За размера на въртящия момент асинхронен двигателголямо влияние оказва фазовото изместване между тока I 2 и e. д.с. E 2S ротор.

Помислете за случая, когато индуктивността на намотката на ротора е малка и следователно фазовото изместване може да бъде пренебрегнато (фиг. 223, а).

Въртящото се магнитно поле на статора тук е заменено от полето на N и S полюсите, въртящи се, да кажем, по посока на часовниковата стрелка. Използвайки правилото на дясната ръка, определяме посоката e. д.с. и токове в намотката на ротора. Роторните токове, взаимодействайки с въртящото се магнитно поле, създават въртящ момент. Посоките на силите, действащи върху проводници с ток, се определят от правилото на лявата ръка. Както се вижда от чертежа, роторът под действието на силите ще се върти в същата посока като самото въртящо се поле, тоест по посока на часовниковата стрелка.

Помислете за втория случай, когато индуктивността на намотката на ротора е голяма. В този случай фазовото изместване между тока на ротора I 2 и e. д.с. ротор E 2S също ще бъде голям. На фиг. 223, b, магнитното поле на статора на асинхронен двигател все още е показано под формата на въртящи се по часовниковата стрелка полюси N и S. Посоката на e. д.с. остава същата като на фиг. 223, а, но поради забавянето на тока във фаза, оста магнитно полероторът вече няма да съвпада с неутралната линия на статорното поле, а ще се измести с някакъв ъгъл срещу въртенето на магнитното поле. Това ще доведе до факта, че заедно с образуването на въртящ момент, насочен в една посока, някои проводници ще създадат противоположен въртящ момент.

От това може да се види, че общият въртящ момент на двигателя по време на фазово изместване между тока и e. д.с. роторът е по-малък, отколкото в случая, когато I 2 и E 2S са във фаза. Може да се докаже, че въртящият момент на асинхронния двигател се определя само от активната компонента на тока на ротора, т.е. тока I 2 cos и че може да се изчисли по формулата:

Ф m - магнитен поток на статора (и също приблизително равен на резултантния магнитен поток на асинхронния двигател);

Фазов ъгъл между e. д.с. и фазов ток на намотката

C е постоянен коефициент.

След смяна:

От последния израз се вижда, че въртящият момент на асинхронния двигател зависи от приплъзването.

На фиг. 224 показва крива А на въртящия момент на двигателя спрямо приплъзването. От кривата се вижда, че в момента на пускане, когато s=l и n=0, въртящият момент на двигателя е малък. Това се обяснява с факта, че в момента на стартиране честотата на тока в намотката на ротора е най-висока и индуктивното съпротивление на намотката е голямо. В резултат на това cos има малка стойност (тъй като

ред 0,1-0,2). Следователно, въпреки че стартовият ток е голям, стартовият въртящ момент ще бъде малък.

При известно приплъзване S 1 въртящият момент на двигателя ще има максимална стойност. С по-нататъшно намаляване на приплъзването или, с други думи, с по-нататъшно увеличаване на скоростта на въртене на двигателя, неговият въртящ момент бързо ще намалее.

При залитане и при плъзгане s = 0 въртящият момент на двигателя също ще бъде равен на нула.

Трябва да се отбележи, че при асинхронен двигател приплъзване, равно на нула, практически не може да съществува. Това е възможно само ако роторът се захранва отвън с въртящ момент в посоката на въртене на полето на статора.

Стартов въртящ моментможе да се увеличи, ако в момента на стартиране фазовото изместване между тока и e. д.с. ротор. От формулата

може да се види, че ако при константа индуктивно съпротивлениенамотките на ротора за увеличаване на активното съпротивление, тогава самият ъгъл ще намалее, което ще доведе до факта, че въртящият момент на двигателя също ще се увеличи. Това се използва на практика за увеличаване на стартовия въртящ момент на двигателя. В момента на стартиране във веригата на ротора се въвежда активно съпротивление (стартов реостат), което след това се отстранява веднага щом двигателят увеличи скоростта.

Увеличаването на началния въртящ момент води до постигане на максимален въртящ момент на двигателя с повече приплъзване (точка S 2 от крива B на ФИГ. 224). Чрез увеличаване на активното съпротивление на веригата на ротора при стартиране е възможно да се постигне, че максималният въртящ момент ще бъде в момента на стартиране (s = 1 крива C).

Въртящият момент на асинхронния двигател е пропорционален на квадрата на напрежението, така че дори малко намаляване на напрежението е придружено от рязко намаляване на въртящия момент.

Мощност P 1, подадена към намотката на статора на асинхронен двигател, е равна на:

където m 1 е броят на фазите.

Статорът на двигателя има следните загуби на енергия:

1) в намотката на статора R es. =m 1 I 1 2 r 1 ;

2) в стоманата на статора и хистерезис и вихрови токове P C .

Мощността, подадена към ротора, е мощността на въртящото се магнитно поле, наричана още електромагнитна мощност P eM.

Електромагнитната мощност е равна на разликата между мощността, подадена към двигателя, и загубите в статора на двигателя, т.е.

Разликата между Р eM и представлява електрическите загуби в намотката на ротора Р eP, ако пренебрегнем загубите в стоманата на ротора поради тяхната незначителност (честотата на повторно намагнитване на ротора обикновено е много малка):

Следователно загубите в намотката на ротора са пропорционални на приплъзването на ротора.

Ако от механична мощностразвити от ротора, извадете механичните загуби R mx, дължащи се на триене в лагерите на ротора, триене във въздуха и т.н., както и допълнителни загуби R D, възникващи при натоварване и поради разсеяни полета на ротора, и загуби, причинени от: пулсации на магнитното поле в зъбите на статора и ротора, тогава ще има полезна мощност на вала на двигателя, която обозначаваме с P 2 .

Ефективността на асинхронен двигател може да се определи по формулата:

От последния израз се вижда, че моментът на въртене на асинхронен двигател е пропорционален на произведението от големината на въртящия се магнитен поток, тока на ротора и косинуса на ъгъла между e. д.с. ротор и неговия ток,

От еквивалентната схема на асинхронен двигател се получава стойността на намаления ток на ротора, която даваме без доказателство.

Моментът, развиван от двигателя, е равен на електромагнитната мощност, разделена на синхронната скорост на въртене на електрическото задвижване.

M \u003d P em / ω 0

Електромагнитната мощност е мощността, предавана през въздушната междина от статора към ротора и е равна на загубите в ротора, които се определят по формулата:

P em \u003d m I 2 2 (r 2 '/s)

m е броят на фазите.

M \u003d M em \u003d (Pm / ω 0) (I 2 ') 2 (r 2 '/s)

Електромеханичната характеристика на асинхронния двигател е зависимостта на I2' от приплъзването. Но тъй като асинхронна машинаработи само като електродвигател, основната характеристика е механичната характеристика.

M \u003d Me m \u003d (Pm / ω 0) (I 2 ') 2 (r 2 '/s) - опростен израз на механичната характеристика.

Замествайки текущата стойност в този израз, получаваме: M \u003d / [ω 0 [(r 1 + r 2 '/s) 2 + (x 1 + x 2 ') 2 ]]

Вместо ω 0, трябва да замените механичната скорост, в резултат на което броят на двойките полюси се намалява.

M \u003d / [ω 0 [(r 1 + r 2 '/s) 2 + (x 1 + x 2 ') 2 ]] е уравнението за механичната характеристика на асинхронен двигател.

Когато асинхронният двигател премине в генераторен режим, скоростта на въртене ω > ω 0 и приплъзването става отрицателно (s Когато приплъзването се промени от 0 до +∞, режимът се нарича "режим на електромагнитна спирачка".

При дадени стойности на приплъзване от o до +∞, получаваме характеристиката:

Пълна механична характеристика на асинхронен двигател.

Както се вижда от механичната характеристика, тя има два екстремума: единият в сегмента на изменение на приплъзването в областта от 0 до +∞, другият в сегмента от 0 до -∞. dM/ds=0

M max = / ] + се отнася за режима на двигателя. - отнася се за генераторния режим.

M max \u003d M cr M cr - критичен момент.

Плъзгането, при което моментът достига своя максимум, се нарича критично приплъзване и се определя по формулата: s cr = ±

Критичното приплъзване има една и съща стойност както в двигателен, така и в генераторен режим.

Стойността на M cr може да се получи чрез заместване на стойността на критичното приплъзване във формулата за момента.

Моментът, когато приплъзването е равно на 1, се нарича начален въртящ момент. Изразът за началния въртящ момент може да се получи чрез заместване на 1 във формулата:

M p \u003d / [ω 0 [(r 1 + r 2 ’) 2 + (x 1 + x 2 ’) 2 ]]

Тъй като знаменателят във формулата за максималния момент е с няколко порядъка по-голям от U f, обичайно е да се разглежда M kr ≡U f 2 .

Критичното приплъзване зависи от стойността на активното съпротивление на намотката на ротора R 2 '. Стартовият въртящ момент, както се вижда от формулата, зависи от активното съпротивление на ротора r 2 ’. това свойство на пусковия момент се използва в асинхронни двигатели с фазов ротор, при които пусковият момент се увеличава чрез въвеждане на активно съпротивление в роторната верига.

7. Трансформатор на празен ход

Режимът на празен ход на трансформатора се нарича режим на работа, когато една от намотките на трансформатора се захранва от източник с променливо напрежение и с отворени вериги на други намотки. Този режим на работа може да бъде в истински трансформатор, когато е свързан към мрежата и товарът, захранван от неговата вторична намотка, все още не е включен. Токът I 0 преминава през първичната намотка на трансформатора, в същото време по време вторична намотканяма ток, защото веригата е отворена. Токът I 0 , преминавайки през първичната намотка, създава синусоидално променяща се тава Ф 0 в магнитната верига, която поради магнитни загуби изостава от тока във фаза с ъгъл на загуба δ.

Големината на въртящия момент на асинхронния двигател е силно повлияна от фазовото изместване между тока I 2 и e. д.с. E 2S ротор.

Помислете за случая, когато индуктивността на намотката на ротора е малка и следователно фазовото изместване може да бъде пренебрегнато (фиг. 223, а).

Въртящото се магнитно поле на статора тук е заменено от полето на N и S полюсите, въртящи се, да кажем, по посока на часовниковата стрелка. Използвайки правилото на дясната ръка, определяме посоката e. д.с. и токове в намотката на ротора. Роторните токове, взаимодействайки с въртящото се магнитно поле, създават въртящ момент. Посоките на силите, действащи върху проводници с ток, се определят от правилото на лявата ръка. Както се вижда от чертежа, роторът под действието на силите ще се върти в същата посока като самото въртящо се поле, тоест по посока на часовниковата стрелка.

Помислете за втория случай, когато индуктивността на намотката на ротора е голяма. В този случай фазовото изместване между тока на ротора I 2 и e. д.с. ротор E 2S също ще бъде голям. На фиг. 223, b, магнитното поле на статора на асинхронен двигател все още е показано под формата на въртящи се по часовниковата стрелка полюси N и S. Посоката на e. д.с. остава същата като на фиг. 223, а, но поради фазовото забавяне на тока, оста на магнитното поле на ротора вече няма да съвпада с неутралната линия на статорното поле, а ще се измести с някакъв ъгъл срещу въртенето на магнитното поле. Това ще доведе до факта, че заедно с образуването на въртящ момент, насочен в една посока, някои проводници ще създадат противоположен въртящ момент.

От това може да се види, че общият въртящ момент на двигателя по време на фазово изместване между тока и e. д.с. роторът е по-малък, отколкото в случая, когато I 2 и E 2S са във фаза. Може да се докаже, че въртящият момент на асинхронния двигател се определя само от активната компонента на тока на ротора, т.е. тока I 2 cos и че може да се изчисли по формулата:

Ф m - магнитен поток на статора (и също приблизително равен на резултантния магнитен поток на асинхронния двигател);

Фазов ъгъл между e. д.с. и фазов ток на намотката

C е постоянен коефициент.

След смяна:

От последния израз се вижда, че въртящият момент на асинхронния двигател зависи от приплъзването.

На фиг. 224 показва крива А на въртящия момент на двигателя спрямо приплъзването. От кривата се вижда, че в момента на пускане, когато s=l и n=0, въртящият момент на двигателя е малък. Това се обяснява с факта, че в момента на стартиране честотата на тока в намотката на ротора е най-висока и индуктивното съпротивление на намотката е голямо. В резултат на това cos има малка стойност (тъй като

ред 0,1-0,2). Следователно, въпреки че стартовият ток е голям, стартовият въртящ момент ще бъде малък.

При известно приплъзване S 1 въртящият момент на двигателя ще има максимална стойност. С по-нататъшно намаляване на приплъзването или, с други думи, с по-нататъшно увеличаване на скоростта на въртене на двигателя, неговият въртящ момент бързо ще намалее.

При залитане и при плъзгане s = 0 въртящият момент на двигателя също ще бъде равен на нула.

Трябва да се отбележи, че при асинхронен двигател приплъзване, равно на нула, практически не може да съществува. Това е възможно само ако роторът се захранва отвън с въртящ момент в посоката на въртене на полето на статора.

Стартовият въртящ момент може да се увеличи, ако в момента на стартиране фазовото изместване между тока и e се намали. д.с. ротор. От формулата

може да се види, че ако при постоянно индуктивно съпротивление на намотката на ротора се увеличи активното съпротивление, тогава самият ъгъл ще намалее, което ще доведе до факта, че въртящият момент на двигателя също ще се увеличи. Това се използва на практика за увеличаване на стартовия въртящ момент на двигателя. В момента на стартиране във веригата на ротора се въвежда активно съпротивление (стартов реостат), което след това се отстранява веднага щом двигателят увеличи скоростта.

Увеличаването на началния въртящ момент води до постигане на максимален въртящ момент на двигателя с повече приплъзване (точка S 2 от крива B на ФИГ. 224). Чрез увеличаване на активното съпротивление на веригата на ротора при стартиране е възможно да се постигне, че максималният въртящ момент ще бъде в момента на стартиране (s = 1 крива C).

Въртящият момент на асинхронния двигател е пропорционален на квадрата на напрежението, така че дори малко намаляване на напрежението е придружено от рязко намаляване на въртящия момент.

Мощност P 1, подадена към намотката на статора на асинхронен двигател, е равна на:

където m 1 е броят на фазите.

Статорът на двигателя има следните загуби на енергия:

1) в намотката на статора R es. =m 1 I 1 2 r 1 ;

2) в стоманата на статора и хистерезис и вихрови токове P C .

Мощността, подадена към ротора, е мощността на въртящото се магнитно поле, наричана още електромагнитна мощност P eM.

Електромагнитната мощност е равна на разликата между мощността, подадена към двигателя, и загубите в статора на двигателя, т.е.

Разликата между Р eM и представлява електрическите загуби в намотката на ротора Р eP, ако пренебрегнем загубите в стоманата на ротора поради тяхната незначителност (честотата на повторно намагнитване на ротора обикновено е много малка):

Следователно загубите в намотката на ротора са пропорционални на приплъзването на ротора.

Ако от механичната мощност, развита от ротора, извадите механичните загуби R mx, дължащи се на триене в лагерите на ротора, триене във въздуха и т.н., както и допълнителни загуби R D, възникващи при натоварване и поради полета на разсейване на ротора, и загуби, причинени чрез поле в зъбите на статора и ротора, тогава ще има полезна мощност на вала на двигателя, която обозначаваме с P 2.

Ефективността на асинхронен двигател може да се определи по формулата:

От последния израз се вижда, че моментът на въртене на асинхронен двигател е пропорционален на произведението от големината на въртящия се магнитен поток, тока на ротора и косинуса на ъгъла между e. д.с. ротор и неговия ток,

От еквивалентната схема на асинхронен двигател се получава стойността на намаления ток на ротора, която даваме без доказателство.