2. Векторная диаграмма и схема замещения ад

ВАД электромагнитная энергия передается со статора на ротор только через магнитное поле, аналогично тому, как в трансформаторе энергия передается цепи из во вторичную. Поэтому векторная диаграмма для АД строится также, как для трансформатора под нагрузкой. Основными уравнениями будут уравнения Эл. равновесия ЭДС и напряжений статора и ротора (на фазу) и уравнение м.д.с. (или токов). Запишем их сразу в приведенном виде:

(1)

Вспомогательное равенство для построения .

Покажем вывод 2-го уравнения системы: в предыдущем параграфе ток ротора записан так: , откуда. Заменимиприведенными величинами:

;

, где: - приведенное активное сопротивление ротора;- приведенное индуктивное сопротивление ротора.

Тогда окончательно и получим второе уравнение:.

Это уравнение в отличии от трансформатора, не содержит члена , так как ротор (даже фазный) в рабочем режиме обычно замкнут накоротко, а не на нагрузку, как трансформатор.

По уравнениям (1) построим полную векторную диаграмму АД, выбрав за исходный вектор

Ф – основной магнитный поток. Порядок построения: →второе уравнение→

Полная векторная диаграмма АД дает наглядное представление о фазовых соотношениях векторов отдельных электрических величин (Ф, Е, I), но она трудоемка в построении и имеет малую точность. Для расчетов АД более пригодна эл. схема замещения. Она позволяет по напряжению сети Uи параметрам АД (r₁, r₂, r₀, x₁, x₂,x₀) определить аналитически токи ротора и статора.

Прежде, чем перейти к схеме замещения АД, преобразуем уравнения системы (1), введя следующие обозначения:

-

-(2)

Второе уравнение системы (2) получено предварительным умножением на (-1) и введением новых обозначений. По уравнениям (2) построим совмещенную векторную диаграмму АД.

Порядок построения тот же: →второе уравнение→.

Уравнениям (2) и совмещенной диаграмме соответствует следующая электрическая схема, которая и принимается за Т-образную схему замещения АД.

Энергетические соответствия:

r₁- нагрев обмотки статора;

r₂- нагрев обмотки ротора;

r₀- потери в стали.

Схема представляет собой смешанное соединение и легко может быть рассчитана символистическим методом. Ток намагничивания у АД получается (20-30)% I_n, значительно больше, чем у трансформаторов (3-10)% I_n.

Это вызывается наличием зазора между ротором и статором, что увеличивает R_м.

2. Потери энергии и к.П.Д. Ад

В любой электрической машине часть преобразуемой энергии неизбежно расходуется в виде тепла, рассеиваемого в различных частях машины. Во вращающихся электрических машинах, например, АД, имеются потери энергии трех видов: потери на нагрев обмоток, потери в стали на гистерезис и вихревые токи, механические потери на трение. Кроме того, имеются незначительные добавочные потери.

Потери энергии в АД удобно рассмотреть при помощи его энергетической диаграммы:

Р– активная мощность, поступающая из сети на статор;

P_эм.=P_эм. – (P_об1+P_с1) – электромагнитная мощность, передаваемая со статора на ротор посредством магнитного поля;

P_мех.=P_эм. – (P_об2+P_с2) – активная мощность на валу идеализированного ротора, т.е. лишенного трения;

P₂= P_{мех .}– P_мех. – полезная механическая мощность на валу двигателя;

P_об= P_об1 + P_об2– потери мощности на нагрев обмоток статора и ротора;

P_c= P_с1 + P_с2 – потери в стали статора и ротора;

P_мех. – потери от трения в подшипниках, щеток о кольца, о воздух, вентиляционные потери;

P_доб.=0,5%P_ном.– добавочные потери, обусловленные пульсацией магнитного потока из-за зубчатости статора и ротора и растеканием части магнитного потока по станине.

P_об + P_c + P_мех. + P_доб. - суммарные потери.

η=.

До 28 кВт, η=(80-90)%

Более 28 кВт, η=(90-96)%