![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Явления в асинхронной машине при неподвижном роторе
Физическая сущность явлений в асинхронной машине и трансформаторе имеет много общего, поэтому целесообразно начать изучение асинхронных машин с трансформаторного режима при неподвижном роторе ( Рассмотрим явления в трехфазной асинхронной машине, полагая, что все величины являются синусоидальными функциями времени, а магнитное поле в воздушном зазоре распределено по гармоническому закону. Высшими пространственными гармониками поля пренебрегаем. Обмотку ротора будем считать фазной. Пусть вначале обмотка ротора разомкнута, а обмотка статора включена в сеть на напряжение Симметричная система токов
Под действием этой МДС в машине образуется магнитный поток, который обычно разделяют на основной поток Ф, сцепленный с обмотками статора и ротора, и поток рассеяния
Основной магнитный поток наводит в обмотках статора и ротора ЭДС
Для удобства дальнейшего анализа обмотку ротора приведем к обмотке статора. Приведенные величины, как и в трансформаторе, будем обозначать символами со штрихами. Коэффициент приведения по напряжению определяется как отношение ЭДС
Появление в формуле для
ЭДС
где В обмотке статора кроме ЭДС
где Напряжения, ЭДС и токи фаз обмоток статора и ротора должны удовлетворять уравнениям, которые в комплексной форме записываются аналогично уравнениям трансформатора
Выражая ЭДС
где
Этим уравнениям соответствует схема замещения асинхронной машины с неподвижной и разомкнутой обмоткой ротора (рис. 4.4). Данная схема аналогична схеме замещения трансформатора на холостом ходу. Отличие состоит лишь в соотношении параметров. Наличие воздушного зазора в машине приводит к существенному снижению реактивной составляющей сопротивления намагничивающего контура Рассмотрим теперь процессы в асинхронной машине с неподвижным ротором и короткозамкнутой обмоткой ротора (рис. 4.6, а). При включении обмотки статора на напряжение
Токи ротора
Число фаз обмотки ротора Связь между этими МДС в комплексной форме определяется уравнением
Выражая МДС через соответствующие токи, получим
где Отсюда находим выражение для тока намагничивания или
где Полученное уравнение называется уравнением токов. Ток намагничивания Кроме основного потока в машине существуют также потоки рассеяния Действующие значения этих ЭДС можно выразить через соответствующие токи в комплексной форме: С целью упрощения дальнейшего анализа выполним приведение обмотки ротора к обмотке статора, используя соотношения
После приведения получаем
где В соответствии со вторым законом Кирхгофа напряжения, ЭДС и токи обмотки статора и ротора должны удовлетворять уравнениям
где Уравнения напряжений (4.4) совместно с уравнением тока (4.3) образуют полную систему уравнений асинхронной машины для анализа установившихся режимов. Уравнения показывают, что асинхронную машину можно заменить Т-образной схемой замещения (рис. 4.7), аналогичной схеме замещения трансформатора в режиме короткого замыкания. Таким образом, при неподвижном роторе асинхронная машина работает как трансформатор, в котором электрическая энергия статора за вычетом потерь переходит в ротор, где, не совершая никакой полезной работы, превращается в тепло. 4.3. Явления в асинхронной машине при вращающемся роторе. При вращении ротора основной магнитный поток вращается относительно ротора с частотой
пропорциональной скольжению, поэтому частота наведенной в обмотке ротора ЭДС также будет пропорциональна скольжению:
Действующее значение этой ЭДС определяется выражением
где Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки вращающегося ротора также будет пропорционально скольжению:
где Зависимость активного сопротивления обмотки ротора от частоты С учетом сделанных замечаний уравнение напряжений вращающегося ротора будет иметь вид
Отсюда ток ротора
Частота этого тока так же, как и частота ЭДС
Таким образом, вращение ротора приводит к изменению частоты ЭДС и тока в обмотке ротора, но не влияет на характер взаимодействия полей статора и ротора. Результат этого взаимодействия останется неизменным, если ротор затормозить, а действующее значение тока ротора
Согласно этому выражению ток 4.4. Уравнения, схема замещения и векторная диаграмма После замены вращающегося ротора неподвижным анализ установившихся процессов в асинхронной машине можно выполнить с помощью полученных ранее уравнений (4.4) и (4.3), если вместо сопротивления Сопротивление
Тогда уравнения установившегося режима асинхронной машины примут вид
Уравнениям (4.7) соответствует Т-образная схема замещения асинхронной машины (рис. 4.8). В этой схеме сопротивление
где М - электромагнитный момент; В асинхронной машине с неподвижным ротором электромеханического преобразования энергии не происходит, поэтому вся электромагнитная мощность
В реальной вращающейся асинхронной машине в теплоту превращается только часть электромагнитной мощности, определяемая мощностью потерь,
а остальная мощность определяет механическую мощность, развиваемую ротором,
Параметры схемы замещения обычно записывают в относительных единицах. Для наиболее распространенных асинхронных двигателей мощностью от 3 до 100 кВт они имеют следующие значения:
На основе системы уравнений (4.7) можно построить векторную диаграмму, наглядно иллюстрирующую взаимосвязи в асинхронной машине в рабочих режимах. На рис. 4.9 представлена векторная диаграмма асинхронной машины в режиме двигателя. Она аналогична векторной диаграмме трансформатора, работающего на чисто активную нагрузку. Отличие состоит в относительно большей величине намагничивающего тока
|