2. Работа асинхронной машины в двигательном режиме (механическая характеристика, энергетическая диаграмма).

Если ротор неподвижен или частота его вращения меньше синхронной, то вращающееся магнитное поле пересекает проводники обмотки ротора и индуцирует в них ЭДС, под действием которой в обмотке ротора возникает ток. На проводники с током этой обмотки (а точнее, на зубцы сердечника ротора), действуют электромагнитные силы; их суммарное усилие образует электромагнитный вращающий момент, увлекающий ротор вслед за магнитным полем. Если этот момент достаточен для преодоления сил трения, ротор приходит во вращение, и его установившаяся частота вращения  [об/мин] соответствует равенству электромагнитного момента тормозному, создаваемого нагрузкой на валу, силами трения в подшипниках, вентиляцией и т. д. Частота вращения ротора не может достигнуть частоты вращения магнитного поля, так как в этом случае угловая скорость вращения магнитного поля относительно обмотки ротора станет равной нулю, магнитное поле перестанет индуцировать в обмотке ротора ЭДС и, в свою очередь, создавать вращающий момент; таким образом, для двигательного режима работы асинхронной машины справедливо неравенство:

.

Относительная разность частот вращения магнитного поля и ротора называется скольжением:

.

Очевидно, что при двигательном режиме .

3. Объясните зависимость к.п.д. от нагрузки. При каких условиях к.п.д. достигает максимального значения?

 Зависимость КПД от полезной мощности выражается типичной кривой, выходящей из начала координат и достигающей максимума примерно при 80 %-и нагрузке, а затем постепенно КПД уменьшается. Номинальное значение КПД асинхронных двигателей составляет величину в пределах 80-94 %. Большие значения КПД - у двигателей большой мощности. КПД короткозамкнутых двигателей несколько выше, чем фазных.

4. Изменяется ли угол сдвига фазы между током и э.д.с. в обмотке ротора при изменении скольжения от 1 до 0? Поясните почему.

5. Как изменится магнитный поток асинхронного двигателя при увеличении частоты питающей сети при постоянном напряжении? Приведите обоснование.

Ф_m = U₁ /(4,44f₁ w₁ k_o61 ).

6. Почему вращающий момент асинхронного двигателя растет относительно быстрее, чем возрастает мощность на валу?

7. Почему при введении активного сопротивления в цепь обмотки ротора пусковой ток уменьшается, а пусковой момент увеличивается?

8. Что такое намагничивающий ток асинхронной машины? Где он протекает на схеме замещения и в реальной машине?

Намагничивающий ток I_μ является главной составляющей тока холостого хода трансформатора I₀. Этот ток является реактивным, т.е.,I_μ = I_0p. Однако реальный трансформатор в режиме холостого хода потребляет от источника переменного тока некоторую активную мощность, так как при переменном магнитном потоке в стальном магнитопроводе возникают потери энергии от гистерезиса и вихревых токов (магнитные потери ΔP_м). Поэтому ток холостого хода I₀ должен иметь еще и активную составляющую 1_0a = ΔP_м/U₁, которая обеспечивает поступление в первичную обмотку мощности, компенсирующей магнитные потери (электрическими потерями в первичной обмотке в этом режиме можно пренебречь из-за малости тока холостого хода).

Следовательно, ток холостого хода

Í₀ = Í_μ + Í_0a

или

I0 = √

Iμ^2 + I0a^2.

                    (2.19) 

Обычно при выполнении магнитопровода трансформатора из листовой электротехнической стали толщиной 0,28—0,50 мм и частоте 50 Гц активная составляющая тока I_0а не превышает 10% от тока I₀, поэтому она оказывает весьма малое влияние на значение тока холостого хода(изменяет его не более чем на 1%). Форма кривой тока холостого хода определяется в основном кривой намагничивающего тока.

9. Напряжение на зажимах асинхронного двигателя уменьшили в два раза. Как изменится его максимальный момент?

Mкр=Cм	U1^2	;     Sкр≈	R2	.
	2X2		X2

Критический момент не зависит от активного сопротивления ротора, но зависит от подведенного напряжения. При уменьшении U₁ снижается перегрузочная способность асинхронного двигателя.

10. Изобразите векторную диаграмму асинхронной машины в двигательном режиме. Объясните порядок построения.

Построение векторной диаграммы начинается с вектора основного магнитного потока Ф. Затем откладываются вектора E₂’ и E₁, которые отстают от вектора Ф на 90⁰. Затем зная угол сдвига фаз ψ₂ между I₂’ и E₂’, строят вектор I₂’. Вектор I₀ опережает Ф на угол δ, а вектор I₁ находят как векторную сумму I₀ и -I₂’. Вектор U₁ строим, добавляя к вектору –E₁ падение напряжения I₁r₁параллельно вектору I₁, затем откладываем jI₁x₁ и получаем вектор I₁Z₁, который складываем с –E₁ и в итоге получаем U₁.

Так как асинхронный двигатель в данном случае можно рассматривать как трансформатор, работающий на активную нагрузку, то вектор –I₂’r₂’(1-s)/s откладываем под тем же углом, что и I₂', затем прибавляем к нему –I₂’r₂’ и –jI₂’x₂, получаем вектор –I₂’Z₂.