Принцип действия трехфазного асинхронного электродвигателя

Принцип действия асинхронного двигателя (АД) основан на законе электромагнитной индукции (М. Фарадей, Д. Максвелл, Э. Ленц).

В асинхронной машине трехфазную обмотку размещают на неподвижном статоре 1 (рис. 12.5), а вторую, короткозамкнутую — на роторе

3. Между ротором и статором имеется воздушный зазор, который для улучшения магнитной связи между обмотками делают по возможности малым. Обмотка статора 2 представляет трехфазную обмотку, катушки которой размещают равномерно по окружности статора. Фазы обмотки статора АХ, BY, CZ соединяют по схеме «звезда» или «треугольник» и подключают к сети трехфазного тока. Обмотку ротора 4 выполняют многофазной короткозамкнутой или трехфазной и размещают равномерно вдоль окружности ротора.

Конструкция короткозамкнутого ротора

Рис. 12.4. Конструкция короткозамкнутого ротора:

I — сердечник ротора; 2 — стержни беличьей клетки; 3 — вентиляционные лопасти; 4 — короткозамыкающие кольца

При питании трехфазным синусоидальным током трехфазной обмотки статора возникает вращающееся магнитное поле, частота вращения которого, об/мин или 1/с:

где/— частота питающей сети; р — число пар полюсов.

Далее будет показан процесс образования вращающегося магнитного поля статора.

Вращающееся магнитное поле индуцирует в проводниках замкнутой накоротко обмотки ротора ЭДС Е2, которая вызывает протекание по ним тока.

На рис. 12.5 показано (по правилу правой руки) направление ЭДС, индуцированной в проводниках ротора при вращении магнитного потока машины Ф по часовой стрелке (при этом проводники ротора перемещаются относительно потока Ф против часовой стрелки). Если ротор неподвижен или частота его вращения меньше частоты ш0, то активная составляющая тока ротора совпадает по фазе с индуцированной ЭДС. При этом условные обозначения (крестики и точки) на рис. 12.5 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 усилие Fpe3, приложенное ко всем проводникам ротора, образует электромагнитный момент М, увлекающий ротор за вращающимся магнитным полем.

Электромагнитный момент, возникающий от взаимодействия магнитного потока Ф и тока ротора 12:

где с — коэффициент пропорциональности; I2 cos)/2 — активная составляющая тока ротора; |/2 — угол сдвига фаз между током 12 и ЭДС Е2 в обмотке ротора.

Если электромагнитный момент М больше момента сопротивления на валу машины Мс, то ротор приходит во вращение и после разгона, его установившаяся частота вращения ш соответствует равенству электромагнитного момента и момента Мс создаваемого приводимым во вращение механизмом и внутренними силами трения в механизме. Такой режим работы асинхронной машины является двигательным.

Электромагнитная схема асинхронной машины в двигательном режиме

Рис. 12.5. Электромагнитная схема асинхронной машины в двигательном режиме

Частота вращения ротора со всегда отличается от частоты вращения магнитного поля статора со0, так как в случае совпадения этих частот вращающееся поле не пересекает стержни обмотки ротора и в их не индуцируется ЭДС, а следовательно, и не создается вращающий момент двигателя.

Относительную разность частот вращения магнитного поля статора машины и ротора называют скольжением:

Скольжение измеряется в относительных единицах или процентах по отношению к со0. Частота вращения ротора из (12.3)

Таким образом, характерной особенностью асинхронной машины является наличие скольжения, т.е. неравенство частот вращения магнитного поля двигателя со0со0 и ротора со. Поэтому машину называют асинхронной (ее ротор вращается несинхронно с полем).

При работе асинхронной машины в двигательном режиме частота вращения ротора меньше частоты вращения магнитного поля со0 > со и О < s < 1. В этом режиме обмотка статора питается от сети, а вал ротора передает механический момент на исполнительный орган механизма. В машине электрическая энергия преобразуется в механическую, передаваемую исполнительному органу.

Если ротор АД заторможен (s = 1) — это режим короткого замыкания. В случае, если частота вращения ротора совпадает с частотой вращения магнитного поля <л0 =со (синхронная частота), т.е. s = 0, то вращающий момент двигателя не возникает. Это режим идеального холостого хода.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >