Архив за марта, 2013



В этом режиме, когда обмотка статора подключена к сети, обмотка ротора разомкнута, а ротор заторможен, физические процессы в АД полностью подобны процессам в трансформаторе при холостом ходе. Отличие заключается только в том, что обмотки статора и ротора распределены по пазам и сопротивление магнитной цепи АД больше, чем в трансформаторе ввиду наличия достаточно большого (0,5 мм и более) воздушного зазора.

Поэтому ток холостого хода Io в АД значительно больше, чем в трансформаторе и может достигать (20…40)% и даже более от номинального тока. Этот ток вызывает увеличение потерь в обмотке статора и уменьшение коэффициента мощности двигателя.

Поскольку тока в роторе в рассматриваемом режиме нет, то и электромагнитный момент Мэм равен нулю.

Часть картины вращающегося магнитного поля статора, созданного током холостого хода статора  Io, показана на рис 1,а.

Магнитный поток взаимоиндукции Фо сцепляется с обмотками ротора и статора и индуктирует в них ЭДС Е1 и Е2. Поток рассеяния Фрс1 сцепляется только с обмоткой статора и индукти­рует в ней ЭДС рассеяния Ерс1.

Значения ЭДС Е1 и Е2 равны:

Значения ЭДС Е1 и Е2 равны

где Фоm – полный основной магнитный поток;  и  число витков обмотки статора и ротора.

В соотношениях имеются ввиду первые гармоники ЭДС ста­тора и ротора.

Распределение магнитных полей заторможенного асинхронного двигателя при холостом ходе (а) и коротком замыкании (б)

Рис. 1 - Распределение магнитных полей заторможенного асинхронного двигателя при холостом ходе (а) и коротком замыкании (б)

Поскольку ротор в рассматриваемом режиме неподвижен s=1, то:

Поскольку ротор в рассматриваемом режиме неподвижен s=1, то

Отношение:

отношение называется коэффициентом трансформации ЭДС АД

ЭДС рассеяния уравновешивается, как и в трансформаторе, равным по величине падением напряжения:

ЭДС рассеяния уравновешивается, как и в трансформаторе, равным по величине падением напряжения

где x1 – индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора.

Падения напряжения на активном сопротивлении обмотки статора равно:

Падения напряжения на активном сопротивлении обмотки статора равно

Уравнение равновесия ЭДС цепи статора для холостого хода при неподвижном роторе имеет вид:

Уравнение равновесия ЭДС цепи статора для холостого хода при неподвижном роторе имеет вид

Падение напряжения  при холостом ходе весьма мало, поэтому можно записать, что:

Падение напряжения при холостом ходе весьма мало, поэтому можно записать, что


Схема замещения обмотки статора в рассматриваемом режиме целиком подобна схеме замещения трансформатора на холостом ходу и представлена на рис.2 (а).

Схемы замещения обмотки статора (а) асинхронного двигателя и вторичной цепи (б) при неподвижном роторе

Рис. 2 - Схемы замещения обмотки статора (а) асинхронного двигателя и вторичной цепи (б) при неподвижном роторе

Вот такой вот с одной стороны сложный, а с другой простой материал для понимания. Конечно я и сам не любитель формул, но для общего образования и представления процессов это необходимо иметь под рукой.





Исходя из конструктивной схемы асинхронного двигателя (АД)  (рис. 1 в статье - Устройство асинхронного двигателя)   и принципа получения кругового вращающегося магнитного поля (рис. 1 в статье - Вращающееся магнитное поле трехфазной обмотки машин переменного тока), принцип действия АД можно проиллюстрировать схемой, показанной на рис. 1 ниже. В электромеханическом преобразовании энергии в АД участвуют трехфазная обмотка 1, расположенная на неподвижном статоре 2 и создающая круговое вращающееся магнитное поле, и обмотка 3 вращающегося ротора 4, вал 5 которого соединен с исполнительным механизмом. Между статором и ротором предусматривается воздушный зазор 6.

Принцип действия асинхронного двигателя

Рис. 1 —  Принцип действия асинхронного двигателя

При вращении магнитного поля со скоростью:

Скорость вращения магнитного поля

линии магнитной индукции:

Вектор магнитной индукции

пересекают проводники обмотки ротора и в них индуктируется ЭДС Е2 и протекает ток . Направление ЭДС определяется по правилу «правой руки», а ее величина равна:

Направление ЭДС определяется по правилу "правой руки", а ее величина равна

где – активная длина проводника обмотки ротора;

ν1 - линейная скорость движения магнитного поля статора:

линейная скорость движения магнитного поля статора

D – диаметр расточки статора.

Направление тока I2 совпадает с направлением ЭДС Е2пр. В результате взаимодействия проводников с током и магнитного поля на каждый проводник действует электромагнитная сила:

В результате взаимодействия проводников с током и магнитного поля на каждый проводник действует электромагнитная сила

направление, которой определяется по правилу «левой руки».

Совокупность этих сил создает на роторе результирующую силу Fрез и электромагнитный момент Мэм, приводящий ротор во вращение со скоростью n2  в ту же сторону, что и вращение поля статора. Вращение ротора через вал передается исполнительному механизму. Таким образом, электрическая энергия, поступающая в обмотку статора из сети, преобразуется в механическую энергию. С началом движения ротора ЭДС в проводниках ротора определяются разностью скоростей ν1 и ν2

С началом движения ротора ЭДС в проводниках ротора определяются разностью скоростей

где ν

линейная скорость движения проводника ротора.

  Это линейная  скорость движения проводника ротора.

Чем выше скорость вращения ротора n2, тем меньшая ЭДС в нем индуктируется, тем меньше ток Ι2, тем меньше сила  fпр и Fрез. При достижении ротором скорости вращения  n2 = n1, E2 = 0, действие электромагнитных сил прекращается и вращение ротора замедляется под действием сил трения (на холостом ходу) или под действием момента сопротивления исполнительного механизма (при работе под нагрузкой). Но когда n2 станет меньше n1, опять начнет действовать электромагнитная сила.

Следовательно, в рассматриваемой системе возможно только асинхронное (несинхронное) вращение ротора относительно вращающегося магнитного поля статора.

Электромагнитный момент Мэм уравновешивается моментом сопротивления Мс исполнительного механизма. Чем больше Мс, тем больше должен быть вращающий момент Мэм, который может возрасти в первую очередь за счет тока в проводниках ротора. Ток при постоянстве сопротивления проводника пропорционален ЭДС, которая зависит от скорости пересечения проводников ротора вращающимся магнитным полем.

Следовательно, чем больше момент сопротивления, тем меньше скорость вращения ротора и наоборот.

Отношение:

Скольжение асинхронной машины

При неподвижном роторе (n2 = 0) скольжение равно 1,0. Это для АД режим короткого замыкания. При холостом ходе, когда скорость ротора максимально приближается к синхронной (n2 = n1) скольжение минимально и очень близко к нулю. Скольжение, соответствующее номинальной нагрузке АД, называется номинальным скольжением Sн и составляет единицы процента, в зависимости от типа и назначения двигателя.

С учетом отношения, скорость вращения ротора может быть выражена через n1  и скольжение s:

скорость вращения ротора может быть выражена

В рабочем режиме АД вращающееся магнитное поле статора пересекает обмотку ротора со скоростью:

В рабочем режиме АД вращающееся магнитное поле статора пересекает обмотку ротора со скоростью

Частота ЭДС и токов, наводимых этим полем в обмотке ротора, равна:

Частота ЭДС и токов, наводимых этим полем в обмотке ротора, равна

Таким образом, частота ЭДС и токов в роторе зависит от сколь- жения. Так, при S=1 (при пуске) f2 = f1, при номинальном режиме нагрузки Sн = (0,02…0,04), f2= 1…2Гц.

Протекающие в обмотке ротора токи создают МДС и магнитное поле ротора, которые вращаются относительно ротора со скоростью:

Протекающие в обмотке ротора токи создают МДС и магнитное поле ротора, которые вращаются относительно ротора со скоростью

С учетом:

скорость вращения ротора может быть выражена

cкорость вращения этого поля относительно неподвижного статора составляет:

скорость вращения этого поля относительно неподвижного статора составляет

т.е. магнитное поле ротора вращается в расточке статора с той же скоростью и в ту же сторону, что и поле статора. Стало быть, они неподвижны друг относительно друга, образуют единое магнитное поле, созданное совместным действием МДС статора и ротора.

Таким образом, вектор:

Вектор магнитной индукции

на рис.1 необходимо рассматривать как вектор результирующего магнитного поля.

Условие неподвижности друг относительно друга магнитных полей статора и ротора означает, что число пар полюсов обмоток статора и ротора должно быть обязательно одинаково, p1 = p2 = p. В короткозамкнутом роторе это действие выполняется автоматически, в двигателе с фазным ротором оно должно быть обеспечено при проектировании. В то же время соотношение между числом фаз обмоток статора и ротора может быть произвольным.

Асинхронная машина обратима, т.е. может работать как в двигательном, так и в генераторном режимах. Если ротор с помощью постороннего двигателя разогнать до скорости вращения n2 >n1, то изменится направление ЭДС и тока в проводниках ротора, изменит свое направление и электромагнитный момент, который станет тормозящим. Асинхронная машина механическую энергию, получаемую от приводного двигателя, преобразует в электрическую и отдает в сеть, т.е. переходит в генераторный режим.

В процессе эксплуатации асинхронного двигателя возможен режим работы при S >1,0, когда ротор вращается в сторону, противоположную направлению вращения поля статора. В этом режиме, называемом режимом электромагнитного торможения (или режимом противовключения ), ЭДС и ток в роторе направлены также как в двигательном режиме, однако электромагнитный момент направлен против движения ротора, т.е. является тормозящим. В машине происходит преобразование как электрической энергии, поступающей из сети, так и механической энергии, передаваемой с вала.


Основы спектрального анализа

Изложены основы теории и практики анализа спектров сигналов, применяемых в радиоэлектронике и связи. Материал подготовлен на основе многолетнего опыта фирмы «Роде и Шварц», специализирующейся в области современной измерительной техники и, в частности, в области разработки и производства анализаторов спектра. Кратко изложены вводные сведения, главные характеристики анализаторов, а на примере одной из последних моделей подробно рассматривается структурная схема прибора, тонкости работы с ним и особенности определения главных параметров сигнала.
Для специалистов в области радиоэлектроники и связи, студентов старших курсов, аспирантов. Будет полезна широкому кругу читателей, интересующихся современной измерительной техникой.

(далее…)

теги:

Энциклопедия начинающего радиолюбителя

Описываются различные автоматы, измерительные приборы, радиоприемники, цветомузыкальные приставки, усилители, имитаторы звуков, аппаратура для радиоспорта, электромузыкальные инструменты, переключатели елочных гирлянд и другие устройства, собранные из доступных деталей.
Для начинающих радиолюбителей и руководителей кружков.

(далее…)

теги:
Стр. 3 из 812345678


radionet