Лекция № 15

Режимы работы АМ: двигательный, генераторный, противовключения,

к.з.(момент неподвижного ротора).

а) Двигательный режим. O<S<1.

Схема замещения АМ отражает все основные процессы, происходящие в ней, и представляет собой удобную основу для изучения режимов работы АМ.

Мы знаем, что r^/₂+r^/₂ =

Рассмотрим преобразование активной энергии и передачу мощности:

Передача энергии в этом режиме идет слева → направо.

АД потребляет из сети активную мощность:

P₁=m₁U₁I₁cosφ₁

Электрические потери в статоре:

∆ Р_ЭЛ1=m₁I₁²r₁.

Магнитные потери в статоре:

∆ Р_m1­=m₁I²_Mr_M= .

Электромагнитная мощность, передаваемая от статора к ротору

P_ЭМ=P₁-∆P_ЭЛ1-∆Р_m1.

На схеме замещения это мощность P_ЭМ=m₁I₂^/2

Часть Р_ЭМ теряется в виде электрических потерь на активном сопротивлении r₂^/: ∆P_ЭЛ2=m₁I₂^/2 =S Р_ЭМ=Р_S это мощность скольжения.

Остальная часть этой мощности превращается в механическую, развиваемую на роторе АД Р_МЕХ=Р_ЭМ-∆Р_ЭЛ2

На основании схемы замещения Р_МЕХ= m₁I₂^/2 =(1-S)P_эм

Часть механической мощности Р_МЕХ теряется внутри самой машины в виде механических потерь ∆Р_МЕХ (на трение в щетках если АД с фазным ротором и щетки при работе не поднимаются), ∆Р_МАГ2 – магнитные потери в сердечнике ротора (но они малы, т.к. f₂→мала ) и ∆Р_д – добавочные потери (от высших гармоник добавочные эл. потери и добавочные, зубцовые потери, и пульсационные потери) ∆Р_д≈0,5%Р₁ (т.к. их расcчитывать трудно) ∆Р_МЕХ≈(2-0,5)%Р₁ при мощности 10-500кВт. Но имеются формулы (при курсовом проектировании они даются) полезная мощность на валу Р₂= Р_МЕХ -∆Р_МЕХ-∆Р_д.

Σ ∆Р=∆Р_ЭЛ1+∆Р_МАГ +∆Р_ЭЛ2+∆Р_МЕХ +∆Р_д.

Р₂=Р₁-Σ∆Р η= .

На основании схемы замещения АД можно записать баланс реактивных мощностей.

Q₁=Q_маг+q₁+q₂.

где Q₁=m₁U₁I₁ - реактивная мощность, потребляемая из питающей сети.

- реактивная мощность, расходуемая на создание магнитного поля машины.

- реактивная мощность, расходуемая на создание полей рассеяния 1-й цепи.

-реактивная мощность, расходуемая на создание полей рассеяния 2-й цепи.

Диаграмма преобразователя мощности в АД

Эта диаграмма аналогична трансформатору, но Q_маг больше, чем у трансформатора, т.к. большой зазор между статором и ротором и I_маг, т.е. I_o в 10-20 раз более, чем у трансформатора.

В связи с тем, что у АД ток статора I₁ имеет реактивную (индуктивную) составляющую, необходимую для создания магнитного поля статора

(коэффициент мощности).

Наименьшее значение соответствует Х.Х.. Это потому, что I_o при любой нагрузке практически const. При малых нагрузках АД, когда мал,

Т о является в основном реактивным и поэтому немного и .

П

При Х.Х.

ри увеличении нагрузки АД растет активная составляющая тока I₁ и уменьшается, а увеличивается при .

При уменьшается из-за того, что увеличивается индуктивное сопротивление ротора x₂S за счет увеличения скольжения.

Поэтому АД в холостую не надо использовать. А если АД недогружен, то уменьшают U₁, что уменьшает поток и I_oм (намагничивающий ток), а активная I_oа увеличивается, что увеличивает .

Энергетическая и векторная диаграммы АД

В двигательном режиме примут вид на основной схеме замещения.

При малом S r^/₂ – велико

и – мал .

Векторная диаграмма аналогична векторной диаграмме трансформатора. Отличие лишь в том, что электрическая нагрузка вторичной цепи соответствует преобразованию эл. эн. в механическую.

Рассмотрим состояние тока I₂ относительно Е₂

Известно, что умножим числитель и знаменатель на сопряженный комплекс знаменателя .

При S>0, т.е. при двигательном режиме I_2а и I_2р положительны, -j говорит о том что I_2р повернут на комплексной плоскости по часовой стрелке на , т.е. I_2p отстает от I_2a на (т.к. векторы вращаются против часовой стрелки), т.е. I_2p чисто индуктивный ток. Это еще раз подтверждает, что АД потребляет из сети и активный и реактивный ток для намагничивания ( см. векторную диаграмму).