Устройство,принцип действия, режимы работы АМ

Неподвижная часть АМ, называемая статором, представляет собой полый шихтованный цилиндр (сердечник статора) с продольными пазами на внутренней поверхности, располагаемый внутри одного из элементов оболочки машины, называемого станиной. В пазах сердечника статора уложена обмотка статора. Сердечник статора изготовлен из листовой электротехнической стали Листы электротехнической стали изолированы друг от друга. Вращающаяся часть АМ, называемая ротором, располагается во внутренней полости сердечника статора и состоит из сердечника ротора, обмотки и вала. Ротор и статор разделены воздушным зазором. На наружной поверхности сердечника ротора имеются продольные пазы, в которых размещается обмотка ротора. Ротора могут выполняться двух видов: фазные и кз. Обмотка фазного ротора подобна обмотке статора, и клеммы начал ее фаз электрически соединяются с контактными кольцами на валу, изолированными друг от друга и от вала. Обмотка кз ротора отливается из сплава алюминия. Сплав заполняет пазы сердечника ротора и электрически соединяет их между собой торцевыми замыкающими. На валу расположены два подшипника, устанавливаемые в подшипниковых щитах,которые крепятся к станине. На станине располагается коробка выводов, внутри которой закреплены клеммы обмотки статора и к ним подводится питающее напряжение. Вращающееся поле статора пересекает проводники обмотки ротора и наводит в них ЭДС и т.к. обмотка ротора замкнута, то в стержнях возникают токи. Взаимодействие этих токов с полем статора создает на проводниках обмотки ротора электромагнитные силы F_ПР, направление которых определяется по правилу левой руки. Силы F_ПР стремятся повернуть ротор в направлении вращения магнитного поля статора. Совокупность сил F_ПР, приложенных к отдельным проводникам, создает на роторе электромагнитный момент М, приводящий его во вращение со скоростью n₂. Скорость вращения ротора n₂ АД всегда меньше скорости вращения поля n₁. Разность скоростей ротора и вращающегося поля статора характеризуется скольжением S=(n₁-n₂)/n₁.

Двигательный режим. Под действи­ем электромагнитного вращающего момента ротор АД приходит во вращение с частотой п2<п1 в сторону вращения поля статора. Если вал АД ме­ханически соединить с валом какого-либо исполни­тельного механизма, то врашающий момент двигателя М преодолев противодействующий момент М нагр исполнительного механизма(ИМ), приведет меха­низм во вращение. Следовательно, электрическая мощность Р1, поступающая в двигатель из сети, в основной своей части преобразуется в механиче­скую мощность P2 и передается ИМ.

Генераторный режим. Если обмотку статора включить в сеть, а ротор АМ посредством приводного двигате­ля(ПД), являю­щегося источником механической энергии, вращать в направле­нии вращения магнитного поля статора с частотой п2>п1, то направление движения ротора относительно поля статора изме­нится на обратное (по сравнению с двигательным режимом ра­боты этой машины), так как ротор будет обгонять поле статора. При этом скольжение станет отрицательным, а ЭДС, наведенная в обмотке ротора, изменит свое направление. Элек­тромагнитный момент на роторе М также изменит свое направ­ление, т. е. будет направлен встречно вращающемуся магнитному полю статора и станет тормозящим по отношению к вращаю­щемуся моменту приводного двигателя М. В этом случае мех. мощность ПД в основной своей части будет преобразована в электрическую активную мощность Р2 переменного тока.

Режим торможения противовключением. Если у работающего трехфазного АД поменять местами любую пару подходящих к статору из сети присоединительных проводов, то вращающееся поле статора изменит направление вращения на обратное. При этом ротор АМ под действием сил инерции будет продолжать вращение в прежнем направле­нии. Другими словами, ротор и поле статора АМ будут вращаться в противоположных направлениях. В этих условиях электромагнитный момент АМ, направленный в сторону вращения поля статора, будет оказывать на ротор тор­мозящее действие. Этот режим работы АМ называется электромагнитным торможением противо­включением. Активная мощность, поступающая из сети в АМ при этом режиме, частично затрачивается на компенсацию меха­нической мощности вращающегося ротора, т. е. на его тормо­жение.

 

Трехфазная асинхронная машина при неподвижном роторе. Основные уравнения для цепей статора и ротора. Параметры короткозамкнутой обмотки ротора. Приведение параметров вторичной цепи к числу витков и фаз первичной.

Как следует из принципа действия асинхронного двигателя, обмотка ротора не имеет электрической связи с обмоткой статора. Между этими обмотками существует только магнитная связь, энергия из обмотки статора в обмотку ротора передается магнитным полем. В процессе работы асинхронного двигателя токи в обмотках статора и ротора создают две магнитодвижущие силы; МДС статора и МДС ротора.

Основной магнитный поток Ф, вращающийся с частотой n1, наводит в неподвижной обмотке статора ЭДС Е₁. I₁r₁ – падение напряжения в активном сопротивлении обмотки статора r₁. U₁ – напряжение сети, в которую включен статор. jI₁x₁ - магнитный поток рассеяния. Т.о. имеем уравнение напряжений обмотки статора:

Данное уравнение полностью идентично уравнению первичной обмотки тр-ра.

При условии неподвижности ротора асинхронной машины скольжение s=1. Откуда следует, что частота ЭДС ротора f₂=f₁. С учетом данного факта получим по второму закону Кирхгофа уравнение напряжений для обмотки ротора:

Параметры короткозамкнутой обмотки ротора??????

Приведение параметров вторичной цепи к числу витков и фаз первичной цепи применяется с целью построения векторов ЭДС, напряжений и токов статора о ротора на одной векторной диаграмме. Обмотку ротора с числом фаз m₂, обмоточным коэффициентом к_об2, и числом витков одной фазы w₂ заменяют обмоткой с m₁, w₁ и к_об1. При этом мощности и фазовые сдвиги векторов ЭДС и токов ротора после приведения должны остаться такими же, что и до приведения. При s=1 приведенная ЭДС ротора определяется как Е`<sub>2</sub> = Е<sub>2</sub>к<sub>е</sub>, где к<sub>е</sub>= к<sub>об1</sub>w<sub>1</sub>/ к<sub>об2</sub>w<sub>2</sub> – коэффициент трансформации напряжения в АМ при неподвижном роторе. Приведенный ток ротора I`₂ = I₂/k_i, где ki = m₁к_об1w₁/ (m₂к_об2w₂) – коэффициент трансформации тока АМ. С учетом этих коэффициентов производят пересчет активных и индуктивных сопротивлений. Уравнение напряжений ротора в приведенном виде будет выглядеть как: