Файл: Пиотровский Л.М. Электрические машины учебник.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 10.04.2024

Просмотров: 233

Скачиваний: 2

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Таким образом, частота э. д. с., наводимой полем в обмотке ротора, равна частоте сети, умноженной на скольжение. Такой же будет и частота тока в обмотке ротора.

При работе асинхронной машины двигателем частота /2 обычно

мала. Например, если / = 50

гц, а скольжение s при номинальной

нагрузке

составляет 1—4%,

то /2 =

50 (0,01 -н0,04)

= 0,5-т-2 гц.

В режиме

электромагнитного

тормоза

s ^ + 1

и /2 ^

50 гц.

Б. Э. д. с. и сопротивления обмотки ротора.

Э. д. с.

E2s в обмотке

вращающегося ротора

 

 

 

 

 

Eis = 4,44/2ш2&об2Фбпг— E2s,

 

(24-3)

или э. д. с., наводимая во вращающемся роторе, равна э. д. с., наводимой в неподвижном роторе, умноженной на скольжение.

Индуктивное сопротивление x2s обмотки ротора

x2s” 2л/г/.2а “ 2nfsL20 = x2s.

(24-4)

Здесь Ь20 — индуктивность обмотки ротора,

соответствующая ее

рассеянию.

Таким образом, индуктивное сопротивление вращающегося ротора равняется индуктивному сопротивлению неподвижного ротора, умно­ женному на скольжение.

Для простоты можно считать, что активное сопротивление обмотки

ротора

 

г2 == const,

(24-5)

хотя в ряде конструкции оно зависит от скорости пересечения маг­ нитным потоком проводников обмотки ротора, т. е. от скольжения

(см. гл. 28).

В. Токи и намагничивающая сила обмотки ротора. По закону Ома

Е„

(24-6)

2s

При протекании по обмотке ротора ток / 2 образует намагничиваю­ щую силу F2 и соответственно магнитное поле, вращающееся относи­ тельно ротора со скоростью п2 = n^s [формула (24-1)].

Кроме того, сам ротор вращается со скоростью п, причем из формулы (22-Іа)

п = п1(1 — s).

(24-7)

Поэтому скорость вращения намагничивающей силы ротора относительно статора, т. е. в пространстве, равна сумме скоростей вращения

n2-f- п = Пі (1 —s) — пъ (24-8)

т. е. намагничивающая сила ротора вращается в статоре с такой же скоростью и в ту же сторону, что и намагничивающая сила

306



статора и, стало быть, они неподвижны относительно друг друга. С этой точки зрения нет разницы между неподвижным и вращаю­

щимся ротором, но здесь скорость

 

 

 

 

вращения

намагничивающей

силы

 

 

 

ротора в статоре слагается из скорос­

 

 

 

тей п2 и п. При работе машины дви­

 

 

 

гателем

или

тормозом

скорость

 

 

 

 

вращения

намагничивающей

силы

 

 

 

F2 относительно

ротора

будет п2 =

 

 

 

 

= пх — п и

направлена в ту же сто­

 

 

 

 

рону, что и скорость вращения пх

 

 

 

намагничивающей

силы

Fx

(рис.

 

 

 

 

24-1, а, в), а при

работе машины ге­ Рис. 24-2. Намагничивающие силы

нератором — встречно

относительно

асинхронной машины при вра­

вращения Fx (рис.

24-1, б).

 

 

щении

ротора

Так

как

намагничивающие силы

 

 

 

Fx и F2 неподвижны

относительно

 

F0,

получают

друг друга,

то, учитывая намагничивающую силу

те же соотношения

и,

стало

быть,

те же

уравнения

намагничи­

вающих сил, при вращении ротора,

что и при неподвижном рогорз

(рис. 24-2):

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

или

 

 

 

 

 

Fx= - F 2 + F0

 

 

(24-9а)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fx+ F2 = F0.

 

 

(24-96)

В асинхронной машине с обмоткой ротора приведенной к обмотке

статора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

или

 

 

 

 

 

Іх= - К

+ І0

 

 

(24-ІОа)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 + /* = /„•

 

 

(24-106)

24-2. Схемы замещения асинхронной машины

Пользуясь формулами (24-3), (24-4) и (24-6), можно привести режим асинхронной машины, работающей при скольжении s, к экви­ валентному режиму ее работы при неподвижном роторе. Для этой

цели достаточно преобразовать

выражение для тока / 2, а именно:

Е2S

Е,2S

(24-11)

V r'i+xh / і +

( ѵ ) 2

 

Последняя формула по сравнению с формулой (24-6) имеет не только другой вид, но и другой физический смысл.

В самом деле, E2s есть действительная, т. е. физически сущест­ вующая, э. д. с., имеющая частоту скольжения /2. Точно так же сопротивления г2 и х2а являются действительными сопротивлениями

307


обмотки ротора, определяющими совместно с э. д. с. E2s действи­

тельный ток в ней;

очевидно,

этот

ток

имеет ту же частоту,

что.и

э. д. с. E2s, т. о.

частоту скольжения /2.

 

 

 

 

 

По формуле же (24-11) ток / 2

зависит от э. д. с. Е2, т. о. от э. д. с.

в неподвижном роторе; такая э. д.

с. имеет частоту питающей сети /.

Сопротивление х2 тоже соответствует

неподвижному

ротору, т. е.

 

 

 

 

частоте

/,

тогда

как

активное сопротивление

 

 

 

 

обмотки ротора становится равным r2/s. При этих

 

 

 

 

условиях ток / 2 не изменяется ни по величине, ни

 

 

 

 

по фазе,

но

имеет

частоту

питающей

сети.

 

 

 

 

Все происходит так,

как если бы ротор был не­

 

 

 

 

подвижен,

причем в его обмотке,

приведенной

 

 

 

 

к числу витков и числу фаз обмотки статора, наво­

 

 

 

 

дилась э.

д. с.

Ег, а его сопротивления были бы

 

 

 

 

равны r'zts и х'о (рис.

24-3). Полезной нагрузке

Рис. 24-3. Схема за­

соответствует сопротивление (1/s—1)л).

 

мещения

вторичирй

 

Нормальная схема замещения

асинхронной

цепи асинхронной ма-

машины изображена на рис. 24-4; по существу,

ШІІПЫ

 

 

она

представляет

собой

схему

замещения

 

 

 

 

трансформатора на рис. 13-3, в. Обычно эту схему

называют Т-образной

схемой

замещения.

Но при изучении

асин­

хронных

машин

 

широко

применяется

другая,

так

называемая

Г-образная

схема

(рис. 24-5), в которой

намагничивающая

цепь с

током І 0 вынесена на зажимы внешней сети с напряжением Ux.

Г-образная схема замещения имеет то преимущество, что она

состоит из

двух

цепей — намагничивающей

с током / 0 и рабочей

с током

Г-і,

обе

цепи

независимы

одна от

другой, поскольку они

Рис. 24-4.

Т-образная схема заме­

Рис. 24-5. Упрощенная Г-образ­

щения

асинхронной машины

ная схема замещения асинхрон­

 

 

ной машины

параллельно включены в сеть с напряжением Uv Что же касается Т-образной схемы, то она состоит из трех цепей, взаимно связанных между собой, и, следовательно, по сравнению с Г-образной схемой является более сложной. Но при этом следует учесть, что при выне­ сении намагничивающей цепи на внешние зажимы допускается по­ грешность, которую компенсируют тем, что несколько изменяют параметры рабочей цени rv хѵ r'z и х:>. Но обычно эти изменения неве-

308


лики (исключение составляют двигатели малой мощности), и для приближенных расчетов можно обойтись без поправок, пользуясь упрощенной Г-образной схемой замещения асинхронной машины

(рис. 24-5).

Г ла ва д в а д ц а т ь пятая ВРАЩАЮЩИЙ МОМЕНТ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

25-1. Энергетическая диаграмма

Рабочий процесс асинхронной машины рассматривается на при­ мере трехфазного двигателя. Этот процесс проще всего показать с помощью энергетической диаграммы (рис. 25-1).

Подводимая к статору электрическая мощность

 

Р1 = Зи1І1cos ф,

 

(25-1)

где £/, — подведенное напряжение на фазу; / г

ток в фазе статора;

cos cp —

коэффициент мощности двигателя.

 

Часть

этой мощности затрачивается

в статоре

на потери в обмотке статора РЭ1 =

З/frj

и

на

по­

тери от гистерезиса и вихревых

токов

в

стали

двигателя Рс. Остальная мощность Рш передается

на ротор магнитным потоком и называется электро­

магнитной. Из сказанного следует,

что

 

 

 

 

Рэм Р\ эі “Ь с)•

 

 

(25-2)

Мощность, переданная на ротор, частью за­ трачивается в нем на потери в обмотке РЭ2. Ос­ тальная часть мощности преобразуется в механи­ ческую мощность двигателя Рм и называется пол­ ной механической мощностью его. Таким образом,

Рм = Рэ

 

(25-3)

Рис. 25-1. Энерге­

Э2*

тическая диаграм­

Наконец, полезная мощность на валу Р2полу­

ма асинхронного

двигателя

чится, если из Рм вычесть

механические

потери

 

РМх и добавочные РД. Механические потери состоят из потерь от трения в подшипниках, контактных колец о щетки и вентиляцион­ ных, а добавочные — из так называемых пульсационных и поверх­ ностных потерь, возникающих в зубцах статора и ротора при вра­ щении последнего, вследствие пульсации проходящего в зубец потока, а также потерь, вызываемых высшими гармоническими на­ магничивающих . сил при нагрузке. Следовательно,

Р%Рм (Рмх “Ь Рд)-

(25-4)

309