Роторы асинхронных машин
Короткозамкнутый ротор набирается из пластин электротехнической стали, изолированных друг от друга. В пазах находится обмотка. Если выполнить сечение перпендикулярно к оси ротора, то получается следующая картина (рис. 13.5).
|
Рис. 13.5. Короткозамкнутый ротор |
Рис. 13.6. Обмотка короткозамкнутого ротора |
Если мысленно удалить электротехническую сталь, то конструкция ротора будет иметь следующий вид (рис. 13.6). Обмотка представляет собой алюминиевые или медные стержни, замкнутые алюминиевыми или медными кольцами.
Лекция 15. Принцип действия асинхронного двигателя
При подключении обмотки статора к сети переменного тока в статоре практически мгновенно возникает вращающееся магнитное поле.
Рис. 14.1. Принцип действия асинхронного двигателя
Вращающееся магнитное поле пересекает проводники обмотки ротора и по закону электромагнитной индукции наводит в них ЭДС Е2. Направление ЭДС Е2 определяем по правилу правой руки. Так как обмотка ротора короткозамкнутая, в ней возникает ток I2 (рис. 14.1).
Вывод. В магнитном поле, создаваемом полюсами ВМП, появляются проводники с током I2. На них по закону Ампера будет действовать сила, направление которой определяется правилом левой руки (см. рис. 12.2). За счет пары сил F2 возникает вращающий момент М2П, где М2П – вращающий момент на валу двигателя при ω = 0.
Если М2П > М2С, то ротор придет во вращение, согласно основному закону динамики вращающегося движения
М2П – М2С = J·ε, (14.1)
где М2С – момент сопротивления, обусловленный наличием рабочего механизма; J – момент инерции, ε – угловое ускорение.
Так как для реального объекта J=const, то из выражения (14.1) следует, что ε > 0.
Вывод. Ротор приходит во вращение в направлении, которое совпадает с направлением вращающегося магнитного поля.
Допустим,
что
,
т. е. скорость ВМП равна скорости ротора,
тогда ВМП не пересекает проводники
обмотки ротора. Значит Е2
= 0, I2
= 0, F2
= 0, M2
= 0, т.е.
ротор не вращается.
Вывод.
Для нормальной работы асинхронного
двигателя необходимо выполнение условия
.
Данное неравенство характеризуется
специальной величиной, которая
обозначаетсяS
и называется скольжением.
. (14.2)
При номинальной нагрузке на валу двигателя S = 10-2 ÷ 6·10-2, в режиме холостого хода двигателя (т.е. когда на валу двигателя нет нагрузки: М2С≈0) S =10-4 ÷6·10-5.
Однофазный асинхронный двигатель
Рассмотрим электрическую схему однофазного асинхронного двигателя с одной обмоткой на статоре. Однофазный асинхронный двигатель – это асинхронный двигатель, подключенный к однофазной сети переменного тока. Конструкция совпадает с конструкцией трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором. Такой асинхронный двигатель вращающегося магнитного поля не создает, так как отсутствует пространственный и временной сдвиг. Для создания вращающегося магнитного поля однофазный асинхронный двигатель снабжают наряду с рабочей обмоткой пусковой обмоткой, которая имеет пространственный сдвиг относительно рабочей обмотки на 90° (рис. 14.3). Кроме того, однофазный асинхронный двигатель имеет фазосдвигающие элементы zп, роль которых могут играть сопротивление R, индуктивность L, емкость С.
Наиболее часто в качестве фазосдвигающего элемента zп используют емкость. Такие двигатели называются конденсаторными однофазными двигателями. В момент пуска ключ К замкнут, и механическая характеристика, соответствующая асинхронному двигателю (рис. 14.3), имеет следующий вид (рис. 14.2).
|
Рис. 14.2. Механическая характеристика однофазного асинхронного двигателя |
Рис. 14.3. Схема подключения однофазного асинхронного двигателя |
Когда скорость двигателя становится равной скорости ωа, ключ К размыкается и работа двигателя дальше происходит по механической характеристике CN.