Магнітні поля і ЕРС асинхронної машини.

image034

Під дією підведеної до фаз обмотки статора напруги U1 в них виникають струми її, що створюють обертове магнітне поле. Більша частина цього поля (потік Ф1) зчіплюється як з обмоткою ротора, так і з обмоткою статора і називається основним потоком обмотки статора. Менша частина поля статора (потік Фs1) зчіплюється лише з витками обмотки статора (рис 1.1.14) і називається потоком розсіювання статора.

Струми I2 ротора, проходячи по провідникам обмотки ротора, створюють своє магнітне поле, частина якого (потік Ф2) зчіплюється з обома обмотками (статора і ротора) і називається основним потоком ротора. Друга частина (потік Фs 2) зчіплюється лише з витками обмотки ротора і називається потоком розсіювання ротора.

Головні потоки статора Ф1 і ротора Ф2 обертаються в просторі з однаковою частотою n1 і не зміщуються відносно один одного.

В останньому легко пересвідчитися. Поле статора, обертаючись в просторі з синхронною частотою n1, наводить в обмотці ротора ЕРС, яка змінюється з частотою f2=f1s. Струми ротора, змінюючись з такою ж частотою, створює поле ротора, яке обертається відносно ротора з частотою n22 в той же бік, що і ротор:

image004 (1.1.6)

Частота обертання поля ротора в просторі може бути знайдена як сума частот обертання ротора n2 і n22. Ця сума з урахуванням відношень (1.1.4) i (1.1.6) рівна синхронній частоті обертання:

n2+n22=(1-s)n1+sn1==n1.

Потоки image006і image008, складаючись, створюють головне (робоче) поле асинхронного двигуна image010, яке, як і в трансформаторі, при зміні навантаження від нуля (в режимі холостого ходу) до номінального практично залишається незмінним, приблизно рівним потоку холостого ходу image012:

image014 (1.1.7)

Рівність (1.1.7) справедлива лише для ненасиченої машини. Доцільно потоки замінити відповідними їм МРС, тобто рівність (1.1.7) запишеться у вигляді:

image016 (1.1.8)

тут image018 - МРС обмотки статора; image020 — МРС обмотки ротора; image022 — МРС холостого ходу.

Головний (робочий) потік ачинхронного двигуна, обертаючись в просторі, перетинає обмотку статора з частотою n1 і обмотку ротора з частотою nS=n1-n2 і наводить в них ЕРС

E1=4,44f1w1kw1Ф; (1.1.9)

E2S=4,44f2w2kw2Ф, (1.1.10)

де w1kw1 і w2kw2 — добутки кількості витків на обмоточні коефіцієнти відповідно обмоток статора і ротора.

ЕРС Е2S, також як і частота її зміни f2, залежить від ковзання s або, що одне і те ж саме, від частоти обертання ротора n2. В цьому неважко переконатися, підставивши в рівність (1.1.10) значення f2=f1s:

E2s=4,44f1w2kw2Фs=E2s. (1.1.11)

Тут E2s=4,44f1w2kw2Ф — ЕРС, що наводиться обертальним в просторі потоком Ф в обмотці нерухомого ротора (коли n2=0, s=1, f2=f1).

Таким чином, ЕРС ротора Е2 змінюється прямо пропорційно ковзанню s. Вона максимальна при пуску (n2=0, s=1) і рівна нулю при ідеальному холостому ході (n2=n1, s=0)

Потоки розсіювання статора Фs1 і ротора Фs2 наводять ЕРС розсіювання Es1 і Es2, які, як і в трансформаторі, можуть бути виражені через відповідні струми I1 і І2 і індуктивні опори:

image024 (1.1.12)

image026 (1.1.13)

де image028 і image030 — індуктивні опори розсіювання обмоток статора і ротора; Ls1 і Ls2 — індуктивності розсіювання обмоток статора і ротора. Так як f2=f1s, то

image032 (1.1.14)

Звідси, індуктивний опір розсіювання ротора x2s при будь-якому ковзанні рівний індуктивному опору нерухомої обмотки ротора x2, помноженому на ковзання s.

Васюра А.С. – книга “Електромашинні елементи та пристрої систем управління і автоматики” частина 2

Оставьте комментарий к статье