Синхронні та асинхронні електродвигуни
Синхронні та асинхронні електродвигуни є основою класифікації всіх електродвигунів. Якими би чудовими не були електродвигуни постійного струму, але вони мають дуже ненадійний вузол колектора зі щітками: він іскрив і часто виходив з ладу. Тому вчені почали шукати спосіб "безколекторної" роботи електродвигунів. У цьому їм допоміг знаменитий дослід Фарадея, який дозволив отримати змінний струм: коли магніт починали всувати в котушку, струм виникав, а потім, при припиненні руху магніту, струм припинявся. Якщо рухати магніт туди-сюди безперервно або обертати його, отримуємо справжнісінький змінний струм, причому без будь-яких колекторів, прямо від котушки. Для цього взяли три котушки із сердечниками, розташували їх по колу під кутом 1200, а всередині кола стали обертати магніт - постійний або електричний. Магніт можна було обертати дуже швидко, що дозволяло отримувати чималі струми. Так було винайдено генератор змінного трифазного струму – кожна котушка давала свою фазу. Струм у цих фазах зростав і падав по черзі зі зсувом 1200.
Електродвигун, який можна живити таким трифазним струмом, принципово нічим не відрізняється від генератора. Такі ж котушки, такий самий магніт – ротор. Якщо з'єднати генератор з електродвигуном, то коли полюс магніту генератора проходить повз якусь котушка, в ній виникає найбільший струм, який намагнічує відповідну котушку електродвигуна. Саме цієї котушки досягає той самий полюс магніту електродвигуна, точно повторюючи обертання магніту генератора. Так працює синхронний електродвигун, в якому ротор-магніт рухається синхронно ротору-магніту генератора. Але часто обертання ротора-магніту синхронного електродвигуна зустрічає великі опори, і може зупинитися, збитися з ритму.
Щоб цього не траплялося, вчені придумали несинхронний, або, як його зараз називають, асинхронний електродвигун, де ротор може відставати від магнітного поля, що обертається. Уявіть собі, що замість постійного магніту ротор складається з котушки, такої, як у електродвигуна постійного струму, тільки з замкнутим колектором. Власне, колектор тут просто не потрібен, а витки котушки можна виконувати у вигляді стрижнів, з'єднаних кільцями по кінцях. Конструкція такого ротора набула найбільшого поширення і була названа короткозамкнутою, оскільки дійсно кожен стрижень-виток її замкнутий накоротко.
Працює асинхронний електродвигун в такий спосіб. Магнітне поле нерухомих котушок-статора починає індукувати електрику в обмотках або стрижнях нерухомого ротора, перетворюючи їх на електромагніти, які захоплюються магнітним полем статора і починають обертатися.
Ось тут і стало ясно, що таке синхронні та асинхронні електродвигуни. Якщо у першому магніт-ротор точно повторює обертання магнітного поля, то у другому таке повторення у принципі неможливе. Якщо ротор з обмотками стане обертатися з тією ж швидкістю, що і магнітне поле, то настане момент, коли в обмотках вже не індукуватиметься струм, оскільки не буде відносного руху магнітного поля та обмоток. Повністю розмагнітившись, ротор починає відставати від магнітного поля, що обертається. Але при відставанні знову починається відносне обертання ротора та поля і знову ротор стає магнітом і знову починає наздоганяти магнітне поле.
Ротор асинхронного електродвигуна завжди відстає від магнітного поля, що обертається. Це відставання невелике і для короткозамкнених електродвигунів не перевищує кількох відсотків.
