Трехфазные асинхронные электродвигатели

В основе действия трехфазных асинхронных машин лежит принцип создания вращающегося магнитного поля системой неподвижных обмоток статора для получения вращения ротора.

Необходимые и достаточные условия для создания вращающегося магнитного поля трехфазной системой неподвижных обмоток в машинах переменного тока

Для получения вращающегося магнитного поля системой трехфазных неподвижных обмоток, необходимо эти обмотки расположить по окружности статора (рис.3.1,а ) под электрическим углом = 120° и к их зажимам подать трехфазное напряжение переменного синусоидального тока (рис. 3.1,б) так, чтобы фазные токи I_ф были сдвинуты друг относительно друга во времени на электрический угол . Это условие является необходимым и достаточным для создания вращающегося магнитного поля системой неподвижных обмоток.

Для доказательства этого принципа используем схемы замещения статорной трехфазной обмотки, соединенной по схеме "звезда", временную диаграмму токов в фазах и представления о магнитодвижущих силах, которые создаются каждой фазой в расточке статора. (рис. 3.1)

Рис. 3.1 Схема и временная диаграмма фазных токов статора асинхронного двигателя

Кроме того:

а) за положительные направления токов в фазах примем направления от начала фазы к ее концу;

б) считаем, что вектор МДС совпадает с осью магнитного потока и, следовательно, с осью фазной катушки;

в) результирующая МДС обмотки статора есть геометрическая сумма фазных МДС, а мгновенные токи в фазах - зависимости, определяемые синусоидальной функцией.

Рассмотрим три момента времени: t = t₁ = 0; t = t₂; t = t₃. Для этих моментов времени МДС фазных катушек будут иметь значения (3.1):

(3.1)

Изобразим теперь условные схемы статорной обмотки и построим векторные диаграммы (ВД) МДС для каждого случая: t₁ (рис. 3.2, а); t₂ (рис. 3.2, б) и t₃ (рис. 3.2, в). Тогда результирующая МДС машины может быть представлена с учетом предыдущих значений МДС выражениями (3.2):

(3.2)

Рис. 3.2Векторные диаграммы МДС и схема асинхронного двигателя

Из полученных построений ВД и представленных выражений для результирующей МДС машины (рис. 3.2) видно, что для создания вращающегося магнитного поля системой неподвижных фазных обмоток, действительно необходимо и достаточно фазные обмотки расположить в пространстве под тем же углом, что и угол электрического сдвига между фазами тока в обмотках, а результирующая МДС статорной обмотки трехфазного исполнения неизменна, равна и вращается в трёхфазном двухполюсном статоре при частоте 50 Гц со скоростью w₁=314 с^-1 или частотой n₁=3000 мин^-1.

В общем случае, когда число пар полюсов р 1, результирующая МДС трехфазного асинхронного двигателя (АД)

(3.3)

вращается в сторону поворота часовой стрелки со скоростью

(3.4)

или частотой

(3.4а)

где: f₁ – частота напряжения питающей сети (Гц);