Асинхронные машины

Изучая устройство трехфазной асинхронной машины, следует обратить внимание на схемы статорных обмоток, маркировку начал и концов фаз и разновидности обмоток ротора.

Способ получения вращающегося магнитного поля с разным числом полюсов и принцип работы асинхронного двигателя подробно изложены в учебнике.

При изучении электромагнитных процессов в двигателе обнаруживается аналогия с работой трансформатора. Так же, как в трансформаторе, образуется результирующий магнитный поток, величина которого практически также не зависит от токов статорной и роторной обмоток, а определяется величиной подведенного напряжения. Отличие в том, что вследст­вие вращения ротора частота тока в роторной обмотке не постоянная, а изменяется пропорционально скольжению S:

f₂=f₁ ·S,

_.

Следовательно, пропорционально скольжению будут изменяться ЭДС и индуктивное сопротивление роторной обмотки:

Е₂ = 4, 44 ·f₂·W₂·Ф, Х₂ = 2π f₂ · L_2.

Это должно отразиться на электромагнитном моменте двигателя:

М = К Ф·I₂·cosψ _2.

При постоянном подведенном напряжении момент может изменять­ся только в случае изменения двух последних сомножителей, которые выражаются следующими отношениями:

, .

В случае повышения скольжения пропорционально ему будет увеличиваться ЭДС Е₂, что вызовет рост тока, а величина cosψ ₂ будет снижаться. В результате зависимость момента от скольжения выглядит в виде сложной кривой (рис. 28).

Рисунок 28

В учебниках дается её аналитическое выражение:

,

где:

S – текущее значение скольжения;

М_к – критический (максимальный) момент;

S_k – критическое скольжение;

М_Н и S_Н – соответственно номинальный момент и номинальное скольжение;

М_П и S_П – соответственно пусковой момент и пусковое скольжение.

Двигатель может устойчиво работать в диапазоне скольжения от 0до S_K. При дальнейшем увеличении скольжения он останавливается.

В каталогах и справочниках приводится кратность критического момента:

,

которая выражает перегрузочную способность двигателя.

Следует обратить внимание на то, что пусковой момент значительно меньше критического, несмотря на большой ток в роторе. Это объясняется малой величиной cosψ ₂ при S = 1.

В учебнике показано, что критическое скольжение прямо пропор­ционально активному сопротивлению роторной обмотки.

Если активное сопротивление роторной обмотки можно было бы увеличить, то точка максимального (критического) момента сместилась бы вправо, пусковой момент возрос. Но тогда двигатель стал работать бы с повышенным скольжением и, следовательно, с низким КПД. Если же изготовить роторную обмотку с малым активным сопротивлением, то двигатель будет работать с малым скольжением, высоким КПД, но обладать небольшим пусковым моментом.

У двигателя с фазным ротором (с контактными кольцами) активное сопротивление роторной цепи на время пуска искусственно увеличивают за счет пускового реостата. Благодаря этому не только повышается пусковой момент, но и снижается пусковой ток. Аналогичный процесс происхо­дит в короткозамкнутых двигателях, имеющих на роторе глубокие пазы или двойную обмотку.

При изучении способов пуска короткозамкнутых двигателей следует обратить внимание на то, что уменьшение пускового тока достигается за счет снижения напряжения на статорной обмотке и сопровождается значительным снижением пускового момента, потому что момент асинхронного двигателя прямо пропорционален квадрату напряжения.

Возможные способы регулирования частоты вращения, рабочие характеристики асинхронных двигателей описаны в учебнике. Построение механической характеристики рассмотрим на конкретном примере.