Тема: Асинхронные машины.

Вращающееся магнитное поле.

При питании 3-х катушек, оси которых сдвинуты в пространстве на 2π/3, трехфазной симметричной системой токов можно получить вращающееся магнитное поле. В центре системы

Рис. 36. Получение вращающегося магнитного поля с помощью трехфазной системы.

вектор магнитной индукции каждой катушки может быть направлен только по ее оси. Суммируя векторы «В» трех катушек, получаем вектор индукции результирующего поля, который, сохраняя неизменной свою величину, равномерно вращается в отрицательном направлении (по часовой стрелке) с угловой частотой . Направление вращения совпадает с чередованием тока в фазах. Если катушки питать трехфазной системой токов обратной последовательности, направление вращения будет противоположным. Для перехода достаточно поменять местами подключение двух любых фаз. Найдем скорость вращения поля. За время, равное половине периода, направления всех токов изменяются на обратные, поэтому магнитные полюсы меняются местами, т.е. за половину периода магнитное поле поворачивается на часть оборота, равную 1/2р. За один период поле поворачивается на 1/р оборота. Тогда за одну секунду поле совершает f/p оборотов, где f - частота. Следовательно, скорость вращения магнитного поля равна n = 60 f / p оборотов в минуту.

Число р пар полюсов может быть только целым, поэтому при f = 50 Гц скорость может быть 3000, 1500, 1000 об/мин и т.д.

Основные понятия об асинхронной машине и принципе ее действия.

Вращающееся магнитное поле, создаваемое неподвижной обмоткой, используется в асинхронной машине, которая является машиной переменного тока. Статор 1 представляет собой цилиндр, составленный из листов электротехнической стали, листы имеют форму колец со штампованными пазами. В пазах 2 закладывается статорная обмотка. Выполняется она так, что при включении ее в сеть переменного в расточке статора (внутри

Рис. 37. Устройство асинхронной машины.

цилиндра) образуется магнитное поле, вращающееся вокруг оси статора с постоянной скоростью. Ротор 3 имеет вид цилиндра, набранного из круглых листов стали. У поверхности его вдоль образующих расположены проводники 4, составляющие обмотку ротора. Она не связана с внешней электрической сетью. Токи в ней возникают в результате того, что ротор при вращении отстает от вращающегося поля. Значение этих токов определяется скоростью вращения магнитного поля относительно ротора. Эта скорость оценивается понятием скольжения асинхронной машины:

s = (n_о - n)/n_о ,

где n_о - скорость вращения магнитного потока, или синхронная скорость, n - скорость вращения ротора, n = n_о (1 - s). Условием возникновения токов в роторе является неравенство скоростей n  n_о , ротор не может вращаться со скоростью, равной синхронной, поэтому и возникло название асинхронная («а» - отрицание).

Таким образом: 0 < n < n_о и 1 > s > 0. Асинхронная машина используется обычно как двигатель, но может работать в качестве генератора или тормоза. У двигателя движущий момент возникает в роторе как результат взаимодействия вращающегося магнитного потока с индуктируемыми им в роторе токами. Этот момент увлекает ротор в сторону вращения магнитного потока. Статор не имеет конструктивно оформленных полюсов. Направление ЭДС и токов в проводниках ротора можно определить по правилу правой руки. Направления сил f, действующих на проводники ротора в результате взаимодействия токов в проводниках ротора с магнитным полем статора, могут быть найдены по правилу левой руки. Применяются трехфазные, двухфазные и однофазные асинхронные машины. Самые простые, надежные и дешевые - 3-х фазные двигатели.

Устройство ротора асинхронных двигателей.

Ротор выпускается как фазным, так и короткозамкнутым. Фазный ротор имеет трехфазную обмотку, выполненную подобно статорной, с тем же числом полюсов. Обмотка соединяется звездой или треугольником, три конца выводятся на три изолированных контактных кольца, вращающихся вместе с валом. Через щетки в ротор включается 3-фазный пусковой или регулировочный реостат, т.е. в каждую фазу вводится активное сопротивление. Асинхронные двигатели с фазным ротором применяются там, где требуется плавное регулирование скорости, а также при частых пусках двигателя под нагрузкой. Короткозамкнутый ротор проще, чем фазный. Отверстия вблизи наружной части каждого листа сердечника составляют продольные пазы, в которые заливается алюминий. Твердея, он образует продольные токопроводящие стержни. По обоим торцам отливаются алюминиевые кольца, замыкающие накоротко стержни. Полученная токопроводящая система называется беличьей клеткой. Двигатели с короткозамкнутым ротором наиболее просты, надежны и дешевы и наиболее распространены.