Методические указания. Асинхронный двигатель состоит из неподвижной части – статора и подвижной – ротора

Асинхронный двигатель состоит из неподвижной части – статора и подвижной – ротора. Принцип действия электрических машин переменного тока основан на вращающемся магнитном поле. Для его получения на статоре располагается многофазная обмотка, обычно трехфазная. Чтобы получить вращающееся круговое магнитное поле необходимо чтобы оси фазных обмоток были сдвинуты в пространстве на угол , а сдвиг токов фаз во времени должен составлять . Здесь - число фаз обмотки, р - число пар полюсов. Для трехфазной обмотки сдвиг осей фазных обмоток в пространстве при р = 1 должен составлять 120 град. эл. (рис. 1) и временной сдвиг фазных токов 120 град. эл. (рис. 2).

На рис. 3 начала фаз обозначаются: U1, V1, W1. Концы фаз обозначаются соответственно: U2, V2, W2.

Пример выполнения задания показан на рис. 3.

Рис. 3. Схема преобразования энергии асинхронного двигателя

По эпюре системы трехфазных токов рис. 2 определяются мгновенные значения токов фаз для заданного момента времени (табл. 1) Так для момента времени 90 град. эл. и чередования токов фаз, указанных без скобок , , . По известному значению токов фаз на рис. 3 проставляются токи по следующему правилу. За положительное направление тока принимается направление тока от начала фазы к концу. При этом в проводнике соответствующем началу фазы ток направляется за плоскость чертежа (обозначается крестом), а в проводнике соответствующем концу фазы ток направляется от плоскости рисунка (обозначается точкой).

Токи протекающие по фазам обмотки статора создают намагничивающие силы, под действием которых возникают пульсирующие магнитные поля, направление вектора индукции (силовых линий магнитного поля) которых определяется по правилу правого винта (буравчика), иллюстрация которого представлена на рис. 4. Положительным направлением оси обмотки считается такое, которое совпадает с направлением вектора индукции при протекании фазного тока от начала к концу обмотки. Направление вектора намагничивающей силы обмотки совпадает с положительным направлением оси этой обмотки при положительном значении тока, и противоположно ему при отрицательном значении. На рис. 5 строится диаграмма намагничивающих сил фазных обмоток статора в соответствии с направлением и значением тока каждой фазы. Геометрическая сумма намагничивающих сил всех трех фаз создает суммарную (результирующую) намагничивающую силу .

Рис. 4. К определению направления индукции магнитного поля

Рис. 5. Диаграмма намагничивающих сил фаз статорных обмоток

Результирующая намагничивающая сила создает результирующий магнитный поток. На рис. 3 изображаются линии магнитного поля, которые совпадают по направлению с результирующей намагничивающей силой. Магнитное поле распределяется по замкнутому контуру, замыкаясь по сердечникам статора и ротора и дважды пересекая воздушный зазор. Магнитный поток Ф есть поток вектора магнитной индукции через площадь S .

Для определения направления вращения магнитного поля строится диаграмма намагничивающих сил, аналогично рис. 5, для последующего момента времени отличающегося от первоначального на произвольный угол (например, 30 град. эл.), для чего по эпюре токов рис. 2 определяются соответствующие фазные токи.

По результатам построений результирующий вектор магнитного потока повернется относительно первоначального положения. Соответственно изменят свое направление и линии магнитного поля. Определив таким образом направление вращения магнитного поля обмотки статора , указываем его на рис. 3.

Магнитное поле статора вращается относительно проводников обмоток статора и ротора, в результате чего в этих обмотках индуцируются электродвижущие силы (ЭДС). Направление ЭДС определяется по правилу правой руки: рука располагается таким образом, чтобы силовые линии магнитного поля входили в ладонь, а большой палец направляется согласно с нормальной составляющей скорости проводника (перпендикулярной оси проводника), то возникающая в проводнике ЭДС совпадает с направлением четырех остальных вытянутых пальцев правой руки (рис. 6). На рис. 3 проставьте направление ЭДС в проводниках обмотки ротора для распределения магнитного поля соответствующего заданному моменту времени. Обратите внимание, что неподвижные проводники ротора перемещаются относительно магнитного поля в сторону противоположную вращению магнитного поля.

Рис. 6. К определению направления ЭДС проводника

Под действием наведенной ЭДС в обмотке ротора, если она имеет замкнутую электрическую цепь, возникнет электрический ток. Примем, что ток ротора и ЭДС совпадают по фазе. Это означает, что направление тока и ЭДС в проводниках обмотки ротора совпадают по направлению.

На проводник с током в магнитном поле действует сила Ампера, направление которой определяется по правилу левой руки: если расположить руку таким образом, что силовые линии магнитного поля будут входить в ладонь, вытянутые пальцы направить по току, то отогнутый большой палец покажет направление действующей силы (рис. 7).

Рис. 7. К определению силы действующей на проводник

Проставьте в соответствии с этим правилом на рис. 3 силы, действующие на проводники ротора. Сумма всех сил, действующих на проводники ротора, создает электромагнитный момент. Если этот момент больше момента сопротивления на валу двигателя, то ротор придет во вращение. На рис. 3 укажите направление вращения ротора n.

Дата добавления: 2015-07-15