На щитке асинхронного двигателя указываются следующие номинальные величины его - pismo.netnado.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Лабораторное занятие 2 1 88.55kb.
Некоторые величины в физике, механике и других науках полностью определяются... 1 50.81kb.
Занятие №5 Занятие № Тема: Понятие случайной величины. Дискретные... 1 221.42kb.
Курсовой проект На тему: " Логико-командный регулятор электродвигателя... 1 192.42kb.
Таблицы для планирования «кухарками» ивсеми желающими государственного... 1 333.39kb.
Урок №. Дата тема «Работа газа и пара при расширении. Двигатель внутреннего... 1 144.59kb.
 Перечислите основные корпусные детали двигателя, образующие его... 1 105.47kb.
Рекомендации по действиям населения при угрозе и возникновении чс... 1 126.24kb.
Рис. Системы наддува двигателей 1 79.12kb.
Законные способы приобретения оружия 1 189.07kb.
Экономическая и финансовая сущность инвестиций 1 18.33kb.
Электродвигатели постоянного тока серии дпм 2 535.53kb.
Урок литературы «Война глазами детей» 1 78.68kb.
На щитке асинхронного двигателя указываются следующие номинальные величины его - страница №2/8


1. В кривой результирующей н.с. трехфазной обмотки все гармоники с номером, кратным трем, пропадают. В этом мы можем убедиться, обращаясь к первой форме выражения для ν-х гармоник н.с. фаз (произведение синуса на косинус). Для всех трех фаз мы будем иметь косинусы одного и того же угла ; сумма же синусоид, сдвинутых на углы  и  и имеющих одинаковые амплитуды, равна нулю.

2. Все гармоники с номером ν = 6а—1, где а — любое целое число (1, 2, 3, ...), при сложении дают ν-ю гармонику, вращающуюся с частотой , т. е. против вращения первой гармоники. В этом мы можем убедиться, обращаясь ко второй форме выражения для ν-х гармоник н.с. фаз (сумма синусов). Подставляя здесь ν = 5, 11, 17 и т. д., мы получим.

,

откуда видим, что ν-я гармоника вращается с частотой  [ср. с (3-58)].



3. Все гармоники результирующей н.с. с номером ν = 6a + 1  вращаются c частотой  в ту же сторону, что и первая гармоника. В этом случае имеем:

.

4. Поля, созданные высшими гармониками н.с. обмотки, будут наводить в этой обмотке э.д.с той же частоты, что и частота э.д.с., наведенной первой гармоникой поля. Действительно, ν-я гармоника вращается с частотой , но она имеет число пар полюсов νр, следовательно, частота наведенной ею э.д.с. равна . Очевидно, получится тот же результат, если учесть, что потокосцепление фазы обмотки, созданное токами частоты f1 будет во времени изменяться также с частотой f1.

При несимметричной системе токов в фазах трехфазной симметричной обмотки определяются н.с., созданные каждой из симметричных составляющих данной системы токов. Токи прямой и обратной последовательностей создадут круговые н.с , вращающиеся в разные стороны. Результирующей этих н.c. будет эллиптическая вращающаяся н.с., т. е. пространственный вектор результирующей н.с. будет описывать эллипс. Для определения н.с., созданной токами нулевой последовательности, обратимся к предыдущим выражениям для н.с. отдельных фаз. Так как токи нулевой последовательности равны между собой и совпадают по фазе, то эти выражения будут иметь следующий вид:



;

;

.

Складывая приведенные значения н.с. отдельных фаз, получим результирующую н.с. Ftxv в точке х. Для всех значений ν, не кратных трем, Ftxv = 0; для значений ν, кратных трем,



.

Следовательно, токи нулевой последовательности будут создавать пульсирующую н.с. с пространственным периодом , где ν = 3, 9, 15 и т. д. Для исследования ее действия она может быть заменена двумя круговыми н.с. с тем же пространственным периодом, вращающимися в разные стороны и имеющими половинную амплитуду.

 

Дальше
3-5. Принцип действия асинхронного двигателя и его энергетическая диаграмма

Для лучшего понимания принципа действия асинхронного двигателя вначале примем, что его вращающееся поле создается путем вращения двух полюсов (постоянных магнитов или электромагнитов), как показано на рис. 3-28.

Рис. 3-28. К пояснению принципа действия асинхронного двигателя.

В проводниках замкнутой обмотки ротора при этом будут наводиться токи. Их направления указаны на рис. 3-28. Они найдены по правилу правой руки, позволяющему определить направление наведенного тока в проводнике, перемещающемся относительно поля. Пользуясь правилом левой руки, найдем направления электромагнитных сил, действующих на ротор и заставляющих его вращаться. Ротор двигателя будет вращаться в направлении вращения поля. Его частота вращения п2, об/мин, будет меньше частоты вращения поля n1, об/мин, так как только в этом случае возможны наведение токов в обмотке ротора и возникновение электромагнитных сил и вращающего момента.

Частота вращения поля n1 называется синхронной частотой вращения.

Скорость поля относительно ротора (n1n2) называется частотой скольжения, а отношение этой частоты к частоте поля, обозначаемое через s,

          (3-60)

называется скольжением.

Обозначим через М вращающий момент, который нужно приложить к полюсам (рис. 3-28), чтобы вращать их c частотой n1, об/мин, или с угловой частотой, рад/с,

.          (3-61)

Тогда мощность, необходимая для вращения полюсов,

.        (3-62)

На ротор и полюсы действуют одинаковые электромагнитные силы (действие равно противодействию). Они создают одинаковые вращающие моменты, а так как момент, действующий на полюсы (на рис. 3-28 показан пунктирной стрелкой), равен М, той и на ротор действует момент М. Следовательно, механическая мощность, развиваемая ротором,

,          (3-63)

где угловая частота ротора, рад/с,

.          (3-64)

При работе машины двигателем  < , так как ω2< ω1.

Можно считать, что разность мощностей  и  равна только электрическим потерям в обмотке ротора, имеющей m2 фаз при токе в фазе I2 и ее активном сопротивлении r2, так как потерями в стали ротора, как будет показано, можно пренебречь:

.          (3-65)

Мощность Рэм передается вращающимся полем ротору. Она называется электромагнитной мощностью или мощностью вращающегося поля.

В реальной асинхронной машине, работающей двигателем, электромагнитная мощность Рэм равна первичной мощности Р1, подведенной к статору, за вычетом Рэ1 электрических потерь в обмотке статора

          (3-66)

(m1— число фаз; I1 — ток в фазе обмотки статора, r1, — ее активное сопротивление) и потерь в стали статора Pc1, т. е.

,          (3-67)

Механическая мощность на валу двигателя P2 (полезная мощность) меньше механической мощности , развиваемой ротором. Чтобы получить Р2, нужно вычесть из  механические потери Pмех на трение в подшипниках и вращающихся частей о воздух, потери Рс.д в зубцах статора и ротора, вызываемые пульсациями поля в них, и небольшие добавочные потери Pдоб, возникающие при нагрузке и вызываемые полями рассеяния статора  и ротора:

.         (3-68)

 

Продолжение


3-5. Принцип действия асинхронного двигателя и его энергетическая диаграмма

Наглядное представление о распределении мощностей в асинхронном двигателе дает его энергетическая диаграмма, приведенная на рис. 3-29.

Рис. 3-29. Энергетическая диаграмма асинхронного двигателя.

Она соответствует уравнениям (3-67) и (3-68).

Из написанных ранее соотношений (3-62), (3-63) и (3-65) следует:

, (3-69)

так как


.

(В равенствах  угловая механическая скорость является постоянной при f1 = const; поэтому Pэм  M, что дало повод назвать величину Рэм "моментом в синхронных ваттах".) Из (3-69) получаем

          (3-70)

или


.          (3-70а)

Если скольжение выразить в процентах, то можно написать, что s% от мощности Pэм, полученной ротором от статора через посредство вращающегося поля, расходуется в обмотке ротора на электрические потери [см (3-69)], а оставшаяся часть, равная (1— s) 100% от Pэм, преобразуется в механическую мощность  (3-70), развиваемую ротором. Поэтому асинхронные двигатели выполняются таким образом, чтобы их скольжение было невелико. Оно для нормальных двигателей мощностью от 1 до 1 000 кВт при их номинальной нагрузке составляет приблизительно 61%; при больших мощностях обычно s

Частота вращения поля (синхронная частота) определяется, как указывалось, по формуле (3-53):

,          (3-71)

где f — частота тока статора;

р — число пар полюсов его обмотки.

При стандартной в СССР частоте f = 50 Гц синхронные частоты вращения для различных чисел полюсов имеют значения, приведенные в табл. 3-3.

 Таблица 3-3

2p 2 4 6 8 10 12 14 16 24 48



n1 3000 1500 1000 750 600 500 428 375 250 125

 Частота вращения ротора согласно (3-60), об/мин,

.          (3-72)

Номинальная частота вращения n, получающаяся при номинальной нагрузке на валу, указывается на щитке двигателя. Она в обычных случаях позволяет определить синхронную частоту вращения, число полюсов двигателя и его номинальное скольжение sн.

Например, на щитке двигателя, предназначенного для работы при частоте тока f1=50 Гц, указана частота вращения n = 730 об/мин. Ближайшая синхронная частота вращения равна 750 об/мин (табл. 3-3), чему соответствует число полюсов 2р = 8.

Скольжение



.

При работе машины в обмотке ее ротора наводится э.д.с.

,          (3-73)

где w2 и k02 — число витков и обмоточный коэффициент обмотки ротора;

          (3-74)

— частота э.д.с. и тока в обмотке ротора. С такой же частотой будет перемагничиваться сталь ротора. При работе машины двигателем частота f2 мала (при fi = 50 Гц f2 = 0,5  3-Гц), поэтому магнитными потерями в стали ротора можно пренебречь, что и было сделано при построении энергетической диаграммы на рис. 3-29.

 

Дальше
3-6. Режимы работы машин двигателем, тормозом и генератором

Асинхронная машина при изменении скольжения от 1 до 0 работает как двигатель. В этом случае электромагнитная мощность Pэм передается магнитным полем со статора ротору и частично преобразуется в механическую мощность  частично — в электрическую мощность Рэ2 = sРэм. При работе машины двигателем сдвиг между э.д.с., наведенной в фазе обмотки статора, и током в этой фазе  больше 90°, так же как для первичной обмотки трансформатора.

Исходя из полученных ранее соотношений между мощностями асинхронной машины, можно показать, что при изменении скольжения от s = l до s = ∞машина работает как тормоз. Скольжение s>l получается при вращении ротора против поля. При этом электрические потери в цепи ротора Рэ2 = sРэм будут больше мощности Pэм и, следовательно, только частично покрываются за счет Рэм, передаваемой полем со статора ротору. Другая часть электрических потерь в цепи ротора (s-1)Рэм покрывается за счет механической мощности, приложенной к ротору. Механическая мощность ротора будет отрицательной. Это значит, что она не отдается ротором, а подводится к нему и преобразуется в электрические потери в цепи ротора, т. е. поглощается в самой машине. Поэтому режим работы при s>l называется тормозным режимом.

Электромагнитный момент при этом действует на ротор в направлении вращения поля, т. е. против вращения ротора; следовательно, он является тормозящим по отношению к внешнему моменту, приложенному к валу машины.

Можно также показать, что при отрицательных скольжениях асинхронная машина работает генератором. При < 0 ротор вращается в направлении вращения поля, но с частотой, превышающей частоту поля (n2 > n1). В этом случае электромагнитная мощность Рэм будет отрицательной, что следует из равенства

.          (3-75)

Мощность Рэм при отрицательном скольжении передается полем с ротора статору. Механическая мощность Р'2 при этом будет также отрицательной, что следует из равенства

.          (3-76)

Механическая мощность, следовательно, приложена к ротору. Часть ее идет на покрытие электрических потерь Рэ2 в цепи ротора, другая часть преобразуется в электромагнитную мощность Рэм, передаваемую полем статору. При работе машины генератором сдвиг между  и  меньше 90° (§ 3-12), так же как для вторичной обмотки трансформатора.

На рис. 3-30 приведена шкала скольжений для режимов генератора, двигателя и тормоза. Указанные режимы работы асинхронной машины и их использование для практических целей более подробно будут рассмотрены в последующем.

Рис. 3-30. Шкала скольжений для режимов генератора, двигателя и тормоза.

 

Дальше
3-7. Аналогия с трансформатором

Между обмотками статора и ротора асинхронной машины, как отмечалось, существует только магнитная связь; здесь энергия из одной обмотки в другую передается через посредством магнитного поля.

В последующем будет показано, что при любом скольжении машины н.с. обмоток статора и ротора вращаются относительно статора с одной и той же частотой и, следовательно, неподвижны одна относительно другой. Поле в машине создается их совместным действием.

Примем, так же как для трансформатора, что в асинхронной машине при ее работе имеют место основное поле и поле рассеяния. Индукционные линии основного поля проходят через воздушные зазоры, зубцы и ярма статора и ротора и сцепляются с обеими обмотками — статорной и роторной. Этому полю соответствует главный поток Ф в воздушном зазоре.

Индукционные линии полей рассеяния проходят между стенками пазов, вокруг лобовых частей обмоток и между коронками зубцов (§ 3-16). Так как магнитные сопротивления для потоков индукционных трубок рассеяния определяются в основном воздушными промежутками, то в первом приближении их можно принять постоянными и в соответствии с этим считать постоянными индуктивности рассеяния обмоток статора и ротора Lσ1 и Lσ2 (как для первичной и вторичной обмоток трансформатора).

Главный поток Ф наводит в обмотке статора э.д.с.

          (3-77)

и в обмотке ротора, вращающегося относительно поля со скольжением s, э.д.с.

.          (3-78)

Так как согласно (3-74) f2 = sf1, то можно написать:

,          (3-79)

где


          (3-80)

есть э.д.с., наведенная в обмотке ротора при s = l, т. е. при неподвижном роторе.

Поля рассеяния наводят в обмотках статора и ротора э.д.с. рассеяния  и , которые можно считать пропорциональными соответствующим токам:

; .          (3-81)

Индуктивное сопротивление рассеяния статорной обмотки

.          (3-82)

Индуктивное сопротивление рассеяния роторной обмотки

,          (3-83)

где x2 = 2πf1Lσ2 — сопротивление при неподвижном роторе (при s = l).

Наряду с индуктивными сопротивлениями рассеяния обмотки статора и ротора имеют активные сопротивления r1 и r2.

Таким образом, допустив, что в машине существуют основное поле (и соответствующий ему поток Ф) и отдельно поля рассеяния, мы можем для обмотки статора, так же как для первичной обмотки трансформатора, написать уравнение напряжений

.          (3-84)

Для обмотки ротора уравнение напряжений напишется в следующем виде:

.          (3-85)

В дальнейшем мы покажем, что при составлении соотношений, устанавливающих связь между напряжением, токами, мощностями, вращающим моментом и скольжением асинхронной машины, а также связи этих величин с ее параметрами, можно исходить из ее аналогии с трансформатором; при этом вращающаяся асинхронная машина заменяется неподвижной, работающей как трансформатор с активным сопротивлением роторной цепи  и ее индуктивным сопротивлением рассеяния х2.

 

Дальше


3-8. Пространственная диаграмма н.с. двигателя

Как указывалось, основное поле в машине создается совместным действием н.с. обмоток статора и ротора.

Намагничивающая сила обмотки статора вращается относительно статора с частотой n1 (об/мин) (или с угловой частотой ω1).

Намагничивающая сила обмотки ротора вращается относительно ротора с частотой  (или sω1) в направлении его вращения. Последнее объясняется тем, что при одном и том же направлении вращения поля относительно обмоток статора и ротора (при s>0) порядки чередования фаз этих обмоток будут одинаковы. Так как сам ротор вращается в сторону вращения поля с частотой n22), то н. с. ротора относительно статора вращается с частотой



.

Отсюда видим, что н.с. статора и ротора вращаются относительно статора в одну и ту же сторону с одной и той же частотой; следовательно, они неподвижны одна относительно другой.

Обратимся к рис. 3-31, где изображены статор и ротор вращающейся машины. Ее основное поле, синусоидально распределенное в воздушном зазоре, можно изобразить пространственным вектором , вращающимся с синхронной частотой ω1. При этом индукция в любой точке внутренней окружности статора определяется проекцией вектора  на линию, проведенную через центр и выбранную точку. 

Рис. 3-31. Пространственная диаграмма н.с. двигателя (sω1 + ω2 = ω1).

Пусть в рассматриваемый момент времени вектор  направлен по горизонтали, как показано на рис. 3-31. Такое же направление будет иметь пространственный вектор  н.с. создающей в воздушном зазоре основное поле с амплитудой . В этот момент времени в фазах обмоток статора и ротора, оси которых перпендикулярны к вектору , будут наводиться максимальные э.д.с.  . Направления  , найденные по правилу правой руки, одинаковы при s>0, так как в этом случае поле относительно обеих обмоток перемещается в одну и ту же сторону (против часовой стрелки).

Если бы роторная цепь имела только активное сопротивление, то максимум тока I в фазе обмотки ротора получался бы одновременно с максимумом э.д.с. E2sм в этой фазе. Но так как роторная цепь наряду с активным сопротивлением имеет индуктивное сопротивление рассеяния, то максимум тока I наступит позднее, чем максимум э.д.с. E2sм. В рассматриваемый момент времени максимальный ток I будет иметь место в фазе 2, сдвинутой относительно фазы 1 на угол ψ2 (в электрических радианах) в соответствии со сдвигом по фазе (во времени) на угол ψ2 э.д.с. и тока в обмотке ротора.

Так как амплитуда вращающейся н.с. совпадает с осью той фазы, ток которой имеет в данный момент времени максимальное значение (рис. 3-27), то пространственный вектор  н.с. роторной обмотки совпадает с осью фазы 2.

Результирующая н.с.. Следовательно, . Последнее равенство при известных  и  позволяет определить пространственный вектор  н.с. статора и ту фазу его обмотки, которая имеет максимальный ток .

На рис. 3-31 показаны векторы н.с. и только те фазы обмоток статора и ротора, в которых э.д.с. и токи в рассматриваемый момент времени имеют максимальные значения.

Значения  и соответствующего потока Ф, сцепляющегося с обмоткой статора, определяются в основном напряжением U1: поток Ф должен иметь такое значение, чтобы наведенная им э.д.с. E1 почти полностью уравновешивала напряжение U1. При увеличении скольжения, что вызывается возрастанием нагрузки на валу, увеличиваются ток I2 и F2, а это в свою очередь приводит к увеличению I1 и F1, так как н.с.  должна остаться почти неизменной, поскольку остается почти неизменным создаваемый ею поток Ф.

 

Дальше


3-9. Приведение вращающейся машины к неподвижной, работающей как трансформатор

Намагничивающая сила ротора при его вращении совместно с н.с. статора создает основное толе. Очевидно, что точно такое же поле будет создаваться в машине и при неподвижном роторе, если токи в его обмотке по величине и фазе (относительно э.д.с.) остаются теми же, что и при вращении.

На рис. 3-32 представлена векторная диаграмма роторной цепи при s>0, соответствующая уравнению напряжений (3-85). 

Рис. 3-32. Векторная диаграмма роторной цепи при s > 0.

Из этого уравнения находим:

.          (3-86)

Если числитель и знаменатель правой части равенства разделить на s, то получим тот же ток

,          (3-87)

где Е2 и х2 — э.д.с. и индуктивное сопротивление рассеяния роторной цепи при неподвижном роторе.

Таким образом, вместо вращающегося ротора можно рассматривать неподвижный ротор, но при этом необходимо считать активное сопротивление его цепи равным . В этом случае ток роторной цепи I2 остается тем же самым, что и при скольжении s, так же как и сдвиг его по фазе ψ2 относительно э.д.с. (рис. 3-32 и 3-33).

Рис. 3-33. Векторная диаграмма роторной цепи при неподвижном роторе.

Теперь мы можем перейти от вращающегося ротора к неподвижному (эквивалентному), взяв здесь только фазы статора и ротора, оси которых совпадают, и рассматривать работу машины как работу условного трансформатора, первичная (статорная) и вторичная (роторная) обмотки которого пронизываются одновременно одним и тем же главным потоком Ф (рис. 3-34). При этом необходимо, чтобы н.с. обмоток по амплитуде были равны F1 и F2 и чтобы эти н.с. по фазе (во времени) были сдвинуты на такой же угол, на который они были сдвинуты в пространстве при работе машины двигателем.

 

Продолжение
3-9. Приведение вращающейся машины к неподвижной, работающей как трансформатор

Уравнения напряжений для фаз статора и ротора можем написать так же, как для первичной и вторичной обмоток трансформатора. Уравнение напряжений роторной цепи (3-85) после деления его членов на s получает следующий вид:

.          (3-88)

Отсюда также видим, что при замене вращающейся машины неподвижной, когда она работает как трансформатор (рис. 3-34), нужно в ее роторной цепи иметь активное сопротивление .

Рис. 3-34. Фазы обмоток статора и ротора асинхронной машины, работающей как трансформатор.

Тогда временной сдвиг н.с. статорной и роторной обмоток такого трансформатора будет соответствовать пространственному сдвигу н.с. вращающейся машины и мы можем написать:

;          (3-89)

здесь  взято с учетом потерь в стали статора Pс1, и вследствие этого несколько отличается от  на диаграмме рис. 3-31, где для упрощения мы пренебрегали этими потерями (практически ). Согласно (3-59) перепишем уравнение (3-89) в следующем виде:

.          (3-90)

Разделим обе части этого равенства на . При этом получим:

,          (3-91)

где

          (3-92)



есть ток ротора, приведенный к обмотке статора.

Обратимся теперь к уравнению напряжений роторной цепи (3-88). Помножим его на  и два последних члена правой части еще на.

Тогда, учитывая формулы для э.д.с. (3-77) и (3-80) и для приведенного тока (3-92), получим:

,          (3-93)

где          (3-94)

— э.д.с. обмотки ротора, приведенная к обмотке статора;

          (3-95)

и

          (3-96)



— сопротивления обмотки ротора, приведенные к обмотке статора.

С учетом (3-92) и (3-94) те же соотношения между r2 и  и между х2 и  мы получили бы, исходя из равенств:

 и ;          (3-97)

Приведенные величины  и  были бы равны действительным величинам обмотки ротора, если бы она была выполнена с теми же числами фаз, витков в фазе, пазов на полюс и фазу и с тем же шагом, что и обмотка статора. В такой обмотке электрические потери, а также относительные падения напряжения согласно (3-97) должны остаться неизменными.

 

Дальше
3-10. Векторная диаграмма асинхронного двигателя

На основе уравнений напряжений (3-84) и (3-93) и уравнения токов (3-91), которые мы еще раз напишем:

;

;

,          (3-98)

могут быть построены векторные диаграммы асинхронной машины, приведенной к работе трансформатором.

На рис. 3-35 представлена диаграмма, соответствующая работе машины двигателем.

Рис. 3-35. Векторная диаграмма асинхронного двигателя (приведенного к работе трансформатором).

Она аналогична векторной диаграмме трансформатора, имеющего чисто активную нагрузку. К первичной (статорной) обмотке подведено напряжение . На зажимах, приведенной вторичной (роторной) обмотки, получается напряжение

.          (3-99)

Мощность, отдаваемая вторичной обмоткой, равна:

,          (3-100)

т. е. той механической мощности , которую развивал бы ротор машины при работе ее двигателем со скольжением s [cм. уравнение (3-70а)].

Из диаграммы на рис. 3-35 мы можем также получить выражение для электромагнитной мощности Рэм, передаваемой полем со статора ротору. Для этого спроектируем векторы напряжений обмотки статора на направление вектора . Будем иметь:

.          (3-101)

Умножим полученное уравнение на m1I1;

.          (3-102)

Из диаграммы следует, что

.          (3-103)

Подставляя (3-103) в (3-102), получим:

,          (3-104)

а отсюда, учитывая, что , , , будем иметь:

,          (3-105)

или

.          (3-106)



 

Дальше
3-11. Векторная диаграмма асинхронного тормоза

Векторная диаграмма н.с. машины, работающей тормозом, принципиально не отличается от диаграммы рис 3-31, так как при вращении ротора против поля (s>l) направление перемещения поля относительно проводников статора и ротора будет тем же, что и при работе машины двигателем.

Диаграмма временных векторов может быть построена для условного трансформатора (рис. 3-34) на основе тех же уравнений (3-98). Она представлена на рис. 3-36.

Рис. 3-36. Векторная диаграмма асинхронного тормоза (приведенного к работе трансформатором).

Здесь вектор  направлен против , так как при s > 1 величина  является отрицательной; следовательно, мы его должны рассматривать как вектор напряжения, приложенного извне к зажимам роторной цепи. Мы должны считать, что в роторную цепь включен внешний источник энергии, мощность которого  вводится в обмотку ротора, где расходуется на электрические потери. Другая часть полных электрических потерь  в обмотке ротора покрывается за счет мощности, передаваемой ротору со статора магнитным полем.

Для вращающейся машины, работающей тормозом, мощность  является механической мощностью, подведенной извне к ее ротору.

 

Дальше


3-12. Асинхронный генератор и его векторная диаграмма

Работу асинхронной машины генератором (при s < 0) мы также можем привести к работе некоторого условного трансформатора.

Обратимся сначала к рис. 3-37, где приведена диаграмма пространственных векторов н.с. обмоток статора и ротора при работе машины генератором.

Рис. 3-37. Пространственная диаграмма н.с. асинхронного генератора ().

Здесь, так же как и для двигателя, принято, что в рассматриваемый момент времени пространственный вектор индукции , вращающийся с угловой частотой ω1 относительно статора, направлен по горизонтали.

На рис 3-37 показаны фазы статора и ротора, в которых наводятся максимальные э.д.с.  и . Их направления найдены с учетом перемещения проводников фаз относительно поля. При ω1 < ω2 проводники фазы ротора перемещаются относительно поля в направлении, обратном перемещению относительно поля проводников фазы статора (рис. 3-38). Поэтому э.д.с. E и E2sм имеют взаимно противоположные направления.

Рис. 3-38. К определению направлений э.д.с. статорной и роторной обмоток при s < 0.

Если бы ток  совпадал по фазе с э.д.с. , то вектор  совпадал бы с осью катушки 1 ротора, имеющей максимальную э.д.с. . Но вследствие наличия в роторной цепи индуктивного сопротивления x2s ток  отстает по фазе относительно  на угол ψ2. Поэтому максимальный ток I будет иметь место в катушке 2, где э.д.с. была максимальной ранее на промежуток времени, соответствующий углу ψ2. Следовательно, в действительности (при ψ2 > 0) вектор  будет совпадать с осью катушки 2. При ψ2 > 0 (при отстающем от э.д.с. токе) н.с.  смещается в сторону, противоположную вращению н.с. относительно ротора, но по отношению к статору она смещается в сторону вращения поля.

Намагничивающую силу статора , найдем, исходя из равенства . Отсюда найдем ту фазу статора, ток которой в данный момент времени имеет максимальное значение (рис. 3-37).

Если допустить, что  и x2s = 0, то мы получили бы совпадение по фазе  и ; максимальный ток  был бы в той же катушке, в которой наводится максимальная .э.д.с. . В действительности  > 0 и x2s > 0, поэтому  и  сдвинуты по фазе, но на угол, меньший ( опережает  на угол ψ1 < ); следовательно, мощность  — положительна, так же как для вторичной обмотки трансформатора. Тем самым подтверждается, что при s<0 машина работает генератором.

 

Продолжение
3-12. Асинхронный генератор и его векторная диаграмма

Переходя от вращающейся машины, работающей генератором, к неподвижной машине, работающей трансформатором (рис. 3-34), мы должны иметь н.с. обмоток, равными по амплитуде F2 и F1 и сдвинутыми по фазе (во времени) так же, как они сдвинуты в пространстве при работе машины генератором.

Следовательно, согласно уравнениям (3-98) векторная диаграмма трансформатора, эквивалентного асинхронному генератору, будет иметь вид, представленный на рис. 3-39 (здесь также показаны векторы э.д.с. и падений напряжения цепи вращающегося ротора при s < 0).

Рис. 3-39. Векторная диаграмма асинхронного генератора (приведенного к работе трансформатором).

При работе машины трансформатором с токами  и , показанными на рис. 3-39, мы должны считать роторную обмотку за первичную, а статорную — за вторичную. На зажимах вторичной обмотки мы будем иметь напряжение . Оно направлено против напряжения , которое было приложено к машине при ее работе двигателем. При этом мощность, отдаваемая генератором в сеть, равна m1U1I1cos1.

Мы должны считать, что к зажимам первичной обмотки извне приложено.напряжение

Мощность, подводимая к первичной (роторной) обмотке, равна:



Она является чисто активной мощностью и соответствует механической мощности ротора  при работе машины генератором со скольжением s.

 

Продолжение
3-12. Асинхронный генератор и его векторная диаграмма

Для того чтобы выяснить, какие условности принимаются в отношении  и , обратимся к рис. 3-40. Будем считать, что машина 2 работает генератором с напряжением на его зажимах .

Рис. 3-40. К рассмотрению работы машины двигателем и генератором.

Если машина 1 работает двигателем и, следовательно, потребляет активную мощность, то векторная диаграмма строится для обхода B2A2A1B1B2: для этого обхода величина  рассматривается как составляющая напряжения , уравновешивающая э.д.с. ; ток  относительно э.д.с.  при этом сдвинут на угол, больший  ( на рис. 3-35).

Если машина 1 работает генератором и, следовательно, отдает активную мощность, то векторная диаграмма строится для обхода В1А1АBВ1; здесь  – составляющая э.д.с. , равная падению напряжения в сопротивлении АВ; при этом ток  относительно э.д.с.  сдвинут на угол, меньший  ( на рис. 3-39).

Реактивный ток, необходимый для возбуждения в асинхронной машине магнитного поля, она сама не может создавать. Он к ней должен подводиться из сети при всех режимах ее работы.

Асинхронный генератор может работать только при опережении током  э.д.с. . Такой режим при одиночной работе генератора можно создать при помощи конденсаторов. Однако в обычных случаях требуются конденсаторы большой емкости. Они получаются громоздкими и дорогими: к тому же, если их емкость постоянна, то напряжение на зажимах генератора с увеличением нагрузки резко падает, а его стабилизация встречает большие затруднения.

Асинхронный генератор иногда включается на параллельную работу с синхронным генератором, позволяющим путем изменения его тока возбуждения изменять реактивную составляющую отдаваемого им тока (§ 4-7,в). Условия работы синхронной машины при этом ухудшаются, так как она должна работать с пониженным cos φc, отдавая отстающий реактивный ток не только во внешнюю сеть, но и асинхронной машине для создания в ней магнитного поля (рис. 3-41).

Рис. 3-41. Диаграмма векторов напряжения  и токов: нагрузки , асинхронного генератора  и синхронного генератора  при их параллельной работе.

 

Дальше


3-13. Вращающий момент


<< предыдущая страница   следующая страница >>