Скольжение ротора. Влияние скольжения на параметры машины.
Относительная
разность скоростей n2
и n1
наз. скольжением 
При номинальной нагрузке скольжение в асинхронных двигателях нормального исполнения бывает от 0,01 до 0,06 (1 – 6%). При неподвижном роторе скольжение равно 1. Зная скольжение и скорость вращения магнитного потока можно определить скорость вращения ротора n2 = n1 (1- S)
Скорость вращения ротора при номинальном скольжении незначительно отличается от скорости вращения магнитного потока статора.
Магнитный поток статора вращается относительно ротора со скоростью nотн. = n1– n2 = n1 s
Тогда f₂
=
= f₁
s
где
= f₁
–частота
тока в обмотке статора
Так как скольжение изменяется от 1 до 0, то и частота изменяется от f1 до 0.
Физические процессы, протекающие в двигателе во многом похожи на процессы в трансформаторе, а при неподвижном роторе ничем от них не отличаются.
Следовательно, E1 = 4,44f1W1Фk1; E2s = 4,44f2W2Фk2;
Так как в формуле представлена частота, то ЭДС зависит от скольжения. При неподвижном роторе ЭДС максимальна, (s = 1).
Обмотка ротора обладает активным и индуктивным сопротивлением. Активное сопротивление при изменении скольжения постоянно. Индуктивное сильно зависит от частоты тока
X2s = 2π f2L2 = 2π f1 L2 s = X2 s
где Х2 = 2π f1 L2 – индуктивное сопротивление обмотки ротора при неподвижном роторе.
Так как индуктивное сопротивление зависит от частоты, а она, в свою очередь, зависит от скольжения, то и полное сопротивление обмотки ротора зависит от скольжения. Оно достигает максимума при неподвижном роторе и уменьшается с увеличением оборотов.
Величина тока в обмотке ротора прямо пропорциональна ЭДС и обратно пропорциональна полному сопротивлению обмотки ротора. Так как эти величины зависят от скольжения, то и ток тоже зависит от скольжения. При неподвижном роторе ЭДС имеет наибольшее значение, но и полное сопротивление тоже максимально. Поэтому при пуске ток хотя и достигает максимального значения, но не превышает номинальный более чем в 5 – 7 раз. Когда ротор начинает вращаться, ток уменьшается, так как ЭДС уменьшается сильнее, чем Z2s.
Холостой ход и рабочий режим асинхронного двигателя.
При работе АД без нагрузки на валу скольжение ротора близко к нулю и величина ЭДС, а значит и ток в роторе незначителен. АД представляет для сети почти чисто индуктивную нагрузку. Поэтому работа двигателя без нагрузки нежелательна, так как понижает cosφ сети.
Если на валу двигателя появляется тормозной момент (рабочий ход), то скольжение увеличится, и величина ЭДС и ток в роторе возрастет. Возрастет и ток в обмотке статора, однако он будет компенсировать размагничивающее действие намагничивающей силы обмотки ротора. Общий магнитный поток создается действием обеих намагничивающих сил, и их геометрическая сумма равна намагничивающей силе холостого хода. Таким образом, магнитный поток АД не зависит от нагрузки и остается всегда постоянным. Возрастание токов при увеличении нагрузки приводит к увеличению потребляемой мощности из сети и наоборот. В рабочем режиме АД представляет для сети активно-индуктивную нагрузку, характер которой зависит от величины тормозного момента на валу двигателя.
Вращающий момент асинхронного двигателя. возникает в результате взаимодействия тока ротора с магнитным потоком статора.
Мвр = сФI2s cos φ2s
и зависит от скольжения, так как и cos φ₂s и ток зависят от скольжения. Максимальный вращающий момент, определяющий перегрузочную способность двигателя, обычно превосходит номинальный в 2 – 3 раза. При дальнейшем увеличении нагрузки и скольжения момент уменьшается и устойчивая работа двигателя невозможна.
При более подробном анализе можно доказать, что Мвр ≡ U2. Это значит, что АД очень чувствительны к изменению напряжения сети. При незначительном уменьшении напряжения сети асинхронный двигатель может остановиться под током, а затем сгореть.