Асинхронная электрическая машина — это разновидность электрической машины, скорость вращения ротора которой может изменяться в связи с изменением нагрузок. (В этом, кстати, и состоит ее отличие от синхронных электрических машин.)
В 1888 г. русский инженер М. О. Доливо-Добровольский создал первый трехфазный асинхронный генератор и основанную на его принципах работы первую асинхронную электрическую машину. Год спустя Доливо-Добровольский создал короткозамкнутую асинхронную электрическую машину. С тех пор асинхронные электрические машины постепенно улучшались, в них вносились какие-либо усовершенствования, но основные черты до сих пор сохраняются в том же виде, в каком они были разработаны и предложены М. О. Доливо-Добровольским.
Асинхронные электрические машины в основном используются как двигатель. Имеет место использование асинхронных электрических машин в качестве генератора, преобразователя частоты, фаз, напряжения и т. д. Чаще всего применяют трехфазные асинхронные электрические машины. Широкое применение асинхронные электрические машины получили благодаря надежности, дешевизне, высоким эксплуатационным качествам и простоте использования.
Основы действия асинхронной электрической машины состоят во взаимодействии магнитного поля с током. Магнитное поле при этом должно вращаться. Магнитное поле создается трехфазным током.
Состав асинхронных электрических машин может быть различным. При этом все зависит от области применения данной машины. Но есть и общие элементы, к которым относятся статор и ротор. Ротор — движущийся элемент этой конструкции, а статор — неподвижный. И тот и другой чаще всего изготовляются из листовой 0,5-мм стали, покрытой лаком для снижения потерь от вихревых токов. Также в листах выпечатываются проемы для обмотки. Статор и ротор между собой разделены воздушным зазором, толщина которого равна приблизительно 0,25 мм. При росте зазора падают эксплуатационные качества асинхронной электрической машины. Скорость асинхронной машины регулируется при помощи реостата в цепи ротора и встречается в промышленных установках. Другими способами регулирования скорости являются изменение числа пар полюсов, изменение частоты питающего тока и каскадное включение нескольких машин. Плавное регулирование скорости вращения осуществляется при плавном изменении частоты тока от иного генератора. Одним из главных факторов, которые характеризуют механические свойства асинхронных двигателей, является его перегрузочная способность. Важным эксплуатационным показателем для асинхронного двигателя является произведение его коэффициента полезного действия на коэффициент мощности.
Сравнение рабочих и пусковых свойств трехфазных асинхронных двигателей с одинаковыми статорами, но разными роторами можно пронаблюдать по данным показателям:
Ротор с круглыми пазами — при номинальном КПД = 0,907 обладает номинальным коэффициентом мощности 0,925.
Ротор с глубокими пазами — при номинальном КПД = 0,897 обладает номинальным коэффициентом мощности 0,86.
Ротор с двойной клеткой — при номинальном КПД = 0,896 обладает номинальным коэффициентом мощностью 0,85.
Видно, что при увеличении кратности пускового механизма, меняется кратность пускового тока. Перемена направления вращения асинхронного двигателя осуществляется путем переключения двух фаз обмотки статора, когда двигатель сначала вращается против поля и тормозит ротор. При малой скорости двигатель необходимо отключать от сети, чтобы после его остановки он не начал вращаться в обратном направлении. Если двигатель внешних сил увеличивает скорость вращения ротора выше синхронной, двигатель переходит в режим генераторной работы, возвращая энергию в общую сеть.