Электротехника Касаткин (967630), страница 71
Текст из файла (страница 71)
Магнитное поле статора за время одного периода переменного тока поворачивается на одну треть окружности, т. е. на ' расстояние, соответствующее дуге, занимаемой тремя участками фазных обмоток на статоре. Эта часть окружности статора соответствует двум попюсам (2р) врюцаавцегося магнитного поля статора н называется двойным полюсным делением 12т), Следовательно, полюсное деление т есть часть дуги окружности статора, соответствующая одному полюсу магнитного поля, т.
е, (14.7) т = я22/(2р), где 22 — внутренний диаметр сердечника статора. 4 2 ее. Ряс.!4ЛО 425 Рак 14.11 За один период Т переменного тока поле поворачивается на двойное полюсное деление (2г), а полнъ1й оборот происходит за р периодов. Следовательно, в секунду поле делает П(рТ) =г/р оборотов, а частота вращения, обгмин, составит л1 = г' ° 60/р. (14 В) На рис. 14,11 приведена характеристика распределения индукции В магнитного поля статора вдоль зазора у шестиполюсной машины для моментов времени г, и гт, если отсчет расстояния г вдоль зазора аналогичен показанному на рнс. 14,9, а. 14.В. ВРАюдющееся ыдгнитное поле Ротовд и РАВочее вРАщяющееся мдгнитное поле АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ Обмотка короткозамкнутого ротора состоит иэ Ф стержней.
Между ЭДС, индуктированными вращающимся магнитным полем статора в двух соседних стержнях, сдвиг фаз равен 360' р/11Г. Можно считать, что число фаэ коРоткозамкнУтого РотоРа Равно числУ стеРжней, тз =АГ, а число витков в кажцой фазе юз = 112, Аналогично цепь фазного ротора представляет собой трехфазную систему лгз = 3 с числом витков н а в каждой фазе. Здесь и в дальнейшем все величияы, относящиеся к фазе ротора, будут отмечаться индексом 2, а относящиеся к фазе статора — индексом 1. Примем сначала, что цель ротора разомкнута, т. е.
ток в ней отсут. ствует, на ротор не действуют электромагнитные силы н ои неподвн. жен. В этом случае магнитное поле машины представляет собой только вращающееся магнитное поле статора. При неподвижном, роторе частота инлуктированной в его обмотке ЭДС равна частоте г" токов в цепи статора. Если ротор вращать с частотой л вслед за вращающимся полем статора, то частота нндуктирован. 42б ной в его обмотке ЭДС уменьшится. Эту частоту 7"з можно определить из выражения (14.8), в котором вместо частоты вращения поля стаюра лз нужно подставить разность л, — л, так как вращающееся магнитное поле статора пересекает витки обмотки ротора только вследствие того,что частота его врашезшя л меньше, чем поля статора лс,.
72 р(лс л)/80. Если теперь цепь ротора замкнуть, то токи в ней образуют много- фаэНУЮ СИСТЕМУ С ЛЗЗ мзт' фаЗаМИ В СЛУЧаЕ КОРОтКОЭаМКНУтОГО РОтОРа и с злз = 3, т. е. трехфазную в случае фазного ротора. Следовательно, токи в обмотке ротора аналогично токам в обмотке статора должны возбужцать вращающееся магнитное поле.
Частоту вращения л этого поля относительно ротора можно определить, пользуясь общим выражением частоты впашения многополюсного паля (! 4.8): отн Так как сам ротор вращается в том же направлении с частотой и, то его поле вращается в пространстве с частотой отн т. е. поле ротора вращается синхронно с полем статора, Таким образом, вращающиеся поля статора н ротора по отношенизо друг к другу остаются неподвижными, что является характерным условием полной передачи энергии от статора к ротору.
Складываясь, вращающиеся магнитные поля статора н ротора образуют рабочее врашаяяцееся магнитное поле асинхронного двигателя. Рабочее вращающее поле в асинхронном двигателе служит таким же связующим звеном между обмотками статора и ротора, как н переменное магнитное поле в магнитопроводе трансформатора, передающее энергию от первичной ко вторичной обмотке, В дальнейшем вместо термина рабочее вращающееся магнитное поле будем пользоваться сокрашеннызз — вращающееся магнитное лоле асинхронного двигателя.
Именно зто поле необходимо знать для анализа процессов в цепях статора и ротора. Различают несколько характерных режимов работы асинхронного двигателя; номинальный режим, соответствующий номиналыюму скольжению ротора з =з„при номинальном напряжении Ц = У,н и то>ном ке с, =1,н „питающей сети; рабочий режим, прн котором напряжение питаяяцей сети близко к номинальному значению нли равно ему„ У, м У„~~, а нагрузка двигателя определяется тормозным моментом на валу при скольжении з <з„и токе 1, =1, „„„; режим пуска двигателя в ход, возннканаций при подключении напряжения питающей остии неподвижном роторе з =1.
427 Режим работы всех фаэ статора одинаковый. То же относится н к фазам ротора. Поэтому анализ работы асинхронного двигателя можно вести для одной фазы, представив ее обмотку оцним витком. та.в. РРАВнение электвическОГО СОСТОЯНИЯ вязы СТАТОРА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ Нормальная составляющая индукции вращающегося магнитного поля распределена по сннусондальному закону вдоль окружности ротора (см. рнс.
14.9, б), Поэтому потокосцепление витка при вращении поля изменяется во времени тоже по сннусоидальному закону: Ф = Ф а1пшг. Это дает возможность воспользоваться цля определения действующего значения ЭДС витка статора выражением трансформаторной ЭДС (8.4в), т. е, 'в ' ~ в' однако в отличие от трансформатора здесь Ф обозначает не амплитуду, а постоянное значение магнитного потока вращающегося поля„пронизывающегоо виток; 2т2 Ф =1 )' В а1п — тт(г = — В в т ю в где ! - длина ротора: г — ширина полюсного деленна, При определении ЭДС е,, индуктируемой в каждой из фазных обмоток статора, необходимо учесть, что зта ЭДС инлуктируется не перемен.
ным магнитным полем, а вращающимся. Обычно фазная обмотка статора с числом витков ю, делится на р катушечных групп по н, витков, 1к каждая нз которых распределена на две секции (рис. 14.1, а) . Ширина зубцов сердечника статора определяет геометрический центральный угол между двумя соседнимн пазами; б = ЗбО'/а,; здесь т, — число зубцов сердечника статора, равное числу пазов. Вращающееся магнитное попе пересекает стороны секций неодновременно, что вызывает сдвиг фаз между ЭДС соседних секций катушечной группы. Угол а этогосдвигафаз больше геометрического угла В в р раз: а = рб = р ° ЗбО'/т, (! 4.9) т. е, повороту 2р-полюсного поля на ЗбО соответствует изменение фазы индуктируемых ЭДС на р 360'.
Угол сдвига фаз а называется электрическим уелсм. Он, так же как и геометрический угол, измеряется в градусах или радианах. Из-за сдвига фаз между ЭДС Ес отдельных секций (векторная диаграмма на 428 рнс. 14.12) действующее значение ЭДС Е,„катушечной группы меньше произведения действующего значения ЭДС одного витка Е„на число витков и „, катушечнон группы: Еж р с.млг !к а !к' Второй причиной уменьшения ЭДС обмотки является часто применяемое укорочепие июги обмотки, т. е. дуга между двумя сторонами витка принимается несколько меньше полюсного деления г.
Это делается для уменьпюння двины лобовых соединений. При таком укорочении виток статора сцепняется не со всем потоком полюса и, следовательно, в нем индуктируется соответственно меньшая ЭДС. Уменьшение ЭДС из-за сдвига фаз между ЭДС отдепьных секций и нэ-за укорочения шага при расчетах обмоток учитывается введением обмоточного коэффициента й < 1. У асинхронных машин и „, = 0,92+0,96. Таким образом, ЭДС, индуктнруемая вращающимся магнитным по. нем в каждой фаэной обмотке статора, содержащей ж! =к, р витков, пЕ!к и сйаб!Еа '44Г!е!йаб! в где (14.106) б! — действуяацее значение потокосцеплепия вращающегося паля с фазной обмоткой. Отметим, что понятия обмоточного коэффициента и электрического угла относятся не только к асинхронным машинам, а ко всем эректрическим машинам и устройствам, в которых при работе возникает вращакацееся магнитное поле в той или иной форме.
В фаэной обмотке статора ЭДС индуктируются не только вращаюпшмся магнитным полем, магнитные линии которого сцепляются одновременно с проводниками статора и ротора. Каждая фазная обмотка статора имеет также погокосяепление рассеяния Р,.
Это та часть рас!' магнитных линий, которые замыкаются помимо ротора. На рис. 14Л3 фаэная обмотка статора условно показана в виде одноввтковой секции. Потокосцепление рассеяния статора Чс, складывается иэ по- рас! токосцеянеиий магнитных линий поля, замыкающихся поперек пазов сердечника Ря вокруг лобовых соединений Фя и между зубцами статора и ротора, т. е. в воздушном зазоре машины Ф,.
Чем больше воздушный зазор, чем длиннее лобовые соединения и чем глубже заложены проводники обмотки в пазы, тем больше потокосцепление рассея- 429 ния Ф,, Так как большая часть пути магнитных линий этого поля проходит в воздухе, то на тех же основаниях, что и для трансформатора, можно считать потокосцепленне рассеяния прямо пропорциональным току статора ! ! и совпадахяцим по фазе с этим током. Потокосцепление рассеяние индуктирует в каждой иэ фаэ обмотки статора ЭДС рассеяния е „по (2.2), которая совпадает по направлению с током 1, (рис, 14.13). На этом же рисунке указаны ЭДС е!, нндуктируемая в фазной обмотке статора вращающимся мап!итным полем, и фазное напряжение и, питавяцей сети.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
