Режимы работы асинхронного двигателя

теги:



Если ротор двигателя растормозить, а его обмотку оставить замкнутой, то он будет вращаться со скоростью n2, всегда меньшей, чем скорость вращения поля статора n1. Поскольку при этом величина напряжения сети не изменяется, то ЭДС Е1 и магнитный поток Фо будут иметь приблизительно те же значения, что и при неподвижном роторе.

Во вращающемся роторе в связи с изменением частоты f2 = f1s изменяются и зависящие от нее величины Е2s ; Ι2S ; x2S.

Они равны:

Во вращающемся роторе в связи с изменением частоты f2 = f1s изменяются и зависящие от нее величин

где E2   и  x2 – соответствуют неподвижному ротору.

Как видно, ЭДС, индуктированная во вращающемся роторе, рав­на ЭДС неподвижного ротора, умноженной на скольжение. Аналогично, индуктивное сопротивление вращающегося ротора равно индуктивному сопротивлению неподвижного ротора, умноженному на скольжение.

Активное сопротивление ротора АД нормального исполнения мало зависит от частоты, поэтому принимают:

Активное сопротивление ротора АД нормального исполнения мало зависит от частоты, поэтому принимают

Уравнения равновесия ЭДС статора и вращающегося ротора записываются следующим образом:

Уравнения равновесия ЭДС статора и вращающегося ротора за-пи¬сываются следующим образом

Эквивалентная схема замещения вращающегося ротора показана на рис. 1 (а).

Ток ротора равен:

 Эквивалентная схема замещения вращающегося ротора показана на рис. 1 (а). Ток ротора равен

Эквивалентная схема замещения ротора

Рис. 1 – Эквивалентная схема замещения ротора

С увеличением нагрузки на валу скольжение s возрастает так как для создания большего вращающего момента необходимо увеличение тока Ι2S, для чего должна увеличиться ЭДС Е2S = Е2s, индуктируемая во вращающемся роторе. Вместе с током Ι2S увеличивается ток I1, увеличиваются падения напряжения на сопротивлениях r1 и x1, а следовательно несколько уменьшается ЭДС Е1, магнитный поток Фоm и ток Ι10 .

Однако уменьшение основного потока Фоm при изменении скольжения от s≈0 до sн составляет лишь несколько процентов, поэтому при приближенных расчетах при U1=const принимается также Фom= const, что и было отмечено в начале данного параграфа.




Если теперь ротор оставить неподвижным, а его обмотку замкнуть, то будет иметь место короткое замыкание АД, подобное короткому замыканию трансформатора. Этот режим имеет место в первый момент пуска АД, когда ротор еще не пришел во вращение. Ток ста-тора АД при коротком замыкании составляет (4…7) Ιн, поэтому во избежание чрезмерного нагревания и повреждения изоляции обмоток двигатель нельзя длительно оставлять при коротком замыкании под полным напряжением.
Часть картины распределения магнитных полей АД при коротком замыкании показана на рис.1 (б).

Распределение магнитных полей заторможенного асинхронного двигателя при коротком замыкании

Рис. 1 - Распределение магнитных полей заторможенного асинхронного двигателя при коротком замыкании

Основной магнитный поток Фо создается в этом режиме совместным действием МДС статора F1 и ротора F2

Основной магнитный поток Фо создается в этом режиме совместным действием МДС статора F1 и ротора F2

т.е. выполняется равенство:

выполняется равенство: где m1 и m2 – число фаз обмотки статора и ротора соответственно,   p –число пар полюсов.

где m1 и m2 – число фаз обмотки статора и ротора соответственно, p –число пар полюсов.

Это равенство можно преобразовать к виду:

Уравнение носит название уравнения равновесия токов и справедливо для любого режима работы АД.

Уравнение носит название уравнения равновесия токов и справедливо для любого режима работы АД.

Если величиной тока Ιо пренебречь, то будет иметь равенство:

Если величиной тока Ιо пренебречь, то будет иметь равенство

Отношение:

Отношение называется коэффициентом трансформации тока

Магнитный поток рассеяния Фрс2 создает в обмотке ротора ЭДС рассеяния Ерс2, величина которой определяется равенством:

где x2 – индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора

где x2 – индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора.

Падение напряжения на активном сопротивлении обмотки ротора равно:

Падение напряжения на активном сопротивлении обмотки ротора равно

Уравнения равновесия ЭДС для обмоток статора и ротора имеет вид:

Уравнения равновесия ЭДС для обмоток статора и ротора имеет вид

Схема замещения вторичной цепи при неподвижном роторе представлена на рис. 2.

Схема замещения вторичной цепи при неподвижном роторе

Рис. 2  - Схема замещения вторичной цепи при неподвижном роторе

Ток ротора Ι2 определяется из выражения:

Ток ротора Ι2 определяется из выражения

Если в асинхронной машине с заторможенным ротором в цепь обмотки ротора включить сопротивление нагрузки, то ее можно использовать в качестве трансформатора.




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.





radionet