14.8. Частота вращения ротора

Мы уже рассмотрели вращающееся магнитное поле, возбуждаемое токами статора. Но токи ротора также образуют многофазные си­стемы — трехфазную в случае фазного ротора и N-фазную в случае короткозамкнутого ротора. Следовательно, токи в обмотке ротора должны также возбуждать вращающееся магнитное поле. Относитель­ную частоту вращения п_отн этого поля по отношению к ротору можем определить, пользуясь общим выражением частоты вращения много­полюсного поля (14.7):

n_отн =f₂60/р.

Так как сам ротор вращается в том же направлении с частотой вра­щения п об/мин, то, следовательно, учитывая (14.13), поле ротора вра­щается в пространстве с частотой вращения

n_отн +n = sf • 60/р + n = (n₁ — n) n₁/n₁ + n = n₁

т. е. поле ротора вращается синхронно с полем статора, опережая при этом ротор, вращающийся медленнее поля.

Здесь учтено, что результирующие МДС трехфазной и m₂- фазной обмоток статора и ротора соответственно в 3/2 раза по (14.4) и m₂/2 раз больше МДС одной фазы.

Таким образом, магнитные поля статора и ротора по отношению друг к другу остаются неподвижными, что является характерным усло­вием полной передачи энергии вращающимся полем. Оно служит таким же связующим звеном между обмотками статора и ротора, как и пере­менное магнитное поле в трансформаторе, передающее энергию от пер­вичной ко вторичной обмотке. На этом основании и при вращении ро­тора МДС токов статора и ротора можно рассматривать, как векторы, геометрическая сумма которых определяет МДС, возбуждающую вра­щающееся магнитное поле машины. При расчете этих МДС необходимо учитывать то обстоятельство, что они создаются токами в обмотках, секции которых распределены по нескольким пазам, вследствие чего МДС поля от токов отдельных секций обмоток не совпадают в прост­ранстве. Чтобы учесть это, можно ввести в выражения МДС коэффи­циент, меньший единицы, приближенно равный обмоточному коэф­фициенту.

Следовательно, по аналогии с балансом МДС в трансформаторе (8.4) в асинхронной машине как при неподвижном, так и при вращаю­щемся роторе справедливо условие

Зw₁k_{об 1}I₁ - m₂w₂k_{o6 2}I₂ = Зw₁k_{об11 x}. (14.14)

На основании последнего уравнения можно выразить ток статора следующим образом:

₁ =₂ +_1x =’₂ +_1x.

Величина

’₂ =₂

называется приведенным током ротора; это та часть тока статора, ко­торая уравновешивает размагничивающее действие тока ротора.

Ток _1х является током идеального холостого хода двигателя, т. е. током статора, когда ток ротора равен нулю. Чтобы из опыта определить _1х, необходимо сообщить ротору при помощи вспомога­тельного двигателя синхронную частоту вращения, т. е. равную час­тоте вращения магнитного поля. Тогда ток в роторе станет равным нулю. Таким образом, ток холостого хода двигателя при отсутствии момента нагрузки на валу больше, чем _1х, вследствие потерь энергии на преодоление трения в подвижных частях, на нагревание обмоток ротора и т. п.