Тема 4.1. Конструкция и принцип действия ам. Режимы работы ам.
Вал, шихтованный сердечник ротора и статора, обмотка ротора, обмотка статора, ПЩ, вентилятор наружного обдува, лопатка ротора,
В зависимости от конструкции ротора АМ делятся на АМ с к/з и фазным ротором. Отличие состоит в том, что у фазного ротора обмотка состоит из многовитковых катушек, которые соединяются в звезду, а ее концы, через сверление в валу, выводятся на КК. К этим КК накладываются щетки, к которым подключается внешний реостат с активным сопротивлением, который используется при пуске и регулировании частоты вращения. Для КЗ ротора в качестве проводников используются стержни, которые укладываются в пазы и запаиваются по торцам на кз кольца, что образует так называемую беличью клетку.
Принцип действия
На клемные зажимы трехфазной обмотки статора подают трехфазное напряжение, в следствии чего, по обмотке статора протекают трехфазные токи. Обмотка статора может быть соединена в звезду или тр-к. Благодаря пространственному сдвигу фазных обмоток и временным сдвигам токов в АМ возбуждается вращающееся магнитное поле с частотой n1=60f1/p об/мин, где f1 – частота напряжения и токов в обмотке статора, p – количество пар полюсов. При пересечении линиями магнитного поля проводников обмотки ротора в них наводится ЭДС движения: е2=Blv , где В – магнитная индукция, l – длина проводника ротора, v – линейная скорость проводника v = r ω, где r радиус, по которому движется проводник. Под действием ЭДС в проводниках обмотки ротора возникаю токи, которые находятся в магнитном поле и на них, согласно закону ампера, действует сила FA=i2B1lp . Согласованное направление сил создает вращающий электромагнитный момент, действующий на ротор, что приводит во вращение ротор с частотой n2 в ту же сторону, что и вращающееся магнитное поле.
Если n2 =0, то ЭДС е2 и ее частота максимальны. Если n2 = n1 , то проводники ротора будут неподвижны относительно вращающегося магнитного поля и е2 в проводниках обмотки ротора не наводится, т.е. ток=0 и момент=0. АМ может создавать эл.маг.момент только при условии n2 ≠ n1 , т.е. когда ротор и вращающееся магнитное поле вращаются асинхронно, отсюда и название машины.
Важным параметром АМ является скольжение S=(n1– n2)/n1 (о.е. %) В зависимости от величины и знака скольжения различают следующие режимы работы АМ: двигателя, генератора, электромагнитного тормоза.
1 Двигатель. К валу приложен внешний тормозящий момент, n1> n2>0, 1>S>0
2 Генератор. К валу приложен внешний вращающий момент и ротор вращается с частотой n2> n1, S<0,
3 Электромагнитного тормоза. К валу приложен внешний вращающий момент, под действием которого ротор вращается встречно по отношению к вращающемуся магнитному полю статора.
Лекция № 5. Тема 4.2. Уравнение напряжений и токов в АМ.
Если рассматривать АМ при неподвижном роторе, то она подобна подобна трансформатору, т.к. две неподвижные друг относительно друга обмотки расположены на общем магнитопроводе и сцеплены с общим потоком взаимоиндукции. Индекс 1 – статор, 2 – ротор.
Х.Х. АМ, т.е. n2=0, I2=0, обмотка ротора разомкнута. В этом режиме протекает ток I1=I0 – ток х.х. обмотка статора с током I0 создает круговое вращающееся магнитное поле, которое индуктирует в обмотке статора и ротора ЭДС Е1 Е2 соответственно, а также поток рассевания Фσ индуктирует Еσ. Т.к. ротор неподвижен, то вращающееся магнитное поле индуктирует в обмотках статора и ротора ЭДС одинаковой частоты, равной f1 = pn/60. При таких условиях уравнения напряжения, в/д и схема замещения такие же как и у трансформатора на х.х.
U 1= –Е1+ І1r1+jІ1 x1 U′2= Е′2–jІ2 x′2–І′2r′2 І1=І0+(–І′2)
где Е1 = 4,44f1W1Фmkоб1, где W1 – количество витков фазы обмотки статора, kоб1 – обмоточный коэффициент, которым учитывается распределение фазных обмоток по пазам.
Е2 = 4,44f2W2Фmkоб2 – f2 = f1S, при неподвижном роторе и разомкнутой обмотке ротора Е2 = Е20 S
По закону Ома фазный ток ротора І2= Е2/Z2 = Е20 S/√R22+X22, где X2= 2π f2 L2 f2 = S f1