И схемы замещения асинхронного двигателя

Параметры обмотки ротора приводят к обмотке статора, чтобы векторы ЭДС, напряжений и токов обмоток статора и ротора можно было изобразить на одной векторной диаграмме. При этом обмотку ротора с числом фаз , с числом витков фазы и обмоточным коэффициентом заменяют обмоткой с , а мощности и фазовые сдвиги векторов ЭДС и токов ротора должны остаться без изменений. Пересчет реальных параметров обмотки ротора на приведенные выполняются по формулам, аналогичным формулам приведения параметров вторичной обмотки трансформатора.

При неподвижном роторе приведенная ЭДС ротора равна , где – коэффициент трансформации напряжения в асинхронной машине при неподвижном роторе.

Приведенный ток ротора ,

где – коэффициент трансформации тока асинхронной машины.

В отличие от трансформаторов в асинхронных двигателях коэффициенты трансформации напряжения и тока не равны (). Объясняется это тем, что число фаз в обмотках статора и короткозамкнутого ротора не одинаково (). Лишь в двигателях с фазным ротором, у которых , эти коэффициенты равны.

Приведенные сопротивления фазы обмотки ротора:

Для короткозамкнутой обмотки ротора имеется специфика определения числа фаз и числа витков фазы . Каждый стержень этой обмотки рассматривают как одну фазу, поэтому число витков фазы ; обмоточный коэффициент такой обмотки , а число фаз равно числу стержней в короткозамкнутой обмотке ротора, т.е.

Уравнение напряжения обмотки ротора в приведенном виде

Величину можно представить в следующем виде

в результате уравнение напряжения для обмотки ротора в приведенном виде

Рис. 2.8

 

Отсюда следует вывод, что асинхронный двигатель в электрическом отношении подобен трансформатору, работающему на чисто активную нагрузку.

Для асинхронного двигателя, так же как и для трансформатора, векторная диаграмма строится по уравнениям токов и напряжений обмоток статора и ротора (рис. 2.8).

Угол сдвига фаз между ЭДС и током

.

Уравнениям напряжений и токов, а также векторной диаграмме соответствуют электрические схемы замещения асинхронного двигателя. На рис. 2.9,а представлена Т-образная схема замещения. Электромагнитная связь обмоток статора и ротора заменена электрической связью, как и в схеме замещения трансформатора. Активное сопротивление можно рассматривать как внешнее переменное сопротивление, включенное в обмотку неподвижного ротора. Значение этого сопротивления определяется скольжением, т.е. механической нагрузкой на валу двигателя.

Для практического применения более удобна Г-образная схема замещения (рис. 2.9,б), у которой намагничивающий контур вынесен на входные клеммы схемы замещения. Чтобы ток холостого хода не изменил своего значения, в этот контур последовательно включают сопротивления фазы обмотки статора и .

Рис. 2.9

Полученная таким образом схема удобна тем, что она состоит из двух параллельно соединенных контуров: намагничивающего - с током и рабочего - с током

Расчет параметров рабочего контура Г-образной схемы замещения требует уточнения введением в расчетные формулы коэффициента , как отношение фазного напряжения сети к ЭДС фазы обмотки статора при идеальном холостом ходе Так как в этом режиме ток холостого хода относительно мал, то оказывается не на много больше, чем ЭДС , и коэффициент мало отличается от единицы. Для двигателей мощностью 3 кВт и более