Ротор асинхронного двигателя имеет шихтованный цилиндрический сердечник, на наружной поверхности которого предусмотрены продольные пазы, в которые помещают проводники короткозамкнутой обмотки ротора. Она может быть двух типов: короткозамкнутая литая обмотки типа «беличья клетка» и фазная, которая выполняется так же, как обмотка статора. Чаще применяется первый вариант конструкции обмотки ротора. В этом случае обмотку выполняют методом литья под давлением из алюминиевых сплавов или методом сварки из медных стержней и колец, чтобы получилась конструкция, имеющая вид беличьего колеса, показанного на рисунке:

 Стержни — активные части обмотки — расположены в пазах ротора. Кольца замыкают накоротко все активные стержни и расположены по торцам ротора. Для машин небольшой мощности заодно с кольцами отливают лопасти крылатки вентилятора, а также приливы для балансировки ротора.

Фазную обмотку выполняют из медных изолированных от ротора проводников, соединяют по схеме «Звезда» без нулевого провода, а начала фаз выводят на три изолированных от вала и от друг друга контактные кольца. В этом случае двигатель должен быть снабжен специальным щеточным устройством, обеспечивающим скользящий контакт между фазами обмотки ротора и регулировочными сопротивлениями или устройством, замыкающим обмотку ротора накоротко.

 Действие асинхронного двигателя основано на явлении электромагнитной индукции. Трехфазная обмотка статора, включенная в сеть питания, создает вращающееся магнитное поле, которое замыкается по статору и ротору. При этом оно пересекает как проводники обмотки статора, так и проводники обмотки ротора, наводя в них ЭДС. В обмотке статора ЭДС является электродвижущей силой самоиндукции, которая направлена навстречу приложенному напряжению сети питания.

 

Эта ЭДС ограничивает величину тока в обмотке статора. ЭДС обмотки ротора является ЭДС взаимной индукции. Она направлена соответственно правилу правой руки и создает в проводниках обмотки ротора токи, величина которых очень большая, поскольку обмотка ротора замкнута накоротко. Токи обмотки ротора взаимодействуют с магнитным полем, созданным обмоткой статора, и создают электромагнитные силы F, направление которых соответствует правилу левой руки. Силы приводят ротор во вращение в том же направлении, куда вращается магнитное поле статора. Получается, что поле статора как бы увлекает за собой ротор. Это хорошо видно на рисунке 9 , где магнитное поле статора показано схематически.

Совокупность электромагнитных сил, приложенных к проводникам ротора, образует электромагнитный момент М, который начнет вращать ротор, преодолевая момент сопротивления М_с на валу двигателя, созданный силами трения и силами сопротивления исполнительного механизма, присоединенного к двигателю.

 Частота вращения ротора n < n₁ всегда меньше частоты вращения магнитного поля статора n1 = 60 . f1 / p, поскольку только при этом условии возможно пересечение стержней обмотки ротора магнитным полем статора и наведение в них ЭДС и токов. По этой причине электродвигатели такого типа называют асинхронными двигателями. Поскольку между обмотками статора нет электрической связи, а есть только индуктивная, асинхронные двигатели называют иногда индукционными двигателями.

 Следует отметить, что разность частот вращения поля статора n₁ и ротора n по мере разгона ротора уменьшается. Следовательно, уменьшается и скорость пересечения проводников обмотки ротора магнитным полем статора. При этом уменьшается ЭДС и токи в проводниках обмотки ротора и соответствующие им электромагнитные силы. Эти изменения прекращаются, когда вращающий электромагнитный момент М двигателя станет равен моменту сопротивления М_с.

Разность частот вращения статора n₁ и ротора nназывают частотой скольжения n_s = n₁ — n , а относительную величину, равную

s = n1 - n / n1 называют скольжением асинхронного двигателя. Эти величины используют для оценки режимов работы двигателя.

Нетрудно заметить, что при пуске двигателя, когда n = 0 скорость скольжения равна n_s = n₁ скорости поля статора, а скольжение s = 1. При идеальном холостом ходе, когда n = n₁ скорость скольжения n_s = 0 и скольжение s = 0. Но в этом случае и ЭДС обмотки ротора, и токи в ней, и вращающий момент двигателя отсутствуют. Ротор начнет уменьшать частоту вращения. Таким образом, при нормальной работе двигателя 0 < s < 1.

Отметим также, что частота токов в обмотке ротора f₂ также определяется скоростью скольжения n_S и числом пар полюсов обмотки статора р по формуле fs2 = ns . p / 60 = (n1 - n) . p . n1 / n1 . 60 = s . f1 т.е. пропорциональна скольжению ротора.

Поскольку обмотка ротора создает свое магнитное поле, вращающееся относительно ротора с частотой вращения

n2 = 60 . f2 / p = 60 . f1 . s / p = n1 . s, то можно определить частоту вращения этого поля в пространстве. Она равна сумме частот вращения ротора n и поля ротора по ротору n₂ , т.е.

n + n2 = n1 . s + n = n1 . (n1 - n) / n1 + n = n1

Таким образом, магнитные поля, созданные обмотками статора и ротора вращаются в пространстве с одинаковыми скоростями, т.е. синхронно. Это обстоятельство является обязательным условием взаимодействия этих магнитных полей.

Увеличение нагрузки асинхронного двигателя осуществляется увеличением момента сопротивления М_с на валу. При этом уменьшится частота вращения ротора n, возрастут частота скольжения n_S, скольжение s, ЭДС обмотки ротора и токи в ней, возрастет вращающий момент двигателя М. При этом возрастут токи в обмотке статора и энергия, поступающая в двигатель из сети. Таким образом, скольжение s играет роль регулятора мощности асинхронного двигателя при изменении его нагрузки.