Л 2. Тема: «Асинхронные машины. Основы теории асинхронных машин при неподвижном роторе»
§1. Принцип действия асинхронной машины.
Электромагнитная схема асинхронной машины отличается от схемы трансформатора тем, что первичная обмотка размещена на неподвижном статоре 1, а вторичная на вращающемся роторе 3.
Рис. Электромагнитная схема асинхронной машины.
Между ротором и статором имеется воздушный зазор, величину которого для улучшения магнитной связи между обмотками делают по возможности малым. Обмотка статора 2 представляет собой 3хфазную обмотку, катушки которой размещены равномерно по окружности статора. Фазы обмотки статора А – Х, В – У и С – Z соединяют в звезду или треугольник и подключают к сети 3хфазного тока. Обмотку ротора 4 в такой машине выполняют 3хфазной и размещают равномерно вдоль окружности ротора. Фазы ее а – х, в – у и с – z в простейшем случае замыкаются накоротко.
При питании 3хфазным током обмотки статора создается вращающееся магнитное поле, частота вращения которого (синхронная)
n1=60f1/р.
Если ротор неподвижен или вращается с частотой, меньшей n1, то вращающееся поле индуктирует в проводниках ротора э.д.с. и по ним проходит ток, который, взаимодействуя с магнитным потоком, создает электромагнитный момент. На рисунке показано направление э.д.с., индуктированной в проводниках ротора при вращении магнитного потока Ф по часовой стрелке (согласно правилу правой руки). Активная составляющая тока ротора совпадает по фазе с индуктируемой э.д.с., поэтому крестики и точки показывают одновременно и направление активной составляющей тока.
На проводники с током, расположенные в магнитном поле, действуют электромагнитные силы, направление которых определяется правилом левой руки. Суммарное усиление Fрез, приложенное ко всем проводникам ротора, образует электромагнитный момент М, увлекающий ротор за вращающимся магнитным полем. Если этот момент достаточно велик, то ротор приходит во вращение и его установившаяся частота вращения n2 соответствует равенству электромагнитного момента М тормозному, приложенному к валу от приводимого во вращение механизма, и внутренних сил трения. Такой режим работы асинхронной машины является двигательным и, очевидно, при нем 0≤n2<n1.
Относительную разность частот вращения магнитного поля и ротора называют скольжением:
S = (n1-n2)/n1·100, %
В двигательном режиме 1≥S>0.
В генераторном режиме асинхронная машина получает механическую энергию от первичного двигателя, превращает ее в электрическую и отдает в сеть. В этом режиме n2>n1, а S<0.
Если сделать так, чтобы магнитное поле и ротор вращались в противоположных направлениях, то э.д.с. и активная составляющая тока в проводниках ротора будут направлены также как в двигательном режиме (машина получает из сети активную мощность). Однако в этом случае электромагнитный момент М направлен против вращения ротора, т.е. является тормозящим.
Этот режим называют электромагнитным торможением. n2<0 (по отношению к направлению магнитного поля), а S>1.