Условия создания кругового вращающего магнитного поля в машинах переменного тока

Каждая фаза состоит из одного витка или 2-х пров-в (1-я фаза-пров-и А и Х, 2-я – В и У, 3-я – С и Z). Пров-ки каждого витка (фазы) распол-ы друг о друга на расстоянии полюсного деления:

τ = π∙D_a/2р,

D_a –диаметр внутр-й расточкистатора,

2р –число пар полюсов.

Начало фаз АВС сдвинуты отн-о друг друга на 120° эл-х, что составляет треть окруж-ти. На рис. показ. Направ-е токов в провод-ах обм-к статора для момента времен когда i_a = I_m и i_в = i_c = -1/2∙I_m

Распределение токов по окр-ти статора состав-т 2 зоны и направ-е противоположно. Токи распред-ы на поверхности статора по синусоид-му закону.

Токи создают 2-х полюсный моментный поток Ф₁, проход-й ч/з статор, ротор и возд-й зазор м/у ними.

Ось витка фазы А напр-а гориз-о и ось магн-го потока при i_a =I_mтоже гориз-а. При измен-и фазы токов на 30° кривая распред-я токов и магн-й поток поворачив-я в направ-ии следования фаз на 30° эл.

Если фаза токов измен-я на 120 и i_в = I_m,то Ф будет направ-н по оси фазы В и т.д. с С.

Таким образом обм-а статора 2-х полюсной машины при питании ее фазным током создает 2-х полюсное вращ-ся манн-е поле. За один перид на 360° эл-х скорость вращения поля n₁ = f₁об/сек.,

f₁ –частота статора

Магн-е поле вращ-ся в направ-ии чередования фаз АВС обм-к стаора. Для измен-я напр-я вращ-я поля на обратное дост-о поменять местами на зажимах обм-к стат-а концы 2-х пров-в, идущих от питающей сети.

Если 2р = 4, то n₁ = f₁/2

2р = 6, то n₁ = f₁/р

4.13 Устройство и принцип работы асинхронной машины

АД состоят из двух частей: неподвижной части — статора и вращающейся части — роторa. Сердечник статора, предст-щий собой полый цилиндр, и ротора набирают из отд. листов электротехнической стали толщиной обычно 0,5 мм. Перед сборкой сердечника листы изолируют друг от друга оксидированием или лакировкой или используют сталь, выпускаемую с электроизоляционным покрытием. На внутренней поверхности статора выштамповывают пазы, в кот. укладывают обмотку. Сердечник статора закрепляют в корпусе, а сердечник ротора на валу.

Роторы АД. выполняют двух видов: с к.з обмоткой (к.з.АД) и с фазной обмоткой (АД с фазным ротором). Для усиления охлаждения двигателя вместе с кольцами отливают примыкающие к ним вентиляционные лопатки. Подшипниковые щиты прикрепляют к корпусу статора. В корпусе крепят сердечник статора. В АД воздушный зазор между статором и ротором выбирают минимально возможным из механических соображений. С уменьшением зазора снижается потребляемый из сети намагничивающий ток, что способствует повышению cos ф Д.

Принцип работы АД: Ротор АД неподвижен и к его валу не приложен тормозной момент. Если 3фаз-ю обмотку статора подключить к 3фаз. се­ти, то токи, протекающие по обмотке, создадут вращ-ся магн-ое поле. Угловая скорость этого поля, назыв-ая синхронной, равна =2πf₁/p (f₁-частота сети). Магнитное поле при своем вращении пересекает пров-ки обмотки ротора и индуцирует в них ЭДC. При определении направления ЭДС по правилу правой руки принималось, что поле неподвижно, а движ-е пров-ка происходит в сторону, противоп-ую вращ-ию поля.

Т. к. обмотка ротора замкнута, то в ней воз-ет ток I₂, активная состав-ая кот. будет по направ-ию совпадать с ЭДС. Ток I₂, взаимод-уя с магнит­ным полем, создаст вращающий момент М, под действием кот-го ротор придет во вращ-е. Как можно установить по правилу левой руки, направ-ие момента и вращения ротора будут совпадать с направ-ем вращения поля.

По мере разгона ротора, его угловая скорость будет увелич-ся, но даже при отсутствии нагр-ки на валу (х.х) он не сможет достигнуть скорости вращения поля. Ток I₂ и момент дв. М увеличиваются с ростом ЭДС в роторе, кот. пропорц-на разности

w₁ - w. При увелич-ии момента нагрузки на валу двигателя, М₂ должен увеличиваться, эл.магнитный момент дв. М=Мо+М₂, вследствие чего возр-ет разность w₁ - w. Т.о. для рассматриваемого дв. характерной особенн-ю является несинхронное (асинхрон­ое) вращ-ие его ротора с магнитным полем. Отсюда и его название - АД. Разницу м/у скор-ми или частотами вращ-ия ротора и поля принято оценивать велич-ой, назыв-ой скольжением s:

s = (w1 - w)/w1 = (n1 -n)/n1

где w₁ = 2πf₁/р = 2πn₁/60, w = 2πn/60 - угловые скорости поля и ротора.

Асинх-ая машина может работать также в генер-ом режиме и реж. эл.магн-ого тормоза. Ген-ый режим возникает в том случае, когда ротор с помощью постороннего дв-я будет вращ-ся в направлении поля со скор-ю, большей скорости поля.

Если ротор под действием посторонних сил начнет вращ-ся в сторону противопол-ю вращ-ю поля, то возникает режим электромагн. тормоза.

4.14 Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Рабочие характ-ки дв-я — это зависимость потребляемой мощности Р₁, первичноготока I₁, оэффиц-а мощн-и cosφ, момента на валу М, скольжения s и КПД от полезной мощности Р₂при постоянных номинальных напряжениях и частоте сети. Рабочие характ-ки позволяют находить все осн. величины, опред-е реж.работы дв. при различных нгрузах.

Задаваясь несколькими значениями мощности на валу Р₂, находим для этих точек значения токов I₁ потребляемой из сети мощности Р₁и момент на валу М. По соответствующим шкалам после дополнит-ых построений определяем cosφ, и s. КПД приближенно находим как отношение Р2/Р1.

При Р₂=0величина I₁иcosφсоответ-т реж.х.х.