Трехфазная асинхронная машина при вращающемся роторе

Режим двигателя

Рассмотрим два крайних режима двигателя:

а) холостой ход двигателя

При холостом ходе нет нагрузки на валу, ротор под действием вращающего магнитного поля статора разгонится до скорости близкой к синхронной, а ток статора равен току холостого хода. Мощность, потребляемая из сети пойдет на покрытие потерь, т.е.

Р_о = Р_эл1 + Р_мг + Р_мех + Р_доб

Разница между тр-м и двигателем будет только конструктивная. В двигателе имеется воздушный зазор. Поэтому ток холостого хода двигателя равен 20 ¸ 30% от номинального.

б) режим короткого замыкания

При этом режиме ротор механически заторможен, а обмотка ротора закорочена. К статору подводится пониженное напряжение, при котором ток имеет значение близкое к номинальному. Мощность короткого замыкания пойдет на покрытие потерь в стали и обмотках. При номинальном напряжении пусковой ток

I_п = (5 ¸ 7)I_н.

Используя данные режима холостого хода и короткого замыкания можно построить круговую диаграмму, а по ней определить рабочие характеристики двигателя при нагрузке.

При рассмотрении этого вопроса мы увидим, что частота ротора, ЭДС и индуктивное сопротивление с изменением скорости вращения ротора не остаются постоянными. Запишем выражение ЭДС неподвижного ротора:

для вращающего ротора

где f₂ – частота ЭДС ротора

тогда

т.е. ЭДС ротора при вращении равна ЭДС неподвижного ротора на скольжение и частота ротора равна частоте неподвижного ротора (f₁) на скольжение.

Индуктивное сопротивление ротора при неподвижном состоянии

где L₂– индуктивность фазы ротора

при вращающемся роторе

т.е. индуктивное сопротивление вращающегося ротора равно индуктивному сопротивлению при неподвижном роторе на скольжение.

Таким образом, видим, что частота, ЭДС и индуктивное сопротивление ротора зависят от скольжения. Теперь можно записать выражение для тока ротора:

Ток ротора будет создавать магнитный поток.

1) Посмотрим, с какой скоростью будет вращаться магнитный поток созданный током ротора I₂ по отношению к ротору.

2) Посмотрим, с какой скоростью будет вращаться магнитный поток ротора по отношению к неподвижному статору т.к.

Видим, что поле ротора независимо от скольжения по отношению к неподвижному статору вращается с синхронной скоростью, а поле статора так же вращается с синхронной скоростью по отношению к неподвижному статору. Поэтому в пространстве поле статора и ротора неподвижны между собой. Только при этом условии возможно взаимодействие. Ток ротора создает намагничивающую силу , по закону Ленца она направлена против намагничивающей силы статора. Поэтому уравнение н.с. запишется

.

При холостом ходе ток равен I₀, по мере нагрузки E₂ увеличивается, растет и I₂, увеличивается F₂ и поток ротора, который размагничивает поток статор, что приводит к уменьшению ЭДС Е₁ и к увеличению тока I₁ до такой величины, чтобы скомпенсировать размагничивающий поток ротора и обеспечить постоянство потока.