Главная Движение носителей электрических зарядов



Если, например, э. д. с. при пуске двигателя, когда s = 1, возрастает по сравнению с рабочими условиями в несколько десятков раз, то ток при этом будет больше номинального примерно в 5 -7 раз.

Сдвиг фаз vj/2 между э. д. с. и током I2 увеличивается с ростом скольжения, что следует из выражения

следовательно, с ростом скольжения уменьшается коэффициент мощности двигателя:

cosvlr2.= /-22 = Г2/]/г1 + Х1 = Г2/]/ЦТ7х1. (12.23)

Как было показано в § 12.4, ротор асинхронного двигателя вращается в ту же сторону, что и магнитное поле статора Если обмотка ротора залткнута, то через нее проходит ток, изменяющийся с частотой /2. Этот ток создает магнитный поток Ф2, который вращается относительно ротора с частотой Пф = бО/2/р = 60fis/p = shq. Если же сам ротор вращается с частотой и, то частота вращения магнитного поля ротора Пф + и = впо + Ио (1 - s) = Ио.

Таким образом, магнитное поле ротора вращается в пространстве с той же частотой, что и поле статора. Следовательно, равенство частот вращения полей статора и ротора может быть обеспечено равенством числа пар их полюсов. В этом случае поля ротора и статора будут относительно друг друга неподвижны и взаимодействуют между собой, подобно тому, как это происходит в трансформаторе, обеспечивая передачу мощности из статора в ротор. Число фаз обмоток статора и ротора может быть различным.

Итак, в асинхронной машине магнитное поле, вращающееся с частотой Ио, образуется в результате взаимодействия полей статора и ротора. Это поле обеспечивает электромагнитную связь между статором и ротором, осуществляя обмен энергией между ними, подобно тому, как рабочий магнитный поток в трансформаторе осуществляет передачу энергии из первичной обмотки во вторичную. В результате ток ротора I2 создает компенсирующую его составляющую тока статора /2 и результирующий магнитный поток остается практически таким же, как при режиме холостого хода. Следовательно, в асинхронном двигателе, как й в трансформаторе, результирующий (рабочий) магнитный поток при изменении режима работы изменяется незначительно, т. е. практически Ф = const. Поэтому для м. д. с. асинхронной машины справедливо равенство

Fi+F2 = Fo, или (1224)

, Щксб111 + m2k2W2h = Wifeo6]WiJo, (12.25)

где mi и /«2 - число фаз обмотки статора и ротора, причем для обмотки типа «беличья клетка» число фаз ротора равно числу стержней. Разделив обе части равенства (12.25) на nJifeogjWi, получим

it + ?F~- = или II + = h, или ii+f2= h, (12.26)



где/Cj = nJifeo6,Wi/(m2/co62W2) - коэффициент трансформации токов асинхронной машины; Г2 = /гД; - приведенный ток роторной обмотки, создающий ту же м. д. с, что и ток I2, при обмотке ротора, подобной обмотке статора (с тем же числом фаз, обмоточным коэффициентом и числом витков).

Из (12.26) находим ток статора:

Ji=Jo + (-l2). (12.27)

Рассмотрим режим работы асинхронной машины с заторможенным ротором, включив в цепь обмотки ротора сопротивление нагрузки Z„. В этом случае асинхронная машина работает как трансформатор, однако в качестве трансформатора ее использовать нецелесообразно, так как она имеет худшие эксплуатационные характеристики (меньший к. п. д., больший ток холостого хода и пр.), а также имеет большую стоигиость. Иногда в некоторых специальных устройствах (фазорегуляторах, индукционных регуляторах) асинхронные машины используют в режиме работы трансформатора, т. е. при заторможенном роторе.

Векторная диаграмма асинхронной машины с заторможенным ротором (рис. 12.12) идентична векторной диагралтме трансформатора при нагрузке, и ее построение в принципе производится на основании тех же уравнений:

E2 = V2 + i2r2+jhX2; (12.28)

h=io + {-i2)-

Схема замещения асинхронной машины при заторможенном роторе (рис. 12.13) аналогична схеме замещения трансформатора, но ее параметры определяются другими коэффициентами приведения, а именно:

Е2 = £i = I2 = hiku r2 = к,кЕГ2; Х2 = kikEX2,



Рис. 12.12

Рис. 12.13



где произведения fej/c£ принято называть коэффициентами приведения сопроттвлений.

Сопротивление г2 определяется из условия равенства электрических потерь /Иг/г = nJi/2j2, а сопротивление Х2 - из равенства относительных индуктивных падений напряжений I2X2/E2 = /гХг/Ег- Следует отметить, что при определении коэффициентов и /с,- для коротко-замкнутой обмотки ротора типа «беличья клетка» принимают W2 = 0,5, кое 2 = 1) = Z2, где Z2 - число пазов ротора.

§ 12.6. Вращающий момент асинхронного двигателя

В асинхронном двигателе мощность ротора равна части мощности статора, передаваемой в ротор вращающимся полем. Мощность ротора, равная подведенной к статору двигателя мощности за вычетом потерь в обмотке и стали, называется электромагнитной мощностью Pj. Эта мощность создает вращающий электромагнитный момент М, который приводит во вращение ротор.

Электромагнитную мощность, передаваемую ротору вращающимся магнитным полем, и механическую мощность ротора можно выразить через электромагнитный вращающий момент:

Рш = Мэ„соо = MJlKJ\/p; Р„ех = Мэ„ю, (12.29)

где озо =2nf i/p и со - угловые скорости вращения магнитного поля и ротора; р - число пар полюсов.

Связь между угловыми скоростями вращающегося поля coq и ротора со определяется скольжением:

S = («о - П)/П0 = («Во - <В)/<Во, или со = СОо (1 - S).

Угловая скорость поля двигателя соо равна угловой частоте переменного тока 27r/i при двухполюсном поле (р = \), а если асинхронная машина многополюсная, то поле вращается медленнее и его угловая скорость coq = 2пflip.

Механическая мощность, образуемая за счет преобразования электромагнитной мощности,

Рмех = Рзм - АРз2 - АРс2, (12.30)

где АРэ2 - часть электромагнитной мощности, теряемой в обмотке ротора (электрические потери); АРс2 - потери в стальном сердечнике ротора на гистерезис и вихревые токи, которые из-за малой частоты перемагничивания практически равны нулю.

Разность электромагнитной и механической мощностей, если пренебречь потерями в стали ротора, равна электрическим потерям мощности в обмотке ротора:

АРэ2 = Рш - Рмех = Мэ„соо - Мз„со = тг/г»"!, (12.31)

откуда

Мзм = т211г2Аао - со) = mz/irzAcoos) = рт2Г211/{2ж/s). (12.32)



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


0.0122