§ 2. Э.Д.С. И ток ротора асинхронной машины.

Причиной возникновения тока в роторе АМ является э.д.с., создаваемая основным полем машины, вращающимся с синхронной скоростью и пересекающим проводники ротора f₂ раз в секунду. Так как это поле распределено вдоль зазора машины по синусоидальному закону, то э.д.с. ротора является синусоидальной функцией времени и её действующее значение (в одной фазе ротора) по правилам ТОЭ составит

(4)

где Ф₀ - амплитуда потока (одного полюса) основного поля;

W₂ и - число витков и обмоточный коэффициент фазы ротора.

Для фазного варианта обмотки ротора W₂ имеет вполне конкретный смысл - это одна треть всех витков обмотки ротора. Так как э.д.с. отдельных витков могут и не совпадать по фазе (во времени), то и представляет собой коэффициент, учитывающий факт геометрического сложения э.д.с. отдельных элементов, образующих фазу. Для короткозамкнутого ротора можно полагать , т.е. считать "фазой" каждый из стержней ротора.

Выражение для э.д.с ротора можно представить в виде

где - э.д.с. неподвижного ротора.

По аналогии с трансформатором для ротора АМ необходимо учитывать действие ещё одного поля - рассеяния (рис.2). Это та часть поля, созданного током ротора, которая не сцеплена с контурами статора. Если амплитуду потока этого поля обозначать , то выражение э.д.с. ротора от его же поля рассеяния имеет вид:

(6)

По той же причине, что и в трансформаторах, вполне допустимо считать пропорциональным току ротора I₂ , что позволяет записать

(7)

Таким образом индуктивное сопротивление фазы ротора от поля рассеивания имеет тот не смысл, что и в силовом трансформаторе - является эквивалентом действия поля рассеивания.

Конечно, наличие зазора (значительного удаления контуров статора и ротора друг эт друга) приводит к тому, что в АМ относительно значения полей рассеяния значительно больше, чем в силовом трансформаторе даже при условии использования тех же магнитных материалов и уровней насыщения стали. Кроме того, на величину существеннее влияние оказывает форма паза ротора - для закрытых пазов (рис.3б) рассеяние несколько больше, чем открытых.

а)открытый паз ротора б)закрытый паз ротора

Рис.3.

Если теперь обозначить через R₂ сопротивление фазы ротора, то ток фазы ротора АМ можно определить выражением

Таким образом э.д.с. ротора и его ток I₂ определяются прежде всего скоростью вращения ротора n или его скольжением. Зависимости и I₂ от s в предположении постоянства потока основного (результирующего) поля Ф₀ представлены на рис.4.

Выражение (8) позволяет представить фазу ротора AM схемой замещения рис.5. В этой схеме ток и э.д.с. предполагаются синусои­дальными и имеющими частоту f₂. Для этой схемы по правилам ТОЭ можно найти активную и реактивную составляющие тока ротора I₂₀ и I_2р.

Рис. 5.

(9)

Если, как и ранее, считать неизменные поток результирующего поля, то характер изменения составляющих тока ротора по величине и знаку можно оценить кривыми рис.6.

Особо отметим, что при значении скольжения

(10)

активная и реактивная составляющие тока ротора равны, причем активная достигает своего наибольшего значения. Таким образом, в любом режиме работы AM реактивная составляющая тока ротора остается положительной, в то время как знак активной составляющей I_2a определяется знаком скольжения s.