Тема 12. Асинхронные машины.

Устройство и принцип действия асинхронных машин. Механическая характеристика асинхронного двигателя.

А синхронные двигатели (АД) служат для преобразования эл. энергии перемен. тока в механическую энергию. Это самые простые удобные и дешевые двигатели.

Асинхронная машина — это электрическая машина переменного тока, частота вращения ротора которой не равна (в двигательном режиме меньше) частоте вращения магнитного поля, создаваемого током обмотки статора.

Устройство: Статор с фазной обмоткой, уложенный в пазах, подвижная часть ротора с обмоткой в виде беличной клетки. Асинхронная машина имеет статор и ротор, разделённые воздушным зазором. Её активными частями являются обмотки и магнитопровод (сердечник); все остальные части — конструктивные, обеспечивающие необходимую прочность, жёсткость, охлаждение, возможность вращения и т. п.

Обмотка статора - трёхфазная (в общем случае — многофазную) обмотку, проводники которой равномерно распределены по окружности статора и пофазно уложены в пазах с угловым расстоянием 120 эл.град. Фазы обмотки статора соединяют по стандартным схемам «треугольник» или «звезда» и подключают к сети трёхфазного тока.

Ротор подвижный, статор –нет.

По конструкции ротора АМ делят на 2 типа: с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором. Оба типа имеют одинаковую конструкцию статора и отличаются лишь исполнением обмотки ротора.

Статор и ротор набраны из листов эл-техн. стали. 3-х фазная обмотка статора питается от эл. цепи. В ней протекает синусоид. ток, создает вращающееся магн. поле (оно пересекает проводники ротора и по зак. ЭМИ создает ЭДС в них). Так как проводоники ротора замкнуты накоротко, то под действием ЭДС в них протекает ток. По зак. ЭМИ на проводники с током действует выталкивающие силы. Эти силы складываются, создают вращающийся момент и ротор поворачивается вслед за магн. проводом. Частота вращения магн. поля: , где f- частота тока, P-число пар полюсов.

В зависимости от количества числа пар полюсов возможны след. значения частот вращ. магн. поля статора, при частоте питающего напряжения 50 Гц:

n, об/мин
3000	1
1500	2
1000	3
300	10

Большинство Д имеют 1-3 пары полюсов, реже 4. Большее число полюсов использ. очень редко, такие М имеют низкий КПД и коэфф. мощности, однако позволяют очень плавно и медленно вращать ротор двигателя.

Отставание ротора от статора характеризуется с помощью скольжения:

или

Механическая характеристика асинхронного двигателя.

- это зависимость частоты вращения ротора от момента на валу. В процессе работы Д вырабатывает эл-магн. момент (сила*плечо). ,

где -постоянная машины; -магн. поток; -ток, прошедший в обмотках ротора. Когда ЭМ момент уравновешивает момент нагрузки, Д вращается с пост. частотой n₂.

Участок 2-5 соответствует устойчивой работе, участок 1-4 – неустойчивой работе. Точка 2 соответствует идеальному ХХ двигателя, когда n=n₀. Точка 3 соответствует номинал. режиму работы Д, ее координаты M_ном и n_ном. Точка 4 соответствует критическому моменту M_кр и критической частоте вращения n_кр. Точка 1 соответствует пусковому моменту двигателя M_пуск.

1) Пуск; n =0; M=M

2) Режим ХХ: n2 n1; M 0

3) Номинал. режим. n2=n2ном.; M=Мном.

4) Критический режим n2=n2крит.; М=Ммах

Если нагружать Д, то частота ротора будет снижаться.

М=v² Момент пропорционален квадрату напряжения при скольжении. Если напряжение уменьшится на 5%, то момент уменьшится в (0,95)²=0,85 раз