Тема 7.2. Электрические машины переменного тока. 1. Физические процессы в трёхфазном двигателе

Вопросы:

1. Физические процессы в трёхфазном двигателе.

2. Пуск и реверсирование трёхфазного асинхронного двигателя.

3. Регулирование скорости трёхфазного асинхронного двигателя.

1. Физические процессы в трёхфазном двигателе.

Частота ЭДС в обмотке ротора:

7.8.

n₂ – скорость, с которой поле статора пересекает проводники вращающегося ротора;

f_{2 –} частота ЭДС, которая индуктируется в обмотке ротора.

Асинхронный двигатель подобен трансформатору, у которого первичная и вторичная обмотки разделены воздушным промежутком: обмотка статора подобна первичной обмотке трансформатора, а обмотка ротора – вторичной обмотке.

Действующее значение ЭДС в одной фазе обмотки ротора определяется по формулу, аналогичной формуле, по которой определяется действующее значение ЭДС вторичной обмотки трансформатора:.

Таким образом, действующее значение ЭДС, индуктируемой вращающимся магнитным полем статора, определяется по формуле

7.9,

где - число витков обмотки ротора;

– частота ЭДС в обмотке ротора;

обмоточный коэффициент обмотки ротора (вводится потому, что проводники обмотки ротор распределены вдоль его поверхности и поэтому, в отличие от трансформатора, пересекаются магнитным потоком не одновременно);

Ф – магнитный поток вращающегося магнитного поля.

При неподвижном роторе s = 1, поэтому f₂ = f и.

При вращающемся роторе 1>s>0, поэтому или.

Индуктивное сопротивление обмотки вращающегося ротора

Действующее значение тока в обмотке вращающегося ротора

.

Разделив числитель и знаменатель на s, получим

7.10

Из формулы 7.10 следует, что при уменьшении скольжения ток в обмотке ротора увеличивается. Увеличение тока в роторе приведёт к увеличению тока в статорной обмотке, так же как и у трансформатора: увеличение тока во вторичной обмотке приводит к увеличению тока в первичной обмотке.

2. Пуск и реверсирование трёхфазного асинхронного двигателя.

В момент пуска s=1, поэтому ток I₂ в момент пуска будет в несколько раз больше номинального тока ротора (см. формулу 7.10). В несколько раз больше номинального будет и ток, потребляемый двигателем из сети. Кратковременный пусковой ток не опасен для самого двигателя, но может привести к значительному провалу напряжения в сети и к сбою в работе других потребителей, получающих питание из этой сети.

Двигатели, номинальная мощность которых не велика по сравнению с мощностью питающей сети, можно пускать без ограничения пускового тока, подключая обмотку статора к сети непосредственно с помощью пускателя или выключателем. Такой способ пуска называется прямым.

Пусковой ток двигателя можно ограничить, уменьшив напряжение на обмотке статора (рис.7.10).

У двигателей с фазным ротором пусковой ток можно уменьшить, кроме того, введением сопротивлений пускового реостата в цепь обмотки ротора.

Для реверсирования двигателя нужно изменить порядок подключения двух любых фаз обмотки статора к фазам питающей сетью

3. Регулирование скорости трёхфазного асинхронного двигателя.

Из формулы 7.7 следует:

ω = ω₁(1-s) или n = n₁(1-s)

но, а, поэтому

, а

Как следует из формул 7.11 скорость двигателя зависит от частоты тока в питающей сети, числа пар полюсов электродвигателя и его скольжения.

Для изменения частоты тока двигатель должен получать питание от сети через преобразователь частоты, с помощью которого и изменяют частоту тока. При этом способе происходит плавное регулирование скорости.

Число пар полюсов может производиться только у двигателей специальной конструкции, у которых предусмотрено переключение обмотки с одной пары полюсов на другое их число. При этом способе регулирование скорости происходит не плавно, а ступенчато. Данный способ используется в двух- и трёхскоростных асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором.

Для изменения скольжения двигателя нужно изменять значение сопротивлений, введённых в цепь роторной обмотки через регулировочный реостат. Это возможно только для двигателей с фазным ротором.

Лекция 28.