Электротехника и электроника. - Немцов М.В.
Скачать (прямая ссылка):
Обмотка фазного ротора (рис. 8.3, в) выполняется изолированным проводом. В большинстве случаев она трехфазная, с тем же числом катушек, что и обмотка статора двигателя. Обмотки трех фаз ротора соединяются звездой и подключаются к трем контактным кольцам, укрепленным на валу машины, но изолированным от него. По кольцам скользят щетки, установленные в неподвижных щеткодержателях. Через кольца и щетки обмотка ротора присоединена к трехфазному реостату (рис. 8.4). Включение реостата в цепь ротора улучшает условия пуска двигателя — уменьшает пусковой ток и увеличивает пусковой вращающий момент, а также позволяет плавно регулировать частоту вращения ротора.
На рис. 8.5, а и б приведены условные обозначения асинхронных машин с короткозамкнутой обмоткой ротора и фазным ротором.
Общий вид корпуса асинхронной машины с укрепленным на нем сердечником статора, но без обмотки, приведен на рис. 8.6.
8.3. Режимы работы трехфазной асинхронной
машины
Режим работы трехфазной асинхронной машины определяется электромагнитным взаимодействием токов в обмотках статора и ротора.
Взаимодействие вращающегося магнитного поля, создаваемого токами в обмотках фаз статора, с токами в обмотке ротора вынуждает ротор вращаться по направлению вращения поля. Однако чем быстрее вращается ротор, тем меньше индуцируемые в его обмотке ЭДС, а следовательно, и токи. Если частота вращения поля статора пъ а частота вращения ротора п, то работу асинхронной машины можно характеризовать скольжением
S=(H1-H)Zn1 (8.2)
или
П = Пу- /J1s.
На рис. 8.7 построена линейная характеристика n(s) по (8.2). В зависимости от значения скольжения 5 трехфазная асинхронная машина работает в режиме двигателя, генератора или электромагнитного тормоза.
В режиме двигателя (О < s< 1) трехфазная асинхронная машина преобразует электрическую энергию в механическую. Ротор двигателя вращается в направлении вращения магнитного поля с частотой, меньшей, чем частота вращения поля. При этом токи в обмотке ротора, взаимодействуя с вращающимся магнитным полем, создаваемым токами в обмотках статора, создают вращающий момент, уравновешивающий тормозной момент сил трения и механической нагрузки на валу.
В режиме генератора (s < 0) трехфазная асинхронная машина преобразует механическую энергию в электрическую. Ротор генератора вращается в направлении вращения магнитного поля, со-
п 1
Режим i Режим
Режим т ^двигателя i электро-
генератора i магнитного
с" 1 тормоза
Рис. 8.7
183
здаваемого токами в обмотках статора, с частотой, большей, чем частота вращения поля.
В режиме электромагнитного тормоза (s > 1) ротор трехфазной асинхронной машины вращается в направлении, противоположном направлению вращения магнитного поля, создаваемого токами в обмотках статора. При этом в машине рассеивается значительная энергия в обмотках и магнитопроводе на гистерезис и вихревые токи.
Поскольку асинхронные машины используются преимущественно в качестве двигателей, в дальнейшем ограничимся анализом только их работы.
8.4. Вращающееся магнитное поле статора асинхронного двигателя
Токи обмоток фаз статора, подключенных к трехфазной сети, возбуждают в двигателе вращающееся магнитное поле статора, которое индуцирует ЭДС в обмотках фаз ротора. Токи в обмотках фаз ротора, возникающие под действием этих ЭДС, возбуждают вращающееся магнитное поле ротора. Частота и направление вращения этих полей одинаковы, что обусловливает результирующее, или рабочее, вращающееся магнитное поле двигателя.
Рассмотрим характеристики вращающегося магнитного поля статора, полагая, что цепь ротора разомкнута. Характеристики этого поля зависят от геометрического расположения обмоток фаз на статоре двигателя.
Двухполюсное вращающееся поле статора. Для получения двухполюсного вращающегося магнитного поля необходимо три одинаковые обмотки, т.е. фазы, расположить на статоре так, чтобы
2
углы между их осями были равны —п. На рис. 8.8, о обмотки каждой фазы условно показаны в виде одновитковой секции и
а 6
Рис. 8.8
184
обозначены: А, В, С — начала, X, Y, Z — концы обмоток. Если обмотки фаз соединить звездой (рис. 8.8, б) (или треугольником) и подключить к трехфазной сети питания, то токи в витках катушек (рис. 8.8, в) будут равны
іА = 7msin со/; iB = I1n sin
со/— к 3
'С = Jm Sin
со/ — п 3
Токи обмоток фаз создают магнитные поля. На рис. 8.8, а по правилу буравчика (см. рис. 3.23) показаны направления векторов магнитных индукций полей ВА, Вв, Вс, создаваемых каждой катушкой вдоль своей оси, изменяющихся во времени синусоидально:
ВА = Вт sin со/;
вв = Bn
Bc = Bn
f 2 1
sin CO/- — 71 ; •
3
V )
f 4 1
sin CO/- — 71
3
V ) -
(8.3)
Сумма мгновенных значений векторов этих магнитных индукций образует в пространстве и во времени магнитную индукцию поля статора.
Условно будем считать положительными токи в катушках, если они направлены от начала обмотки к ее концу, и отрицательными—в противном случае.
Определим направление магнитного поля статора в различные моменты времени.
В момент времени Z1 ток в фазе А положительный, а в фазах В и С — отрицательный (см. рис. 8.8, в). Этому соответствуют направления токов в катушках, обозначенные на рис. 8.9, а.
