Тема 2.1 Асинхронні двигуни.
1. Загальні відомості про конструкцію та принцип роботи асинхронних двигунів.
2. Розташування та призначення елементів АД.
Принцип дії асинхронної Двигуни та генератори базується на використанні обертового магнітного поля, яке індукує електрорушійну силу (ЕРС) в обмотці ротора, що стає причиною протікання струмів в цій обмотці. В результаті взаємодії цих струмів з обертовим магнітним полем створюється електромагнітний момент, який обертає ротор Двигуни та генератори, якщо вона працює в режимі двигуна, або гальмує його, якщо машина працює в режимі генератора або електромагнітного гальма.
Магнітне поле в машині створюється обмотками, по яких протікає електричний струм.
На рис. 1.1 ,а показано поперечний переріз однофазної двополюсної Двигуни та генератори з обмоткою, яка складається з трьох котушок, розташованих в пазах статора. Котушки обмотки увімкнені так, що струми, які по них протікають, створюють магніторушійну силу (МРС), діаграма розподілу якої по обводу статора показана ступінчастою кривою Р (рис. 1.1 ,б).
Рис. 1.1.Поперечний перетин Двигуни та генератори з однофазною розподіленою обмоткою (а) та діаграма розподілу МРС, що створена обмоткою (б)
Оскільки використання діаграм розподілу МРС для аналізу процесів перетворення енергії в машині не є зручним, для кількісної оцінки МРС використовують амплітудне значення першої гармоніки цієї МРС, яку визначають за формулою
де I- максимальне значення струму в обмотці, А;
ω1- кількість витків однієї фази;
кр1 - коефіцієнт розподілу обмотки для першої гармоніки
- Кількість пазів на полюс і фазу;
Z1, - Кількість пазів статора;
р – Кількість пар полюсів
m- Кількість фаз
У загальному випадку для будь-якої (v-тої) гармоніки МРС коефіцієнт розподілу обмотки
Повне використання магнітного потоку в машині досягається за умови: кр1, = 1. Водночас для послаблення впливу вищих гармонік магнітного поля та наближення форми поля до синусоїди для гармонік v = 3, 5, 7, ... прагнуть виконати умову кр1 =0.
Розподіл обмотки зменшує деякі вищі гармоніки поля але, в переважній більшості випадків, цього не вистачає. Тому для зменшення впливу вищих гармонік обмотки виконують з вкороченням кроку котушок, тобто з віддаллю між активними сторонами котушки, меншою від полюсної поділки. Вплив вкорочення обмотки враховує коефіцієнт вкорочення обмотки.
де у- крок між активними сторонами однієї котушки обмотки.
При підключенні однофазної обмотки до джерела змінного струму в машині виникає магнітне поле, яке пульсує з частотою струму, яким живиться обмотка.
Для
утворення обертового поля на статорі
Двигуни та генератори встановлюють
ти-фазну обмотку. Осі сусідніх фазних
обмоток зсувають у просторі на кут
.
На рис.1.2,а зображено поперечний перетин
трифазної Двигуни та генератори, показано
розташування осей обмоток U, V,W,та напрямки
векторів МРС, які відповідають вказаним
на рисунку напрямкам струму в фазних
обмотках.
К
ожна
з фазних обмоток підключається до
джерела, яке живить її струмом, що
змінюється за законом
де
Іа- амплітудне значення струму;
колова частота змінного струму;
f-частота струму,
k - номер фази;
m1: - кількість фаз.
де
Іа- амплітудне значення струму;
= 2nf - колова частота змінного струму;
-
частота струму; k - номер фази; т1 - кількість
фаз.
Якщо додержано умови, викладені вище, у фазних обмотках з часом змінюються величини струмів (рис. 1.2,6), відповідно до цього змінюються і величини МРС фазних обмоток. Результуюча величина МРС Двигуни та генератори FΣ визначається як сума МРС фазних обмоток Fv Fu і Fw, зміна значень яких веде до зміни напрямку дії результуючої МРС, рис. 1.2,в. Як видно з рис. 1.2,в, величина результуючої МРС FΣ залишається постійною і весь час обертається в одному напрямку. Стає очевидним, що магнітне поле в трифазній машині обертається, і це справедливо для машин з будь-якою кількістю фаз. Повний оберт поля по розточці статора в двополюсній машині відбувається за один повний період зміни струму живлення. В машинах з більшою кількістю пар полюсів p для здійснення повного оберту поля по обводу статора необхідно р повних періодів струму, а отже, частота обертання поля статора, об/хв,
(1.6)
Цю частоту обертання поля називають синхронною частотою.
Рис. 1.2. Розташування трифазної обмотки статора (а), миттєві значення струмів (б) і поворот результуючого магнітного потоку, утвореного трьома фазами обмотки
Ураховуючи, що за сформульованим вище принципом дії асинхронної Двигуни та генератори магнітне поле повинне індукувати ЕРС в обмотці ротора, що можливе лише за умови, коли частота обертання ротора n не збігається з синхронною частотою поля /і,, а отже, повинна виконуватися умова
(1.7)
Де
- ковзання асинхронної Двигуни та
генератори.
Лекція