3.Будова принцип дії асинхронного двигуна з фазним ротором

Асинхронний двигун заснований на принципі обертання електромагнітного поля навколо короткозамкненого ротора. Трифазний асинхронний мотор має три обмотки, розташовані під кутом 120 градусів один до одного, в яких обертається полі. Обертання поля збігається з обертанням якоря генератора, зсув між фазами так само становить 120 градусів.

рис. 1.1.13. Модель трифазного асинхронного двигуна

Розглянемо принцип дії асинхронного двигуна. На рис. 1.1.13 обертове поле статора умовно зображене у вигляді полюсів постійного магніта, які обертаються з частотою n₁. Обмотка ротора короткозамкнена. Поле статора при обертанні перетинає провідники обмотки ротора і наводить в них ЕРС. Так як обмотка ротора замкнена, то в провідниках цієї обмотки виникають струми. Струм в кожному з провідників обмотки ротора, взаємодіючи з полем статора, створює електромагнітну силу F_ем .Сукупність F_ем створює електромагнітний момент М, який приводить ротор в обертання з частотою n₂ в напрямку обертового поля. Таким чином, електрична енергія, яка поступає з мережі в обмотку статора, перетворюється в механічну енергію обертання ротора.

4. Магнітне поле, вектор магнітної індукції якого обертається в просторі, називається магнітним обертовим полем.

Магнітне обертове поле, вектор магнітної індукції якого не змінюється по величині і обертається з постійною кутовою швидкістю, називається круговим.

Якщо порушена геометрична або електромагнітна симетрія в трифазній електричній машині (амплітуди струмів окремих фаз не однакові відсутній струм в одній з фаз, обмотка однієї з фаз включена неправильно і т. п.), то магнітне обертове поле, стає еліптичним, тобто вектор результуючої магнітної індукції змінюється по величині і обертається із змінною кутовою швидкістю. Найкращі умови для роботи електричних машин створює кругове обертове магнітне поле.

Щоб зрозуміти принцип утворення обертового магнітного поля в трифазній машині, розглянемо рис.1.1.12, на якому зображені котушки трьох фаз (А, В і С), зміщені в просторі на 120°. Там же представлені графіки струмів трифазної системи.

Рис.1.1.12. Принцип отримання обертового магнітного поля з допомогою трифазного змінного струму

Струм, проходячи по котушці, створює пульсуюче магнітне поле, вісь якого співпадає з віссю котушки, а напрямок і величина визначаються напрямком і величиною струму. Будем вважати, що магнітне коло машини ненасичене і величина магнітної індукції в повітряному проміжку Во пропорційна струмові. Приймемо за позитивний напрямок поля (при позитивному струмі) напрямок від котушки до центру машини, причому поля фаз будемо зображати векторами  , а результуюче поле вектором  .

В момент часу t₀ струм в фазі А відсутній, тому поле обмоткою А не створюється. В цей же час фази В і С створюють відповідно поля   і  . Результуюче (сумарне) поле в момент часу t₀ зображається вектором  .

Через 1/3 періода струм в фазі В відсутній і в момент часу t₁ трифазна обмотка створює магнітне поле, вектор якого   виявиться повернутим на 120° відносно свого положення в момент часу t°.

Аналогічно, розглядаючи магнітні поля в моменти часу t₂ і t₃, можна замітити, що результуюче поле трифазної обмотки, залишаючись постійним за величиною, неперервно змінює свій напрямок.

Величина індукції В₀ обертового поля рівна 3/2 від максимальної індукції поля будь-якої з фаз.

Частота обертання поля в просторі залежить від частоти струму і числа полюсів. В даному випадку (2р=2) за один період зміни струму поле робить повний оберт. При частоті змінного струму f₁ частота обертання поля n₁=f₁ або n₁=60f₁.

Розглядаюче обертове магнітне поле еквівалентне полю двох полюсів магніта, що обертається в просторі з частотою n_i.

Як уже говорилось, при визначеній схемі з’єднання провідників обмотки статора, струми, які протікають по цій обмотці, можуть створювати обертове магнітне поле, еквівалентне полю чотирьох, шести і т.д. полюсів магнітів, що обертаються в просторі. В зв’язку з цим асинхронний двигун буде називатисячотирьохполюсним (2р=4; р=2), шестиполюсним і т.д.

За один період змінного струму магнітне поле повертається в просторі на кут, що відповідає двом полюсним поділам — 2t, тобто одній парі полюсів. Таким чином, чим більше полюсів у поля обмотки статора, тим менший просторовий кут поворота магнітного поля за один період змінного струму, а тому, тим менша синхронна частота обертання поля статора, об/хв:

 (1.1.2)

5 Будова та принцип дії генератора постійного струму паралельного збудження На рис. 7.5 представлена принципова схема генератора постійного струму паралельного збудження. Цей генератор є машиною із самозбудженням, у якої струм збудження береться від якоря машини. У цьому випадку обмотка збудження генератора приєднується паралельно затискачам якоря. Для можливості самозбудження такого генератора потрібне дотримання певних умов. Умовами самозбудження генератора постійного струму є: а) наявність поля залишкового магнетизму в сердечниках полюсів і станині машини; б) правильне підключення обмотки збудження до затискачів якоря, при якому створюване струмом збудження магнітне поле підтримує поле залишкового магнетизму (див. рис. 7.5). При цих умовах виникне процес самозбудження генератора і його напруга буде поступово наростати, а з ним зростати й струм збудження. Як видно з рис. 7.6, у процесі самозбудження генератора е.р.с. е якоря наростає по кривій 1, а спадання напруги в ланцюзі збудження іш(rш + ρ) — по прямій 2. Тому коли е.р.с. якоря е > іш(rш + ρ), відбувається процес самозбудження генератора; коли ж ця е.р.с. е = Е = Іш(rш + ρ), даний процес закінчується. Межею цього є точка а перетину прямої 2 з кривою 1 (див. рис. 7.6). Різниця ординат між кривою 1 і прямою 2 фізично являє собою змінну е.р.с. самоіндукції, індуковану в обмотці збудження від наростання її потоку при самозбудженні машини. З рис. 7.6 видно, що

де rш — омічний опір обмотки збудження, Ом; ρ — додатковий опір в її ланцюзі у вигляді регульованого реостата, Ом; k і q — масштаби е.р.с. якоря і струму збудження.  Як показує рівняння (7.1), кут нахилу зазначеної прямої залежить від величини загального опору ланцюга збудження (rш + ρ). Чим менший цей опір, тим при більшій напрузі закінчується процес самозбудження машини, і навпаки. Характеристику холостого ходу генератора паралельного збудження можна зняти дослідним шляхом при незалежному збудженні. У цьому випадку обмотка збудження генератора відключається від затискачів якоря й тимчасово включається на стороннє джерело підходящої напруги. Ця характеристика має вигляд, аналогічний кривій, зображеній на рис. 7.2.