3.1.3 Логическая диаграмма функционирования
Можно объяснить принцип действия асинхронного двигателя с помощью логической диаграммы (Рис.3.7).
Рис.3.7
Последовательность действий, согласно логической диаграмме, такова:
1) под
действием трёхфазного напряжения
в каждой фазе обмотки протекает ток
;
2) этот ток создает магнитный поток вращающийся с частотой ns;
3)
согласно закону электромагнитной
индукции (ЭМИ)
магнитный поток наводит две э.д.с. статора
и ротора
;
4) э.д.с.
и напряжение
определяют ток
;
5) под
действием э.д.с.
возникает ток
,
который в свою очередь создает свой
магнитный поток;
6)
окончательно алгебраическая сумма
намагничивающих сил
создает рабочий магнитный поток Фp
асинхронного
двигателя;
7) ток
,
взаимодействуя с магнитным потоком Фp
производят
электромагнитные силы (ЭМС)
и вращающий момент МД.
3.1.4 Скольжение
Ротор асинхронного двигателя вращается с частотой n меньшей чем синхронная частота вращения ns, поэтому для оценки разности частот используется относительная величина, называемая скольжение:
Это очень важная характеристика асинхронной машины.
Если преобразовать это выражение относительно n
n = ns (1 - s ) ,
то станет ясно, что эта формула прямой линии (Рис.3.8):
Рис.3.8
На этой линии имеется две характерные точки:
1) n = ns, s = 0 - функционирование без нагрузки
(физически данная точка не существует);
2) n = 0 , s = 1 - пуск двигателя.
Эти точки делят линию на три интервала:
1) s < 0 - функционирование в качестве генератора;
2) 0 < s < 1 - функционирование в качестве двигателя;
3) s > 1 - функционирование в качестве электромагнитного тормоза.
3.1.5 Элементы конструкции асинхронного двигателя
Асинхронный двигатель конструктивно состоит из статора - неподвижная часть и ротор - вращающаяся часть.
Статор. Сердечник статора представляет из себя цилиндр, собранный из пластин электротехнической стали с пазами на внутренней стороне. В эти пазы уложены трехфазные обмотки, соединенные с сетью (Рис.3.9).
Рис.3.9
Существует два типа ротора:
Беличья клетка (короткозамкнутый ротор). На рисунках 3.10 и 3.11 представлены сердечник ротора и короткозамкнутая обмотка.
Рис.3.10 Рис.3.11
На практике обмотка ротора отливается из алюминия в отверстия в пластинах сердечника, одновременно с этим отливаются элементы охлаждения двигателя (крылья).
Фазный ротор. Если вместо отверстий в пластинах сердечника сделать пазы, то в них может быть уложена трехфазная обмотка ротора, которая с помощью щеток и колец соединяется с внешней цепью. Как правило, это соединение "звезда" вместе с трехфазным реостатом.
3.1.6 Электродвижущие силы ротора и статора
Если вращающееся магнитное поле создает синусоидальный магнитный поток Фmp, то (аналогично трансформатору) имеем выражения для э.д.с. статора
E1 = 4,44 f1 N1 K1 Фmp,
и ротора
E2s = 4,44 f2 N2 K2 Фmp
где: K1 ,K2 - обмоточные коэффициенты;
N1 ,N2 - число витков обмоток;
f1 - частота сети;
f2 - частота роторных токов, зависящая от скольжения и частоты сети
f2 = sf1.
В момент пуска двигателя, когда n = 0 и s = 1 э.д.с. ротора будет
E2 = 4,44 f2 N2 K2 Фmp
или
E2s = s E2.
То есть э.д.с. ротора зависит от скольжения.
Исходя из ранее сказанного можно записать выражения для реактивных сопротивлений статора и ротора:
X1 = 2 f1 L1 e X2s = 2 f2 L2.
Зная, что f2 = s f1
имеем X2s = s 2 f1 L2
и тогда для пуска двигателя получим
X2 = 2 f1 L2.
Итак. реактивное сопротивление ротора также зависит от скольжения
X2s = s X2.