Вопрос 42. Режим холостого хода асинхронного двигателя.

Под режимом холостого хода (ХХ) АД подразумевают такое его состояние, при котором к статору подведено номинальное напряжение, а ток в роторе равен нулю (обмотка ротора разомкнута и нагрузка на валу отсутствует).

Отношение ЭДС обмоток статора и ротора называют коэффициентом приведения АД по ЭДС.(коф. трансформации по напряжению-см.»Схема замещение АД»,Касаткин Немцов стр.352).

(6.10)

Коэффициент приведения отличается от коэффициента трансформации трансформатора наличием в отношении (6.10) обмоточных коэффициентов и статора и ротора, учитывающих наличие сдвига фаз между ЭДС витков катушек обмоток .

Ток обмотки статора Io=Iао+Ipo, как и в трансформаторе, называется током холостого хода .

Его активная составляющая значительно меньше реактивной составляющей (Iао<Ipo).

Поэтому Io~Ipo, т.е. ток ХХ является намагничивающим, создающим вращающий магнитный поток.

По сравнению с намагничивающим током трансформатора той же мощности у двигателей он больше (достигает 20-25% от номинального тока). Это объясняется наличием воздушного зазора между статором и ротором машины, обусловливающего значительное возрастание магнитного сопротивление машины.

При замкнутой обмотке ротора без дополнительной механической нагрузки на валу (При холостом вращении) частота вращения ротора будет близкой к частоте вращения поля статора.

В отличие от трансформатора при холостом вращении двигателя в последнем, кроме электрических и магнитных потерь, возникают механические потери.

Вопрос 43. Нагрузочный режим

В случае холостого хода двигателя его механическая нагрузка обусловлена лишь силами трения в подшипниках и вентиляционными потерями (аэродинамикой вращающихся частотой).

При появлении на валу ротора дополнительной механической нагрузки ротор затормозится, увеличится скольжение и, следовательно, возрастут ЭДС и ток ротора .

Увеличение тока в роторе приведет к возрастанию его магнитодвижущей силы F₂,которая по закону Ленца вызовет ослабление магнитного потока Ф_о, созданного МДС холостого хода F_o.

Ослабление потока приведет к уменьшению Е₁ и нарушению электрического равновесия между напряжением и ЭДС в цепи статора. Вследствие этого возрастает ток I₁, который увеличит поток статора и тем самым скомпенсирует размагничивающие действие тока ротора I₂ .

В результате описанных выше переходных электромагнитных процессов установится общий магнитный поток Ф_о, равный потоку при ХХ двигателя, обусловленный разностью МДС статора и ротора.

Таким образом, величина результирующего магнитного потока, зависящая только от напряжение сети, в пределах до номинальной нагрузки останется почти без изменения. Поэтому:Ф₁-Ф₂=Ф_о, (6.11) где Ф₁, Ф₂, Ф_о – соответственно магнитные потоки статора , ротора и холостого хода.

Увеличение тока I₁ в статоре вызовет увеличение мощности, передаваемой двигателю из сети, в результате чего возрастает вращающий момент и динамическое равновесие восстановится.

Свойства саморегулирования вращающего момента в соответствии с моментом нагрузки на валу АД.

АД, так же как и все остальные электрические машины, обладают свойством саморегулирования. Оно заключается в том, что при изменении противодействующего момента нагрузки автоматически изменяется вращающий момент машины и восстанавливается нарушенное равновесие моментов на валу.

Как известно – установившийся режим с постоянной скоростью возможен только при равенстве моментов на валу – электромагнитного вращающего М и противодействующего момента М_пр (Суммарного момента нагрузки и сил трения). Если внезапно увеличится противодействующий момент, то ротор начнет тормозиться. Скорость ротора n₂ будет падать, а скорость его скольжения относительно вращающего поля - возрастать. При увеличении скорость скольжения неизбежно увеличатся ЭДС Е₂ и токи I₂ в проводниках ротора.

В свою очередь, ток ротора определяет электромагнитные силы и момент, действующие на ротор. С ростом вращающего момента отрицательное ускорение ротора будет стремиться к нулю, пока не наступит повторное равновесие моментов: скорость ротора установится на новом, более низком уровне.

Описанный переходной процесс можно характеризовать следующий математической (мнемонической) схемой:

;

Понимание свойства саморегулирования – ключ к пониманию всех характеристик АМ.