14.7. Электродвижущая сила и ток в обмотке ротора

Ток в обмотке ротора создается ЭДС, индуктируемой в этой об­мотке вращающимся магнитным полем машины. В большинстве слу­чаев ротор снабжен короткозамкнутой обмоткой, состоящей из N стерж­ней, замкнутых на торцевых сторонах кольцами. Между ЭДС, индук­тированными в двух соседних стержнях такой обмотки, имеет место сдвиг фаз = 360°p/N. Можно считать, что число фаз короткозамк-нутого ротора равно числу стержней, N = т₂, а число витков в каж­дой такой фазе w₂ = 1/2.

В случае фазного ротора по отношению к его фазной обмотке, со­держащей w₂ витков и выполненной изолированным проводом, можно применить вышеприведенное понятие обмоточного коэффициента ста­тора.

Примем, что вращающийся магнитный поток остается неизменным при любой нагрузке на валу двигателя вплоть до полной остановки ротора. Это следует из (14.11а) и (14.116), если принять Z_o61 = 0.

Таким образом, пока ротор неподвижен, ЭДС, индуктируемую в каждой из фаз его обмотки, можно рассчитывать по той же формуле (14.116), что и ЭДС, индуктируемую в фазной обмотке статора, т. е.

E_2H =4,44f₂k_о62Ф_в, (14.12)

где для короткозамкнутого ротора w₂ = 1/2; к_обг = 1.

Но во время работы двигателя ротор вращается вслед за полем, что вызывает изменение частоты индуктируемой в его обмотке ЭДС. Чтобы определить эту частоту, мы можем воспользоваться выраже­нием (14.7) для определения частоты вращения поля: f = pn₁/60. В случае вращающегося ротора вместо п₁ нужно подставить разность п₁ — п, так как вращающееся поле пересекает витки ротора только вследствие того, что он отстает от этого поля. Следовательно, частота ЭДС, индуктируемой в роторе, называемая частотой скольжения, будет:

F₂ = р(n₁-n)/60.

Чтобы выразить эту частоту через частоту питающей сети f разде­лим и умножим правую часть формулы на п₁, и так как

f = pn1/60, a (n_l — n)/n₁ = s,

то окончательно частота скольжения

f₂ = fs, (14.13)

т. е. она равна частоте сети, умноженной на скольжение.

Следовательно, ЭДС фазной обмоткивращающегося ротора равна;

Е₂ = 4,44/fs₂k_o62Ф_в = E_2Hs.

Эта ЭДС создает в каждой из фаз обмотки ротора ток

I₂ = Е₂/ = Е₂/,

где r_в2 — активное сопротивление витков фазной обмотки ротора; L_pac2 — индуктивность рассеяния фазной обмотки ротора, т. е. ин­дуктивность, обусловленная той частью потокосцепления с фазной обмоткой ротора, которая не сцепляется с обмоткой статора. Полное сопротивление фазной обмотки ротора равно:

где активное сопротивление r_в2 и индуктивность рассеяния L_{pac 2} можно для упрощения считать не зависящими от скольжения. Следо­вательно, полное сопротивление фазной обмотки ротора возрастает с увеличением скольжения s. С учетом того, что E_2Hs = Е₂ получим:

I₂ = Е_{2 H}s/ = Е_2H /.

Ток в обмотке ротора увеличивается с увеличением скольжения вследствие возрастания в фазной обмотке ротора ЭДС Е₂ = E_2Hs, но одновременно увеличивается индуктивное сопротивление фазной обмотки ротора sL_pac2. Благодаря этому ток возрастает далеко не в такой мере, в какой увеличивается ЭДС фазной обмотки ротора. В частности, если принять при номинальной нагрузке s = 0,02, то при пуске двигателя, когда s = 1, ЭДС возрастает по сравнению с рабочими условиями в 50 раз, но ток при пуске будет больше номи­нального примерно только в 6,5 раза. Это дает возможность в совре­менных сетях пускать асинхронные двигатели без применения при­способлений, ограничивающих пусковой ток.