Асинхронные машины. Двигатели с фазным и короткозамкнутым ротором. Устройство и принцип работы. Получение магнитного поля вращающегося с синхронной скоростью .
Скорость вращения ротора асинхронного двигателя, скольжение при пуске и холостом ходе. Частота тока в роторе.
Определим МДС,
получающуюся в результате сложения МДС
статора и ротора. Токи статорной
обмотки создают МДС, вращающуюся
относительно статора со скоростью
,
а токи ротора — МДС, вращающуюся
относительно ротора со скоростью
,
где
—
число пар полюсов ротора.
Ротор асинхронной
машины всегда выполняется с числом
пар полюсов, равным числу пар полюсов
статора:
.
Поэтому можно написать
.
Скорость вращения
ротора относительно статора равна n,
следовательно,
скорость вращения роля ротора относительно
статора определяется суммой п'
+
п
или
,
т. е.
поле ротора вращается относительно
статора со скоростью, равной скорости
вращения поля статора.
Таким образом, волны МДС статора и ротора неподвижны относительно друг друга, т. е. они вращаются синхронно. При этом основные гармоники МДС статора и ротора складываются геометрически.
Ток
в роторе создается ЭДС
индуктируемой в обмотке ротора вращающимся
магнитным потоком. Обмотка короткозамкнутого
или фазного ротора представляет собой
замкнутую цепь, поэтому ток в фазе
роторной обмотки равен
ЭДС, деленной
на ее сопротивление:
где
-
активное сопротивление ротора;
- индуктивное
сопротивление вращающегося ротора.
Используя формулы
и
,
можно ток ротора выразить через ЭДС
и
индуктивное сопротивление
заторможенного ротора, не зависящие от
скольжения:
.
Действующий ток ротора
.
Электрическая схема цепи статора в асинхронном двигателе. Уравнение по 2-ому закону Кирхгофа для этой схемы.
Ток в роторе асинхронного двигателя в зависимости от скольжения s. Выражение для пускового тока и график изменения тока в цепи ротора.
Ток в роторе создается ЭДС индуктируемой в обмотке ротора вращающимся магнитным потоком. Обмотка короткозамкнутого или фазного ротора представляет собой замкнутую цепь, поэтому ток в фазе роторной обмотки равен ЭДС, деленной на ее сопротивление:
где - активное сопротивление ротора; - индуктивное сопротивление вращающегося ротора.
Используя формулы
и
,
можно ток ротора выразить через ЭДС
и
индуктивное сопротивление
заторможенного ротора, не зависящие от
скольжения:
.
Действующий ток ротора
.
Здесь предполагается,
что активное сопротивление ротора
,
не зависит от частоты тока в роторе
,
пропорциональной скольжению s.
Равенство выражает замену вращающегося
ротора заторможенным при сохранении
значения тока в роторе, равного значению
тока во вращающемся роторе. Однако это
равенство имеет формальный характер в
том смысле, что частота тока во вращающемся
роторе не равна частоте тока f
в заторможенном роторе.
Поскольку ротор обладает не только активным, но и индуктивным сопротивлением, ток в роторе отстает от ЭДС на некоторый угол, равный
При условной замене
вращающегося ротора заторможенным
следует согласно выражению считать
индуктивное сопротивление ротора
равным
,
а активное сопротивление ротора - равным
.
При пуске в ход, т. е. при трогании с места и при разгоне асинхронный двигатель находится в условиях, существенно отличающихся от условий нормальной работы. Момент, развиваемый двигателем, должен превышать момент сопротивления нагрузки, иначе двигатель не сможет разгоняться. Таким образом, с точки зрения пуска двигателя важную роль играет его пусковой момент.
Другой важной
пусковой характеристикой является
пусковой ток. Как показано ранее, значения
тока ротора, а, следовательно, и тока
статора растут с увеличением скольжения,
т. е. с уменьшением скорости двигателя.
В начальный момент пуска, когда скорость
двигателя равна нулю, а скольжение —
единице, пусковой ток значительно
превышает номинальный ток.
Кратность пускового тока
для
двигателей
с короткозамкнутым ротором достигает 5—7.
