Б27 (Шпоры к экзамену по элтеху (теория))

27.Устройство и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя (ТАД). Скольжение. Зависимость ЭДС и тока ротора от скольжения

Устройство асинхронных машин. Асинхронные машины состоят из двух частей: неподвиж­ной - статора и вращающейся - ротора.

Магнитопровод или сердечник статора представляет собой полый цилиндр, собранный из отдельных колец изго­товленных из листов электротехнической стали толщиной обычно 0,5 мм, причем эти кольца электрически изолируют друг от друга оксидированием или лакировкой. При сборке магнитопровода - пакетировании, кольца, полученные штам­повкой, ориентируют так, чтобы выштампованные пазы обра­зовывали каналы для укладки проводников обмотки. Собран­ный пакет колец статора запрессован в корпус - станину, кото­рый имеет соединительные элементы (лапы, торцовый фла­нец и т. д.) для крепления к неподвижному жесткому основа­нию. Обмотку статора выполняют в виде многовитковых катушек, имеющих, как правило, одинаковые размеры. Каждая фа­за статорной обмотки состоит из нескольких последователь­но включенных катушек., создающей двухполюсное магнитное поле; каждая фаза образована тремя катушками, находящимися в соседних пазах. Такая обмотка статора с несколькими катушками в каждой фазе обеспечи­вает распределение магнитной индукции, близкое к синусои­дальному.

Принцип действия асинхронных двигателей основан на сило­вом взаимодействии вращающегося магнитного поля с токами, возникающими в обмотке ротора под действием наведенной в ней ЭДС. Наведение ЭДС в обмотке ротора На рис. 3.14, а показан один из проводников обмотки ротора, расположенный во вращающемся магнитном поле, созданном токами статорной обмотки. Линии магнитной индукции пере­секают проводник, индуцируя в нем ЭДС. Направление ЭДС определено по правилу правой руки, при этом учтено, что от­носительное движение проводника в магнитном поле направ­лено против часовой стрелки.

Возникновение ЭДС в роторной обмотке возможно только в случае, если ротор и магнитное поле статора вращаются с раз­ными скоростями, т. е. относительная скорость движения про­водника в магнитном поле отлична от нуля. Это обстоятельство определяет название электрической машины - асинхрон­ная (несинхронная), в отличие от синхронной, у которой ротор вращается со скоростью магнитного поля, созданного статор-ной обмоткой (гл. 4).

' Мгновенная ЭДС прямо пропорциональна относительной скорости проводника в магнитном поле, а также значению маг­нитной индукции. Закон изменения магнитной индукции в воздушном зазоре машины близок к синусоидальному, поэто­му при дальнейшем рассмотрении процессов будем считать, что ЭДС, наводимая в роторе, синусоидальна.

Силовое электромагнитное взаимодействие

В замкнутой обмотке ротора, один из проводников которой показан на рис. 3.14, а, под действием синусоидальной индуциро­ванной ЭДС возникает синусоидальный электрический ток. Обмотка ротора обладает индуктивностью, поэтому ток будет на некоторый угол, меньший л/2, отставать по фазе от ЭДС. Проводник на рис. 3.14, б показан в момент времени, когда на­водимая в нем ЭДС максимальна, при этом ток совпадает по направлению с ЭДС.

На проводник с током, находящийся в магнитном поле статорной обмотки, будет действовать электромагнитная сила F_3M, направление которой определено по правилу левой руки. Под действием электромагнитных сил ротор будет вращаться в направлении вращения магнитного поля, при этом уменьшается относительная скорость движения проводника в поле, следовательно, изменяются ЭДС, ток и электромагнитные силы.

Установившийся режим наступит при такой постоянной час­тоте вращения ротора n₂ = const, когда электромагнитные си­лы будут уравновешены механическими силами торможения (сопротивления).

Скольжение

Из рассмотренного, принципа действия асинхронной машины очевидно обязательное неравенство частот вращения ротора и • Магнитного поля статора. В теории асинхронных машин исполь­зуется понятие скольжения

Скольжение - безразмерная величина, которую выражают и в процентах. В режимах, близких к номинальному, разница в частотах вращения ротора и магнитного поля статора невелика и колеб­лется в пределах нескольких процентов.

Скольжение может выражаться и через угловую скорость ро­тора и вращающего магнитного поля статора, измеряемую в радианах в секунду

Q = 2л п/60 Рис. 3.14. Проводник ротора во вращающемся магнитном поле статора:

а — наведение ЭДС в проводнике ротора; б— возникновение электромагнитных сил