Скольжение асинхронного двигателя. Реверсирование асинхронного двигателя

В предыдущем разделе было показано, что скорость вра­щения магнитного поля определяется частотой переменного тока. В частности, если трехфазную обмотку двигателя раз­местить в шести пазах на внутренней поверхности статора (рис. 8.5), то за половину периода переменного тока вектор магнитной индукции сделает пол-оборота, а за полный пери­од — один оборот. В этом случае обмотка статора создает магнитное поле с одной парой полюсов и называется двухпо­люсной.

Если обмотка статора состоит из шести катушек (по две последовательно соединенные катушки на каждую фазу), раз­мещенных в двенадцати пазах, то за половину периода пере­менного тока вектор магнитной индукции повернется на чет­верть оборота, а за полный период — на пол-оборота. Вместо двух полюсов на трех обмотках теперь магнитное поле стато­ра имеет четыре полюса (две пары полюсов).

Таким образом, если обмотка статора имеет 2, 3, 4 и т.д. пары полюсов, то вектор магнитной индукции за время одного периода изменения тока повернется соответственно на 1/2, 1/3, 1/4 и т.д. часть окружности статора. В общем случае,

обозначив буквой р число пар полюсов, мы можем сделать вывод, что угол, описанный вектором магнитной индукции за время одного периода изменения тока, равен одной р-й

части окружности статора и, следовательно, скорость враще­ния магнитного поля п_х обратно пропорциональна числу пар полюсов:

Поскольку число пар полюсов может быть только целым, то скорость вращения магнитного поля может принимать не произвольные, а только определенные значения:

 

р

Ротор асинхронного двигателя вращается в ту же сторону, что и магнитное поле, со скоростью, несколько меньшей ско­рости вращения магнитного поля, так как только в этом слу­чае в обмотке ротора будут индуцироваться ЭДС и токи и на ротор будет действовать вращающий момент. Обозначим ско­рость вращения ротора п₂. Тогда величина п1 - п₂, которая

называется скоростью скольжения, представляет собой отно­сительную скорость магнитного поля и ротора, а степень от­ставания ротора от магнитного поля, выраженная в процен­тах, называется скольжением s:Скольжение асинхронного двигателя при номинальной нагрузке обычно составляет 3-7 %. При увеличении нагруз­ки скольжение увеличивается и двигатель может остановить­ся.

Вращающий момент М асинхронного двигателя создает­ся благодаря взаимодействию магнитного потока поля стато­ра ф с индуцированным в обмотке ротора током I₂, поэтому

величина его пропорциональна произведению 1₂Ф.

Так как в механическую работу на валу двигателя может превращаться только активная мощность, то вращающий мо­мент будет создаваться активной составляющей тока.

Двигатель будет работать устойчиво, с постоянной скоростью ротора при равновесии моментов, т. е. тогда, когда вращающий момент М_вр равен тормозному моменту на валу двигателя М_тор:

Любой нагрузке машины соответствует определенное чис­ло оборотов ротора п₂ и определенное скольжение s.

Магнитное поле статора вращается относительно ротора

со скоростью п_1-п_{2 И} индуцирует в его обмотке ЭДС Е₂, под

действием которой по замкнутой обмотке ротора протекает ток 12

Если нагрузка на валу двигателя увеличилась, т. е. уве­личился тормозной момент, то равновесие моментов будет на­рушено. Это приведет к уменьшению числа оборотов ротора, т. е. к увеличению скольжения. С увеличением скольжения

магнитное поле статора чаще пересекает проводники обмот­ки ротора и индуцированная в обмотке ротора ЭДС Е₂ возра­стает, а следовательно, увеличивается ток в роторе и развива­емый двигателем вращающий момент. Увеличение сколь­жения и тока в роторе будет происходить до тех пор, пока не наступит равновесие моментов, т. е. вращающий момент не станет равен тормозному.

Аналогично протекает процесс изменения числа оборотов ротора и развиваемого момента при уменьшении нагрузки двигателя. При уменьшении нагрузки на валу двигателя тор­мозной момент станет меньше вращающего, что приведет к увеличению числа оборотов ротора, т. е. к уменьшению сколь­жения. С уменьшением скольжения уменьшаются ЭДС и ток в обмотке ротора и, следовательно, вращающий момент уменьшается до значения, равного тормозному.

 

Реверсирование — это изменение направления вращения ротора двигателя. Как известно, направление вращения ро­тора зависит от направления вращения магнитного поля ста­тора, поэтому для изменения направления вращения ротора следует изменить последовательность фаз (см. разд. 8.3). На практике это осуществляется путем перемены мест любых двух фаз. Для этого часто используют трехполюсные пере­ключатели (рис. 8.12):