11. Вращающееся магнитное поле ротора. Вращающееся магнитное поле. Принцип действия асинхронного и синхронного двигателей. Вращающееся магнитное поле

Как было показано ранее, одним из важнейших преимуществ многофазных систем является получение вращающегося магнитного поля с помощью неподвижных катушек, на чем основана работа двигателей переменного тока. Рассмотрение этого вопроса начнем с анализа магнитного поля катушки с синусоидальным током.

Магнитное поле катушки с синусоидальным током

При пропускании по обмотке катушки синусоидального тока она создает м агнитное поле, вектор индукции которого изменяется (пульсирует) вдоль этой катушки также по синусоидальному закону Мгновенная ориентация вектора магнитной индукции в пространстве зависит от намотки катушки и мгновенного направления тока в ней и определяется по правилу правого буравчика. Так для случая, показанного на рис. 1, вектор магнитной индукции направлен по оси катушки вверх. Через полпериода, когда при том же модуле ток изменит свой знак на противоположный, вектор магнитной индукции при той же абсолютной величине поменяет свою ориентацию в пространстве на 1800. С учетом вышесказанного магнитно

12.Вращающееся магнитное поле статора.

Магнитное поле статора показано на рис. 185, а пунктирными ли­ниями.Как видно из чертежа, поле статора имеет два полюса — север­ный N и южный S или одну пару полюсов, т. е. р =1, где р — чи­сло пар полюсов поля статора.

Обозначаем направление тока в проводниках катушек рис. 185, б, намечаем путь магнитных линий и убеждаемся в том, что за время от момента а до момента б, соответствующее углу 90° (т. е. 1/4 периода), магнитное поле статора повернулось также на 90°. Проделав то же самое для момента в, замечаем, что за время от момента а до момента в, соответствующее углу 180° (1/2 периода), магнитное поле статора повернулось также на 180° (рис. 185, в).

Таким образом, трехфазный ток, проходящий по трем катуш­кам, сдвинутым в пространстве на 120°, образовал вращающееся магнитное поле. Мы разобрали только три случая, но если продол­жить построения дальше, то легко убедиться, что за время одного периода (360°) магнитное поле статора также повернется на 360°.

Если число периодов в 1 сек, или частота переменного тока, равно f, то скорость вращения поля статора п0 будет также равна / об/сек, или f -60 об/мин:

Необходимо обратить внимание на то, что последняя формула для определения скорости вращения поля справедлива только в том случае, если на статоре расположены три катушки, которые совместно создают поле с двумя полюсами, т. е. если р = 1.

Расположим на статоре шесть катушек (рис. 187). В этом слу­чае каждая фаза будет состоять из двух катушек. Начала катушек первой фазы обозначим А1 и A2, концы катушек той же фазы — Х1 и Х2. Для второй фазы соответственно: В1 — Y1 и В2 — Y2. Для третьей фазы: С1 — Z1 и С2 — Z2.

13.Устройство и принцип действия машин переменного тока. Скольжение.

§ 19-1. Основные виды машин переменного токаНа практике применяются преимущественно трехфазные (т — 3) машины переменного тока. Машины е другим числом фаз (т = 2, 6) используются для специальных целей.Однако действие всех многофазных машин основано на принципе вращающегося магнитного поля, и поэтому их теория является общей.Однофазные машины переменного тока имеют ограниченное применение.Ниже прежде всего рассматриваются трехфазные машины переменного тока. Они подразделяются на три основных вида: синхронные, асинхронные и коллекторные.Все виды машин переменного тока рассчитываются на работу при синусоидальном переменном- токе.В синхронных машинах нормальных типов ротор вращается с такой же скоростью и в том же направлении, как и вращающееся магнитное поле. Таким образом, вращение ротора происходит в такт, или синхронно, с вращающимся полем, откуда и происходит название этого вида машин.Синхронные машины используются прежде всего в качестве генераторов, и за незначительным исключением на электрических станциях переменного тока устанавливаются синхронные генераторы. Однако все более расширяется также применение синхронных машин в качестве двигателей.Ротор асинхронных машин вращается несинхронно, или асинхронно, по отношению к вращающемуся магнитному полю, чем и обусловлено название этих машин.На практике асинхронные машины используются главным образом в качестве двигателей, и подавляющее число применяемых в промышленности электрических двигателей являются асинхронными.Коллекторные машины переменного тока также вращаются несинхронно с магнитным полем, и в этом смысле они являются асинхронными машинами. Однако ввиду наличия у них коллектора и связанных с этим особенностей они выделяются в отдельный вид машин переменного тока. Наибольшее применение коллекторные машины находят в качестве двигателей. Однако их использование ограничено, и поэтому главнейшими видами машин переменного тока являются асинхронные и синхронные машины.Общие вопросы теории многофазных машин переменного тока целесообразно рассмотреть совместно, предварительно приведя краткое описание принципов действия и устройства основных видов машин переменного тока.Скольжение асинхронного двигателя — относительная разность скоростей вращения ротора и магнитного потока, создаваемого обмотками статора двигателя переменного тока.

,где - скорость вращения ротора асинхронного двигателя

- скорость вращения магнитного потока, называется синхронной скоростью двигателя.

,где f - частота сети переменного тока

p - число пар полюсов обмотки статора (число катушек на фазу).

Из последней формулы видно, что скорость вращения двигателя n практически определяется значением его синхронной скорости, а последняя при стандартной частоте 50 Гц зависит от числа пар полюсов: при одной паре полюсов - 3000 об/мин, при двух парах - 1500 об/мин, при трёх парах - 1000 об/мин и т. д.