Активная и реактивная составляющие тока в асинхронном двигателе

Рис.11.1 Механическая и электромеханическая характеристики асинхронного двигателя.

Уменьшение момента после достижения критического скольжения (Рис.11.1) объясняется тем, что в создании момента АД участвует только активная составляющая тока.Активная составляющая тока при уменьшении скорости уменьшается и доходит до минимального значения при остановке ротора .

А ток при неподвижном роторе имеет максимальное значение индуктивной составляющей (индуктивное сопротивление ротора

имеет максимальное значение при ,когда ротор неподвижен).

В однородном магнитном поле на проводник с током действует электромагнитная сила . Эта формула справедлива, когда магнитное полеи проводник длинойс токомдвижутся в пространстве с одинаковой скоростью и взаимно неподвижны.

Рассмотрим появление активной и реактивной составляющей тока в асинхронном двигателе[гер 343] .

Если прямолинейный проводник с синусоидальным током

находится в пульсирующем с той же частотоймагнитном поле с индукцией,и углом сдвига фаз магнитной индукции и тока равным углу ():

Электромагнитная сила, действующая на проводник с током, периодически изменяется с двойной частотой:

Постоянная (средняя) составляющая электромагнитной силы:

Постоянная составляющая электромагнитной силызависит от сдвига по фазе (угол) синусоидальных тока и магнитной индукции, а ток зависит от действующих значенийи.

В электрических машинах переменного тока ЭДС обмотки ротора совпадает по фазе с магнитной индукцией поля статора. Поэтому угол сдвига фаз между ЭДС () и током обмотки ротораравен углу (), углу сдвига фаз магнитной индукции и тока.

Следовательно в формуле (2.5) произведение определяет значение проекции векторана вектор, другими словами равно активной составляющей тока ротора.

Из вышеизложенного следует, что постоянная (средняя) составляющая электромагнитной силы , действующая на проводник с синусоидальным током, находящимся в пульсирующем с той же частотоймагнитном поле статора асинхронного двигателя,пропорциональна активной составляющей тока ротора

= .

Моментасинхронного двигателя, как и любой электрической машины,пропорционален магнитному потоку Ф и активной составляющей тока ротора равной произведению , которая пропорциональна косинусу угла, углу между вектором ЭДС ротора и вектором тока ротора [чил 80].

где конструктивная постояннаяасинхронного двигателя;

угол сдвига фаз между ЭДС () и током обмотки ротора.

Непропорциональность между моментом асинхронного двигателя и током статора при пуске ( пусковой момент меньше максимального при пусковом токе достигающем максимального значения рис.11.1) объясняется значительным снижением магнитного потока двигателя, а также уменьшением коэффициента мощности цепи ротора при пуске, за счёт максимального значения индуктивного сопротивления ротора[чил 80].

При изменении нагрузки на валу двигателя [гер392] от нуля до номинальной значение скольжения увеличивается (от значения при холостом ходе) примерно до . При этом сохраняется неравенство

<< и= ,

т.е. активная составляющая тока ротора пропорциональна скольжению(при ).

При увеличении нагрузки скольжение так же возрастает и растёт ЭДС ротора =, растёт ток ротора в соответствии с (2.5), асимптотически стремясь к некоторому предельному значению, ас ростомуменьшается (причём на рабочем участке механической характеристикиуменьшается очень мало, рис.11.1 участокDB), асимптотически стремясь к нулю при .

Магнитный поток двигателя также уменьшается при возрастании тока из-за падения напряжения на сопротивлениях обмотки статора [чил81]. Все эти процессы и обуславливают отсутствие пропорциональности между током и моментом двигателя.

А реактивная составляющая тока ротора

с двойной частотой и ротор, имея большую инерцию не успевает проворачиваться два раза при частоте 50Гц. Двойная частота 100Гц. Если бы ротор был тонким проводником он бы успевал проворачиваться [гер344]. Поэтому при анализе установившихся режимов нужно учитывать толькопостоянную (средную) составляющую электромагнитной силы .