Соединение обмоток статора

К трехфазному АД из сети подводятся три провода. Однако у двигателей малой и средней мощности от обмоток статора отводится шесть концов, т.е. начала и концы каждой фазы. Это дает возможность использовать двигатели на два напряжения, например, 380/220 или 220/127, отличающиеся друг от друга в раз. Обмотки каждой фазы статора рассчитываются на определенное номинальное фазное напряжение – меньшее из двух, указанных в паспорте. Если линейное напряжение сети, к которому присоединяется двигатель, равно номинальному напряжению фазы статора, то обмотки соединяются треугольником; если напряжение в сети в раз выше – обмотки двигателя соединяются звездой. В обоих случаях к каждой фазе статора подводят одно и то же напряжение. Тогда токи в фазах и нагрев обмоток при одинаковой нагрузке на валу будут одинаковыми.

Основные соотношения

Отставание скорости вращения ротора от скорости вращения магнитного поля характеризуется скольжением:

(2)

От величины скольжения зависят рабочие свойства АД.

Величина магнитной индукции распределяется вдоль окружности ротора примерно по синусоидальному закону. Поэтому при вращении ротора со скольжением величина индукции магнитного поля, пересекающего данный проводник короткозамкнутого ротора, будет изменяться по синусоидальному закону с частотой

(3)

Следовательно, эдс и ток этого проводника будут также изменяться по закону синуса с частотой :

(4)

(5)

Величина эдс пропорциональна скорости пересечения проводника магнитным полем, т.е. пропорциональна скольжению :

(6)

где - эдс при неподвижном роторе, т.е. при

Мгновенное значение силы, действующей на проводник с током (5), находящемся в магнитном поле (3):

(7)

Среднее значение этой силы за период:

(8)

Выразив через магнитный поток двигателя и умножив на число проводников и на радиус ротора , получим выражение для вращающего момента АД:

(9)

где , если Ф в веберах (Вб), а М в ньютон-метрах (Нм).

Величина Ф » const, поэтому М будет изменяться только в зависимости от и .

Ток с увеличением скольжения увеличивается:

,

(10)

а уменьшается вследствие увеличения индуктивного сопротивления:

(11)

где и - активное сопротивление и индуктивность роторной цепи.

На рис.1 показаны кривые тока , и момента М в зависимости от .

При малых значениях s, когда , ток увеличивается почти пропорционально , а почти не изменяется. При больших значениях s, когда , ток I ₂ почти не меняется, а cosφ₂ резко уменьшается.

Поэтому при малых значениях произведение , а следовательно, и М увеличивается почти пропорционально ; а при больших значениях произведение и М уменьшается с увеличением . В промежуточном значении значение М проходит через максимум .

Скольжение АД всегда положительно и изменяется от долей процента (режим холостого хода, когда двигатель не несет механической нагрузки) до 100% при пуске АД. В номинальном режиме скольжение АД общего применения обычно незначительно: , т.е. ротор вращается с числом оборотов мало отличающихся от числа оборотов магнитного поля.

Ток холостого хода по отношению к номинальному в АД значительно больше, чем в трансформаторе и достигают 30-50% от .

Это объясняется большим магнитным сопротивлением магнитной цепи, которая замыкается через воздушный зазор между статором и ротором, а также наличием потерь на трение при вращении ротора. Если увеличивается механическая нагрузка на двигатель (увеличивается момент сопротивления), то число оборотов ротора уменьшается, а скольжение возрастает. Это вызовет увеличение ЭДС ротора и тока ротора . Ток двигателя также возрастет, где - так называемый приведенный ток.

Таким образом, с увеличением механической нагрузки увеличится ток машины, и двигатель будет потреблять из сети большую мощность:

(12)