- •2.1. Устройство и принцип действия
- •2.1.1. Принцип действия асинхронной машины
- •2.2. Рабочий процесс трехфазной асинхронной машины
- •2.2.2. Частота вращения мдс ротора
- •2.2.3. Приведение рабочего процесса асинхронной машины при вращающемся роторе к рабочему режиму трансформатора
- •2.2.4. Приведение обмотки ротора к обмотке статора
- •2.2.5. Векторная диаграмма асинхронного двигателя
- •2.3. Электромагнитный момент асинхронной машины
- •2.3.1. Энергетическая диаграмма асинхронного двигателя. Вывод выражения электромагнитного момента асинхронной машины
- •2.3.2. Максимальное значение электромагнитного момента
- •2.3.3. Начальный пусковой момент
- •2.3.4. Относительное значение электромагнитного момента
- •2.3.5. Зависимость электромагнитного момента асинхронного
- •2.4. Круговая диаграмма асинхронной машины
- •2.4.1. Общие замечания
- •2.4.2. Обоснование круговой диаграммы асинхронной машины
- •2.4.3. Характерные точки круговой диаграммы асинхронной машины
- •2.4.4. Определение величин, характеризующих работу
- •2.4.5. Построение круговой диаграммы по данным опытов
- •2.4.6. Оценка точности круговой диаграммы
- •2.5. Пуск в ход трехфазных асинхронных двигателей
- •2.5.2. Прямой пуск
- •2.5.3. Реакторный пуск
- •2.5.4. Автотрансформаторный пуск асинхронных двигателей
- •2.5.5. Пуск переключением со звезды на треугольник (у – д)
- •2.5.6. Реостатный пуск ад с фазным
- •2.6. Асинхронные двигатели с вытеснением тока в обмотке
- •2.6.1. Глубокопазный асинхронный двигатель
- •2.6.2. Двухклеточный асинхронный двигатель
- •2.6.3. Другие разновидности ад с вытеснением тока
- •2.7. Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя
- •2.7.1. Общие замечания
- •2.7.2. Частотное регулирование
- •2.7.3. Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя
- •2.7.5. Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя
- •2.8. Особые режимы работы и виды асинхронных машин
- •2.8.1. Асинхронный генератор
- •2.8.2. Режим противовключения (электромагнитного тормоза)
- •2.8.3. Индукционный регулятор. Фазорегулятор
- •2.8.4. Работа ад при неноминальных условиях
2.2. Рабочий процесс трехфазной асинхронной машины
АМ можно рассматривать, как трансформатор, принимая в качестве первичной обмотки обмотку статора, а вторичной – обмотку ротора. Вторичная обмотка в общем случае вращается, следовательно, АМ можно рассматривать как трансформатор обобщенного типа, в котором преобразуется не только напряжение, тока и число фаз, но осуществляется и преобразование рода энергии. При анализе АМ все величины будем считать синусоидальными функциями времени или пространства, т.е. будем рассматривать первую гармонику.
Уравнения напряжений обмоток статора и ротора
При подключении трехфазной обмотки АМ к сети с напряжением , в обмотках статора и ротора возникают токи и . При этом обмотка статора создает МДС с амплитудойF1 и вращающейся с частотой . Токи обмотки ротора создают МДС, первая гармоника которой имеет амплитуду . Как будет показано далее, МДС роторавращается с той же частотой вращения и в ту же сторону что и, следовательно, эти МДС неподвижны относительно друг друга. Совместным действиям этих МДС создается результирующее поле, которое соответствует основной поток. Он наводит в обмотках статора и ротора ЭДС
Здесь – обмоточный коэффициент;– число витков фазной обмотки статора,– обмоточный коэффициент и число витков фазной обмотки ротора, Ф – основной поток;– частота питающей сети;– частота ЭДС в роторе.
При определении следует иметь ввиду, что ротор и поле перемещаются относительно друг друга с частотой скольжения и . Тогда ЭДС вращающегося ротора можно записать в виде
,
где – ЭДС неподвижного ротора.
Кроме основного потока, обмотки статора и ротора сцепляются с потоками рассеяния, и (рис. 2.2). Они наводят в обмотках статора и ротора ЭДС рассеяния и. При этом индуктивные сопротивления рассеяния статора и вращающегося ротора
;
, где – индуктивное сопротивление неподвижного ротора,.
Если далее учесть наличие активных сопротивлений обмоток статора и ротора, то уравнения напряжения для этих обмоток по аналогии с трансформатором запишутся таким образом:
,
.
При неподвижном роторе уравнение напряжения обмотки ротора будет
,
где – полное сопротивление неподвижного ротора.
Это уравнение аналогично уравнению вторичной обмотки трансформатора при коротком замыкании. Следовательно, режим работы АМ при неподвижном роторе аналогичен режиму работы трансформатора при коротком замыкании. С целью ограничения в этом случае токов АМ номинальными значениями к обмотке статора следует подводить понижение напряжение .
Если разомкнуть обмотку ротора, что практически осуществимо в АМ с фазным ротором, то получим режим АМ аналогичный режиму холостого хода трансформатора. Уравнение напряженной обмотки статора в этом случае приобретает вид , где – ток холостого хода.
Ток холостого хода АМ больше тока холостого хода трансформатора и составляет . У трансформатора. Увеличение тока холостого хода АМ связано с наличием воздушного зазора.
2.2.2. Частота вращения мдс ротора
При подключении в общем случае многофазной обмотки статора к сети она создает МДС обмотки статора, первая гармоника которой имеет амплитуду F1 . Приэтом МДС обмотки ротора с амплитудой первой гармоники F2 вращается относительно ротора с частотой, определяемой частотой тока в роторе. Так как частота ЭДС и тока в роторе согласно предыдущему , то скорость вращения МДС ротораF2 относительно самого ротора будет
.
Далее учтем, что при скольжении частота вращения ротора . Тогда частота вращения МДС ротора в пространстве (относительно неподвижного статора)
.
Таким образом, первая гармоника МДС ротора вращается в пространстве с той же частотой вращения, что и МДС статора, т.е. они неподвижны относительно друг друга и образуют результирующее вращающееся поле. Результирующая МДС будет. Здесь пространственные векторы заменены временными векторами, так как пространственный сдвиг между векторами соответствует временному сдвигу токов, создающих эти МДС.