Ртс.9.11 Условное обозначение асинхронного двигателя для объяснения принципа

 действия: а — вид спереди; б — вид сбоку

Если применить это правило, то окажется, что верхний провод­ник выталкивается из поля вправо, а нижний — влево, т. е. электро­магнитные силы, приложенные к неподвижному ротору, создают пусковой момент, стремящийся повернуть ротор в направлении дви­жения магнитного поля.

Когда электромагнитный момент, действующий на неподвижный ротор, превышает тормозной момент на валу, ротор получает уско­ренное движение в направлении вращения магнитного поля двига­теля.

По мере возрастания частоты вращения n₁, ротора относительная разность частот n ₁ — п₂ сокращается, вследствие чего уменьшаются величины ЭДС и тока в проводниках ротора, что влечет за собой соответствующее уменьшение вращающего момента.

Процессы изменения ЭДС, тока, момента и частоты вращения ротора прекратятся, как только наступит устойчивое равновесие между электромагнитным моментом, вызывающим вращение рото­ра, и тормозным моментом (моментом сопротивления), создавае­мым производственным механизмом, который приводится в движе­ние электродвигателем. При этом ротор машины будет вращаться с постоянной частотой п₂, а в короткозамкнутых контурах его обмот­ки установятся токи, обеспечивающие создание вращающего мо­мента, равного моменту тормозному.

Таким образом, принципом работы асинхронных двигателей ос­нован на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора с токами, которые наводятся этим полем в проводниках ротора. Оче­видно, что возникновение токов в роторе и создание вращающего­ся момента возможны лишь при движении проводников ротора от­носительно магнитного поля машины, т. е. при наличии разности частот вращения магнитного поля статора n ₁ и ротора n ₂;  (n ₁ – n ₂) должно быть больше нуля.

Для примера определим, что же произойдет, если частота враще­ния ротора n₂ сравнится с частотой вращения магнитного поля ста­тора n ₁ (n ₁ = n ₂).

Магнитное поле статора и ротор будут в этом случае неподвиж­ны относительно друг друга. Силовые линии магнитного поля ста­тора не будут пересекать обмотку ротора, следовательно, в ней не будет наводиться ЭДС, не появится ток, не будет и выталкивающей силы.

Ротор несколько притормозится, но как только возникает раз­ность частот вращения n ₁ — n ₂, вновь в обмотке ротора наведется ЭДС, появится ток и начнут действовать выталкивающая сила и электромагнитный момент.

Таким образом, ротор вращаться с синхронной частотой n₁ в ес­тественных условиях не может.

Отсюда следует важный вывод о том, что магнитное поле стато­ра и ротор АД вращаются в пространстве в одном направлении, но с разной частотой: частота вращения ротора двигателя n₂ всегда меньше частоты вращения n₁ магнитного поля статора. С этим свя­зано, кстати, и название машины: асинхронный двигатель.

При анализе работы асинхронных машин пользуются безразмер­ным параметром S, называемым скольжением и определяемым раз­ностью частот вращения магнитного поля статора n ₁, и ротора n ₂, выраженной в относительных единицах (отнесенной к n₁):

Это выражение часто записывают следующим образом: n₂ = n₁(1-S).

В соответствии с этим соотношением зависимость частоты вра­щения ротора n₂ от скольжения при заданной n₁ графически выра­жается прямой, построенной в двух граничных режимах: при запус­ке двигателя n₂ = 0, т. е. скольжение S = 1, а при n₂ = n₁, (так называемый идеальный холостой ход) S=0 (рис. 9.12). Следова­тельно, режим двигателя характеризуется скольжением, изменяю­щимся от 1 до 0.

Номинальное же скольжение S_н современных машин общепро­мышленного исполнения S_Н = 1—3 %. Например, при n₁, = 3000 об/мин и S = 1 % ротор будет вращаться с частотой, всего на 30 об/мин меньше, чем n₁ (n₂ = 2970 об/мин).

Рис. 9.12 График зависимости частоты вращения ротора трехфазного асинхронного двигателя от скольжения