2.4. Скорость вращения магнитного поля там

Условимся индексом 1 обозначать величины, относящиеся к статору, а индексом 2 – к ротору. Скорость вращения магнитного поля принято оценивать частотой вращения, обозначаемой n₁ и измеряемой в об/мин. Найдем как зависит скорость вращения магнитного поля от числа пар полюсов. По истечении времени, равного половине периода переменного тока, направления всех токов изменятся на обратные, поэтому магнитные полюсы меняются местами, т.е. за половину периода магнитное поле поворачивается на часть оборота равную одному полюсному делению . За один период переменного тока поле поворачивается на два полюсных деления 2 или на оборота, где р – число пар полюсов. Следовательно, угловая скорость вращения магнитного поля равна

_мех1= (2.6)

Из последнего выражения видно, что многополюсное магнитное поле вращается в пространстве медленнее двухполюсного в число раз, равное числу пар полюсов.

Выразив _мех через частоту вращения магнитного поля n₁, получим

. (2.7)

Откуда окончательно получаем

. (2.8)

Из формулы (2.8) следует, что частота вращения магнитного поля при промышленной частоте f=50 Гц самая максимальная у двухполюсных двигателей

n₁=60f/р=6050/1=3000 об/мин

С увеличением числа пар полюсов частота вращения уменьшается: при р=2 n₁=1500 об/мин, при р=3 n₁=1000 б/мин.

2.5. Скольжение

Обозначим через n₂ – частоту вращения ротора асинхронной машины. У асинхронных машин обязательно выполняется условие n₂n₁ т.е. скорость вращения ротора в любом режиме работы не равна скорости вращающегося магнитного поля.

Скорость вращения магнитного поля относительно ротора называют скольжением. Обычно скольжение выражают в процентах в долях от скорости вращения магнитного поля и обозначают буквой s

. (2.9)

2.6. Режим работы там

В зависимости от соотношения скоростей вращения магнитного поля и ротора трехфазная асинхронная машина может работать в трех режимах: электрического двигателя, генератора, электромагнитного тормоза.

ТАМ, ротор который вращается в направлении вращения магнитного поля со скоростью превышающей скорость поля является генератором. Следовательно для ТАГ

n₁<n₂, s<-1 (рис.2.4).

Чтобы получить такой режим работы необходимо с помощью внешнего приводного двигателя вращать ротор ТАМ со скоростью превышающей скорость вращения магнитного поля.

В режиме электрического двигателя ротор и магнитное поле вращаются в одном направлении. Причем скорость магнитного поля превышает скорость вращения магнитного поля, следовательно для ТАД

n₁>n₂, 1>s>0.

В режиме электромагнитного тормоза асинхронная машина работает в том случае, когда ее ротор и магнитное поле вращаются в разных направлениях, но скорость магнитного поля больше, чем скорость вращения ротора. Следовательно для ТАТ |n₁|>|-n₂|, s>1, а электромагнитный момент, возникающий от взаимодействия токов ротора с магнитным полем, будет оказывать тормозящее действие на ротор.

Наибольшее распространение получил двигательный режим.

Рис.2.4. Режимы работы ТАМ

2.7. Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя (тад)

Принцип действия рассмотрим на примере ТАД с короткозамкнутым ротором. При подключении обмотки статора к трехфазной сети в ней протекают трехфазные токи, которые возбуждают в магнитопроводе круговое вращающееся магнитное поле, частота вращения которого определяется выражением

,

где f₁ – частота сети; р – количество пар полюсов.

Силовые линии магнитного поля пересекают стержни обмотки ротора и возбуждают в них ЭДС. Поскольку обмотка короткозамкнутая в ней, за счет наведенной ЭДС, возникает ток. При взаимодействии проводников с током с магнитным полем возникает вращающий момент. Под действием этого момента ротор начинает вращаться в направлении вращения магнитного поля. По мере возрастания скорости вращения ротора n₂, скорость n₁-n₂ относительно его движения в равномерно вращающемся магнитном поле уменьшается. В связи с этим уменьшаются величины ЭДС (т.к. е=Blv), тока и вращающего момента М. При некоторой скорости вращения ротора (n₂<n₁) наступит равновесие между вращающим моментом М_вр, моментом сопротивления, складывающимся из момента нагрузки М_наг и момента М₀ (момента холостого хода), необходимого для преодоления сил трением в подшипниках и сил торможения в вентиляторе.

М_вр=М_наг+М₀. (2.10)

Уравнение (2.10) называется уравнением равновесия моментов. Скорость вращения ротора при равновесии моментов остается постоянный.

Таким образом, принцип работы асинхронных двигателей основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля с токами, которые наводятся этим полем в проводниках ротора. Ротор и магнитное поле вращаются в пространстве в одном направлении, но с разными скоростями. Скорость вращения ротора двигателя всегда меньше скорости вращения магнитного поля.