Вращаются относительно

Все сказанное о принципе действия асинхронного двигателя справедливо, если обмотка ротора выполнена из ферромагнитного материала с теми же магнитными свойствами, что и сердечник ротора. В действительности обмотка ротора выполняется из неферромагнитного материала (меди или алюминия), поэтому магнитная индукция в пазу с проводниками намного меньше, чем в зубцах. Основная сила, вызывающая момент вращения, возникает в результате взаимодействия магнитного ноля ротора с вращающимся магнитным нолем статора и приложена к зубцам ротора. На проводник действует только небольшая сила. Однако для анализа работы двигателя и получения расчетных уравнений обычно считают, что в основе

Мощность, передаваемая вращающимся магнитным полем ротору, называется электромагнитной мощностью и составляет

Основное отличие асинхронного двигателя от трансформатора в энергетическом- отношении состоит в следующем. Если в трансформаторе энергия, переданная переменным магнитным полем во вторичную цепь, поступает к потребителю в виде электрической энергии, то в асинхронном двигателе энергия, переданная вращающимся магнитным полем ротору, преобразуется в механическую и отдается валом двигателя потребителю в виде механической энергии.

Кроме момента А/г в двигателе, как и в асинхронном, возникает асинхронный момент А1„ что можно объяснить следующим образом. Так как ротор представляет собой как бы короткозамкнутую обмотку со значительным активным сопротивлением, то в нем возникает ЭДС ?2 = ?2K.v от вращающегося магнитного поля статора, которая вызывает ток в роторе. В результате взаимодействия тока ротора с вращающимся магнитным полем возникает момент Ма. Результирующий момент двигателя Мр = Мг + Ма ( 11.20).

Взаимодействие вихревых токов с вращающимся магнитным "полем создает вращающий момент, под действием которого тело придет в движение.

В режиме двигателя (0 < s < 1) трехфазная асинхронная машина преобразует электрическую энергию в механическую. Ротор двигателя должен аращаться асинхронно медленнее поля, с такой частотой, при которой токи в обмотке ротора, взаимодействуя с вращающимся магнитным полем, создаваемым токами в обмотках статора, создают вращающий момент, уравновешивающий тормозной момент от сил трения и нагрузки на валу.

Обмотка короткозамкнутого ротора состоит из N стержней. Между ЭДС, индуктированными вращающимся магнитным полем статора в двух соседних стержнях, сдвиг фаз равен 360° p/N. Можно считать, что число фаз короткозамкнутого ротора равно числу стержней, от2 = N, а число витков в каждой фазе w
Таким образом, ЭДС, индуктируемая вращающимся магнитным полем в каждой фазной обмотке статора, содержащей w\ =wiKP витков,

В фазной обмотке статора ЭДС индуктируются не только вращающимся магнитным полем, магнитные линии которого сцепляются одновременно с проводниками статора и ротора. Каждая фазная обмотка статора имеет также потокосцепление рассеяния Ф j. Это та часть магнитных линий, которые замыкаются помимо ротора. На 14.13 фазная обмотка статора условно показана в виде одновитковой секции. Потокосцепление рассеяния статора Ф складывается из по-

Потокосцепление рассеяния индуктирует в каждой из фаз обмотки статора ЭДС рассеяния е cl по (2.2), которая совпадает по направлению с током /] ( 14.13). На этом же рисунке указаны ЭДСе,, индуктируемая в фазной обмотке статора вращающимся магнитным полем, и фазное напряжение и\ питающей сети. Таким образом, ток в каждой фазной обмотке можно рассматривать как создаваемый совместным действием фазного напряжения сети и\ и двух ЭДС — одной, индуктируемой вращающимся магнитным полем, и второй, индуктируемой потокосцеплением рассеяния.

Электродвижущая сила et в фазной обмотке статора и ЭДС ег в фазной обмотке ротора индуктируются общим для этих обмоток вращающимся магнитным полем двигателя, создаваемым совместным действием МДС токов статора и ротора. Однако ЭДС е\ препятствует

изменные модули и вращаются относительно ротора в противоположные стороны с угловой частотой s. При этом вектор тока i si прямой последовательности вращается в положительном направлении, а вектор тока \S2 обратной последовательности — в отрицательном. Подставляя сопротивления xd(js) и xg(js) в (11.9), получим

Как следует из (11.14), составляющие изображающего вектора потокосцепления обмотки статора при постоянной частоте вращения ротора имеют неизменные модули и вращаются относительно ротора в противоположные стороны с угловой частотой s.

представлено системой /, имеющей полюса Nя и 5Я, которая перемещается относительно центра О с синхронной скоростью якорного поля пг. Поле, создаваемое вращающейся вместе с ротором обмоткой возбуждения, представлено полюсной системой 2, с полюсами N и S. В установившемся синхронном режиме полюсные системы 1 и 2 вращаются относительно центра О с синхронной скоростью пг. Если предположить, что наблюдатель движется вместе с ротором с той же скоростью, то условную модель можно считать неподвижной. Силы, возникающие вследствие взаимодействия полей статора и ротора, можно моделировать, используя резиновые нити 3, натянутые между разноименными полюсами систем / и 2.

Так как п>пь то н. с. ротора вращается в сторону, обратную движению ротора, в результате н. с. обмоток статора и ротора вращаются относительно статора с одинаковой скоростью rii. При построении векторной диаграммы следует учесть, что в генераторном режиме поток пересекает обмотку ротора в направлении, противоположном тому, которое имело место в двигательном режиме. Вследствие этого векторы э. д. с. Ё'3 и падения напряжения в индуктивном сопротивлении х'г вторичной обмотки изменяют направление на обратное. На диаграмме, приведенной на XI.37, векторы э. д. с. Ё^

.двухмерной машине или машине с двумя степенями свободы внутренний / и внешний роторы 2 вращаются относительно друг друга в противоположные стороны. На валу имеется двойной комплект контактных колец 3, через которые обеспечивается связь с вращающимися обмотками. Электромагнитный момент приложен к внутреннему и внешнему роторам. При этом угловые скорости внешнего Швш и внутреннего швт роторов в сумме примерно

и /2 в обмотках статора и ротора были ограничены их номинальными значениями, то, так же как и в трансформаторах, мы должны понизить подводимое к статору напряжение до значения UK, составляющего примерно 15—25% от Ua (по сравнению с 5—17% в трансформаторах). Токи /! и /2 создают м. д. с. статора и ротора, из которых мы, согласно условию (см. выше § 18-1), выделим первые гармонические м. д. с. Рг и F2- При п = 0 частота тоКа в роторе равна частоте тока в статоре fx. Если р — число пар полюсов машины, то м. д. с. F! и F2 вращаются относительно неподвижных статора и ротора в одинаковом направлении с одинаковыми скоростями лг = fi/p, т. е. они неподвижны' относительно друг друга и образуют результирующую, вращающуюся со скоростью пх м. д. с. FK, которая создает основной вращающийся поток Фк, сцепленный с обмотками статора и ротора. Кроме того, м. д. с. F] создает первичный поток рассеяния Фа1, сцепленный только с первичной обмоткой, а м. д. с. F2 — вторичный поток рассеяния Фа2, сцепленный только со вторичной обмоткой ( 18-3).

Для уменьшения числа контактов и удешевления пускового реостата иногда добавочные сопротивления вводят только в две фазы обмотки ротора ( 28-3), что вызывает асимметрию тока ротора. Асимметричную систему токов в общем случае можно разложить на три симметричные системы с различным порядком следования фаз. Но система нулевой последовательности токов в данном случае отсутствует, так как средние точки реостата и обмотки ротора не соединяются. Система прямого следования фаз и система обратного следования фаз вращаются относительно ротора с одинаковой скоростью

При неподвижном роторе оба поля вращаются относительно ротора с синхронной угловой скоростью. Каждое из них наводит в обмотке ротора токи, равные вследствие равенства полей и скольжений. Возникают равные по значению вращающие моменты, направление которых противоположно, как и направление полей. Результирующий момент равен нулю, и ротор во вращение прийти не может.

Схемы замещения составляют раздельно для прямой ( 3.8, а) и обратной ( 3.8, б) последовательностей, поскольку поля прямой и обратной последовательностей вращаются относительно ротора с разной угловой скоростью и, следовательно, выражения для скольжений и полных сопротивлений в схемах замещений получаются разными. Скольжение ротора относительно поля обратной последовательности

другой. Такие гармоники поля вращаются относительно друг друга

F, действующие на участки статора и ротора, пропорциональны (В4 + В,,)2 ( 25-11, б). Как следует из 25-11, б, сумма сил притяжения на одной половине окружности значительно больше, чем на другой. Вследствие этого возникает одностороннее.притяжение ротора к статору. Если поля В4 и Вв вращаются относительно друг друга, то вращаются также вибрационные силы, вызывая вибрацию ротора. Эта вибрация тем больше, чем больше слабина в подшипниках и чем меньше жесткость вала ротора. Одновременно при недостаточной жесткости статора возникают его деформация и вибрация.