Электрические двигатели в регулируемых электроприводах. Двигатели постоянного тока. Ограничения, накладываемые на режимы преобразования энергии в машинах постоянного тока, страница 7

			Рис. 1.14

2.  Асинхронные двигатели.

2.1  Преобразование энергии в асинхронных машинах.

Токи в обмотках статора Z_р–полюсной асинхронной машины создают Z_р-полюсное магнитное поле Ф₁, замыкающееся через статор, ротор и воздушный зазор, вращающийся со скоростью w₁=2pf₁/Z_p. Магнитное поле вращается в направлении чередования фаз А, В, С обмотки статора (прямое, положительно направление вращения) или в обратном направлении при перемене двух фаз. Магнитный поток Ф₁ при своем вращении пересекает проводники обмотки ротора, индуктирует в них ЭДС. Если обмотка ротора замкнута, то в ней возникают токи, частота которых f₂=f₁s пропорциональна скольжению s=(w₁-w)/w₁. Токи ротора создают поле ротора Ф₂, вращающиеся с той же скоростью w₁, что и поле статора Ф₁, т.е. потоки Ф₁ и Ф₂ вращаются синхронно и создают вращающееся магнитное поле машины.

В результате взаимодействия токов ротора с магнитным потоком возникают механические силы, действующие на проводники ротора. Совокупное действие всех сил создает вращающий момент.

Асинхронные двигатели могут работать во всех режимах. При работе в режимах рекуперации и противовключения двигатель от источника переменного тока (сети) не отключается. В режиме динамического торможения с независимым возбуждением статор двигателя отключается от источника переменного тока и подключается к источнику постоянного тока. В режиме динамического торможения с самовозбуждением статор подключается к конденсаторам.

2.2  Ограничения, накладываемые на режимы преобразования энергии в двигателях переменного тока.

Для машин переменного тока допускаются значительные нагрузки по току по сравнению с машинами постоянного тока. Однако существует ограничение перегрузочной способности по моменту l_м=М_макс/М_н, где М_макс – наибольший момент, который машина способна развить. При оценке М_макс следует учитывать допустимое по ГОСТ 13109-97 снижение напряжения сети относительно его номинального значения.

Помимо ограничения перегрузочной способности l_м для асинхронных двигателей существуют следующие ограничения:

·  По нагреванию;

·  По допустимой скорости вращения.

2.3  Допущения.

Явления, происходящие в асинхронных машинах в переходных режимах, обладают существенной сложностью с точки зрения их математического описания. Эта сложность обуславливается тем, что степень насыщения магнитной цепи и параметры двигателя зависят от величины токов в обмотках и угловой скорости вращения вала двигателя, а магнитодвижущие силы обмоток распределены в пространстве несинусоидально и изменяются в зависимости от режима работы машины.

К настоящему времени накоплен достаточный опыт в эксплуатации регулируемых электроприводов переменного тока, созданных с использованием некоторых допущений. К числу общепринятых допущений относятся следующие:

·  Полная симметрия обмоток статора;

·  Параметры обмоток постоянны;

·  Высшие пространственные гармоники магнитного поля отсутствуют;

·  Индуктивные сопротивления цепи намагничивания и рассеяния неизменны и не зависят от положения ротора относительно статора;

·  Потери в стали отсутствуют;

·  Воздушный зазор равномерный вдоль расточки статора;

·  Гистерезис отсутствует;

Допущение о симметрии фазных обмоток статора позволяет предполагать, что при питании этих обмоток симметричной системой напряжений переходные процессы в них протекают одинаково.

Отсутствие высших пространственных гармоник магнитного поля предопределяет синусоидальное распределение намагничивающих сил и магнитного потока вдоль воздушного зазора. При этом наводимые в обмотках ЭДС также синусоидальны.