Материал: Лекция 13 Физические процессы в АМ

Поток рассеяния σ сцеплен с обмоткой статора и индуцирует в ней ЭДС Eσ jI x . В обмотке ротора индуцируется ЭДС от сцеп-

ленного с ней потока рассеяния σ . Эта ЭДС равна Eσ jI x .

Поскольку потоки рассеяния замыкаются через относительно большие воздушные промежутки и насыщение магнитной цепи в рабочих режимах на них сказывается мало, то они и индуцируемые ими ЭДС будут пропорциональны соответствующим токам.

Векторная диаграмма асинхронного двигателя является графической иллюстрацией векторных уравнений (2.8) – (2.10). Поскольку уравнения асинхронного двигателя при неподвижном роторе совпадают с уравнениями трансформатора, то их векторные диаграммы также будут подобны друг другу.

Построение диаграммы удобно начинать с вектора потока

(рис. 2.15). Намагничивающий ток I опережает поток на угол .

Реактивная составляющая этого тока I μ по своей сути является

намагничивающей составляющей, так как она создает поток . Другая составляющая – активная I а обусловлена магнитными потерями в сердечнике статора, возникающими от переменного потока . Элек-

тродвижущие силы, индуцируемые в обмотках статора E и рото-

ЭДСE .

Ток I определяется по (2.13), а напряжение U – по (2.11). Угол

является углом сдвига между током I и напряжением U статора. Мощность, забираемая двигателем из сети, будет равна:

P m1U1I1cos 1 .

Схемы замещения асинхронной машины. Для расчета харак-

теристик асинхронной машины и исследования различных режимов ее работы удобно использовать схемы замещения. В схеме замещения

реальная асинхронная машина с электромагнитными связями между обмотками заменяется относительно простой электрической цепью, что позволяет существенно упростить расчет характеристик. При этом уравнения, описывающие рабочий процесс асинхронной машины, должны полностью соответствовать уравнениям для электрической цепи.

Уравнения асинхронной машины (2.8), (2.9), (2.12) запишем в следующем виде:

Здесь по аналогии с трансформатором принято

E1 E2 I0zm .

Решая эту систему относительно тока I1 , получаем

Выражению в квадратных скобках соответствует электрическая схема на рис. 2.16. Эта схема является схемой замещения асинхронной машины.

Сопротивление zm представляет собой сопротивление намагничивающей ветви схемы замещения. Индуктивная составляющая этого сопротивления xm обусловлена основным потоком и является индуктивным сопротивлением взаимной индукции.

Рис. 2.16. Т–образная схема замещения асинхронной машины

Посредством сопротивления rm учитываются магнитные потери

в сердечнике статора. Уравнение (2.13) для цепи статора соответствует левой части схемы замещения, а уравнение (2.14) для цепи ротора – правой части этой схемы. Для узловых точек справедливо уравнение

(2.15).

При расчете характеристик по схеме замещения ее параметры должны быть известны. Задаются скольжением s и определяют сопротивление

rд r2 1 s . s

Затем находят токи I1,I2, а по ним, определяют мощности,

электромагнитный момент, потери и т. д.

Изображенная на рис. 2.16 схема называется Т–образной схемой замещения .

Эта схема полностью отражает физические процессы, происходящие в машине, но она имеет узловую точку между сопротивлениями z и z . Узловая точка усложняет расчет токов при различных значе-

ниях скольжения.

Большое практическое применение для анализа асинхронных машин имеет другая схема замещения, в которой, намагничивающая

ветвь подключена непосредственно на напряжение U . Из схемы рис. 2.16 следует

Подставив (2.16) в (2.15), получим

хронизма, т.е. ток, потребляемый машиной при синхронной скорости вращения ротора; s 0 (см. рис. 2.16.).

где zk z1 z2. c1

Уравнению (2.20) соответствует схема замещения, представленная на рис. 2.17

Ее называют Г – образной схемой замещения асинхронной машины.

При такой схеме токи I00 и I2 определяются независимо друг от друга делением напряжения U1 на сопротивление соответствующей ветви. При U1 const ток I00 является постоянной величиной и не

зависит от скольжения. Комплексный коэффициент

имеет определенный физический смысл. Умножив числитель и знаменатель (2.21) на ток идеального холостого хода, получим

Таким образом, комплексный коэффициент c1 представляет собой отношение приложенного первичного напряжения к ЭДС, индуцируемой в обмотке статора при s 0.