3.3 Основные соотношения

При вращении с частотой сети f вектор магнитной индукции В пересекает короткозамкнутые витки ротора, в которых возникает ЭДС, вызывающая большие токи вследствие малого сопротивления витков ротора. Эти токи взаимодействуют с полем ротора, вызывая момент сил, стремящихся повернуть ротор вслед за полем. Токи максимальны, когда ротор неподвижен, равны нулю, если скорости вращения ротора и поля одинаковы. Из сказанного следует, что условием вращения ротора АД является его отставание от вращающегося магнитного поля. Отставание тем больше, чем больше момент нагрузки и характеризуется величиной называемой скольжением S.

S= = , 3.2

где n_C и --скорость и круговая частота вращения электромагнитного поля, синхронная скорость,

n и -- скорость и круговая частота вращения ротора.

Скорость вращения электромагнитного поля определяется следующим образом. Если число пар полюсов трехфазного АД равно единице, то вектор магнитной индукции В, вращаясь с частотой сети f, совершает f оборотов за одну секунду (рис. 3.4а). В документации на АД величины задаются в оборотах в минуту. Поэтому

n_C=60f 3.3

На рис. 3.4а обмотка каждой фазы показана в виде одного витка, обмотки соединены звездой. На рис. 3.4б обмотки показаны условно в виде катушек, расположенных под углом 120⁰ друг к другу.

Если число пар полюсов два (рис. 3.4в), период оканчивается на половине окружности, т.е. синхронная скорость в два раза ниже n_C= , при трех парах полюсов n_C= .

В общем случае

n_C= 3.4

где p—число пар полюсов.

Рисунок 3.4 К вопросу о синхронной скорости.

.

На рис. 3.5 показаны механические характеристики АД. Используют два вида механических характеристик : зависимость М(n)—момента от скорости вращения (рис. 3.5а) и М(S)—момента от скольжения (рис. 3.5б).

Рисунок 3.5 Механические характеристики АД

На рис. 3.5 показаны следующие величины. М_НОМ , n_НОМ и S_НОМ номинальный момент, номинальное количество оборотов двигателя и номинальное скольжение соответственно; М_П - пусковой момент двигателя (при скольжении S = 1); М_MAX -- максимальный момент двигателя, возникающий при критических значениях скорости n_R и скольжении S_К. АВ -- участок устойчивой работы двигателя.

3.4 Однофазные ад

В однофазных АД обмотка соответствует одной паре полюсов и образует пульсирующее поле. Неподвижный короткозамкнутый ротор в таком поле не имеет вращающего момента., так как возникающие в роторе токи препятствуют изменению магнитного поля, и направлены против него. На рис. 3.6а показана обмотка возбуждения (ОВ) и создаваемый ею магнитный поток Ф_ОВ. Этот магнитный поток вызывает в горизонтальных витках ротора токи, создающие магнитный поток ротора Ф_Р , направленный против Ф_ОВ. Если ротор привести во вращение внешней силой со скоростью V, в его вертикальных витках, пересекающих при вращении магнитный поток Ф_ОВ , появляются токи, величина которых пропорциональна скорости V. Эти токи создают магнитный поток Ф_V, перпендикулярнsq основному пульсирующему полю. Суммарный магнитный поток ротора Ф сдвинут как по фазе, так и в пространстве относительно основного потока (рис.3.6 б). Основной магнитный поток и Ф взаимодействуют между собой, создавая вращающий момент.

Рис. 3.6 Создание вращающего момента в однофазном АД

Однофазный АД нуждается в пусковом устройстве, роль которого играет специальная пусковая обмотка ОП. Ее располагают перпендикулярно основной и с помощью конденсатора (рис. 3.7) создают в ней ток, ,сдвинутый по фазе относительно тока в основной катушке ОВ на 90⁰. Обмотку включают только на время пуска. Поэтому она изготавливается из тонкого провода и малых размеров.

Однофазные АД имеют частоту вращения, меньшую синхронной, обладают больщим скольжением, меньшей нагрузочной способностью и меньшим КПД. Однако их достоинство—малые габариты.

Если вторая обмотка однофазного АД выполнена так же, как и первая., т.е. способна работать длительное время, двигатель называют конденсаторным (иногда, что не совсем верно, двухфазным). Такой двигатель запускают с помощью еще одной , дополнительной емкости. За счет изменения емкости и дополнительного сопротивления R можно изменять скорость вращения двигателя.

Рисунок 3.7 Однофазные и конденсаторные АД - а и упрощенная векторная диаграмма токов и напряжений в обмотках -б.