8.10. Принцип работы асинхронного двигателя
Если обмотку ротора выполнить в виде так называемой «беличьей клетки» (стержни, уложенные в пазы, замкнуты накоротко – рис. 8.24), то линии вращающегося магнитного поля статора будут пересекать эти стержни. В результате в стержнях возникнут ЭДС, которые в свою очередь вызовут токи. Эти токи создадут свое магнитное поле такого направления, чтобы воспрепятствовать причине, вызвавшей их.
В
результате взаимодействия полей ротора
и статора возникает вращающий момент
и ротор увлекается полем статора. Но
скорость вращения ротора не может
сравняться со скоростью вращения поля
статора, поскольку в противном случае
исчезла бы причина возникновения ЭДС
взаимоиндукции и токов в обмотках
ротора. Таким образом,
.
Такой
принцип действия используется в
двигателях, которые называются
асинхронными.
Разница скоростей вращения поля статора
и ротора оценивается скольжением:
,
где
–
угловая скорость скольжения. Скольжение
в установившемся номинальном режиме
составляет (3–4)%.
И
в асинхронном двигателе увеличение
числа пар полюсов статора
приводит к уменьшению скорости вращения
поля статора (и, соответственно, ротора)
в р
раз. И для изменения направления вращения
двигателя достаточно переключить зажимы
двух фаз. На этом основан принцип действия
индукционного
фазоуказателя. В нем металлический диск
вращается вслед за внешним полем за
счет взаимодействия с ним поля наведенных
в теле ротора вихревых токов. По
направлению вращения диска определяется
порядок чередования (следования) фаз.
8.11. Метод симметричных составляющих
Напомним, что в симметричном режиме работы трехфазной цепи симметричный приемник подключен к трехфазному источнику с симметричной системой ЭДС. Комплексные сопротивления фаз такого приемника одинаковы, а три ЭДС источника имеют одинаковую частоту и амплитуду и сдвинуты по фазе на один и тот же угол.
Метод
симметричных составляющих
позволяет свести расчет несимметричных
режимов к расчету симметричных. Он
основан на представлении любой трехфазной
системы величин (будь то ЭДС, токи или
напряжения) в виде суммы трех симметричных
систем. Эти симметричные системы, которые
в совокупности образуют исходную
несимметричную, называются ее симметричными
составляющими. Симметричные составляющие
отличаются друг от друга порядком
чередования фаз, то есть порядком, в
котором фазные величины следуют через
максимум и называются системами прямой,
обратной
и нулевой
последовательностей.
Угол сдвига фаз между следующими друг
за другом фазными величинами данной
последовательности определяется
формулой
,
где
= 0, 1, 2 – индекс последовательности.
На рис. 8.25,б показана несимметричная трехфазная система векторов, обозначенных для общности A, B, C, а на рис. 8.25,а – ее симметричные составляющие:
прямой
последовательности (
= 1): 
;
обратной
последовательности (
= 2): 
нулевой
последовательности (
= 0): 
Так что
(8.1)
Докажем
теперь, что любую несимметричную систему
трех векторов можно разложить на
симметричные составляющие единственным
образом. Для этого сначала сложим три
уравнения системы (8.1). Тогда, учитывая,
что
,
получим:
(8.2)
Умножая
затем два последних уравнения той же
системы сначала на а
и
,
а затем на
и а
соответственно и опять же складывая
все три, получим:
(8.3)
(8.4)
Совершенно очевидно, что симметричная система ЭДС данной последовательности вызывает в симметричном приемнике симметричные системы токов и напряжений той же самой последовательности. В этом заключается принцип независимости действия симметричных составляющих в симметричной трехфазной цепи. Поэтому метод симметричных составляющих, как своеобразный метод наложения, идеально подходит для расчета токов и напряжений в цепи, где несимметричная система ЭДС подключена к симметричной нагрузке.
Система нулевой последовательности представляет собой неуравновешенную систему и считается симметричной только по формальным признакам. Отдельные подсхемы, в которых действует каждая из симметричных составляющих этой системы, могут отличаться как конфигурацией, так и величиной сопротивлений в силу особенностей поведения этих составляющих даже в симметричной трехфазной цепи.