Трехфазный асинхронный двигатель

Принцип работы

Работа асинхронного двигателя основана на свойствах трехфазного тока, который может создавать вращающееся магнитное поле в обмотках статора. В рассматриваемых электродвигателях синхронная частота вращения электромагнитного поля прямо пропорциональна собственной частоте переменного тока.

Существует обратно пропорциональная зависимость скорости вращения от числа пар полюсов в обмотках статора. Учитывая, что фазовый сдвиг равен 60º, зависимость от частоты вращения ротора (в об/мин) можно выразить формулой:

n1 = (f1*60) / p, где n1 — синхронная частота, f1 — частота переменного тока, а p — количество пар полюсов.

В результате воздействия магнитной индукции на сердечник ротора в нем возникнет ЭДС, что в свою очередь вызывает появление электрического тока в замкнутом проводнике. Возникнет сила Ампера, под действием которой замкнутый контур начнет вращаться в погоне за магнитным полем.

В номинальном режиме работы скорость вращения ротора несколько отстает от скорости вращения магнитного поля, создаваемого в статоре. При совпадении частот прекращается магнитный поток, исчезает ток в обмотках ротора, вследствие чего прекращается подача питания. Как только скорость вращения вала отстает, переменные токи магнитных полей возобновляют действие силы Ампера.

Разность частот вращения магнитных полей называется частотой скольжения: ns=n1–n2, а относительная величина s, характеризующая отставание, называется скольжением.

s = 100% * (ns / n1) = 100% * (n1 — n2) / n1, где ns — частота скольжения; n1, n2 – частоты вращения магнитных полей статора и ротора соответственно.

Для уменьшения гармоник ЭДС и сглаживания пульсаций момента стержни короткозамкнутых обмоток имеют небольшой наклон. Взгляните на рис. 2 и обратите внимание на положение стержней, выполняющих роль обмоток ротора, относительно оси вращения.

Скольжение зависит от механической нагрузки, приложенной к валу двигателя. В асинхронных электродвигателях параметры скольжения изменяются в пределах от 0 до 1. Причем в режиме холостого хода набравший скорость ротор практически не испытывает активного сопротивления. S приближается к нулю.

Увеличение нагрузки способствует увеличению скольжения, которое может достигать единицы, в момент остановки двигателя из-за перегрузки. Это состояние соответствует режиму короткого замыкания и может повредить устройство.

Величина относительного скольжения, соответствующая номинальной нагрузке электрической машины, называется номинальным скольжением. Для электродвигателей малой мощности и двигателей средней мощности этот показатель колеблется в небольших пределах — от 8 % до 2 %. При неподвижном роторе двигателя скольжение стремится к 0, а на холостом ходу приближается к 100%.

Во время пуска электродвигателя обмотки находятся под нагрузкой, что приводит к резкому увеличению пусковых токов. При достижении номинальной мощности электродвигатели с короткозамкнутыми обмотками самостоятельно восстанавливают номинальную частоту ротора.

Обратите внимание на кривую момента скольжения, показанную на рис. 3.

Рис. 3. Кривая крутящего момента скольжения

При увеличении крутящего момента коэффициент s изменяется от 1 до 0 (см сегмент «диапазон двигателя»). Скорость вращения вала также увеличивается. Если скорость вращения вала превышает номинальную частоту, момент становится отрицательным и двигатель переходит в режим генерации (сегмент «диапазон генерации»).

В этом режиме ротор будет испытывать магнитное сопротивление, что приведет к торможению двигателя. Процесс колебаний будет повторяться до тех пор, пока крутящий момент не стабилизируется, а помол не приблизится к номинальному значению.

Преимущества и недостатки

Широкое применение асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором обусловлено их неоспоримыми преимуществами:

• стабильность работы при оптимальной нагрузке;
• высокая надежность в эксплуатации;
• низкие эксплуатационные расходы;
• долговечность эксплуатации без обслуживания;
• относительно высокая эффективность;
• низкие затраты, по сравнению с моделями на основе фазных роторов и с другими типами электродвигателей.

Из недостатков можно отметить:

• высокие пусковые токи;
• чувствительность к перепадам напряжения;
• низкие коэффициенты скольжения;
• необходимость использования таких устройств, как преобразователи частоты, пусковые реостаты и др., для улучшения характеристик электродвигателя;
• ЭМ с короткозамкнутым ротором нуждаются в дополнительных блоках управления муфтой, в тех случаях, когда возникает необходимость регулирования скорости.

Электродвигатели этого типа имеют достойную механическую характеристику. Несмотря на недостатки, они лидируют по применению.

Основные технические характеристики

В зависимости от класса электродвигателя различаются его технические характеристики. В рамках данной статьи задача доведения параметров до всех существующих классов двигателей не ставится. Остановимся на описании наиболее важных технических характеристик электродвигателей классов 56 А2 — 80 В2.

В этом небольшом пробеле в линейке моделей электродвигателей с короткозамкнутым ротором можно отметить следующее:

Мощность варьируется от 0,18 кВт (класс 56 А2) до 2,2 кВт (класс 80 В2).

Ток при максимальном напряжении — от 0,55 А до 5А.

КПД от 66% до 83%.

Частота вращения вала для всех моделей из указанного диапазона составляет 3000 об/мин.

Технические характеристики конкретного двигателя указаны в паспорте.

Информационная табличка на двигателе (шильдик)

Получить полную и достоверную информацию о двигателе можно, если уметь «читать» шильдик. Точнее то, что на нем написано. Начнем описание шильдика рассматриваемого двигателя сверху вниз.

Далее построчно:

1. Название двигателя. Значок слева — эмблема производителя, справа — знак качества СССР.
2. Слева: тип двигателя — в этом наборе букв и цифр была закодирована технологическая информация. В кодировку могут быть включены данные: о количестве витков в обмотке; количество витков провода в катушке; сколько проводов намотано на катушки; тип лака для пропитки и т д. Справа: заводской номер двигателя.
3. Слева направо: количество рабочих фаз; частота рабочего напряжения (Гц); мощность двигателя (Вт); cos φ — текущий коэффициент мощности (параметр показывает, сколько мощности, отбираемой из сети, используется по назначению). Чем больше мощность, тем выше этот параметр.
4. Количество оборотов в минуту вала двигателя; характеристики статора – по какой схеме могут быть соединены обмотки (треугольник или звезда); значение(я) рабочего напряжения.
5. Ток, потребляемый двигателем, соответствующий каждой схеме соединения обмоток (в данном случае 2,3 А при соединении «треугольником» и 1,33 А при соединении «звездой»); коэффициент полезного действия (КПД), степень пылевлагозащиты (IP44).
6. ГОСТ СССР, по которому изготовлен двигатель; класс изоляции, режим S1. Режим S1 означает, что это постоянный рабочий режим. В этом режиме двигатель может работать длительное время.
7. Страна производитель двигателя.

Способы подключения асинхронного двигателя

Как мы уже узнали, асинхронный двигатель имеет три обмотки. По-современному они обозначаются английскими буквами U, V, W. Начало каждой обмотки обозначается цифрой «1», а конец обмотки цифрой «2».

Поэтому существует два способа соединения обмоток: звезда и треугольник.

Способ соединения «звезда»

Метод «звезда» предполагает подключение одинаковых выводов обмоток (начала или конца обмоток) к одной (нулевой) точке.

В распределительной коробке двигателя это соединение будет выглядеть так.

Как видите, в данном случае с помощью железных пластин мы замкнули концы обмоток на одну общую точку.

Подключение таким способом в основном практикуется на промышленных двигателях. Часто для таких двигателей, которые не будут продаваться через розничную сеть, производитель делает соединение звездой уже внутри статора.

На корпус двигателя выведено не 6 клемм, а 3. В этом случае достаточно просто подать трехфазное напряжение. Поэтому помните: Если вы видите, что у асинхронного двигателя всего 3 провода, это значит, что обмотки уже соединены в звезду».

Способ соединения «треугольник»

Соединение «треугольник» выполняется по схеме: конец первой обмотки соединяется с началом второй, конец второй — с началом третьей, а конец третьей — с началом первого. На точки подключения подается трехфазное напряжение питания.

В движке это будет выглядеть так.

Восстановление маркировки обмоток

Если быть точнее, то маркировка обмоток необходима только для определения направления намотки витков обмотки. Конец и начало обмотки указаны только для этой цели. Дело в том, что при включении обмотки в ней начинают возникать вихревые токи, движущиеся в направлении «от начала к концу».

Если обмотки включить по принципу «начинается с начала, кончается концом», то токи суммируются, обмотки превращаются в большое сопротивление и возникает огромный суммарный ток. Мотор начнет громко гудеть и не будет вращаться. Обмотки начнут очень быстро нагреваться и двигатель сгорит. Более того, вполне возможно, что вспыхнет настоящее оранжево-голубое пламя с очень ядовитым и неприятным запахом.

Это способ определения концов и начал обмоток.

Весь процесс очень хорошо показан на видео. Автор данного видео использовал для проверки сетевое напряжение 220 вольт, чего делать крайне не советую. Используйте понижающие трансформаторы или автотрансформатор.

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором представляет собой асинхронный электродвигатель, в котором ротор выполнен с короткозамкнутой обмоткой 1.

Конструкция асинхронного электродвигателя

Трехфазный асинхронный электродвигатель, как и любой электродвигатель, состоит из двух основных частей – статора и ротора. Статор – неподвижная часть, ротор – вращающаяся часть. Ротор размещен внутри статора. Между ротором и статором имеется небольшое расстояние, называемое воздушным зазором, обычно 0,5-2 мм.

Статор состоит из корпуса и сердечника с обмоткой. Сердечник статора собирают из тонколистовой технической стали, обычно толщиной 0,5 мм, покрытой электроизоляционным лаком. Многослойная конструкция сердечника способствует значительному снижению вихревых токов, возникающих при перемагничивании сердечника вращающимся магнитным полем. Обмотки статора размещены в пазах сердечника.

Ротор состоит из короткозамкнутого сердечника и вала. Сердечник ротора также имеет многослойную конструкцию. В этом случае пластины ротора не окрашиваются, так как ток имеет низкую частоту и оксидная пленка достаточна для ограничения вихревых токов.

Читайте также: Разводка электрики в квартире: алгоритм работы, схемы электропроводки

Принцип работы. Вращающееся магнитное поле

Принцип работы трехфазного асинхронного электродвигателя основан на способности трехфазной обмотки при подключении к сети трехфазного тока создавать вращающееся магнитное поле.

Вращающееся магнитное поле является основной концепцией электродвигателей и генераторов.

Частота вращения этого поля, или синхронная частота вращения, прямо пропорциональна частоте переменного тока фл и обратно пропорциональна числу пар полюсов в трехфазной обмотке.

• где n1 – частота вращения магнитного поля статора, об/мин,
• f1 – частота переменного тока, Гц,
• p — количество пар полюсов

Концепция вращающегося магнитного поля

Чтобы лучше понять явление вращающегося магнитного поля, рассмотрим упрощенную трехфазную обмотку с тремя витками. Ток, протекающий по проводнику, создает вокруг него магнитное поле. На рисунке ниже показано поле, создаваемое трехфазным переменным током в определенный момент времени

Бег
Стоп Магнитное поле прямого проводника с постоянным током Магнитное поле, создаваемое обмоткой

Компоненты переменного тока будут меняться со временем, что приведет к изменению создаваемого ими магнитного поля. В этом случае результирующее магнитное поле трехфазной обмотки приобретет другую направленность, сохраняя при этом ту же амплитуду.

Магнитное поле, создаваемое трехфазным током в разное время Ток, протекающий по виткам двигателя (изменение на 60°) Старт Стоп Вращающееся магнитное поле

Действие вращающегося магнитного поля на замкнутый виток

Теперь поместим замкнутый проводник внутрь вращающегося магнитного поля. Согласно закону электромагнитной индукции, изменяющееся магнитное поле создает в проводнике электродвижущую силу (ЭДС).

В свою очередь, ЭДС вызовет ток в проводнике. В магнитном поле таким образом будет находиться замкнутый проводник с током, который по закону Ампера будет оказывать силу, в результате чего цепь начнет вращаться.

Короткозамкнутый ротор асинхронного двигателя

По этому принципу работает и асинхронный двигатель. Вместо рамки с током внутри асинхронного двигателя установлен короткозамкнутый ротор, по конструкции напоминающий беличье колесо. Короткозамкнутый ротор состоит из стержней, короткозамкнутых на концах кольцами.

Беличья клетка Ротор с короткозамкнутым ротором, наиболее часто используемый в асинхронных двигателях (показан без вала и сердечника)

Трехфазный переменный ток, проходя по обмоткам статора, создает вращающееся магнитное поле. Таким образом, также как описано ранее, в стержнях ротора будет индуцироваться ток, в результате чего ротор начнет вращаться.

На рисунке ниже вы можете увидеть разницу между наведенными токами в стержнях. Это связано с тем, что величина изменения магнитного поля различна в разных парах стержней из-за различного их положения относительно поля. Изменение тока в стержнях будет меняться со временем.

Бег
Останов Вращающееся магнитное поле, проникающее в короткозамкнутый ротор Магнитный момент, действующий на ротор

Вы также можете заметить, что стержни ротора наклонены относительно оси вращения. Это делается для уменьшения высших гармоник ЭДС и избавления от пульсаций тока. Если бы стержни были выровнены вдоль оси вращения, то в них возникло бы пульсирующее магнитное поле из-за того, что магнитное сопротивление обмотки значительно превышает магнитное сопротивление зубцов статора.

Скольжение асинхронного двигателя. Скорость вращения ротора

Отличительной особенностью асинхронного двигателя является то, что частота вращения ротора n2 меньше синхронной скорости магнитного поля статора n1.

Это объясняется тем, что ЭДС в стержнях обмотки ротора индуцируется только при частотах вращения n2,

• где s — скольжение асинхронного двигателя,
• n1 – частота вращения магнитного поля статора, об/мин,
• n2 – частота вращения ротора, об/мин,

Рассмотрим случай, когда частота вращения ротора будет совпадать с частотой вращения магнитного поля статора. В этом случае относительное магнитное поле ротора будет постоянным, поэтому в стержнях ротора не будет создаваться ЭДС, а значит, и тока. Это означает, что сила, действующая на ротор, будет равна нулю. Это замедлит ротор.

После этого на стержни ротора снова будет действовать переменное магнитное поле, при этом индуцированный ток и мощность возрастут. В действительности ротор асинхронного двигателя никогда не достигнет скорости вращения магнитного поля статора. Ротор будет вращаться со скоростью, несколько меньшей синхронной скорости.

Скольжение асинхронного двигателя может варьироваться от 0 до 1, т.е. 0-100%. Если s~0, то это соответствует режиму холостого хода, когда ротор двигателя практически не испытывает противодействующего момента; если s=1 — режим короткого замыкания, при котором ротор двигателя неподвижен (n2 = 0). Притирка зависит от механической нагрузки на вал двигателя и увеличивается с ростом.

Скольжение, соответствующее номинальной нагрузке двигателя, называется номинальным скольжением. Для асинхронных двигателей малой и средней мощности номинальный притир колеблется от 8% до 2%.

Преобразование энергии

Асинхронный двигатель преобразует электрическую энергию, поступающую на обмотки статора, в механическую энергию (вращение вала ротора). Но входная и выходная мощности не равны между собой, так как при преобразовании происходят потери энергии: трение, нагрев, вихревые токи и потери на гистерезис. Эта энергия исчезает в виде тепла. Поэтому асинхронный двигатель имеет вентилятор для охлаждения.

Подключение асинхронного двигателя

Трехфазный переменный ток

Наибольшее распространение среди систем передачи электроэнергии получила трехфазная электрическая сеть переменного тока. Самым большим преимуществом трехфазной системы по сравнению с однофазной и двухфазной системами является экономичность.

В трехфазной цепи энергия передается по трем проводам, причем токи, протекающие по разным проводам, сдвинуты относительно друг друга по фазе на 120°, при этом синусоидальные ЭДС в разных фазах имеют одинаковую частоту и амплитуду.

Звезда и треугольник

Трехфазная обмотка статора электродвигателя подключается по схеме «звезда» или «треугольник» в зависимости от напряжения сети. Концы трехфазной обмотки могут быть: подключены к электродвигателю (из двигателя выходят три провода), выведены (выходят шесть проводов), выведены в распределительную коробку (в коробку идут шесть проводов, три из коробки).

Фазное напряжение — разность потенциалов между началом и концом фазы. Другое определение соединения звездой состоит в том, что фазное напряжение представляет собой разность потенциалов между линейным проводником и нейтралью (обратите внимание, что в схеме треугольника нет нейтрали).

Линейное напряжение — разность потенциалов между двумя линейными проводами (между фазами).

		Uл, Uф — линейное и фазное напряжение, В,
		Iл, If — линейный и фазный ток, А,
		S — полный эффект, Вт
		P — активная мощность, Вт

ПРИМЕЧАНИЕ. Хотя мощность для соединений по схеме «звезда» и «треугольник» рассчитывается по одной и той же формуле, подключение одного и того же двигателя разными способами к одной и той же электрической сети приведет к различному потреблению энергии. В этом случае неправильное подключение электродвигателя может привести к расплавлению обмоток статора. Потребляемая мощность:

S = 1,73 380 1 = 658 Вт.

Теперь изменим схему подключения на «треугольник», линейное напряжение останется прежним Uф=380 В, а фазное напряжение увеличится на корень из 3-х Uф=Uл=380 В. Увеличение фазного напряжения будет привести к увеличению фазного тока на корню в 3 раза. Таким образом, ток линии «треугольник» будет в три раза больше тока линии «звезда». А следовательно, потребляемая мощность будет в 3 раза больше:

S = 1,73 380 3 = 1975 Вт.

Таким образом, если двигатель предназначен для подключения к трехфазной сети переменного тока по схеме «звезда», подключение данного электродвигателя по схеме «треугольник» может привести к поломке.

Если электродвигатель в нормальном режиме подключен по схеме «треугольник», то его можно подключить по схеме «звезда» для уменьшения пусковых токов при пуске. В этом случае вместе с пусковым током уменьшится и пусковой момент.

Обозначение выводов статора трехфазного электродвигателя

Обозначение проводов обмотки статора вновь разрабатываемых трехфазных машин по ГОСТ 26772-85 2

обрыв цепи (количество контактов 6)
первая фаза	U1	U2
вторая фаза	V1	V2
третья фаза	П1	П2
Соединение звездой (количество контактов 3 или 4)
первая фаза	U
вторая фаза	В
третья фаза	Вт
звездная точка (нулевая точка)	Н
Соединение треугольником (количество контактов 3)
первый вывод	U
второй вывод	В
третий вывод	Вт

Обозначение проводов обмотки статора ранее разработанных и модернизированных трехфазных машин по ГОСТ 26772-85

обрыв цепи (количество контактов 6)
первая фаза	С1	С4
вторая фаза	С2	С5
третья фаза	С3	С6
Соединение звездой (количество контактов 3 или 4)
первая фаза	С1
вторая фаза	С2
третья фаза	С3
нулевая точка	0
Соединение треугольником (количество контактов 3)
первый вывод	С1
второй вывод	С2
третий вывод	С3

Подключение трехфазного асинхронного двигателя к однофазной сети с помощью фазосдвигающего элемента

Трехфазные асинхронные электродвигатели могут подключаться к однофазной сети с помощью фазорегуляторов. В этом случае электродвигатель будет работать либо в режиме однофазного двигателя с пусковой обмоткой (рис а, б, г), либо в режиме конденсаторного двигателя с постоянно включенным рабочим конденсатором (рис в, д, е).

Схемы, представленные на рисунке «а», «б», «д», применяют при удалении всех шести концов обмотки. Электродвигатели с обмотками, включенными по схемам «а», «б», «г», практически соответствуют двигателям, выполненным как однофазные электродвигатели с пусковой обмоткой. Номинальная мощность при этом составляет 40-50% от мощности в трехфазном режиме, а при работе с рабочим конденсатором 75-80%.

Емкость рабочего конденсатора при частоте тока 50 Гц для цепей «в», «г», «д» рассчитывается ориентировочно по формулам:

• , где Краб — емкость рабочего конденсатора, мкФ,
• Iном — номинальный (фазный) ток статора трехфазного двигателя, А,
• U1 — напряжение однофазной сети, В.

Управление асинхронным двигателем

• Способы подключения асинхронного двигателя к источнику питания:
• прямое подключение к сети
• подключение от устройства плавного пуска
• подключение от преобразователя частоты

Варианты подключения асинхронного электродвигателя с помощью магнитного пускателя (слева), устройства плавного пуска (посередине) и преобразователя частоты (справа). Аранжировки представлены в упрощенном виде.
FU1-FU9 — предохранители, KK1 — тепловое реле, KM1 — магнитный пускатель, L1-L3 — контакты для подключения к сети трехфазного переменного тока, M1-M3 — асинхронные электродвигатели, QF1-QF3 — автоматические выключатели, UZ1 — устройство плавного пуска, УЗ2 — преобразователь частоты

Прямое подключение к сети питания

Использование магнитных пускателей позволяет управлять асинхронными двигателями, подключая двигатель непосредственно к сети переменного тока.

С помощью магнитных пускателей можно реализовать схему:

• необратимый запуск: запуск и остановка;
• обратный старт: старт, стоп и реверс.

Использование теплового реле позволяет защитить двигатель от значений тока, значительно превышающих номинальное значение.

Нереверсивная схема

Нереверсивная схема подключения трехфазного асинхронного электродвигателя к трехфазной сети переменного тока через магнитный пускатель

L1, L2, L3 — контакты для подключения к трехфазному переменному току,

QF1 — автоматический выключатель,

SB1 — кнопка стоп,

SB2 — кнопка пуска,

КМ1 — магнитный пускатель,

КК1 — тепловое реле,

HL1 — сигнальная лампа,

М — три -фазный асинхронный двигатель

Реверсивная схема

Реверсивная схема подключения трехфазного асинхронного электродвигателя к трехфазной сети переменного тока через магнитные пускатели
L1, L2, L3 — контакты для подключения к сети трехфазного переменного тока,

QF1 — автоматический выключатель,

КМ1, КМ2 — магнитные пускатели,

КК1 — тепловое реле,

М — трехфазный асинхронный двигатель,

SB1 — кнопка останова,

SB2 — пуск кнопка «вперед»,

SB3 — кнопка пуска «назад» (задний ход),

HL1, HL2 — сигнальные лампы

Недостатком прямого включения обмоток асинхронного электродвигателя с сетью является наличие больших пусковых токов при пуске электродвигателя.

Плавный пуск асинхронного электродвигателя

В приложениях, где регулировка скорости двигателя во время работы не требуется, используется устройство плавного пуска для уменьшения пусковых токов.

Устройство плавного пуска защищает асинхронный двигатель от повреждений, вызванных внезапным увеличением потребления энергии при пуске, путем ограничения пусковых токов. Устройство плавного пуска обеспечивает плавный разгон и торможение асинхронного двигателя.

Устройство плавного пуска дешевле и компактнее преобразователя частоты. Он используется там, где регулировка скорости и крутящего момента необходима только при запуске.

Частотное управление асинхронным электродвигателем

Для управления частотой вращения и крутящим моментом асинхронного двигателя используется преобразователь частоты. Принцип работы преобразователя частоты основан на изменении частоты и напряжения переменного тока.

• Используя преобразователь частоты, вы можете:
• снизить энергопотребление электродвигателя;
• контролировать скорость вращения электродвигателя (плавный пуск и остановка, регулировка скорости во время работы);
• избежать перегрузки двигателя и тем самым увеличить срок его службы.

Функциональная схема частотно-регулируемого привода

• В зависимости от функционального назначения преобразователи частоты реализуют следующие способы регулирования асинхронного электродвигателя:
• скалярное управление;
• векторное управление.

Скалярное управление просто и дешево в реализации, но имеет следующие недостатки — медленная реакция на изменение нагрузки и малая область управления. Поэтому скалярное управление обычно используется в приложениях, где нагрузка либо постоянна, либо изменяется по известному закону (например, управление вентилятором).

Векторное управление используется в задачах, где необходимо самостоятельно управлять скоростью и моментом электродвигателя (например, лифта), что, в частности, позволяет поддерживать постоянную скорость вращения при изменении момента нагрузки. При этом векторное управление является наиболее эффективным управлением с точки зрения экономичности и увеличения времени работы электродвигателя.

Среди векторных методов управления асинхронными электродвигателями наибольшее распространение получили: полеориентированное управление и прямое управление моментом.

Полеориентированное управление асинхронным электродвигателем с помощью датчика положения ротора

Полеориентированное управление позволяет плавно и точно управлять параметрами движения (скоростью и моментом), но в то же время для его реализации требуется информация о направлении и векторе потокосцепления ротора двигателя.

• По способу получения информации о положении потокосцепления ротора электродвигателя различают:
• полеориентированное управление с датчиком;
• полеориентированное управление без датчика: положение потокосцепления ротора рассчитывается математически на основе информации, имеющейся в преобразователе частоты (напряжение питания, напряжения и токи статора, сопротивление и индуктивность обмоток статора и ротора, число пар полюсов двигателя).

Полеориентированное управление асинхронным двигателем без датчика положения ротора

Прямое управление моментом имеет простую схему и высокую динамику в работе, но при этом высокие пульсации момента и тока.

Трехфазный асинхронный двигатель с фазным ротором

Асинхронный двигатель с фазным ротором — асинхронный двигатель, у которого обмотка ротора прикреплена к токосъемным кольцам

До широкого применения преобразователей частоты асинхронные двигатели средней и большой мощности изготавливались с фазным ротором. Трехфазные асинхронные двигатели с фазным ротором (АДФР) обычно используются в устройствах с трудными условиями пуска, таких как крановые двигатели переменного тока, или для привода устройств, требующих плавного регулирования скорости.

Конструкция АДФР

Фазный ротор

Конструктивно фазный ротор представляет собой трехфазную обмотку (аналогично обмотке статора), уложенную в пазы сердечника фазного ротора. Концы фаз такой обмотки ротора обычно соединяют в «звезду», а начала соединяют с изолированными друг от друга и от вала контактными кольцами. Через щетки к контактным кольцам обычно подключают трехфазный пусковой или регулировочный реостат.

Асинхронные двигатели с фазным ротором имеют более сложную конструкцию, чем двигатели с короткозамкнутым ротором, но обладают лучшими пусковыми и регулирующими характеристиками.

Статор АДФР

Статор асинхронного двигателя с фазным ротором по конструкции не отличается от статора асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Обозначение выводов вторичных обмоток трехфазного АДФР

Обозначение выводов обмоток ротора вновь разрабатываемых трехфазных машин по ГОСТ 26772-85 2

обрыв цепи (количество контактов 6)
первая фаза	К1	К2
вторая фаза	L1	L2
третья фаза	М1	М2
Соединение звездой (количество контактов 3 или 4)
первая фаза	К
вторая фаза	Л
третья фаза	М
звездная точка (нулевая точка)	Вопрос
Соединение треугольником (количество контактов 3)
первый вывод	К
второй вывод	Л
третий вывод	М

Обозначение выводов обмоток ротора ранее разработанных и модернизированных трехфазных машин по ГОСТ 26772-85

Соединение звездой (количество контактов 3 или 4)
первая фаза	Р1
вторая фаза	R2
третья фаза	Р3
нулевая точка	0
Соединение треугольником (количество контактов 3)
первый вывод	Р1
второй вывод	R2
третий вывод	Р3

Примечание: Контактные кольца роторов асинхронных двигателей обозначают так же, как и присоединяемые к ним выводы обмотки ротора, при этом расположение колец должно быть в порядке номеров, указанных в таблице, а кольцо 1 должен быть максимально удален от обмотки ротора. Обозначение самих колец буквами необязательно.

Пуск АДФР

Пуск двигателей с фазным ротором осуществляется с помощью пускового реостата в цепи ротора.

Используются проволочные и плавающие реостаты.

Металлические реостаты являются ступенчатыми, и переключение с одной ступени на другую осуществляется либо вручную с помощью рукоятки регулятора, обязательным элементом которой является вал с установленными на нем контактами, либо автоматически с помощью контакторов или регулятора с электроприводом.

Жидкостный реостат представляет собой сосуд с электролитом, в который опущены электроды. Сопротивление реостата регулируется изменением глубины погружения электродов [3].

Для повышения КПД и уменьшения износа щеток некоторые АДФР содержат специальное устройство (механизм короткого замыкания), которое после запуска поднимает щетки и замыкает кольца.

При реостатном пуске достигаются благоприятные пусковые характеристики, так как высокие крутящие моменты достигаются при малых пусковых токах. В настоящее время АДФР заменен комбинацией асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором и преобразователем частоты.