Электротехника Касаткин (967630), страница 70
Текст из файла (страница 70)
Обмотка фазного ротора, называемого также ротором с контактными кольцами (рнс. 14.3, в), выполняется изолнрованнь<м проводом, В большинстве случаев она трехфазная, с тем же чнаюм катушек, что и обмотка статора данного двигателя. Трн фазные обмотки ротора соединяются на самом роторе звездой, а свободные концы их соединяются с тремя контактными кольцами, укрепленными на валу машины, но изолированными от этого вала.
На кольца наложены щетки, установленные в неподвижных щеткодержателях. Через кольца и щетки обмотка ротора присоединена к трехфазному реостату (рнс. 144) . Включение реостата в цепь ротора дает возможность существенно улучшить условия пуска двигателя — уменьшить пусковой ток и увеличить начальный вращаняций момент, кроме того, прн помощи реостата, включенного в цепь ротора, можно плавно регулировать скорость двигателя, а) Рнс. <4.3 4<9 а) Рис. 14.5 Рис. 14.6 На рнс.
14,5 приведены условные обозначения асинхронных машин с короткозамкнутым (а) и фазным (б) ротором на схемах замещения. Общий вид корпуса асинхронной машины с укрепленным на нем необмотанным сердечником статора, но без обмотки, приведен на рис. 14.6. та.з. нажимы идиоты таахвлзнои АСИНХРОННОЙ МАВ1ИНЫ Режим работы трехфазной асинхронной машины опредслается электромагнитным взаимодействием токов в обмотках статора н ротора, Взаимодействие вращааннегося магнитного поля, создаваемого токами в обмотках статора, с токами ротора вынуждает ротор вращать. ся по направлению вращения ноля.
Но чем быстрее вращается ротор, тем меньше индуктируемые в его обмотке ЭДС, а следовательно, и токи. Если частота вращения поля л„а частота вращения ротора п, то режим работы асинхронной машины можно характеризовать скольжением т = (л, — л)/л1. (14.1) На рис. 14.7 построена линейная характеристика п(т) по (14.1). В зависимости от значения скольжения т трехфазная асинхронная машина может работать в режимах двигателя„ генерато. ра и электромагнитного тормоза. Рис.!4.7 420 В режиме двигателя (О < г < 1) трехфазная асинхронная машина преобразует электрическую энергию в механическую. Ротор двигателя должен врюцаться асинхронно медленнее поля, с такой частотой, при которой токи в обмотке ротора, взаимодействуя с вращающимся магнитным полем, создаваемым токами в обмотках статора, создают вращаняцнй момент, уравновешивахяций тормозной момент от сил трения и нагрузки на валу. В режиме генцсегора (з < О) трехфазная асинхронная машина преобразует механическую энергию в электрическую.
Ротор генератора врашяется в направлении вращения магнитного поля, создаваемого токаьщ в обмотках статора, с частотой большей, чем частота вращения поля. В режиме электромагнитного тормоза (з > 1) ротор трехфаэной асинхронной машины вращается в направлении, противоположном направлению врмцения магнитного поля, создаваемого токами в обмотках статора. При этом в машине 'рассеивается значительная энергия в магдатопроводе из-за гцстерезиеа и вихревых тохов н обмотеах. Выше уже отмечалось преимущественное применение асинхронных малин в качестве двигателей, 11озтому в дальнейшем ограничимся в основном анализом работы асинхронного двигателя. 144, ВВАЕЦАЮЩЕЕСЯ МАГНИТНОЕ ПОЛЕ СТАТОРА *СИНХЕОННОГО ДВИГАТЕЛЯ Токи обьюток статора, подключенных к трехфазной сети, возбуждают в манюне вращающееся мегнипкк лоле Ггагора, которое нидуктирует ЭДС в замкнутой накоротко (илн пусковыми реостатамн) обмотке ротора. Токи ротора, возникавшие под действием этой Э)2С, возбуждают врацающееся магяигаое лоле ротора.
Частота и направление вращения этих полей одинаковы, что обусловливает результирующее вращаю. щееся магннтлое поле, называемое рабочим полем машины. Рассмотрим характеристики вращающегося магнитного поля статора, полагая, что цепь ротора разомкнута. Характеристики этого поля зависят от геометрического расположения фаэных обмоток на Статоре машины. А. 1ьвухполюсиое вращающееся поле, Для получения двухполюсного вращающегося поля ~юобходимо три одннаковью фазпые обмотки расположить на статоре так, чтобы углы между нх осями бьан равны 120'. На рис. 14,8, а кажцая фазная обмотка условно показана в виде одновитковой секции и обозначено: А, В, С начала, Х, 1;,8 — концы обмоток. Если фазные обмотки соеднниэь звездой (рис.
14.8, б) (или треугольником) и подключить к трсхфаэной сети питания, то токи в витках катушек (рис. 14.8,е) будут равны г,е 1 азпьэг; г = 1 гпп(шг — 120 ): ~с = 2 зщ(ьэг — 240 ). 411 Токи фазных обмоток создают магнитные поля. На рис. 143, а по правилу буравчика (см. рис. 2.1) показаны направления векторов индукции магнитных полей, создаваемых каждой катушкой вдоль своей оси: (14.2) Сумма векторов этих магнитных индукций образует магнитную ннцукцию поля статора.
Опишем поле статора через его составляющие по двум взаимно перпендикулярным осям х н у, причем оси х дадим направление оси катушки фазы А. Составляющая индукции магнитного поля вдоль оси х равна алгебраической сумме проекций на эту ось мгновенных значений трех инцукцнй; В = В гэю0' + ВВсов( — 120') + В сов( — 240') = = В 1 + В11 (-112) + ВС (-1/2) . Рис, 14.8 422 В1 = Втв)пшг; В = В в1п(ьэг — 120'): В т В = В вш(ьэг — 240'), С т а 4 гл ь)Г в1 г С ' 2 Подставив выражения индукций из (14,2), получим / 2я1 В = В "з«пщт — — з1п 1«сот — — ~ х ес~ 2 3 1 / 4я«1 Г 1 ,— — з«п 1«ссг — — Д = В ~в1пссг + — з«пщг + 2 3 4 Э/3 1 э/З + — созоэг.
+ — з«пссг — — соя юг = 1,5В з«пссг. (14.3) 4 4 4 Составляющая индукции магнитного поля по осн у В =В„зщб' + В з«п( — 120') + В зти( — 24О') = у А = Вя(-Э/3~2) 4 ВсэГЗС2, нли после подстановки значений индукций иэ (14.2) Э/3 / 2Г '1 В =  — — з«п~ саг —— у ю ~ 3 ,/3 / 4 Ч + — з1п ~саг — — /~ = 1,5В сов ьэг. 2 3 (14.4) Таким образом, магнитная индукция поля статора В = В В' = 1,53 /СР 1 м 1,5В, ОАс т, е. ее значение постоянно.
Угол а, образуемый магнитными линиями поля с осыс у (рис. 14.8, г), определяется условием «йа = В„/В = з«пссг/созссг = «йссг, т.е. а = ссг. Следовательно, магнитное поле статора вращается в плоскости осей катушек по направлению движения часовой стрелки с угловон скоростью сс. Вектор индукции поля последовательно совпадает по направлению 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 магнитного поля статора, достаточно изменить порядок подключения двух любых фазных обмоток асинхронной машины к трехфазному источнику электрической энергии, например как показано на рис.
14.8, б штриховой линией. 423 а) Рис 14,9 На рис. 14,9, а приведена общая картина распределения магнитных линий вращающегося магнитного поля статора двухполюсной асинхронной машины дпя 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. 14.9, и линии 0 — О, для моментов времени г, =0 и г, > > г, показано на рис. 14.9, б. Линейная скорость перемещения магнитного поля вдоль зазора определяется диаметром статора 19 и равна Р = = 12ьл2. При стандартной частоте переменного тока (г = 50 Гц) частота вращения магнитного поля статора цвухполюсной асинхронной машины и = 50 60 = ЗООО об1мин.
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 катупичная группа в каждой фазной обмотке, т. е.
всего три катушечные группы для трех фазных обмоток. Следователыю, если поле должно иметь р пар полюсов„то все три фазиые обмотки статора должны быть разделены па й = Зр (14.6) равных частей, т,е. р частей на каждую фазу. В качестве примера на рис. 14.10 дана упрощенная схема обмотки статора шестиполюсной машины 1р = 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 секции, причем соединения даны только для фазы А и на тыльчой торцевой стороне статора показаны штриховой линией. Стороны такой катушечной группы сдвинуты по окружности 424 статора на угол 180'/р, что соответствует одному пояюсному делению т. В частности, дпя шестипопюсной машины зтот угон 180'/3 = = 60', На рис. 14.10 изображены также кривые мпювенных значений токов 1л, 1, 1, статора, Распределение магнитного поля дано дпя четырех различных моментов На крайнем левом рисунке показано направпение токов в проводах обмоток в момент г,, когда ток фазы А имеет амплитудное значение.
В соответствии с направлениями токов магнитные линни поля статора в трех местах входят в ротор и в трех выходят нз него, образуя, таким образом, три пары полюсов (р 8 3) . В некоторый спедуяацнй момент гт направления токов, а вместе с ними и распределение магнитного поля статора соответственно изменяются и т. д.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
