14. Конструктивные особенности и принцип действия асинхронного двигателя.

Трёхфазный асинхронный двигатель содержит неподвижную часть – статор и вращающуюся часть – ротор [6-8].

Статор имеет: корпус, магнитопровод и трёхфазную обмотку. Корпус выполняется в виде полого цилиндра, во внутренней части которого расположен магнитопровод. Магнитопровод статора собирается из штампованных листов электротехнической стали. Он имеет пазы для укладки обмотки.

Магнитопровод ротора тоже собирается из штампованных листов электротехнической стали с пазами для укладки проводников ротора. Обмотка ротора может быть трёхфазной и многофазной.

Трёхфазная обмотка ротора выполняется по тем же принципам что и у статора. Фазы ротора включаются в звезду, а выводы отдельных фаз подсоединяются к контактным кольцам, которые связаны неподвижно с валом ротора. Такой двигатель называют с фазным ротором.

Многофазная обмотка ротора выполняется в виде беличьей клетки, которая состоит из стержней, в торцевых частях находятся замыкающие кольца. В этом случае двигатель называют с короткозамкнутым ротором, а каждый стержень ротора можно рассматривать как одну фазу обмотки ротора.

Угловую скорость изменения электрических переменных измеряют в электрических радианах за секунду, а временной сдвиг между переменными измеряют в электрических градусах. В пространственной области скорость вращения и угловой сдвиг между переменными можно измерять как с помощью геометрических, так и электрических градусов. Связь между ними зависит от числа пар полюсов

.

синхронная скорость двигателя при номинальной частоте обычно указывают в об/мин. Связь между и описывается равенством или об/мин.

Вращающееся магнитное поле образуется и при числе фаз . Оно получается из пульсирующих полей и для его создания следует выполнить два условия:

1) геометрические оси каждой фазы статора должны быть смещены в пространстве под углом геометрических градусов;

2) напряжения и токи в каждой фазе должны быть смещены во времени на угол электрических градусов

Принцип действия

Магнитный поток , создаваемый токами статора , вращается относительно статора с синхронной скоростью (рис.1.16). Если ротор вращается в этом же направлении со скоростью , то поле статора перемещается относительно ротора со скоростью или со скольжением .

Скольжение – это скорость поля относительно ротора в относительных единицах,базовой величиной является .

П ри S-отрицательных,ω>ω_s ротор опережает поле, генераторный режим. ω<ω_s -двигательный режим. Если ω крутится в обратную сторону(противовключение). Вращающееся поле статора наводит в каждой фазе статора и ротора синусоидальные ЭДС с угловыми частотами и

(1.30)

Действующие значения ЭДС:

Конструктивные коэффициенты k₁ и k₂

Электрическая машина является электромеханическим преобразователем электрической энергии в механическую энергию. Полезная работа создаётся только активной мощностью, потребляемой от источника переменного тока. Основная часть этой энергии в виде электромагнитной мощности передаётся на вал двигателя, а оставшаяся часть идёт на потери в двигателе

При взаимодействии активной составляющей тока ротора с результирующим магнитным потоком возникают электромагнитные силы F, действующие на проводники ротора (рис.1.16)

1 5. Методика построения векторной диаграммы АД с помощью схемы замещения.

М етодика построения:

1)Изображается векторная диаграмма для всех токов.

2)Изображается векторная диаграмма для всех потокосцеплений.

3)Изображается вектора для ЭДС наводимых соответствующими потокосцеплениями (на отдельных участках схемы замещения)

16. Способы регулирования скорости двигателя переменного тока.

способы регулирования скорости асинхронного двигателя: изменение дополнительного сопротивления цепи ротора, изменение напряжения, подводимого к обмотке статора, двигателя изменение частоты питающего напряжения, а также переключение числа пар полюсов.

Р егулирование частоты вращения асинхронного двигателя путем введения резисторов в цепь ротора

Введение резисторов в цепь ротора приводит к увеличению потерь мощности и снижению частоты вращения ротора двигателя за счет увеличения скольжения, поскольку n = nо (1 - s).

Из рис. 1 следует, что при увеличении сопротивления в цепи ротора при том же моменте частота вращения вала двигателя уменьшается.

Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя изменением напряжения на статоре

Изменение напряжения, подводимого к обмотке стат

ора асинхронного двигателя, позволяет регулировать скорость с помощью относительно простых технических средств и схем управления. Для этого между сетью переменного тока со стандартным напряжением U1ном и статором электродвигателя включается регулятор напряжения.

Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя изменением частоты питающего напряжения

Так как частота вращения магнитного поля статора nо = 60f/р, то регулирование частоты вращения асинхронного двигателя можно производить изменением частоты питающего напряжения.

Принцип частотного метода регулирования скорости асинхронного двигателязаключается в том, что, изменяя частоту питающего напряжения, можно в соответствии с выражением при неизменном числе пар полюсов р изменять угловую скорость nо магнитного поля статора.

17. Способы регулирования скорости двигателя постоянного тока

Из уравнения электромеханической характеристики двигателя постоянного тока независимого возбуждения следует, что возможны три способа регулирования его угловой скорости:

1) регулирование за счет изменения величины сопротивления реостата в цепи якоря,

2) регулирование за счет изменения потока возбуждения двигателя Ф,

3) регулирование за счет изменения подводимого к обмотке якоря двигателя напряжения U. Ток в цепи якоря Iя и момент М, развиваемый двигателем, зависят только от величины нагрузки на его валу.

1 способ регулирования скорости двигателя постоянного тока изменением сопротивления в цепи якоря. Схема включения двигателя для этого случая представлена на рис. 1, а электромеханические и механические характеристики — на рис. 2, а. 

Рис. 1. Схема включения двигателя постоянного тока независимого возбуждения

Рис. 2. Механические характеристики двигателя постоянного тока при различных сопротивлениях цепи якоря (а) и напряжениях (б)

18. Принцип создания вращающегося магнитного поля.

Принцип работы асинхронных машин связан с понятием вращающегося магнитного поля. Обмотка, создающая вращающееся поле, представляет собой m-фазную систему, т.е. состоит из m обмоток, которые сдвинуты друг относительно друга в пространстве и по которым протекают токи, сдвинутые во времени. Каждая из обмоток фаз создает пульсирующий поток (неподвижный в пространстве и изменяющийся во времени), сдвинутый относительно других в пространстве и во времени. Если все обмотки фаз имеют одинаковое число витков и сдвинуты в пространстве на одинаковый пространственный угол γ, токи имеют одинаковую амплитуду Im и частоту f и сдвинуты во времени на одинаковый угол β, то результирующее магнитное поле будет круговым. Это означает, что поток представляет собой вектор постоянной длины, вращающийся в пространстве с постоянной угловой скоростью.

Угловая скорость магнитного поля, называемая синхронной скоростью машины переменного тока, будет равна (рад/с)

ω₁ = 2πf / р_м, (3.2)

где р_м - число пар полюсов обмотки. Синхронная частота вращения (об/мин) n₁ = 60 f / р_м.

Если изменить порядок чередования любых двух обмоток фаз, то вектор магнитного поля будет вращаться в противоположную сторону.

Асинхронная машина, как и электрические машины других типов, является обратимой. Принцип действия асинхронной машины основан на электромагнитном взаимодействии вращающегося магнитного поля статора с токами, наведенными этим полем в роторе. Поскольку наведение ЭДС в роторе возможно только при неравенстве угловых скоростей ротора ω₂ и магнитного поля статора ω₁, то условие ω₂ ≠ ω₁ является обязательным для создания электромагнитного момента в любом режиме работы асинхронной машины. В качестве характеристики этого неравенства вводится понятие скольжения: