Электромагнитные устройства и электрические машины. Электрические трансформаторы. Информационные электрические машины. Информационные микромашины и синхронные микродвигатели, страница 10

Если имеется  n пространственных синусоид сдвинутых на  длины волны, и пульсирующих по синусоидальному закону со сдвигом  во времени на  периода то образуется бегущая волна. Например , для n=3 имеем три пространственные, пульсирующие синусоиды магнитного поля образующие бегущую вдоль зазора магнитную волну.

Сформулируем условия получения бегущей синусоиды - волны поля: (4)

1. Симметричная n-фазная  система   обмоток , ось каждой из которых смещена в пространстве одна от другой  на угол

2. Обмотки обтекаются симметричной  n-фазной системой токов

3. Каждая из обмоток при протекании по ней тока создает в пространстве синусоидальное распределение магнитной  индукции .

П4 Принцип действия асинхронного двигателя

Принцип действия асинхронного двигателя  основывается на  двух явлениях -  создании вращающегося поля с помощью системы неподвижных обмоток и   магнитоиндукционном эффекте, заставляющем ротор вращаться вслед за полем статора.  Ротор, имеющий токопроводящие контура, под действием магнитоиндукционного эффекта,   вызванного вращающимся полем   статора,  увлекается во вращение  этим полем. (5) Однако, ротор  вращаться несколько медленнее поля, ибо наводимые в токопроводящих контурах токи создают достаточный вращающий момент только при достаточной  разности частот вращения Из-за разности частот вращения полей статора и ротора двигатель этого типа называют асинхронный.(6)

Вопросы для самоконтроля.

1.За счет чего обеспечивается близкое к синусоидальному распределение индукции в машинах переменного тока? (1)

2.Почему часть асинхронных двигателей изготовляют с более дорогим фазным ротором? (2)

3.Какую величину имеет зазор между статором и ротором в АД? (3)

4..Сформулируйте условие получения бегущего поля с помощью n-фазной неподвижной системы обмоток. (4)

5.Каков принцип действия асинхронного двигателя? (9)

6. Почему асинхронный двигатель так называется? (10)

§2 Саморегулирование вращающего момента асинхронного двигателя

П1 Скольжение ротора

Исходя из принципа работы асинхронного двигателя следует, что частота вращения магнитного поля статора  всегда больше частоты вращения ротора . Разница частот   носит название частоты скольжения.  Отношение частоты скольжения к частоте вращения поля статора, ( синхронной частоте), именуется скольжением ротора или просто скольжением.

 (1)

Скольжение асинхронных двигателей нормального исполнения в номинальном режиме - величина порядка 0,05. При частоте сети 50 герц в роторах асинхронных двигателей вращающим полем статора индуктируется трехфазная система ЭДС частотой около 1 герца. (В режиме холостого хода  частота индуцируемой ЭДС    на порядок меньше.) Благодаря трехфазной системе ЭДС  в замкнутой обмотке ротора существует трехфазная система токов той же частоты. Трехфазная система токов в свою очередь создает магнитное поле, вращающиеся с частотой скольжения относительно ротора.(2) Это значит, что относительно статора поле ротора вращается с синхронной частотой, а поля ротора и статора друг относительно друга неподвижны.(3)

П2 Электродвижущие силы индуцируемые в обмотках асинхронного двигателя

Вращающееся магнитное поле  синусоидально распределенной волной магнитной индукции бегущей в зазоре асинхронной машины индуцирует в каждом витке( при  длине проводника в  пазу L и ширине полюса ) обмотки статора ЭДС

Здесь коэффициентом  4,44 учтена связь между амплитудным  и  средним значением синусоиды, а также то, что в витке 2 проводника.

Так как частота пересечения вращающимся полем статора обмотки ротора в s раз меньше частоты  f сети, а длина проводника и ширина полюса одна и та же, то эдс индуцируемая в  витке обмотки ротора будет пропорциональна скольжению s.

Так как в фазе  обмотки статора  виток, а в обмотке ротора , то ЭДС обмотки статора будет равна  , (3) а ЭДС обмотки ротора  (4). Здесь  и  - обмоточные коэффициенты, учитывающие, что витки обмоток лежат в разных пазах, и суммирование ЭДС витков не арифметическое а геометрическое.

П3 Преобразование энергии в асинхронном двигателе