Теоретичні відомості

Асинхронний двигун (АД) – це електрична машина, яка призначена для перетворення електричної енергії трифазного струму в механічну. В основу роботи асинхронного двигуна покладений закон Ампера, який визначає умови створення електромагнітної сили. Закон Ампера визначається

, або, (5.1)

де F – електромагнітна сила,

l – довжина провідника в магнітному полі,

В – магнітна індукція,

α – кут між напрямом провідника зі струмом і магнітною індукцією.

Асинхронний двигун складається з двох частин. Нерухому частину називають статором. В пази статора закладається трифазна обмотка. Рухому частину називають ротором. В пази ротора закладається обмотка. Обмотка ротора буває короткозамкненою та фазною. Короткозамкнена обмотка виконується у вигляді білячої клітки.

Для дослідження АД під навантаженням застосовується генератор постійного струму. Вал АД та генератора з’єднані механічною муфтою. При зміні навантаження генератора одночасно змінюється завантаження АД. Генератор створює штучне навантаження асинхронному двигуну. За результатами вимірів визначають потужність, яку споживає АД:

,

де та- потужність, яку вимірюють ватметрами схеми (рис. 5.1).

Коефіцієнт потужності розраховується за формулою

, або. (5.2)

Ковзання АД визначає відносну швидкість ротора по відношенню до швидкості магнітного поля статора:

, або, (5.3)

де w₁, n₁ – швидкість магнітного поля статора,

w₂, n₂ – швидкість валу двигуна.

Швидкість валу двигуна менша за швидкість магнітного поля статора. Швидкість магнітного поля статора визначається

, (5.4)

де w₁ – вимірюється в [рад/с],

р – кількість пар полюсів магнітного поля;

або

,

де n₁ – вимірюється в [об/с], f₀ – частота струму статора, стандартне промислове значення частоти струму становить: f₀ = 50 Гц;

або

,

де n₁ – вимірюється в [об/хв].

Корисна потужність Р₂ на валу АД визначається

, (5.5)

де Р_ем - електромагнітна потужність,

S – ковзання.

Електромагнітна потужність – це потужність, яка передається від статора, через повітряний проміжок, до ротора.

В досліді холостого ходу АД вимірюється потужність усіх втрат. При роботі двигуна з навантаженням збільшується потужність, яку він споживає. Величину збільшення потужності визначають

, (5.6)

де ΔР – збільшення потужності,

Р₁ – потужність в досліді під навантаженням,

Р₁₀ - потужність в досліді холостого ходу.

При незначній зміні струму статора будемо вважати, що втрати потужності в статорі не змінюються. Таким чином, величина збільшення потужності ΔР і є приблизним значенням електромагнітної потужності

. (5.7)

Електричні втрати потужності в роторі залежать від ковзання і визначаються

. (5.8)

Обертовий момент на валу двигуна визначається

, (5.9)

де М - обертовий момент, [Н·м] ,

Р₂ – потужність на валу двигуна, визначена в [Вт];

, , ,

якщо

, то .

Розрахувавши корисну потужність Р₂ на валу АД за результатами вимірів та розрахунків будуємо робочі характеристики: (S, cosφ₁, I₁ , P₁,M) =f(Р₂).

Контрольні питання для самоперевірки

1. Який закон покладений в основу роботи асинхронного двигуна?

2. Який устрій та принцип дії АД?

3. Які втрати потужності в АД?

4. Як визначається ковзання?

5. Як визначається частота обертання магнітного поля статора?

6. Як визначається частота обертання ротора?

7. Як визначається частота струму ротора?

8. Які робочі характеристики АД?

9. Який вид має механічна характеристика АД та яка її властивість?

10. Що таке електромагнітна потужність та як її розрахувати?

11. Як визначається потужність на ваду АД?

12. Як визначається обертовий момент на валу АД?

13. Чому та в скільки разів пусковий струм більше за номінальний?

14. Що таке перевантажувальна здібність АД та як вона визначається?

15. Яка кратність пускового моменту АД та як вона визначається?

16. Пояснити переваги та недоліки АД.

Лабораторна робота № 6