Магнітні поля і ЕРС асинхронної машини.

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 Ф_s1) 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 Ф_{s 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:

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

(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:

(1.1.8)

тут - МРС обмотки статора; — МРС обмотки ротора; — МРС холостого ходу.

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

E₁=4,44f₁w₁k_w1Ф; (1.1.9)

E_2S=4,44f₂w₂k_w2Ф, (1.1.10)

де w₁k_w1 і w₂k_w2 — добутки кількості витків на обмоточні коефіцієнти відповідно обмоток статора і ротора.

ЕРС Е_2S, 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:

E_2s=4,44f₁w₂k_w2Фs=E₂s. (1.1.11)

Тут E_2s=4,44f₁w₂k_w2Ф — 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 Ф_s1 і ротора Ф_s2 наводять ЕРС розсіювання E_s1 і E_s2, які, як і в трансформаторі, можуть бути виражені через відповідні струми I₁ і І₂ і індуктивні опори:

(1.1.12)

(1.1.13)

де і — індуктивні опори розсіювання обмоток статора і ротора; L_s1 і L_s2 — індуктивності розсіювання обмоток статора і ротора. Так як f₂=f₁s, то

(1.1.14)

Звідси, індуктивний опір розсіювання ротора x_2s 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