Касаткин А.С., Немцов М.В. Курс электротехники (2005) (1021859), страница 69
Текст из файла (страница 69)
!4,3, а), собранный из пластин злектротсхничсской стали, изолированных друг от друга лаком. Сердечник ротора насажен на вал, закрепленный в подшипниках, В пазах ротора располага>ется витки обмотки ротора. В большинстве двигателей применяется корогкозамкяугый ротор Он значительно дешевле, и, что очень существенно, обслуживание двигателя с короткозамкнутым ротором значительно проще. Обмотка ко. роткозамкнутого ротора выполняется в виде цилиндрической клетки (рис. 14.3, б) из медных ици апюминнсвых стержней, которые без изоляции вставляются в пазы сердечника ротора. Торцевые концы стержней замыка»отса накоротко кольцами из того жс материала, что и стержни (так называемое "беличье колесо"), Часто короткозамкнутзя обмотка изготовляется путем заливки пазов ротора расплавле»»»»ыл» алюминием. Обмотка 1базноео ротора, называемого также ротором с контактными кольцами (рис.
14,3, в), выполняется изолированным пронодом В большинстве случаев она трехфаз»юя, с тем же числом катушек, что и обмотка статора данного двигателя. Три фазныс обмотки ротора соединяются на самом роторе звездой, а свободные конць» их соединяются с тремя контактными кольцами, укрепленными на валу машины, но изолированными от зтого вала. Па кольца наложены щетки, установленные в неподвижных щсткодсржатслях. Через кольца и щетки обмотка ротора присоединена к трсхфазному рсостату (рис. 14.4). Включение реостата в цель ротора даст возлюжность существенно ул)чпа»ть условия пуска двиптеля — умснышпь пусковой ток и увеличить начальный вращающий момент, кроме того, при помощи реостата, включенного в пень ротора, можно плавно регулировать скорость двигателя, Пис»4 3 419 Рис 14 5 Рис !4 6 На рис, 14 5 приведены условныс обозпзчения зсинхронных машин с короткозамкнутым (а) н фазным (б) ротором нз схемах замещения.
Общий вид корпуса асинхронной машины с укрепленным на нем необмотанным сердечником статора, но без обмотки, приведен нз рис. 14.6. 14,3, РЕЖИМЫ РАБОТЫ ТРЕХФАЗНОЙ асинхяонной машины Режим работы трсхфззной асинхронной мз1шшы опрсдслнется электромагнитным взаимодействием токов в обмотках статорз н ротора. Взаимодействие вращающегося магнитного поля, соэдзвасмого токами в обмотках статора, с токами ротора вынуждает ротор вращаться по направлению вращения поля, Но чем быстрее вращается ротор, тем меньпю индуктируемые в его обмотке ЭДС, з следователыш, и токи.
Если частота вращения полн л,, а частота вращения ротора л, то режим работы асинхронной машины можно характеризовать скольжснислс 1 = (л, — 71) /н, . (14.1) На рис. 14.7 нос~росна линейная характеристика л(т) по (14.1). В зависимости ог значения скольжения т трех. фззнзя асинхроннзя машина может ра. ботать в режимах двигателя, генератора и элсктрома1нитного тормоза, Рис 14 7 420 В режиме двигателя (О < ь < 1) трехфазная асинхронная машина преобразует электрическую энергию в механическую. Ротор двигателя должен вращаться асинхронно медпеннес поля, с такой частотой, прн которой токи в обмотке ротора, взаимодействуя с вращающимся магнитным полем, создаваемым токами в обмотках статора, создают вращающий момент, уравновешивающий тормозной момент от сил трения и нагрузки на валу.
В режиме генератора (т < О) трехфазная асинхронная машина пре. образует механическую энергию в электрическую Ротор генератора вращается в направлении вращения магнитного поля, создаваемого токами в обмотках статора, с частотой большей, чем частота вращения поля. В режиме электромагнитного тормоза (т > 1) ротор трехфазной асинхронной машины вращается в направлении, противоположном направлению вращения магнитного поля, создаваемого токами в обмот. хах статора. При этом в машине рассеивается значительная энергия в магватоцроводе из-за гпстерезиса и вихревых токов и обмотках.
Выше уже отмечалось преимущественное применение асинхронных машин в качестве двигателей Поэтому в дальнейшем ограничимся в основном анализом работы асинхронного двигателя 14,4, ВРАЩАЮЩЕЕСЯ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ СТАТОРА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ Токи обмоток статора, подключенных к трехфазной сети, возбуждают в машине еращаюпгееся маглитяое лоле гтагора, которое инцуктирует ЭДС в замкнутой накороткг (нли пусковыми реостатами) обмотке ро. тора.
Токи ротора, возникающие под ценствием этой Э)(С, возбуждают вращающееся магнитное лоле ротора. Частота и направление враше. ния этих полей одинаковы, что обусловливает результирующее вращаю. щееся магнитное поле,называемое рабочим нолем машины. Рассмотрим характеристики враща~ошсгося магнитного поля статора, полагая, что цепь ротора разомкнута. Характеристики этого поля зависят от геометрического расположения фазных обмоток на статоре машины, А, Двухполюсное вращающееся поле, Для получения двухполюсного яра~цаюшегося поля необходимо три оцннаковые фазпые обмотки рас.
положить на статоре так, чтобы углы между их осями были равны 120'. На рис. 14.8, а кажцая фазная обмотка условно показана в виде одно. витковой секции и обозначено А, В. С' — начала, Х, У, г. — концы об. моток. Если фазные обмотки соединить звездой (рис. 14.8, б) (или треугольником) и подключить к трсхфазной сети питания, то токи в витках катушек (рис. 14.8, и) буцут равны 1„= гл,а)пыг: 1 — (л,шп(ьэг — 120 ): 1. = (юэ)п(ьэг — 240 ). 42! Токи фазных оГ>моток создают магнитные поля. На рис. !4В, а по правилу буравчика (сы. рис, 2.1) показаны направления векторов индукции магнитных полей, создаваемых каждой катушкой вдоль своей оси: В = В а!п го(; А ю (14.2) Сумма векторов этих магнитных инцукций образует магнитлгу1о индукцию поля статора, Опишем поле статора через его составляющие по двум взаимно перпендикулярным осям х и у, причем оси х дадим направление оси катушки фазы А. Составляюшая индукции магнитного поля вдоль оси х равна алгебраической сумме проекций на эту ось мгновенных значений трех индукций: В = ВАсоа0' + Влсоа1..120 ) + В соа( — 240 ) = ВА + Вв! — 1/2) + Вс( — 1)2).
гго б) а) Ряс 14 а 422 В = В а)п(лог — 120'). ВС вЂ” — В а1п(гсг — 240'). а А К гл А хб "и Ь б а с'- г Подставив выражения индукций из (14,2), получим / гп'1 В = В а1п ьзт — — а(п ~сот — — ) х )ч1 2 3 / 4я Я 1 — — азп ~а)т — — /~ = В ~а1псл + — азпсл а 2 3 4 Х/З 1 3/З соасл + — а(па)т — — соасл = 1,5В азпа)т.
(143) 4 4 4 Составляющая индукции магнитного полн по оси у В = В а(п0' + В а)п( — 120*) + В асп( — 240 ) = у А в с Вв ( х/3/2) + Вс х/3!2 или после поцстановки значений инлукций из (14.2) /3 / 2 В =В тйп1 сл — — /1 2 х/3 1 4я 111 а — а(п ~сл — — /~ =- 1,5В соя озг. 2 3 (14.4) Таким образом, магнитнан индукция поля статора )), = В' В,' = ),)Ва ) ~7 ' = ),)В, С)С)) т, е, ее значение постоянно. Угол а, образуемый магнитными линиями поля с осью у (рис. 14.8, г), определяется условием тйа = В /В = азпозт/соя сл = 18сл, У т.
е. а = сзг. Следовательно, магнитное поле статора вращается в плоскости осей катушек по направлению движения часовой стрелки с угловой скоростью ьз. Вектор индукции поля последовательно совпадает по направ. пению с осью той из фазных обмоток, ток в которой достигает максимального значения, т. е. поле вращается в направлении последовательности фаз трехфазной системы токов в фазных обмотках. Чтобы изменить направление вращения магнипгого поля статора, достаточно изменить порядок подключения двух любых фазных обмоток асинхронной мапасны к трехфазному источнику электрической знергии, например как показано на рис.
14.8, б штриховой линией. 423 Вис !4.9 На рис. 14.9, а приведена общая картина распределения магнитных линий вращающего я л4агнитного поля статора двухполюсной асинхронной машины Лля некоторого момента времени Г, Распределение индукции В в зазоре между статором и ротором в зависимости от расстояния г вдоль окружности статора и ротора, отсчитываемого от выбранной на рис.!4.9, и линии 0--0, для моментов времени г, =Оп г > > г, показано на рнс. !4.9, б.
Линейная скорость перемещения магнитного поля вдоль зазора определяется диаметром статора Р и равна !г =- = Рш/2. При стандартной частоте переменного тока //' = 50 Гц) частота вращения магнитного поля статора двухполюсной асинхронной машины л = 50 60 = 3000 об/мин. На практике в большинстве случаев требуются двигатели с меньшей частотой вращения. Это достигается применением многополюсных обмоток статора Б, Многополюсное вращающееся поле, В многополюсной обмотке статора каждой паре полюсов вращающегося поля соответствует одна катушечная группа в каждой фазной обмотке, т.
е, всего три катушечные группы для трех фазных обмоток. Следовательно, если поле должно иметь р пар полюсов, то все три фазные обмотки статора должны быль разделены на К/ Вр (14.6) равных частей, т, е. р частей на каждую фазу. В качестве примера на рис, 14!О дана упрощенная схема обмотки статора шестиполюсной машины (р = 3) . В данном случае все фазные обмотки разделены на Зр = 9 частей, т. е, каждая фазная обмотка— на три части. Каждая катушечная группа фазной обмотки изображена в виде одновитковой секш4и, причем соединения даны только для фазы А и на тыльной торцевой стороне статора показаны штриховой линией, Стороны такой катушечной группы сдвинуты по окружности 424 статора на угол 180 /р, что соответствует одному полюсному деле- о нию т, В частности, для шестиполюсной машины этот угол 180 )3 = = 60 .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
