Эдс асинхронного двигателя

Основной магнитный поток асинхронного двигателя, вращаясь в пространстве, пересекает обмотку статора со скоростью n₁ и обмотку ротора со скоростью n₂, наводя в них основные ЭДС:

где W₁k₁ и W₂k₂ — произведения чисел витков на обмоточные коэффициенты; Е_2s=Е₂S.

Потоки рассеяния Ф_рс1 Ф_рс2 наводят в обмотках ЭДС рассеяния Е_р1 и Е_р2, которые, как в трансформаторе, могут быть выражены через соответствующие токи I₁ и I₂ и индуктивные сопротивления х₁ и х_2s:

где х₁ и х_2s — индуктивные сопротивления рассеяния обмоток статора и ротора.

35.Уравнения МДС и токов АД

Уравнение токов асинхронного двигателя повторяет аналогичное уравнение трансформатора:

где

36.Приведение параметров обмотки ротора

Для того чтобы параметры ротора и статора изобразить на одной векторной диаграмме асинхронного двигателя, произведем приведение параметров обмотки ротора к параметрам обмотки статора. При этом обмотку ротора с числом фаз m₂, обмоточным коэффициентом k₂ и числом витков W₂ заменяют обмоткой с m₁×k₁×W₁, соблюдая при этом энергетический баланс в роторе.

Не останавливаясь на методике приведения параметров, которая повторяется из статьи «приведенный трансформатор», перепишем основные уравнения приведенного асинхронного двигателя:

37.Векторная диаграмма АД

38.Потери и КПД

В обмотку статора из сети поступает мощность P₁. Часть этой мощности идет на потери в стали P_сl, а также потери в обмотке статора Р_э1:

Оставшаяся мощность посредством магнитного потока передается на ротор и называется электромагнитной мощностью:

Часть электромагнитной мощности затрачивается на покрытие электрических потерь в обмотке ротора:

Оставшаяся мощность преобразуется в механическую, получившую название полной механической мощности:

Р₂‘ = Р_эм - Р_э2

Воспользовавшись ранее полученной формулой

запишем выражение полной механической мощности:

тогда

Р_э2 = SР_эм,

то есть мощность электрических потерь пропорциональна скольжению.

Мощность на валу асинхронного двигателя P₂ меньше полной механической мощности Р₂’ на величину механических Р_мех и добавочных Р_добпотерь:

Р₂ = Р₂’ — (Р_мех + Р_доб)

Таким образом:

Р₂ = Р₁ - SP,

где SP = P_сl + Р_э1 + Р_э2 + Р_мех + Р_доб.

Кпд асинхронного двигателя

Коэффициент полезного действия асинхронного двигателя есть отношение мощности на валу P₂ к потребляемой мощности P₁:

39.Механические характеристики

Механической характеристикой двигателя называется зависимость частоты вращения ротора от момента на валу n = f (M2). Так как при нагрузке момент холостого хода мал, то M2 ≈ M и механическая характеристика представляется зависимостью n = f (M). Если учесть взаимосвязь s = (n1 - n) / n1, то механическую характеристику можно получить, представив ее графическую зависимость в координатах n и М (рис. 1).

40.Рабочие характеристики

Рабочими характеристиками называют зависимости мощности, потребляемой двигателем  , потребляемого тока I, коэффициента мощности  , скорости вращения двигателя  , к.п.д.   и вращающего момента М от полезной мощности двигателя, отдаваемой на валу  . Рабочие характеристики определяют основные эксплуатационные свойства асинхронного двигателя.

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором

Короткозамкнутая обмотка ротора состоит из стержней 3, которые закладываются в пазы сердечника ротора. С торцов эти стержни замыкаются торцевыми кольцами 4. Такая обмотка напоминает “беличье колесо” и называют её типа “беличьей клетки” (рис. 1, позиция  а).

Короткозамкнутый ротор

Рис. 1

Электродвигатель с короткозамкнутым ротором не имеет подвижных контактов. За счёт этого такие электродвигатели обладают высокой надёжностью. Обмотка ротора выполняется из меди, алюминия, латуни и других материалов.

Асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором

Рис. 2

1 – станина, 2 – сердечник статора, 3 – обмотка статора, 4 – сердечник ротора с короткозамкнутой обмоткой, 5 – вал

Доливо-Добровольский выяснил, что у таких двигателей есть очень серьёзный недостаток – ограниченный пусковой момент. Он также назвал причину этого недостатка – сильно закороченный ротор. Им же была предложена конструкция электродвигателя с фазным ротором.

Достоинства асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором

• приблизительно постоянная скорость при разных нагрузках;

• возможность кратковременных механических перегрузок;

• простота конструкции;

• простота пуска и легкость его автоматизации;

• более высокие cos φ и КПД, чем у электродвигателей с фазным ротором.

45.Регулирование частоты вращения

Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей согласно уравнению n=(1-s)n₁можно осуществить изменением:

• частоты вращения первичного магнитного поля n₁=f₁/p;

• первичной частоты f₁ или числа пар полюсов p двигателя;

• величины скольжения двигателя s.

Регулирование частоты вращения изменением первичной частоты требует применения специальных источников питания с регулируемой частотой (синхронных генераторов с переменной частотой вращения, полупроводниковых преобразователей и т.п.). Чтобы не уменьшать перегрузочную способность, не ухудшать коэффициент мощности и КПД, при регулировании целесообразно выдержать условие Φ=const. Поэтому из условия U₁≈ E₁= 4,44f₁ω₁k_об1Φ следует, что с увеличением f₁ надо увеличить напряжение, а с уменьшениемf₁ - уменьшать. Обычно при регулировании U₁/f₁=const.

46.Однофазные и конденсаторные

1)Строго говоря, именно однофазным называется такой асинхронный двигатель, который имеет на статоре одну рабочую обмотку, которая подключается к сети однофазного тока. Запуск осуществляется дополнительной (меньшей) пусковой обмоткой, которая подключается через ёмкость/индуктивность к основной сети на время пуска или замыкается накоротко (в двигателях малой мощности).

Преимуществом двигателя является простота конструкции (короткозамкнутый ротор). Недостатки - малый пусковой момент (или вообще его отсутствие) и низкий КПД.

Применяются в основном в вентиляторах малой мощности (настольных, оконных, для ванных комнат и т.п.). Самым массовым советским вентилятором такого типа (и двигателем для него) был "ВН-2" мощностью 15 Ватт. Особенностью его конструкции является установка шарикового подшипника только с одной стороны вала двигателя (противоположной крыльчатке вентилятора), в результате из-за значительных изгибающих нагрузок подшипник (и двигатель) сильно шумит даже на малых оборотах.

   2) Асинхронный электродвигатель, питаемый от однофазной сети и имеющий на статоре две обмотки, одна из которых включается в сеть непосредственно, а другая — последовательно с электрическим конденсатором для образования вращающегося магнитного поля. Конденсаторы создают сдвиг фаз между токами обмоток, оси которых сдвинуты в пространстве. Наибольший вращающий момент развивается, когда сдвиг фаз токов составляет 90°, а их амплитуды подобраны так, что вращающееся поле становится круговым. При пуске К. а. д. оба конденсатора включены, а после его разгона один из конденсаторов отключают; это обусловлено тем, что при номинальной частоте вращения требуется значительно меньшая емкость, чем при пуске. К. а. д. по пусковым и рабочим характеристикам близок к трёхфазному асинхронному двигателю. Применяется в электроприводах малой мощности; при мощностях свыше 1 квт используется редко вследствие значительной стоимости и размеров конденсаторов.