Устройство и принцип действия асинхронного двигателя. Основные соотношения.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

На неподвижной части двигателя – статоре 2 – размещается трехфазная обмотка 6, питаемая трехфазным током. 1-ротор-штифтованный из электротехнической стали магнитопровод с пазами вблизи наружной поверхности,в которых располагается обмотка типа “,беличья клетка “из литого Al. По торцам располагаются короткозамыкающие кольца 9,отлитые заодно со стержнями 14. Вал 5 вращается в подшипниках 4, закрепленных в подшипниковых щитах 10.Подшипники закрыты подшипниковыми крышками 11. Щиты при помощи болтов 3 крепятся к корпусу двигателя 8. На задней стороне находится осевой вентилятор 7-для охлаждения двигателя.12-кожух вентилятора для забора воздуха. 13-рымболт - для транспортировки двигателя.

Работа АМ основываетя на принципе электромагнитного взаимодействия между вращающимся магнитным полем,которое создается системой 3-ёх фазнога тока,подводимого от сети к обмотке статора,и токами,наводимыми в обмотке ротора при пересечении ее проводников вращающимся полем.

Обмотка статора трёхфазная распол. в пазах статора со сдвигами между обмотками в .

При протекании в обмотках статора симметричных трёхфазных токов образуется трёхфазное магнитное поле с магнитной силой:

, где

-число витков фазы обмотки - обмоточный коэффициент; – число пар полюсов – ток статора; – пространственный угол вдоль окружности статора

– магнитное вращающееся поле ()

Поле вращается с угловой частотой – частота вращения 1/мин,

Вращающееся магнитное поле наводит в обмотках статора и ротора ЭДС:

- статор

- основная гармоника потока

- ротор

В обмотке статора является противо ЭДС,падение напряжения , – cопротивление обмотки статора

– ток во вторичной обмотке взаимодействует с вращающимся магнитным полем и создаёт вращающися момент:

Когда ротор вращается синхронно с магнитным полем (идеальный холостой ход) ЭДС , поскольку обмотка ротора не пересекается магнитным потоком и вращающий момент равен 0.

При нагрузке машины ротор вращается медленнее, чем поле. В нём наводится ЭДС и ток ротора с магнитным потоком создают вращающийся момент равный моменту нагрузки на валу.

Частота вращающегося ротора меньше частоты вращающегося поля на величину скольжения:

- относительное отставание ротора от вращающегося магнитного поля статора.

- номинальное скольжение для стандартных АД.

- специальные двигатели с повышенным скольжением

S = 0 - ротор вращается синхронно с магн. полем статора (идеальный хх).

S = 1 -при неподвижном роторе в момент пуска

1>S>0–двигательный режим АД(от n=0 до n=n₁)

S < 0 - ГЕНЕРАТОР(n>n₁)- ротор разгоняют с помощью приводного двигателя - и ротор вращ. быстрее поля статора – генераторный режим АД

S>1 - ТОРМОЗ– ротор вращ противоположно полю статора – режим электромагнитного тормоза.

	Г – генераторный режим(S < 0) Д – двигательный режим(1>S>0) К – критический режим S>1 – режим электромагнитного тормоза S=1 – ротор неподвижен S=0 – идеальный хх OК – рабочая часть характеристики

12. Режимы работы асинхронной машины. Преобразование мощности, векторная диаграмма, уравнения и векторная диаграмма асинхронного двигателя.

 

При 1>S>0 магнитное поле статора, вращаясь относительно ротора, наводит в обмотке ротора ЭДС. Под действием этой ЭДС в короткозамкнутой обмотке ротора потечет ток, сдвинутый относительно ЭДС на некоторый угол. Активная составляющая тока ротора совпадает по фазе с ЭДС и силы, обусловленные этой составляющей, будут действовать на стержни ротора в направлении вращения поля. Машина работает в режиме двигателя. Результирующий электромагнитный момент от реактивной составляющей тока ротора равен нулю.

Для получения генераторного режима необходимо увеличить частоту вращения ротора выше синхронной. При этом направление ЭДС и активных составляющих токов в стержнях меняется на противоположное, а следовательно, меняется и направление действия сил (рис. 4.2, б).

В режиме электромагнитного тормоза ротор вращается в противоположном направлении по отношению к полю. Возникающий момент будет действовать против направления вращения ротора. При этом электрическая и механическая энергия преобразуются в машине в тепло. Данный режим используется для быстрого останова асинхронного двигателя.

Трансформаторный режим имеет место, когда ротор неподвижен (). Этот режим используется в асинхронных машинах с фазным ротором для получения регулируемого по амплитуде или фазе напряжения.

Наибольшее распространение получил двигательный режим работы асинхронной машины.

 

Процесс преобразования электрической энергии в механическую может быть представлен уравнением баланса активной мощности. На основании закона сохранения энергии процесс преобразования имеет вид

где Р1 - мощность, потребляемая двигателем из сети; рЭЛ.1 - электрические потери в обмотке статора; рСТ.1 - потери в стали магнитопровода статора; рЭЛ.2 - электрические потери в обмотке ротора; рСТ.2 - потери в стали сердечника ротора (в дальнейшем ими пренебрегают, т. к. при работе двигателя f2 ≈ 1…3 Гц и эти потери малы); рМЕХ - механические потери на трение, вентиляцию; Р2 - полезная механическая мощность на валу двигателя.

 

 

 

 

 

Векторная диаграмма асинхронного двигателя на основе схемы замещения