление ротора мало, то станет понятным, что при пуске в роторе возникаем большой ток. По мере приближения скорости ротора к скорости поля скорость пересечения ротора магнитным потоком уменьшается и соответственно уменьшается индуктированная в роторе э. д. с. При увеличении нагрузки на вал электродвигателя скольжение увеличивается, поэтому э. д. с. и ток в роторе возрастают.
Возникновение тока в роторе представляет собой процесс передачи электрической энергии из цепи статорам цепь ротора с помощью магнитного потока. Подобным же образам в трансформаторе энергия из первичной обмотки передается во вторичную обмотку с той лишь разницей, что вторичная обмотка трансформатора отдает электрическую энергию, а ротор — механическую. Всякое изменение
тока в роторе сопровождается изменением потребления тока обмоткой статора. Связь между этими разделенными воздушным зазором обмотками аналогична процессу при нагрузке трансформатора.
Таким образом, увеличение механической нагрузки на вал асинхронного электродвигателя приводит к соответствующему увеличению потребления тока из сети. Вращающий момент асинхронного электродвигателя создается взаимодействием магнитного потока статора с током в роторе.
Обмотка ротора обладает некоторой индуктивностью, поэтому ток ротора содержит активную и реактивную составляющие. В создании механического усилия принимает участие только активная составляющая тока ротора, величина которой зависит от соотношения между активным и индуктивным сопротивлениями ротора.
Индуктивное сопротивление ротора — величина переменная. Наибольшим оно бывает при пуске электродвигателя, так как при этом в роторе вследствие наибольшей скорости пересечения магнитным потоком индуктируется ток наибольшей частоты.
При определенном скольжении частота тока в роторе получается такой, что активное сопротивление равно индуктивному. При этом получается наибольший вращающий момент. Если путем повышения активного сопротивления такое равенство обеспечивается при пуске, то пусковой момент будет близок; к максимальному. Для того чтобы электродвигатель вращался с установившейся скоростью,
вращающий момент должен быть равен тормозному моменту. При увеличении нагрузки тормозной момент станет больше вращающего, поэтому скорость ротора уменьшится. Но это приведет к увеличению э. д, с. и тока в'роторе, что в свою очередь даст увеличение вращающего момента, и он станет равным тормозному. Скорость ротора уменьшается при нагрузке незначительно. Она снижается настолько, чтобы увеличение индуктированного в роторе тока восстановило равновесие между вращающим и тормозным моментами.
Небольшое уменьшение скорости при, увеличении нагрузки от холостого хода до номинальной (жесткость скоростной характеристики) является характерной особенностью асинхронного электродвигателя. Поэтому асинхронные электродвигатели нашли широкое применение (в приводах металлообрабатывающих станков, в питающих установках связи и т. д.). Для общепромышленного
использования выпускаются асинхронные электродвигатели единой серии. В единой серии установлена твердая шкала мощностей и повторяющиеся мощности для разных скоростей вращения.
Общность конструкций, типовые размеры и применение стандартных деталей облегчают производство, эксплуатацию и ремонт электродвигателей единой серии. Обозначение типа электродвигателя единой серии характеризует особенности конструкции, габарит, длину сердечника и количество, полюсов.
Свойства асинхронного электродвигателя оказались, наиболее подходящими для стрелочных приводов, работающих от переменного тока. Для этой цели используется трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором мощностью 0,25 кВт. Поскольку для перевода стрелок важно обеспечить большой пусковой момент, то клетка ротора имеет повышенное активное сопротивление, что, как указывалось выше, дает возможность приблизить
вращающий момент к максимальному. Связанное с этим увеличение потерь для кратковременно работающих стрелочных приводов существенной роли не играет.
Двигатель стрелочного привода должен; быть реверсивным, чтобы изменить направление вращения ротора, нужно заставить вращаться в обратную сторону, магнитное поле, а для этого достаточно поменять местами два линейных провода, питающих статор. В двигателе стрелочного привода и вообще в асинхронных
двигателях малой мощности приспособлений для ограничения пусковых токов не требуется. При более значительных мощностях (более 20 кВт) пусковой ток ограничивают. В двигателях с фазным ротором для этого включают в цепь ротора реостат, а в короткозамкнутых различными способами снижают на время пуска напряжение на статоре (автотрансформатором, переключением обмоток статора на звезду и т. д.).
К. п. д. асинхронных двигателей находится в пределах от 80 до 95%.