Трифазні асинхронні двигуни, страница 2

Застосовується й інший тип обмотки ротора - котушкова трифазна обмотка, яка подібна тій, що і на статорі. Конструкція фаз­ного ротора подана на рис. 14.8, де 1 - вал; 2 - контактні кільця, закріплені на валу через ізо­люючу втулку; 3 - осердя ротора; 4 - пазові частини обмотки; 5 - лобові частини обмотки; 6 - вентиляційні канали; К, L, М - вивідні кінці фазних обмоток.

Рис. 14.7

Три фази обмотки ротора з'єднані в «зірку», а їхні вільні кінці приєднані до контактних кілець 2, що схематично показано на рис. 14.9. На кільцях встановлено щітки 7, закріплені на статорі. Таким чином, за допомогою ковзних контактів у контури фазних обмоток вмикаються додаткові регулювальні опори трифаз­ного реостата.

Відзначимо, що кіль­кість пар полюсів ротора за рис. 14.8 повинна відповідати кількості пар полюсів статора.

Тепер можна констату­вати, що можливі два варі­анти ТАД: 1) ТАД з короткозамкненим ротором; 2) ТАД з фазним ротором. Умовні позначення таких двигунів подані на рис. 14.10, а, б від­повідно.

Рис. 14.8

Рис. 14.9

Рис. 14.10

У першому обмотка надійніше, дешевше і він має масове засто­сування. У другому фазна обмотка ротора з регулювальним опором дає можливість керування асинхронним двигуном, що використо­вується в спеціальних випадках регулювального електропривода.

3. Принцип дії трифазного асинхронного двигуна

Щоб привести ТАД до дії, необхідно подати на вихідні затис­качі трифазної обмотки статора трифазну систему напруг, що показано в схемі на рис. 14.11. Унаслідок цього в обмотці статора встановиться трифазна система змінних струмів і_а, і_ь, і_с, яка роз­глядалася вже на рис. 12.12.

Завдяки просторовому зсуву фазних обмоток статора одна від­носно одної на 120° і часовим фазовим зсувам змінних струмів цих обмоток на третину періоду, в ТАД збуджується обертове магнітне поле. Воно обертається, як було вже розглянуто в підрозділі 12.4 і подано формулою (12.4), з частотою:

де f₁=f - частота напруг і струмів в обмотці статора [Гц], яка дорівнює частоті живильної мережі f; р - кількість пар полюсів цієї обмотки; 60 - коефіцієнт, що приводить п₁ до об/хв. Що відбувається далі, розглянемо на двополюсній моделі ТАД з короткозамкненим ротором (рис. 14.12). Тут магнітне поле показано пунктирними силовими лініями Ф, а стрілками з позначенням п₁ показаний напрямок його обертання. Структура поля подібна розглянутому на рис. 12.10.

Рис. 14.11

При перетині лініями поля провідників обмотки ротора в них відповідно до закону електромагніт­ної індукції (В. 12) наво­дяться ЕРС

де І_р - довжина ротора і його провідників; В₁ - індукція магнітного поля обмотки статора; α = 90°.

Напрямки ЕРС визначаються за правилом правої руки (див. рис. В.8). Але в даному випадку на рис. 14.12 належить розглядати відносну швидкість V_s переміщення провідників обмотки обертового ротора по відношенню до силових ліній поля, а не просторову швидкість провідників.

Рис. 14.12

На рис. 14.12 показана картина миттєвого розподілу напрямків ЕРС е₂. Ця картина безперервно змінюється, обертаючись син­хронно з магнітним полем обмотки статора (незалежно від руху ротора). У підсумку в кожному провіднику ЕРС е₂ є змінною.

Під дією ЕРС е₂ у провідниках обмотки ротора, що замкнені кільцями (див. рис. 14.7), виникають змінні струми і₂. Тут поки будемо вважати, що струми і₂ і ЕРС е₂ збігаються за фазою. Отже, в провідниках обмотки ротора струми і₂ мають ті ж напрямки, що і ЕРС е₂ (рис. 14.12).

Провідники обмотки ротора зі струмами е₂ знаходяться в магніт­ному полі і на них, відповідно до закону Ампера (В.14), діють сили:

причому між напрямками В₁і і₂ кут β= 90 і, отже, sinβ= 1.

Напрямки сил Ампера Р_А визначаються правилом лівої руки (див. рис. В.9). На рис. 14.12 напрямки цих сил показані для двох провідників обмотки ротора. Приблизно такі ж сили діють і на решту провідників ротора. Злагоджений напрямок сил (в один бік по окружності) приводить до створення обертального електромаг­нітного моменту М_ЕМ, що діє на ротор. Цей момент спричинює обертання ротора з частотою п₂. У підсумку ТАД діє на механічне навантаження, яке стикується з його валом, за допомогою обер­тального моменту: