Электромагнитный момент асинхронной машины

Электромагнитный момент возникает при наличии магнитного поля, создаваемого обмоткой статора, и тока в обмотке ротора. Можно показать, что электромагнитный момент определяется соотношением:

M=CΦI₂cosψ₂.

Здесь:    –

конструктивный коэффициент; ω₀=2πf/p – скорость вращения магнитного поля; ψ₂ – сдвиг по фазе между ЭДС и током ротора; I₂cosψ₂ – активная составляющая тока ротора.

Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей

При работе многих механизмов, приводящихся во вращение асинхронными двигателями, в соответствии с технологическими требованиями возникает необходимость регулировать скорость вращения этих механизмов. Способы регулирования частоты (скорости) вращения асинхронных двигателей раскрывает соотношение:

n=(1−S)n₀=(1−S)60f/p.

Отсюда следует, что при заданной нагрузке на валу частоту вращения ротора можно регулировать:

1. изменением скольжения;

2. изменением числа пар полюсов;

3. изменением частоты источника питания.

Изменение частоты источника питания

В качестве таких источников питания в настоящее время начали находить применение преобразователи частоты (ПЧ), выполняемые на мощных полупроводниковых приборах – тиристорах. Из уравнения трансформаторной ЭДС U₁=4,44w₁k₁fΦ следует, что для сохранения неизменным магнитного потока, т.е. для сохранения перегрузочной способности двигателя, необходимо вместе с частотой изменять и действующее значение подведенного напряжения. При выполнении соотношения U₁/f₁=U'₁/f'₁, критический момент не изменяется и получается семейство механически характеристик, представленное на рис.

Механические характеристики при частотном регулировании

3. Электродвигатели переменного тока синхронные (сд)

Синхронный электродвигатель — электродвигатель переменного тока, ротор которого вращается синхронно с магнитным полем питающего напряжения. Данные двигатели обычно используются при больших мощностях (от сотен киловатт и выше

Двигательный режим. В двигательном режиме неподвижная статорная обмотка должна создавать вращающееся магнитное поле. Для этого, как мы уже знаем, она должна быть многофазной, распределенной в пространстве и питаться многофазной системой токов. При этом для взаимодействия полей статора и ротора количество пар полюсов на них должно быть одинаково. Тогда к вращающимся со скоростью полюсам статора Nс и Sс притянутся соответствующие полюса ротора противоположной полярности Nр и Sр и будут вращаться вместе с ними с той же скоростью (например, как на рис.а).

При отсутствии момента внешней нагрузки Мс оси полюсов ротора 1 и статора 2 совпадают и в идеале двигатель не развивает электромагнитного момента (реально развивает момент, покрывающий потери). Если же к валу двигателя приложен внешний момент Мс, под действием этого момента ротор отклоняется в сторону отставания по отношению к направлению движения на некоторый угол Θ. На полюса ротора действует электромагнитный момент М, направленный в сторону движения и стремящийся выравнить оси полюсов (рис. б). Этот момент уравновешивает момент внешних сил Мс. Однако полюса ротора отставая от полюсов статора на угол Θ, при этом вращаются по-прежнему со скоростью . Таким образом, в синхронной машине полюса ротора связаны с полюсами статора так называемой «магнитной пружиной», которая «сжимается» или «растягивается» в зависимости от нагрузки на валу. При этом средняя скорость вращения ротора всегда равна скорости вращения поля статора.

Марки двигателей:

4СХ2П (С – означает синхронный).

I Двигательный режим

II Генераторный режим

P=1.

Если , то не получим требуемую частоту 50 Гц.

Шаговые электродвигатели.

Шаговые (импульсные) двигатели представляют собой синхронные микродвигатели, у которых питание фаз обмотки якоря осуществляется путем подачи импульсов напряжения от какого-либо (например, электронного) коммутатора. Под воздействием каждого такого импульса ротор двигателя совершает определенное угловое перемещение, называемое шагом. Коммутатор преобразует заданную последовательность управляющих импульсов в т-фазную систему одно- или двухполярных прямоугольных импульсов напряжения

Схемы работы шагового двигателя при питании различных фаз обмотки якоря

Положения ротора шагового двигателя с постоянными магнитами при различных полярностях включения его фаз и диаграмма изменения тока в этих фазах

1. 

- самый важный параметр. Величина шага. Это угол поворота ротора, отвечающий одному импульсу напряжения,

- число фаз,

- число зубцов.

2. , где

- угол между намагниченностью вектора стартера и намагниченностью вектора ротора.

3. Скорость вращения.

4. 

– угол поворота шагового двигателя

Nи – число импульсов.

5. Предельная динамическая механическая характеристика шагового двигателя

6. ( 2000 Гц) – частота приемистости – это наибольшая частота управляющих импульсов, при которых ротор ещё может входить в синхронизм с местом, не теряя шага