- •Билет 11 Задание 1
- •411. Як показати, що робочий режим ад може бути зведений до режиму трансформатора з активним навантаженням?
- •412. Пояснити роботу асинхронної машини при загальмованому роторi. Привести основні рівняння, порівняняйте їх з рівняннями трансформатора.
- •Задание 3
- •Пуск асинхронного двигателя с фазным ротором
- •Задание 4
Билет 11 Задание 1
При вращении ротора вращающееся магнитное поле, пересекая витки его обмотки с частотой , индуцирует в них ЭДС частотой
, (2.1в)
где частота вращения ротора, об/с.
Достаточно умножить выражение на дробь , чтобы доказать, что частота тока в роторе пропорциональна скольжению:
. (2.2в)
ЭДС обмотки вращающегося ротора
(2.3в)
или , (2.4в)
где ЭДС обмотки неподвижного ротора, когда и , а обмотка ротора разомкнута (режим холостого хода при неподвижном роторе).
При замкнутой обмотке ротора по ней под действием ЭДС проходит ток с частотой , создающий бегущую волну МДС , вращающуюся относительно ротора с частотой
. (2.5в)
направление вращения МДС ротора определяется порядком чередо-вания максимумов токов в фазах, т. е. МДС ротора вращается в ту же сторону, что и магнитное поле статора.
Частота вращения МДС ротора относительно статора (с учетом того, что ротор вращается с частотой n)
. (2.6в)
Следовательно, при вращении ротор МДС статора F1 и МДС ротора F2 вращаются в пространстве с одинаковой частотой, т. е. относительно друг друга они неподвижны.
Таким образом, полученные ранее выводы для заторможенного ротора, о взаимодействии токов в первичной и вторичной обмотках полностью остаются в силе и для вращающегося ротора.
Из сказанного следует, что в асинхронной машине магнитное поле, вращающееся с частотой , возникает в результате совместного действия бегущих волн МДС статора и ротора. Оно служит связующим звеном между статором и ротором, обеспечивая обмен энергией между ними точно также, как переменное магнитное поле в трансформаторе осуществляет передачу энергии из первичной обмотки во вторичную.
Преобразование электрической энергии, потребляемой асинхронной машиной, в механическую и связанные с этим потери мощности наглядно представляются энергетическими диаграммами.
Если к асинхронному двигателю подвести от сети электрическую мощность , то часть ее покроет потери электрические в проводниках обмотки статора, часть рМГ1 магнитные потери в статоре.
Мощность Р1 рЭЛ1 рМГ1 = РЭМ электромагнитная – передается магнитным полем через воздушный зазор ротору. Некоторая часть мощности РЭМ пойдет на покрытие потерь рЭЛ2 в проводниках обмотки ротора, другая рМГ2, весьма незначительная и в большинстве случаев вовсе не учитываемая из-за малой частоты перемагничивания, на покрытие магнитных потерь в роторе.
Разность мощностей рЭМ РЭЛ2 РМГ2 = рМХ полная механическая мощность – приведет ротор во вращение. При этом возникнут потери на трение в подшипниках, и поверхности ротора об охлаждающую среду. Вычитанием из полной механической мощности потерь на трение и добавочных (покрываемых главным образом со стороны ротора) получают полезную механическую мощность на валу:
РМХ рМХ рД = Р2. (2.7в)
Энергетическая диаграмма асинхронного двигателя приведена на рис. 3.1.
Выразим электромагнитную и механическую мощности через электромагнитный вращающий момент М:
РЭМ = Ω1М, (2.8в)
РМХ = ΩМ, (2.9в)
где и угловые скорости магнитного поля статора и ротора; и частоты вращения соответственно магнитного поля статора и ротора, об/с.
Из энергетической диаграммы (рис. 2.1) следует, что
рЭЛ2 = РЭМ РМХ (2.10в)
или
. (2.11в)
Решив выражение это выражение относительно момента М, получим
, (2.12в)
откуда
(2.13в)
Полученные формулы устанавливают связь между скольжением и коэффициентом полезного действия, зависимость электромагнитного момента от параметров машины и режима ее работы.
Формула (2.12в) позволяет перейти (с учетом выражения (2.4в) и подстановки значений и ) к более удобному для анализа асинхронной машины виду:
, (2.14в)
где постоянная; - угол сдвига фаз между ЭДС и током ротора.
Всегда электромагнитный момент пропорционален произведению магнитного потока на активную составляющую тока ротора.
Формула (2.14в) позволяет связать величину момента с физическими явлениями, происходящими в двигателе. Ею удобно пользоваться при качественном анализе поведения двигателя в различных режимах. Недостаток заключается в том, что входящие в нее величины ( ) не связаны непосредственно с напряжением сети и режимом работы машины, а их экспериментальное определение довольно сложно. Поэтому для расчета и анализа работы асинхронной машины пользуются другой формулой электромагнитного момента, которая будет выведена позже.