Машины 5 семестр / лекции / Асинхронник 1

С помощью металлографитных щеток, скользящих по контактным кольцам, в ротор включают пускорегулирующий реостат, т. е. в каждую фазу роторавводят добавочноеактивное сопротивление.

1 — обмотка статора; 2 — сердечник статора; 3— корпус; 4 — сердечник ротора; 5 — обмотка ротора; 6—вал; 7—кольца; 8—пусковой реостат

АСИНХРОННАЯ МАШИНА ПРИ ЗАТОРМОЖЕННОМРОТОРЕ

Режим работы асинхронной машины при заторможенном роторе наиболее прост для исследования, так как при этом обмотки статора и ротора пересекаются магнитным потоком с одной и той же скоростью, т. е. частоты ЭДС статора f1 и ротора f2 равны.

Холостой ход. При анализе можно учитывать только первые гармонические ЭДС статора и ротора соответственно

Отношение

называют коэффициентомтрансформацииЭДС. Для основных гармонических обмоточные коэффициенты обычно равны 0,96...0,90 и поэтому можно считать

При ХХ для каждой обмотки фазы статора можно составить уравнение, полностью тождественное уравнению для первичной обмотки трансформатора при холостом ходе:

По данному уравнению строится векторная диаграмма одной фазы, показанная на рисунке 5 (а).

где E1 —ЭДС, индуцируемая вращающимся магнитным потоком Ф, охватывающим обмотки ротораи статора;

E 1 4,44f1kоб1w1Ф 1т

ЭДС, вызываемая потоком рассеяния обмотки статора (на диаграмме учитывается падением напряжения в индуктивном сопротивлении рассеяния.

Ток холостого хода I0 в АД из-за воздушного зазора между ротором и статором значительно больше, чем в трансформаторе (20...40% от номинального тока по сравнению с 0,5...3% у трансформатора), поэтому нельзя пренебрегать паденияминапряжения jI0 X1 и I0R1

Большой ток ХХ один из главных недостатков АД,так как вызывает увеличение потерь в обмотке статора (особенно в небольших машинах) и уменьшение коэффициента мощности машины. Для снижения тока стремятся выполнять в АД минимально возможные технологии зазоры. В АД 5кВт и менее зазоры между статором и ротором равны 0,1...0,3 мм.

Работа машины под нагрузкой. Асинхронную машину с заторможенным ротором можно использовать в качестве трансформатора, если в цепь обмотки ротора (вторичной обмотки) включить сопротивление нагрузки Ζн. Ее уравнения в комплексной форме аналогичны уравнениям трансформатора. По данным уравнениям строится векторная диаграмма.

Поскольку обмотки фаз ротора сдвинуты в пространстве, а токи в них имеют временной сдвиг, они создают бегущую волну МДС ротора F2, частота вращения которой

где f2 и р2 — частота тока и число пар полюсов ротора.

При неподвижном роторе ЭДС в обмотках статора и ротора имеют одинаковую частоту, т. е. f2 =f1, поэтому nF 2 = 60f1/p2.Асинхронная машина может работать только при равенстве частот вращения бегущих волн МДС статора F1 и ротора F2. Следовательно, статор и ротор должны иметь одинаковое число полюсов, т. е. p1=p2=p. Бегущие волны МДС ротора и статора неподвижны одна относительно другой и взаимодействуют между собой, обеспечивая передачу мощности из статора в ротор так же, как и в трансформаторе. Для асинхронной машины, как и для трансформатора, справедливо условие Φ ≈ const, т. е. магнитный поток при изменении режима работы изменяется мало.

РАБОТААСИНХРОННОЙ МАШИНЫ ПРИ ВРАЩАЮЩЕМСЯ РОТОРЕ

Частота вращения ротора n2 обычно отличается от частоты вращения поля статора n1. При этом частота ЭДС, индуцируемой в роторе, пропорциональнаразностиданныхчастот:

При вращении ротора ЭДС в его обмотке

или

В асинхронной машине магнитное поле, вращающееся с частотой n1, возникает в результате совместного действия бегущих волн МДС ротора и статора. Оно служит связующим звеном между статором и ротором, обеспечивая обмен энергией между ними, точно так же, как переменное магнитное поле в трансформаторе осуществляет передачу энергии из первичной обмотки во вторичную.

Энергетическаядиаграмма.

При работе АД в двигательном режиме к статору из сети подводится мощность

В ротор посредством вращающегося магнитного поля передается электромагнитная мощность

Где электрические потери Рэл1 в активном сопротивлении обмотки статора и магнитные потери ΔΡм1 в статоре. Часть электромагнитной мощности,