7 Лекция.

Г- образная схема замещения.

Т- образная схема неудобна для изучения режимов работы асинхронной машины, в связи с тем, что при изменении скольжения будут изменяться все три тока. И для решения этой проблемы была предложена Г- образная схема замещения, у которой намагничивающий контур вынесен на зажимы первичной цепи.

Намагничивающим называется контур, который образуется в Т- образной схеме, когда скольжение равно 0. (идеальный холостой ход).

Так как напряжение сети остается постоянным, то при изменении режима асинхронной машины будут изменятся только два тока - , ток намагничивающего контура остается постоянным.

В связи с преобразованием Т- образной схемы в Г- образную, вводится поправочный коэффициент из условия, что .

Г- образная схема замещения:

поправочный коэффициент.

В том случае, если параметры схемы замещения имеют поправочный коэффициент комплексное число, то схема называется точной, если действительное число, то схема называется уточненной.

Введены обозначения:

Режим асинхронного двигателя.

Образуется вращающееся поле, частота вращения изменяется от до .

П ри вращении магнитного поля оно будет пересекать проводники ротора, в проводниках возникает ЭДС, под действием которой будет протекать ток, проводник с током взаимодействует с вращающимся магнитным полем и возникает электромагнитный момент.

По правилу правой руки определяем направление тока в проводнике, далее используем правило левой руки, чтоб определить силу, действующую на проводник. Момент получили вращающий - это доказывает, что мы имеем режим асинхронного двигателя.

В случае, когда n=n₁ (идеальный холостой ход, скорость ротора равна скорости магнитного поля) поле не будет пересекать проводники ротора, ЭДС ротора будет равна нулю, ток ротора равен нулю и, следовательно, момент будет равен нулю. Поэтому этот режим возможен только в том случае, если ротор приводится во вращение другим приводным двигателем. И в этом случае мощность из сети потребляется на покрытие потерь в стали, а механические и добавочные потери покрываются за счет мощности приводного двигателя.

- режим асинхронного двигателя.

Уравнение равновесия:

Учитывая, что асинхронные двигатели работают от сети с постоянным напряжением , увеличение тока нагрузки приводит к уменьшению ЭДС , а поскольку пропорциональна магнитному потоку, то увеличение тока приводит к уменьшению магнитного потока.

Поскольку падение напряжения при номинальной нагрузке составляет несколько % от , принято считать, что магнитный поток при изменении нагрузки остается постоянным.

Асинхронный двигатель из сети потребляет активную и реактивную мощность, активная идет на покрытие потерь и преобразовывается в механическую, реактивная мощность потребляется для создания магнитного поля.

Режим асинхронного генератора.

Как видно из векторной диаграммы асинхронного двигателя – с уменьшением нагрузки двигателя будет происходить перемещение вектора в положение тока холостого хода.

В том случае, если довести с помощью вспомогательного двигателя скорость ротора до синхронной мы получим идеальный холостой ход.

Если увеличить скорость в роторе выше синхронной (с помощью приводного двигателя), то получим новый режим.

частота будет изменяться от

Проводник перемещается по направлению часовой стрелки. Электромагнитный момент меняет свое направление и становится тормозным.

У равнение равновесия:

Ток разложим на две составляющие:

Общее выражение для активной и реактивной составляющей тока:

При работе в режиме генератора скольжение меняет свой знак на отрицательный и, следовательно, как видно из полученных выражений активная составляющая тока так же меняет свой знак.

Проведенные исследования позволяют сделать заключение, что в генераторном режиме машина будет отдавать в сеть активную мощность, а потреблять реактивную. В связи с этим ограничено применение генератора. К генератору необходимо подключить блок конденсатора.

Кроме того у синхронных генераторов мощность, которая идет на возбуждение, составляет 1% от полной мощности, а у асинхронных 20-40%.

Режим электромагнитного тормоза.

Диапазон, в котором изменяется скорость:

М ощность подводится как со стороны сети, так и со стороны вала, режим характеризуется низким и большими токами.

Для улучшения и уменьшения токов, в ротор включаются активные дополнительные сопротивления.

Энергетическая диаграмма асинхронной машины:

В этой диаграмме отсутствуют потери в стали ротора, это обусловлено тем, что работающей машины частота перемагничивания очень мала, потери на вихревые токи и гистерезис очень малы. Кроме основных потерь, указанных на диаграмме есть еще добавочные потери, которые делятся на добавочные потери холостого хода и добавочные потери при нагрузке.

При холостом ходе добавочные потери поверхностные (это потери в поверхностном слое зубцов статора и ротора, от пульсации индукции в воздушном зазоре) и пульсационные - в стали зубцов, от пульсации индукции в зубцах.

При нагрузке - потери, которые возникают под действием полей рассеяния, ступенчатости кривых распределения МДС обмоток статора и ротора, пульсации в воздушном зазоре, в короткозамкнутых роторах потери от токов между стержнями.

Если добавочные потери не рассчитываются, то они берутся как 0,5% от номинальной мощности двигателя.

КПД достигает максимального значения, когда переменные потери равны постоянным.