2 .2. Принцип получения вращающегося магнитного поля (вмп) с одной и произвольным числом пар полюсов. Скорость вращения вмп.

Вращающееся магнитное поле с одной парой полюсов порождается трехфазной обмоткой, фазные обмотки которой лежат в плоскостях, смещенных друг относительно друга на 120 градусов, подключенных к 3-ф питающей сети. ВМП возбуждается в случае наличия пространственного сдвига между фазными обмотками 1200 и временного сдвига между токами этих фазных обмоток на 1/3*Т. Этот временной сдвиг обеспечивается благодаря подключению 3-ф обмотки статора к 3-ф питающей сети. За врем t=T (период) поле поворачивается на 360 градусов, т.е. делает один полный поворот. За t=1 с поле совершит число оборотов ν0=f1, равное частоте тока в обмотке статора. Угловая скорость этого поля Ω0 = 2πν0 = ω1. За время t=1 мин (60 с) поле совершит число оборотов n0=60ν0=60 f1/p (р - количество пар полюсов). Получение ВМП с произвольным числом пар полюсов. Для этого видоизменяют обмотку статора, а именно, каждую фазную обмотку делят на число катушек равное р. Каждую катушку укладывают в пару пазов, когда концы обмотки будут находиться в пазах, смещенных на 180⁰/р, тогда плоскости, в которых лежат катушки фазных обмоток будут смещены на 120⁰/р. Тогда если таким образом организованную обмотку подключить к 3-ф питающей сети, магнитное поле, имеющее р пар полюсов, за t=T повернется на 1/р оборота. За t=1 с ν0=1/р*f1= f1/р. Угловая скорость вращения многополюсного ВМП Ω0 = 2π f1/р = ω1/р. Скорость вращения ВМП АД n0=60 f1/p. Полюсным делением (τ) магнитопровода статора АД называется часть развертки статора, приходящаяся на один полюс. Магнитный поток через полюсное деление АД можно найти как Фср = Вср *τ*l, l-активная длина провода. Вср=l*Вm/ π. Тогда Фс=2*Вm* τ*l/ π, если U=const.

Скорость вращения ВМП от кол-ва пар полюсов:

P	1	2	3	4	5
n0, мин-1	3000	1500	1000	750	600

2.3. Скольжение ад. Зависимость параметров режима цепи ротора от скольжения.

ВМП АД, вращаясь вдоль расточки статора со скоростью n₀, будет пересекать обмотки статора и ротора и наводить в них трансформаторные ЭДС:

Е₁=4,44*w₁*f₁*Ф_max*k_обм1 (статор)

Е₂=4,44*w₂*f₂*Ф_max*k_обм2 (ротор)

k_обм – обмоточные коэффициенты. Они <1 в силу того, что, учитывая распределенность обмоток, т.е. то, что фазные обмотки делятся на несколько секций, укладываются в смежные пазы магнитопровода статора. Из-за пространственного смещения будет иметь место временной сдвиг между ЭДС, индуцируемых в секциях фазных обмоток. Под воздействием ЭДС по короткозамкнутой обмотке ротора будет протекать ток. Со стороны ВМП на обмотку ротора с токами в ней будет действовать сила Ампера, которая вызывает появление вращающего электромагнитного момента (асинхронного момента), направленного в сторону вращения ВМП. Ротор начнет вращаться в сторону действия асинхронного момента со скоростью n в установленном режиме. Но скорость вращения ротора меньше скорости поля n<n₀, т.к. в противном случае (n=n₀) перестал бы работать закон электромагнитной индукции. Таким образом, принципиальной особенностью работы АД является наличие скольжения, характеризующего степень отставания вращения ротора АД от ВМП. Скольжение определяется как S=( n₀- n)/ n₀ или S=( n₀- n)/ n₀ * 100%. Скольжение АД сравнительно невелико и достигает у 3-ф АД серийного производства значений S_X%=2-3%; S_ном%=5-7%. Увеличение S АД с ростом загрузки приводит к тому, что имеет место автономное регулирование мощности, потребляемой АД от питающей сети.

Ч астота ЭДС, индуцируемой ВМП в обмотке статора, f₁=n₀*p/60. Частота ЭДС в обмотке ротора f₂=n_s*p/60, n_s – скорость ВМП относительно вращающегося ротора. n_s = n₀-n; n_s = n₀- n₀(1-S); n_s = n₀ - n₀ + n₀S = n₀S. f₂= n₀S *p/60 = f₁S. Таким образом, параметры режима обмотки ротора не остаются постоянными, а зависят от загрузки по определенному выражению: f₂ = f₁S. ВМП индуцирует в фазе обмотки ротора ЭДС Е₂=4,44*w₂*f₂*Ф_max*k_обм2. Е₂=4,44*w₂*f₁*Ф_max*k_обм2*S – ЭДС неподвижного ротора. Е₂= Е_2н*S. X₂= X_2н*S. составим схему замещения фазы обмотки ротора. Для вращающегося ротора будет иметь вид:

X₂= w₂*L=2π f₂L. Однако, эта схема замещения неудачна тем, что в ней имеет место переменные (зависящие от режима загрузки) величины Е₂ и X₂. Заменим их в схеме на постоянные Е_2н и X_2н, соответствующие случаю условно заторможенного ротора АД. Уравнение электрического состояния для рисунка: Е₂=I₂R₂+jI₂ X₂ (1). Введем в (1) значения Е₂ и X₂, выраженные через Е_2н и X_2н. Е_2н*S =I₂R₂+jI₂ X_2н*S (2), делим на S, Е_2н =I₂R₂/S + jI₂ X_2н (3). В (3) параметр S учитывает загрузку АД; S растет при росте β (степени загрузки). Из (3) имеем, что ток в фазе обмотки ротора: I₂ = (4). Из (4) видно, что I₂ достигает максимального значения при S=1, т.е. при пуске. Но при пуске имеет место максимальный угол сдвига фаз между I₂ и Е₂. . Этим объясняется малая активная составляющая тока I₂, а следовательно и тока I₁, а значит и активной мощности, потребляемой их сети.