Баланс активних потужностей асинхронного двигуна. Баланс активних потужностей асинхронного двигуна можна уявити таким рівнянням

Р_е = Р_1е + Р_м + Р_2е + Р_мех = Р_1е + Р_м + Р_2е + Р_мех + Р.

Тут:

• Р_е = 3U₁I₁cos  ₁ – потужність, що споживається двигуном з мережі;

• Р_1е = 3 I₁²R₁ – електричні втрати в обмотці статора (втрати в міді);

• Р_м – магнітні втрати в сталі статора;

Магнітні втрати в роторі пропорційні частоті f₂, дуже малі і ними нехтують.

• Р_2е = 3 I₂²R₂ – електричні втрати в обмотці ротора (втрати в міді);

• Р_мех – повна механічна потужність, що розвивається двигуном;

• Р_мех – механічні втрати в двигуні;

• Р – корисна потужність на валу двигуна.

Корисна механічна потужність двигуна Р менша за потужність Р_мех на величину механічних втрат в двигуні: Р = Р_мех – Р_мех.

Величина Р_е м = Р_е – Р_1е – Р_м уявляє собою електромагнітну потужність двигуна, що передається від статора до ротору через обертове магнітне поле.

В заводському паспорті, на щитку двигуна і в каталогах вказується не споживана з мережи електрична потужність Р_е, а корисна механічна потужність Р_н на валу двигуна при номінальному режимі роботи.

Асинхронний лінійний двигун (лад).

Лінійний електродвигун винайшов в 1902 р. англійський інженер Трамбета. В ЛАД електроенергія перетворюється безпосередньо в механічну енергію прямолінійного переміщення робочого органу машин і механізмів. В цих агрегатах відсутня громіздка проміжна механічна ланка, що перетворює обертовий рух в поступовий. Крім того, ці двигуни бесконтактні, тобто без механічних зв’язків між статором і вторинним елементом двигуна.

ЛАД використовуються в крнвейєрних лініях, в виконавчих елементах автоматики, у високошвидкісному надземному електротранспорті (швидкість понад 400–500 км/год.) в тому числі поїздів монорейкових естакадних шляхів на повітряній подушці або магнітній підвісці. (Один з випробувальних полігонів вагонів таких поїздів був розташований на березі Київського водосховища.

Л АД має такі ж конструктивні елементи як і звичайний асинхронний двигун, але дещо видозмінені. Поперечний перетин внутрішньої поверхні статора такого двигуна – прямолінійний, а не круговий. Такий статор можна уявити, якщо подумки розрізати статор звичайного асинхронного двигуна по радіусу і розгорнути на площині. В пазах такого статора розміщується трифазна обмотка. Вторинний елемент – також «пласка» конструкція (уявно отримана з розгорнутого ротора асинхронного двигуна).

При підключенні обмотки статора до мережі трифазної напруги трифазна система струмів утворює магнітний потік, який рухається вздовж статора. Цей магнітний потік, що рухається, індукує в обмотці вторинного елемента ЕРС, під дією якої в ній виникає струм. Взаємодія струму з магнітним потоком, що рухається, утворює силу, яка спрямована в бік руху магнітного потоку і діє на вторинний елемент. Під дією цієї сили вторинний елемент почне переміщуватись в сторону розповсюдження магнітного потоку з деяким відставанням (ковзанням) від нього.

Однофазний асинхронний двигун.

Н а статорі однофазного асинхронного двигуна розташована одна обмотка. Ротор двигуна має короткозамкнуту обмотку. Протікаючий по обмотці статора змінний струм утворює пульсуючий магнітний потік, що змінює свій напрямок з частотою напруги мережі. Напрямок цього потоку постійний в часі і його значення в часі змінюється за синусоїдальним законом.

Пульсуючий магнітний потік можна уявити як результат складання двох рівних за величиною потоків, що обертаються з однаковою частотою, але в протилежних напрямках. Для кожного моменту часу векторна сума потоків, що обертаються, дорівнює пульсуючому магнітному потоку.

n_I = n_II = n₁ – оберти магнітних потоків; n₂ – оберти ротора.

При нерухомому роторі ці потоки (Ф_І і Ф_ІІ) утворюють обертаючі моменти, напрямки яких, як вже нам відомо, співпадають з напрямком обертання магнітних потоків. Тобто потоки Ф_І і Ф_ІІ утворюють рівні, але протилежні за напрямком обертаючі моменти, в результаті чого ротор не може зрушити з місця. Якщо ротор обертати зовнішнім зусиллям в напрямку обертання потоку Ф_І, то потік Ф_І буде прямим, а потік Ф_ІІ зворотним до ротора. При цьому ковзання ротора по відношенню до потоків Ф_І і Ф_ІІ стає різним. Ковзання по відношенню до прямого потоку S_I = (n_I – n₂) / n_I = (n₁ – n₂) / n₁, а ковзання по відношенню до зворотного потоку S_IІ = (n_IІ + n₂) / n_IІ = (n₁ + n₂) / n₁ = [n₁ + n₁(1 – S_I)] / n₁ = 2 – S_I.

При пуску двигуна S_І = 1 і S_ІІ = 1. Якщо S_І = 0, то S_ІІ = 2, а якщо S_І = 2, то S_ІІ = 0.

З а залежностями М_І(S_I) i M_II(S_II) можна побудувати сумарний обертаючий момент M(S)

З цієї залежності можна побачити, що при S_І = S_ІІ = 1 обертаючий момент М = 0. При зменшенні ковзання S_І двигун розвиває обертаючий момент, направлений в сторону обертання потоку Ф₁; при зменшенні ковзання S_ІІ (S_ІІ < 1) – в сторону обертання потоку Ф_ІІ: отже, якщо якось привести ротор до обертання, то виникає момент М > 0, який буде підтримувати це обертання.

Д ля утворення початкового обертаючого моменту (для пуску двигуна) використовують спеціальну пускову обмотку (ПО), розташовану на статорі під кутом 90 до робочої. Послідовно з пусковою обмоткою включений конденсатор С, завдяки якому струм в цій обмотці випереджує за фазою напругу в мережі на деякий кут.

Використання пускової обмотки забезпечує виконання двох необхідних умов отримання магнітного потоку, що обертається (зсув обмоток статора в просторі і зсув струмів в обмотках на деякий кут). Після розгону пускова обмотка відключається.