Общая электротехника Однофазный переменный ток Трехфазные цепи Машины постоянного и переменного тока Трансформаторы и выпрямители Электроника Теория электросвязи Анализ электрических цепей Мощность трехфазной цепи

Примеры выполнения курсовых работ по электротехнике и электронике

Вращающееся магнитное поле статора асинхронного двигателя

Принцип работы асинхронного двигателя основан на получении вращающегося магнитного поля. При поданном на обмотку статора трехфазном напряжении в фазах обмотки протекают токи:

  (160)

Ток в каждой фазе создает свое переменное магнитное поле. Эти поля складываются и образуют результирующее магнитное поле. Картина результирующего магнитного поля непрерывно изменяется, но ее можно изобразить для любого момента времени (рис. 62). За положительное направление токов принимается направление от начала к концу фазы обмотки статора. Расчет электрической цепи с взаимоиндуктивными связями методом контурных токов

 


Рис. 62. График трехфазной системы токов и упрощенные картины

результирующего магнитного поля для четырех моментов времени.

A, B, C – начала фаз обмотки статора; X, Y, Z – концы фаз обмотки статора

На рис. 62 стрелка указывает направление оси полюсов магнитного поля. Из рисунка видно, что при изменении токов происходит равномерное вращение всего спектра силовых линий магнитного поля, а конфигурация силовых линий при этом не изменяется. Такое поле принято называть вращающимся. Частота вращения магнитного поля

,  (161)

где f1 – частота тока в обмотке статора (частота питающего напряжения); р – число пар полюсов.

Число пар полюсов основного магнитного поля асинхронного двигателя определяется количеством катушек в каждой фазе и способом соединения этих катушек между собой (рис. 63).

 


Рис. 63. Зависимость числа пар полюсов от схемы

соединения катушек в каждой фазе обмотки статора

При последовательном соединении двух катушек каждой обмотки статора число пар полюсов р=2; частота вращения магнитного поля при частоте питающего напряжения f1=50 Гц в соответствии  с формулой (161) . При параллельном соединении двух катушек каждой фазы обмотки статора число пар полюсов р=1; n1=3000 .

Если две фазы подводимого к статору напряжения поменять местами, т.е. изменить порядок чередования токов в обмотках статора на обратный, результирующее магнитное поле будет вращаться в обратном направлении.

Принцип действия асинхронного двигателя

При включении двигателя в трехфазную сеть в статоре образуется вращающееся магнитное поле, силовые линии которого пересекают обмотки статора и ротора. При этом согласно закону электромагнитной индукции в каждой фазе обмоток статора и ротора наводятся ЭДС:

Е1=4,44·w1· k1·f1·Ф; (162)

Е2=4,44·w2· k2·f2·Ф, (163)

где w1 и w2 – число витков в фазах обмоток статора и ротора; k1 и k2 – обмоточные коэффициенты статора и ротора, указывающие степень использования магнитного потока Ф в обмотках статора и ротора.

Так как цепь ротора замкнута, то в обмотке ротора под действием ЭДС Е2 протекает ток I2. Взаимодействие тока ротора с магнитным полем машины приводит к возникновению вращающего электромагнитного момента

М=С·Ф·I2·cosφ2, (164)

где С – постоянный коэффициент, зависящий от конструкции двигателя; cosφ2 – коэффициент мощности цепи ротора; I2·cosφ2 – активная составляющая тока ротора.

Ротор вращается в том же направлении, что и магнитное поле статора. Частота вращения ротора асинхронной машины, работающей в режиме двигателя, всегда меньше частоты вращения магнитного поля статора, так как только в этом случае будет иметь место изменение магнитного потока, пересекающего обмотку ротора.

Мерой отставания частоты вращения ротора n2 от частоты вращения магнитного поля n1 является скольжение

.  (165)

При неподвижном роторе (n2=0) S=1.

Таким образом, в момент пуска двигателя S=1.

Если ротор двигателя вращается с такой же частотой, что и магнитное поле статора (n2= n1), то S=0. Такой режим называется режимом идеального холостого хода.

Номинальное значение частоты вращения ротора n2н, соответствующее расчетным значениям нагрузки, частоты и напряжения сети, указывается заводом-изготовителем на корпусе двигателя.

Для различных двигателей в номинальном режиме Sн=0,02–0,08.

От величины скольжения зависит частота тока в обмотке ротора

f2=S·f1, (166)

а также ЭДС Е2, наводимая в каждой фазе обмотки ротора,

Е2=Е2к·S, (167)

где Е2к – ЭДС при неподвижном роторе (является параметром двигателя).

Таким образом, ЭДС, наводимая в обмотке ротора вращающимся магнитным полем, прямо пропорциональна величине скольжения.


Преимущества цифровой обработки сигналов