Главная Машины переменного тока



Выражение (21.2) представляет собой изменение тока в роторе, происходящее за счет изменения активного сопротивления, так же, как при работе трансформатора на активную нагрузку. При работе двигателя это активное сопротивление фазы обмотки ротора Г2/8=< =,Г2+-д=-2+-2(1-5)/5.

На рис. 21.1, а показана эквивалентная схема фазы неподвижного ротора, ана рис. 21.1, б - фазы вращающегося ротора, где Гд=.Г2(1-S)/S - активное сопротивление, эквивалентное действию тормозного момента или полезной мощности на валу машины. При холостом ходе (в идеальном случае - при отсутствии потерь) S=0 и ?д=оо, т. е. полезная мощность равна нулю. При увеличении нагрузки или полезной мощности скольжение увеличивается, а Гд уменьшается. -

§ 21.2. Векторная диаграмма и эквивалентная схема асинхронного двигателя

При работе двигателя в обмотке его ротора протекает переменный ток, частота которого /2=S/i. Так как обмотка ротора многофазная, то этот ток создает магнитное поле, вращающееся относительно ротора с частотой, зависящей от частоты тока: . 60/2/р = =S60fi/p=Sni = ns. Имея в виду, что ротор вращается с частотой П2, получим частоту вращения магнитного поля ротора в пространстве: П1 = П2+Пе. Таким образом, магнитные поля, создаваемые токами в статоре и роторе, вращаясь в пространстве синхронно, остаются неподвижными друг относительно друга и между этими полями имеет место установившееся взаимодействие.

Пренебрегая падением напряжения в активном и реактивном сопротивлениях обмотКи статора, можно считать, что приложенное напряжение сети уравновешенно э. д. с, созданной в обмотке статора: Ci = -El. Поэтому при неизменном приложенном напряжении Ui э. д. с. а значит и магнитный поток, создающий эту э. д. с, остаются практически неизменными. Следовательно, в результате совместного действия н. с. обмоток статора и ротора устанавливается практически неизменный магнитный поток, равный магнитному потоку при.х. x. При x. x. (без учета потерь) S = 0 и тока в роторе нет, по обмотке статора протекает ток х. х. /о, а н. с. m\ko5\W\Io создает вращающееся магнитное поле. На основании равновесия н. с. может записать следующее уравнение: rniko5\Witi+. -\-m2ko(S2W2t2s=miko6iWiio, или miko&\Witi = miko5iW\io-m2ko622hs. Откуда

/i = /о - m2k„wwj 2 КиЩ) =io - iis. (21.3)

Выражение (21.3) показывает, что ток в обмотке статора /i создает неизменный магнитный поток (составляющая /о) и уравновешивает -размагничивающее действие тока обмотки ротора /2s. Поэтому всякое изменение тока в роторе будет вызывать соответн ствующее изменение тока статора. Если, например, увеличить на-



грузку на валу двигателя, то увеличатся скольжение, токи в обмотке ротора и, следовательно, в обмотке статора.

Уравнение равновесия э. д. с. для фазы обмотки статора имеет следующий вид:

(21.4)

где Гх и Xi - активное и индуктивное сопротивления фазы обмотки

статора.

Так как обмотка ротора замкнута накоротко {2=0), уравнение равновесия э. д. с. для фазы этой обмотки будет: E2s = l2sr2 + jhsX2s или

SE2=t2sr2+jt2sSX2. Откуда 4=/2.Г2/5+у72Л. (21.5)

Для построения векторной диаграммы и эквива.1 лентной схемы параметры обмотки ротора приводят к обмотке статора так же, как это было в трансформаторах, после приведения (21.5) примет следующий вид:

E2=i2sr2lS-]-j/2sX2. (21.6)

Векторная диаграмма для одной фазы асинхронного двигателя (рис. 21.2J подобна векторной диаграмме трансформатора. По го ризонтальной оси отложен вектор основного магнитного потока Фтах, созданного током X. X. /о, опережающим магнитный поток на угол гистерезисного опережения а. Магнитный поток создает в фазах обмоток статора и ротора э. д. с. El и Е2, отстающие от магнитного потока на я/2. Об-мотка ротора имеет активное Гг/ и реактивное Х2 сопротивление и, следовательно, ток в роторе /2s отстает от а. д. с. Е2 на угол 42 = arctg (5А2/г2). Вектор /гв/г/ совпадает по направлению с вектором тока hs, и вектор +jl2sX2 повернут на я/2 в сторону опережения относительно вектора тока hs, а геометрическая сумма векторов l2sr2IS и jl2sX2 равна вектору Е2 на основании (21.6). Вектор тока статора определится на основании (21.3), а вектор приложенного напряжения Ui - на основании уравнения (21.4).

Не имея принципиального отличия, в количественном отношении векторная диаграмма асинхронного двигателя существенно отлич-


Рис. 21.2. Векторная диаграмма для одной фазы асинхронного двигателя



на от векторной диаграммы трансформатора. Это отличие заклю- чается в следующем:

1. Ток холостого хода в асинхронных машинах значительно больше, чем в трансформаторах. В асинхронных машинах ток х. х. составляет 25н-40%, а при очень малых мощностях достигает 70% и выше. Такое большое значение тока х. х. в машине объясняется наличием воздушного зазора между статором и ротором, резко увеличивающим магнитное сопротивление, что вызывает увеличение потребления реактивного намагничивающего- тока, создающего магнитный поток.

2. Реактивные сопротивления обмоток статора и ротора асинхронной машины значительно больше реактивных сопротивлений обмоток трансформатора. Это объясняется тем, что в трансформаторах потоки рассеяния, замыкаясь через воздух, встречают на своем пути большие магнитные сопротивления, поэтому невелики. В машинах обмотки статора и ротора, помещаемые в пазах, окружены сталью и потоки рассеяния значительно больше.

3. Активные сопротивления обмоток асинхронной машины также несколько больше активных сопротивлений обмоток трансформатора. Это объясняется тем, что в машине лучше условия охлаждения, чем в трансформаторах, за счет наличия вращающихся частей, и, следовательно, допускаются большие плотности тока.

Приняв Zi = ri+jXi и Z2s = r2lS+jX2, запишем уравнения (21.3), (21.4) и (21.6) в следующем виде:

/2.=/o-/i; • • (21.7)

Oi=-Ei + l\Zi; (21.8)

EzKzL .". (21.9)

Обозначим

-Ei=-E2=IoZo, (21.10)

где Zo=ro+jXo - активное сопротивление, эквивалентное потерям в стали сердечника статора; Xq - индуктивное сопротивление, эквивалентное действию основного магнитного потока на обмотку статора.

Из (21.7), (21.9) и (21.10) получим

/o=/iZ;i/(Zo+zL) (21.11)

и из (21.8), (21.10) и (21.11) имеем

Oi = ii[Zr-i-ZoZ2sliZo+Z2s)]. (21.12)

Выражение (21.12) показывает, что каждая фаза асинхронного двигателя может быть представлена полной эквивалентной схемой (рис. 21.3, а), состоящей из двух последовательно соединенных со- противлении,- полного сопротивления фазы обмотки статора Zj и сопротивления ZoZ2s/(Zo+Z2s), состоящего из двух параллельных



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 [10] 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60


0.0088