Электродвижущие силы обмоток статора и ротора

В отличие от машин постоянного тока, в которых ЭДС наводится только во вращающейся обмотке, в асинхронных машинах ЭДС создается и во вращающейся, и в неподвижной обмотках. Мгновенное значение ЭДС, наводимой вращающимся магнитным нолем машины в каком-либо проводнике ее обмотки, может быть определено по формуле, выражающей закон электромагнитной индукции:

где / — активная длина проводника; v0TH относительная скорость движения проводника в магнитном поле с магнитной индукцией Вх.

Индуцированная ЭДС любого проводника, расположенного на статоре или роторе, при равномерной скорости вращения будет изменяться по синусоидальному закону. Определим частоты индуцируемых ЭДС: для статорной обмотки и — для роторной. За время одного полного оборота вращающегося магнитного поля закончится период изменения ЭДС в проводниках неподвижного статора, следовательно,

Частота ЭДС обмотки статора равна частоте напряжения сети. Частота вращения магнитного поля относительно вращающихся проводников ротора называется частотой скольжения ns> она определяется разностью частот вращения магнитного поля и ротора:

Следовательно, частота ЭДС обмотки ротора

Частота ЭДС обмотки ротора прямо пропорциональна частоте сети и скольжению. Для неподвижного ротора s = 1,/2 =/,.

Найдем выражения действующих значений ЭДС в фазах обмоток статора и ротора.

Амплитудное значение ЭДС проводника

Амплитудное значение магнитной индукции Вт и магнитный поток полюса Фп связаны пропорциональной зависимостью (см. формулу (3.3.1)). Относительная линейная скорость проводника статора vom во вращающемся магнитном иоле прямо пропорциональна частоте вращения магнитного поля и, и, следовательно, частоте сети (см. формулу (3.3.3)), тогда для действующего значения ЭДС фазы статора можно записать

где Cf| — постоянный коэффициент, зависящий от геометрических размеров машины, числа витков в фазе обмотки, расположения катушек в пазах магни- топровода и учитывающий константы, входящие в формулы (3.3.1), (3.3.3). Для неподвижного ротора ЭДС будет выражаться аналогичной формулой

Для вращающегося ротора относительная скорость проводника в магнитном поле будет определяться скольжением (см. формулу (3.4.3)) и, следовательно, ЭДС вращающегося ротора будет прямо пропорциональна скольжению. Условимся далее все электрические величины, характеризующие работу вращающегося ротора и зависящие от скольжения, обозначать индексом «х»:

Задание 3.5.1.С каким утверждением вы согласны?

Варианты ответа:

  • 1. ЭДС ротора, вращающегося синхронно с магнитным нолем статора, равна нулю.
  • 2. В неподвижном роторе частота ЭДС равна частоте сети.
  • 3. Оба утверждения справедливы.

Задание 3.5.2. Определить частоту ЭДС ротора в номинальном режиме для вариантов табл. 3.5.1.

Таблица 3.5.1

Номер варианта

1

2

3

4

Частота сети, Гц

50

60

50

60

Номинальная частота вращения ротора, об/мин

2900

1700

980

860

Ответы приведены в табл. 3.5.2.

Таблица 3.5.2

Номер варианта

1

2

3

4

Л,. Г|1

1,67

3,33

1

2,67

Помимо ЭДС, индуцированных вращающимся магнитным полем, учитываются также ЭДС магнитного поля рассеяния, которое в асинхронной машине имеет специфическую топографию. По определению, магнитные линии поля рассеяния замыкаются вокруг проводников только одной обмотки — статора или ротора. Упрощенная картина магнитного поля рассеяния одной из катушек обмотки статора изображена на рис. 3.5.1.

Картина магнитного поля рассеяния катушки обмотки статора

Рис. 3.5.1. Картина магнитного поля рассеяния катушки обмотки статора

Так же, как в трансформаторе, действующее значение ЭДС рассеяния прямо пропорционально действующему значению тока в фазе статора и индуктивному сопротивлению рассеяния обмотки статора X,:

где L, — индуктивность рассеяния фазы статора.

При неизменной угловой частоте сети о, = 2л:/, значение X, практически не зависит от режима работы машины, и его принимают за постоянную величину.

Аналогичная картина наблюдается в роторе, где ток, гармонически изменяющийся с частотой co2s = 2nf2s, возбуждает магнитное поле рассеяния, индуктирующее в каждой фазе ЭДС рассеяния ротора. ЭДС рассеяния ротора пропорционально току ротора и индуктивному сопротивлению рассеяния обмотки ротора:

Индуктивное сопротивление X2S зависит от режима работы машины, так как с изменением нагрузки двигателя изменяются скольжение s, частота As= sf и угловая частота со = 2лf2s = 2лл/, = sco,, Хъ = sX2.

Задание 3.5.3. Рассмотрите графики (рис. 3.5.2), построенные в функции частоты вращения ротора п2. Проставьте буквы в следующей последовательности: на первом месте букву, соответствующую характеру изменения действующего значения ЭДС ротора, на втором — букву, соответствующую характеру изменения индуктивного сопротивления рассеяния ротора.

Варианты ответа:

  • 1.6, а.
  • 2. «, в.
  • 3. а, а.
К заданию 3.5.3

Рис. 3.5.2. К заданию 3.5.3

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >