Трехфазных двигателей

следует просуммировать пульсирующие поля трех фаз, что сразу даст вращающееся поле, как сумму прямых полей, так как обратные поля в сумме дают нуль. Указывается на использование вращающегося поля в трехфазных двигателях.

вдающийся поток, как это имеет" место в трехфазных двигателях при симметричном питании.

В основе создания асинхронного момента полями высших гармоник лежат те же физические явления, что и при создании его полем основной гармоники. Если ротор вращается в ту же сторону, что и поле данной гармоники, то при вращении ротора медленнее поля асинхронный момент является двигательным, направленным в сторону вращения поля данной гармоники. При вращении ротора быстрее поля — момент генераторный тормозной, направленный встречно вращению поля. Если поле гармоники и ротор вращаются встречно, то возникает режим электромагнитного тормоза. Обычно наибольшее значение имеют паразитные моменты, создаваемые в трехфазных двигателях полями седьмой и пятой гармоник, а также в двух- и однофазных двигателях — полями третьей гармоники.

В трехфазных двигателях вращающееся поле также используется для приведения во вращение ротора; из-за постоянства мощности в трехфазных системах (см. § 12.4) и, следовательно, вращающего момента, а также отсутствия обратного поля эти двигатели имеют значительное преимущество перед однофазными.

В трехфазных двигателях третья пространственная гармоническая магнитного поля в воздушном зазоре исчезает (см. § 4-4). Однако однофазные и двухфазные обмотки могут создавать относительно сильную третью гармоническую поля, которая может вызвать сильное искажение кривой вращающего момента, затрудняющее пуск двигателя (см. §20-13). Во избежание этого обмотка статора однофазных двигателей обычно выполняется с относительным шагом р = 2/3, в результате чего коэффициент укорочения шага для третьей гармонической обращается в нуль и ата гармоническая исчезает.

Поэтому стремятся конструировать генераторы переменного тока так, чтобы кривая э. д. с. в них была по возможности близка к синусоиде. Наличие высших гармоник может быть причиной и ряда других нежелательных явлений. Оно приводит к возможности резонанса для сдной из высших гармоник и соответственно к появлению перенапряжений на отдельных участках цепи, к нежелательному влиянию гармоник звуковой частоты на радио- и телефонную связь, к возникновению в трехфазных двигателях магнитных полей, вращающихся против направления вращения ротора (например, при k = 5, 11, ...) и, следовательно, вызывающих торможение ротора и добавочные потери в двигателях.

Принцип действия и устройство. Обмотка статора однофазного двигателя ( 7.1, а) расположена в пазах, занимающих примерно две трети окружности статора, которая соответствует паре полюсов. В результате распределение МДС и индукции в воздушном зазоре близко к синусоидальному. Поскольку по обмотке проходит переменный ток, в машине создается неподвижный поток, пульсирующий с частотой сети, а не круговой вращающийся поток, как это имеет место в трехфазных двигателях при симметричном питании.

Так как частота тока /л гораздо больше частоты тока /п, то ротор для тока /л представляет большое реактивное сопротивление XL, благодаря чему создается большой сдвиг фаз 1)л между током /л и ЭДС Ел в роторе. Поэтому вращающий момент влево меньше вращающего момента вправо, и ротор будет вращаться вправо. Если придать начальное вращение ротору влево, ротор потом сам будет продолжать вращаться влево. В трехфазных двигателях при отключении на ходу одной фазы ротор не останавливается, а продолжает вращаться, если нагрузка меньше 70 % номинальной. При большей нагрузке двигатель останавливается, и может сгореть обмотка статора.

Усредненная оценка влияния 12 входных факторов на выходные величины: пусковой момент Мк и ток холостого хода /х, максимальный момент Мм, номинальный ток /„ и номинальное скольжение sfl, потребляемую мощность в номинальном режиме PS для асинхронных двигателей малой мощности трехфазных (АВ) и конденсаторных (ABE) — дана в табл. 6.12 (см. [37]). Анализ данных таблицы показывает, что наибольшее влияние в машинах малой мощности оказывает технологический разброс по эквивалентному сопротивлению ротора на Мк, sn, величине воздушного зазора на /х, /н, PS и Мк, Мм (только в трехфазных двигателях); числу стержней ротора на Мк, SH, числу витков главной фазы, особенно на /н, Р$ и /х в трехфазных двигателях. Получение таких зависимостей позволяет установить допустимые границы" разброса входных факторов по нормируемым выходным и предложить такую методику контрольных испытаний выходных величин, которая сигнализировала бы о неполадках в технологическом процессе (см. § 7.9).

В асинхронных трехфазных двигателях обмотка состоит из трех катушек, расположенных на неподвижной станине — статоре, внутри которого помещен стальной барабан — ротор; в пазах ротора уложены провода, соединенные между собой на обоих торцах кольцами.

и, соответственно, к появлению перенапряжений на отдельных участках цепи, к нежелательному влиянию гармоник звуковой частоты на радио- и телефонную связь, к возникновению в трехфазных двигателях магнитных полей, вращающихся против направления вращения ротора (например, при k = 5, 11,,,.) и, следовательно, вызывающих торможение ротора и добавочные потери в двигателях. Однако отсюда не следует, что во всех без исключения устройствах всегда необходимо стремиться к получению синусоидальных токов и напряжений. Это, безусловно, относится к мощным электроэнергетическим устройствам. Однако в маломощных устройствах автоматического управления и регулирования, а также в ряде специальных радиотехнических, электроизмерительных и различных электронных устройств оказывается необходимым как раз получить формы кривых напряжения и тока, отличающиеся от синусоидальных, т. е. содержащие высшие гармоники. Некоторые из таких устройств будут рассмотрены в главах о нелинейных электрических цепях.

В системах автоматического управления, бытовых приборах и промышленных устройствах находят применение однофазные асинхронные двигатели малой мощности. Для питания однофазных двигателей требуется однофазная сеть, имеющая два провода вместо трех проводов трехфазной сети, что дает в одних случаях экономическую выгоду, в других — удобство в эксплуатации. Однофазные двигатели применяются и в установках средней мощности (несколько десятков киловатт), где их использование целесообразно экономически (два провода вместо трех) и по условиям эксплуатации, например в транспортных устройствах шахт. Среди большого разнообразия однофазных двигателей наибольшее распространение получили двигатели с короткозамкнутой обмоткой ротора: ротор и его обмотка выполнены так же, как и у трехфазных двигателей. Статор таких двигателей бывает с явновыраженными полюсами и корот-козамкнутым витком ( 10.39, а) — его далее будем называть двигателем А и с неявновыраженными полюсами и двумя обмотками ( 10.39, б); его далее будем называть двигате*-лем Б.

Рабочая и пусковая обмотки двигателя Б ( 10.39,6) расположены в пазах, как и у трехфазных двигателей. Обмотки сдвинуты в пространстве на 90°. Рабочие обмотки 1 двигателей

Разложив таким образом неподвижный в пространстве изменяющийся во времени по закону синуса магнитный поток Ф на два вращающихся в разные стороны с одинаковой угловой частотой потока, можно рассматривать однофазный двигатель как состоящий из двух трехфазных двигателей с одним валом. У одного из них поток Ф! вращается по часовой стрелке (прямое поле), у другого поток Ф2 вращается против часовой стрелки (обратное поле). Каждый из двигателей развивает момент, действующий в сторону вращения магнитного поля, и имеет механическую характеристику, как и двигатель трехфазного тока ( 10.40, в). Результирующий момент, создаваемый двигателем, будет равен сумме моментов:

Для линейных перемещений элементов производственных механизмов находят применение линейные двигатели, в том числе и линейные трехфазные асинхронные двигатели. Принцип действия линейных трехфазных двигателей основан на явлении возникновения бегущего магнитного поля, создаваемого током неподвижной трехфазной обмотки. В трехфазном двигателе с вращающимся ротором магнитное поле Ф вращается с постоянной частотой вращения п„, в линейном трехфазном двигателе магнитное поле Ф ( 10.53,6) перемещается с постоянной скоростью и0.

Фазы трехфазного генератора принято обозначать первыми буквами латинского алфавита: А, В, С. Последовательность обозначения фаз генератора, т. е. чередования фаз, не может быть случайной, так как она определяется последовательностью изменений во времени фазных ЭДС. Обозначения выбираются так, чтобы ЭДС фазы А достигала максимального значения на одну треть периода раньше, чем ЭДС фазы В, и на две трети периода раньше, чем ЭДС фазы С. Такая последовательность чередования фаз называется нормальной, или прямой. От последовательности фаз зависит направление вращения трехфазных двигателей. При прямой последовательности чередования фаз мгновенные значения ЭДС трех фазных обмоток равны

Схема соединения трех фаз приемника не зависит от схемы соединения трех фаз генератора. Соединение фаз приемника треугольником часто переключается на соединение звездой для изменения тока и мощности, например для уменьшения пусковых токов трехфазных двигателей, изменения температуры трехфазных электрических печей и т. д.

Во многих случаях трехфазная цепь - симметричная (или близка к симметричной), но содержит несколько приемников, например несколько трехфазных двигателей, и требуется учесть сопротивления проводов.

Последовательность фаз определяет направление вращения трехфазных двигателей, ее нужно учитывать также при включении трехфазных генераторов на параллельную работу. Для определения последовательности фаз имеются специальные приборы — фазоука-

В производственной практике для ремонта могут поступать электродвигатели, у которых отсутствуют паспортные данные, а обмотка повреждена в такой степени, что не представляется возможности определить ее обмоточные данные. Чтобы восстановить обмотку таких двигателей, необходим полный расчет машины. Ниже приводится расчет для наиболее распространенных трехфазных двигателей мощностью до 100 кВт.

Таблица 10. Кпд г и cos ср асинхронных трехфазных двигателей защищенного исполнения с короткозамкнутым ротором

Фазы трехфазного генератора принято обозначать первыми буквами латинского алфавита: А, В, С. Последовательность обозначения фаз генератора, т. е. чередования фаз, не может быть случайной, так как она определяется последовательностью изменений во времени фазных ЭДС. Обозначения выбираются так, чтобы ЭДС фазы А достигала максимального значения на одну треть периода раньше, чем ЭДС фазы В, и на две трети периода раньше, чем ЭДС фазы С. Такая последовательность чередования фаз называется нормальной, или прямой. От последовательности фаз зависит направление вращения трехфазных двигателей. При прямой последовательности чередования фаз мгновенные значения ЭДС трех фазных обмоток равны