Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Принцип действия асинхронного двигателя






Асинхронный двигатель предназначен для преобразования электрической энергии в механическую с целью ее расходования при совершении работы приводимым им в действие устройством У (рис.12.1). Для осуществления такого преобразования энергии двигателем при вращении в установившемся режиме должен создаваться электромагнитный вращающий момент М, совершающий работу по преодолению равного и встречно направленного ему момента Мс сопротивления, создаваемого устройством У. Рассмотрим механизм создания такого электромагнитного момента.

При подключении неподвижного двигателя к электрической сети в каждой из его фазных обмоток появляется ток I. Токи фазных обмоток создают в магнитной системе двигателя вращающееся со скоростью wc магнитное поле с индукцией Вс, которую, для упрощения рассуждений будем считать распределенной вдоль окружности статора по синусоидальному закону. Кривая распределения индукции Вс изображена на рис.14.4, расположенной в воздушном зазоре двигателя и вращающейся со скоростью wc. Поле с индукцией Вс, перемещаясь относительно неподвижной обмотки ротора, наводит в ней ЭДС Ер, под действием которой в каждом стержне короткозамкнутой обмотки ротора появляется ток Ip. Токи в стержнях создают магнитное поле с индукцией Вр, которое согласно правилу Ленца противодействует породившему его магнитному полю с индукцией Вс, стремясь компенсировать последнее (рис.14.4а). Поэтому магнитное поле с индукцией Вр распределено вдоль окружности ротора также по синусоидальному закону и неподвижно относительно поля с индукцией Вс, то есть вращается со скоростью wc. Однако направление намагничивающей силы Fp магнитного поля с индукцией Вр не противоположно направлено намагничивающей силы Fс магнитного поля с индукцией Вс, а смещено от этого положения на некоторый угол опережения a (рис.14.4а). Это объясняется тем, что ЭДС Ер на каждом периоде своего изменения совершает работу, покрывающую активные потери энергии при протекании тока Iр в обмотке ротора. Следствием этого является фазовое отставание j тока Iр от ЭДС Ер на угол не p/2, как при неучете упомянутых активных потерь, а меньший его на величину a.

Из рис.14.4а видно, что проводники с током обмотки ротора находятся в магнитном поле с индукцией Вс. На них согласно закону Ампера и правилу “левой руки” действуют силы, которые в сумме и определяют электромагнитный момент М двигателя. Этот момент отличен от нуля и направлен в сторону вращения поля с индукцией Вс, так как, во-первых, число стержней обмотки ротора, на которые действуют силы, стремящиеся повернуть ротор в указанном направлении, больше числа стержней, на которые действуют противоположно направленные силы, и во-вторых, каждый стержень из первой группы находится в более сильном магнитном поле, нежели стержень с таким же током из второй группы, и на него поэтому действует и большая сила.

Если момент сопротивления Мс устройства У больше момента М двигателя, то последний не в состоянии сдвинуться с места и поэтому неподвижен, потребляет из сети незначительную активную мощность, идущую на покрытие активных потерь от протекания токов по его обмоткам, и значительную реактивную мощность. Последнее объясняется тем, что наводимая в обмотке ротора ЭДС Ер и протекающий под ее действием ток Iр изменяются с частотой ws=wc скольжения, при которой пропорциональное ей индуктивное сопротивление обмотки ротора значительно превышает активное сопротивление последней. В результате фазовое отставание j тока Iр от ЭДС Ер близко к p/2, то есть угол опережения a незначителен (рис.14.4а). Поэтому поле токов обмотки ротора с индукцией Вр в значительной мере компенсирует поле токов обмоток статора с индукцией Вс, то есть оказывает значительное размагничивающее действие на статорные обмотки. В результате неподвижный двигатель характеризуется малой индуктивностью (индуктивным сопротивлением) статорных обмоток и следовательно потребляет значительный реактивный ток (реактивную мощность). Таким образом в заторможенном состоянии двигатель преобразования электрической энергии в механическую не осуществляет.

Если же момент сопротивления Мс меньше момента М двигателя, то последний под действием избыточного вращающего момента приходит в движение и разгоняется до скорости wр, при которой упомянутые моменты компенсируют друг друга. Эта скорость wр меньше синхронной wс, а в идеальном случае при моменте Мс=0 равна ей. Последнее обусловлено тем, что при этом обмотка ротора неподвижна относительно поля с индукцией Вс, в ней не наводится ЭДС Ер, не протекает ток Iр и поэтому не создается электромагнитный момент М, то есть Мс=М=0. При вращении же ротора двигателя со скоростью wр< wc наводимая в его обмотке ЭДС Ер и определяемый ею ток Iр изменяются с меньшей, чем у заторможенного двигателя, частотой ws на величину скорости wр вращения ротора. При меньшей частоте ws обмотка ротора характеризуется пропорциональным ей меньшим индуктивным сопротивлением хр, что проявляется в меньшем фазовом отставании j тока Iр от ЭДС Ер и следовательно в большем угле опережения a (рис.14.4.б) по сравнению с заторможенным двигателем (рис.14.4а). Это означает, что в отличие от неподвижного во вращающемся двигателе поле токов обмотки ротора с индукцией Вр в меньшей мере компенсирует поле токов статорных обмоток с индукцией Вс, то есть оказывает меньшее размагничивающее действие на статорные обмотки. В результате двигатель характеризуется большей индуктивностью (индуктивным сопротивлением) статорных обмоток и следовательно потребляет меньший реактивный ток (реактивную мощность). В идеальном случае при скольжении s=0 в обмотке ротора ЭДС Ер не наводится, ток Iр отсутствует, поэтому отсутствует и размагничивающее действие на статорные обмотки магнитного поля тока Iр роторной обмотки, следовательно двигатель характеризуется наибольшей индуктивностью (индуктивным сопротивлением) статорных обмоток и потребляет минимальный реактивный ток (реактивную мощность). Во вращающемся со скольжением s#0 двигателе ЭДС Ер совершает работу, покрывающую кроме активных потерь энергии, связанных с протеканием тока Iр в обмотке ротора, еще и потери энергии при совершении электромагнитным моментом М работы по преодолению момента сопротивления Мс устройства У. Совершение электромагнитным моментом двигателя работы по преодолению момента сопротивления Мс означает преобразование электрической энергии в механическую, расходуемую на совершение работы устройством У.






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.