Главная Движение носителей электрических зарядов



шагом, когда у = г (рис. 12.9, а). В этом случае виток пронизывается полным максимальным потоком одного полюса. Для экономии меди и уменьшения аксиальных размеров машины, а также для приближения формы кривой э. д. с. к синусоиде применяют обмотки с укороченным шагом у < т. В таких обмотках каждый виток пронизывается магнитным потоком, несколько меньшим потока одного полюса, вследствие чего э. д. с. каждого витка обмотки меньше э. д. с. витка обмотки с диаметральным шагом.

Э. д. с. витка обмотки с диаметральным шагом = 2£, где 2Е - э. д. с. витка, равная векторной разности э. д. с. его проводников: Ёе= Ё - Ё" (рис. 12.10, а), так как при образовании витка его стороны соединяют встречно, т. е. конец одного проводника - с концом др)того проводника. При прямом соединении, когда конец одного проводника соединяется с началом другого, э. д. с. витка, равная векторной сумме э. д. с. активных проводников витка, была бы равна нулю. Э. д. с. витка обмотки с укороченным шагом несколько меньше двойного значения э. д. с, индуцированной в одной активной стороне витка, так как сдвиг между Е и Е" меньше 2п (рис. 12.10, б). Этот сдвиг

y = уп/х. (12.9)

Э. д. с. витка при укороченном шаге определяется по формуле

= 2£ sin (y/2) = 2£ cos (р/2), (12.10)

где р = тг - у.

Обычно формулу для определения э. д. с. витка при укороченном шаге записывают следующим образом:

£, = 4,44/fc,0,, (12.11)

где ку == sin (у/2) = Е/{2Е) - коэффициент укорочения, который учитывает, что при у < X э. д. с. активных проводников, образующих виток, складываются не арифметически, а геометрически, причем ку < 1 при у <х и ку = 1 при у = х.

Произведение коэффициента распределения обмотки на коэффициент укорочения называется обмоточным коэффициентом: к=крку. Обмо-






точный коэффициент учитывает уменьшение э. д. с. фазы вследствие пространственного распределения обмотки и укорочения шага. Обычно этот коэффициент для статорных обмоток асинхронных машин составляет 0,92-0,96.

Итак, э. д. с. одной фазы обмотки статора определяется формулой Ег = 4,44/c„6,/iWiO„„ (12.12)

где /Со5, - обмоточный коэффициент обмотки статора; Ф„, - амплитудное значение основного м£1гнитного потока, сцепленного с обмотками статора и ротора; Wi - число витков в одной фазе статора.

По аналогии с (12.12) можно записать формулу для определения э. д. с. фазы обмотки ротора:

Ei, = 4,44fc„62/2W20„ = 4,44„б2/152Ф,„, (12.13)

~де /Соб2 - обмоточный коэффициент обмотки ротора; W2 - число витков в одной фазе обмотки ротора.

Из (12.13) находим э. д. с. в заторможенном роторе, т. е. при п = О (s = 1):

Е2 = „иЛмгФ.. (12.14)

Следовательно, формулу (12.13) можно переписать в виде

E2S = E2S. (12.15)

Из выражения (12.15) следует, что э. д. с. врашающегося ротора при номинальной нагрузке составляет несколько процентов от э. д..с. неподвижного ротора, так как скольжение s - 0,02- 0,05; кроме того, э. д. с. ротора пропорциональна скольжению и достигает максимального значения при заторможенном роторе (s = 1).

Отношение э. д. с. статора и заторможенного ротора

EJE2 = fcc6,Wl/(fco62W2) = /С£ (12.16)

называют коэффициентом трансформации э. д. с. На практике при обмоточных коэффициентах, равных 0,92 - 0,96, приближенно считают

/C£ = wi/W2, (12.17)

как это имеет место в трансформаторах.

При заторможенном роторе наглядно прослеживается аналогия асинхронной машины с трансформатором, т. е. в этом случае частота э. д. с. ротора равна частоте э. д. с. статора (частоте сети, в которую включен асинхронный двигатель).

Рассмотрим режим, когда обмотка ротора разомкнута. В этом случае ток в роторе отсутствует и не оказывает влияния на электромагнитные процессы в статоре. Этот режим, как и в трансформаторе, называют холостым ходом. При холостом ходе для каждой фазы обмотки статора, подобно тому, как для первичной обмотки трансформатора при холостом ходе, можно записать уравнение

L/, + £i + Ег = hr, (12.18)

где Vl - напряжение сети; £i - э. д. с, которая наводится вращаю-



щимся магнитным потоком Ф, пересекающим обмотки статора и ротора,- = 4,44/i/co6iWi*loim - э. д. с, наводимая потоком рассеяния Фг1т обмотки статора; IqI- - падение напряжения в обмотке статора при прохождении тока холостого хода Iq.

Согласно (12.18), можно построить векторную диаграмму асинхронной машины (рис. 12.11). Построение диаграммы аналогично построению диаграммы трансформатора при холостом ходе, только в асинхронных машинах ток холостого хода (из-за наличия воздушного зазора между статором и ротором) значительно больше, чем в трансформаторах. В асинхронных двигателях ток холостого хода составляет 20-40% от номинального тока, а в трансформаторах - 0,5 - 3 %. Для уменьшения тока холостого хода асинхронные машины стремятся выполнять с минимальными воздушными зазорами. Так, например, у асинхронных двигателей мощностью до 5 кВт размер воздушных зазоров составляет 0,1 - 0,3 мм.

Индуцированная в обмотке ротора э. д. с. вызывает в ней ток, который необходим для создания вращающего момента. Так как обмотка короткозамкнутого или фазного ротора представляет собой замкнутую цепь, то ток в фазе роторной обмотки

(12.19)

/2 =

где Z2 - сопротивление цепи фазы ротора; Г2 - активное сопротивление фазы ротора, практически не зависящее от частоты; - индуктивное сопротивление фазы вращающегося ротора, существенно зависящее от частоты:

X2S = CO2L2 = 27t/2L2 = 27ts/iL2 = SX2.

(12.20)

Итак, чем больше частота вращения двигателя, т. е. меньше его скольжение, тем меньше индуктивное сопротивление ротора.

Подставив значение X2S из выражения (12.20) в формулу (12.19), получим для тока ротора

У Л + {sX2f У/{Г2? + Х\

Из (12.21) следует, чго с увеличением скольжения асинхронного двигателя, т. е. с уменьшением частоты его вращения за счет увеличения нагрузки, ток ротора возрастает и достигает наибольшего значения при S = 1, т. е когда ротор находится в неподвижном состоянии. Это связано с тем, что с увеличением скольжения возрастает э. д. с. ротора (£2 = == Es). Одновременно с ростом скольжения увеличивается индуктивное сопротивление ротора X2S = = SX2, благодаря чему ток ротора по мере роста скольлсения увеличивается менее заметно, чем э. д. с.

Рис. 12.11

8 А. Г. Морозов



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 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 [73] 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148


0.0441