- •Трехфазный асинхронный двигатель
- •Конструкция трехфазного асинхронного двигателя
- •Обозначения выводов фаз обмотки
- •Вращающееся магнитное поле
- •Вращающий момент
- •Механическая характеристика
- •Пуск и реверсирование двигателей
- •Регулирование частоты вращения ротора
- •Кпд и потери мощности асинхронного двигателя c короткозамкнутым ротором
- •Рабочие характеристики двигателя
Вращающий момент
Вращающееся магнитное поле, пересекая стержни ротора асинхронного двигателя, индуцирует в них ЭДС. Под действием наведенной ЭДС в роторной обмотке возникает ток i2. Если принять во внимание, что ротор относительно магнитного поля перемещается в сторону, противоположную направлению его вращения, то направление этих ЭДС и тока в проводнике можно определить по «правилу правой руки».
Пусть, магнитный поток Ф направлен, как показано на рис. 6.7. Магнитное поле вращается со скоростью n0 по направлению вращения часовой стрелки. Тогда проводники обмотки ротора перемещаются относительно этого магнитного поля в сторону, противоположную его вращения, то есть против направления вращения часовой стрелки. Проводники обмотки ротора пересекаются линиями магнитного поля и в них индуцируется ЭДС е2, направление которой определяется «правилом правой руки»: правая рука располагается так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь, большой, отогнутый на 90°, палец направляется в сторону перемещения проводника, тогда четыре пальца покажут направление ЭДС.
Проводники ротора замкнуты друг на друга и под действием ЭДС е2 по ним будут протекать токи i2. Направление ЭДС и тока i2 показаны на рис. 6.7.
На проводник ротора с током i2 со стороны магнитного поля статора действует сила Ампера f, направленная по касательной к окружности ротора (рис. 6.8), направление которой определяется по «правилу левой руки»: левая рука располагается так, чтобы линии магнитного поля входили в ладонь, четыре пальца направляются по току в проводнике, тогда большой палец, отогнутый на 90°, покажет направление силы. Величина этой силы
,
где l2 – длина проводника ротора, расположенного в магнитном поле.
Общую силу, действующую на ротор, найдем, умножив среднюю силу на число проводников обмотки ротора N2:
.
Вращающий момент равен произведению силы F на плечо D/2:
,
где D – диаметр ротора.
Под воздействием вращающего момента начинается разгон ротора. Переходные электромагнитные и электромеханические процессы в двигателе закончатся при достижении устойчивого равновесия между вращающим моментом и моментом сил сопротивления, созданными приводными механизмами. При этом условии ротор будет вращаться со скоростью n.
Основным условием работы двигателя является асинхронность (неравенство) частот вращения ротора и магнитного поля (в двигателях ),так как только в этом случае возможно индуцирование ЭДС и возникновение тока в обмотке ротора, следовательно, образование вращающего момента.
При неравенстве частот ротор при своем вращении скользит по магнитному полю. Скольжение ротора
где ω0, ω [рад/сек]- угловые частоты вращения магнитного поля и ротора;
n0, n[об/мин]- частоты вращения магнитного поля и ротора.
Механическая характеристика
Механической характеристикой асинхронного двигателя принято называть зависимость электромагнитного момента М от скольжения M=f(s) или n=f(M).
Для двигателей средней и большой мощности механическую характеристику строят по упрощенной формуле Клосса, позволяющей использовать паспортные данные двигателя
,
где Мк – критический или максимальный момент двигателя;
sк – критическое скольжение.
На рис. 6.8 показана естественная механическая характеристика асинхронного двигателя.
Врежиме идеального холостого хода (приМ = 0) и пренебрежении моментом холостого хода, обусловленным механическими и магнитными потерями в двигателе, частота вращения ротора ,а скольжение s = 0.
При неподвижном роторе при пуске и скольжениеs = 1. Таким образом, в двигательном режиме частота вращения ротора и его скольжение изменяются в пределах ;; . Частота вращения ротора
ω = ω0 (1 - s); n = n0 (1 - s).