Per la quantità di coppia motore a induzione lo sfasamento tra la corrente I 2 ed e ha una grande influenza. ds Rotore E 2S.

Si consideri il caso in cui l'induttanza dell'avvolgimento del rotore è piccola e quindi lo sfasamento può essere trascurato (Fig. 223, a).

Il campo magnetico rotante dello statore è qui sostituito dal campo dei poli N e S, ruotando, diciamo, in senso orario. Usando la regola della mano destra determiniamo la direzione e. ds e correnti nell'avvolgimento del rotore. Le correnti del rotore, interagendo con il campo magnetico rotante, creano una coppia. Le direzioni delle forze che agiscono sui conduttori di corrente sono determinate dalla regola della mano sinistra. Come si può vedere dal disegno, il rotore sotto l'azione delle forze ruoterà nella stessa direzione del campo rotante stesso, cioè in senso orario.

Considera il secondo caso, quando l'induttanza dell'avvolgimento del rotore è grande. In questo caso, lo sfasamento tra la corrente del rotore I 2 ed e. ds anche il rotore E 2S sarà grande. Nella FIG. 223, b, il campo magnetico dello statore di un motore a induzione è ancora mostrato sotto forma di poli rotanti in senso orario N e S. La direzione di e. ds rimane lo stesso di Fig. 223, a, ma per il ritardo della corrente in fase, l'asse campo magnetico il rotore non coinciderà più con la linea neutra del campo dello statore, ma si sposterà di un certo angolo contro la rotazione del campo magnetico. Ciò porterà al fatto che insieme alla formazione di una coppia diretta in una direzione, alcuni conduttori creeranno una coppia opposta.

Da ciò si può vedere che la coppia totale del motore durante uno sfasamento tra corrente ed e. ds il rotore è più piccolo rispetto al caso in cui I 2 ed E 2S sono in fase. Si può dimostrare che la coppia di un motore a induzione è determinata solo dalla componente attiva della corrente del rotore, ovvero la corrente I 2 cos e che può essere calcolata con la formula:

Ф m - flusso magnetico dello statore (e anche approssimativamente uguale al flusso magnetico risultante del motore a induzione);

Angolo di fase tra e. ds e corrente di fase dell'avvolgimento

C è un coefficiente costante.

Dopo la sostituzione:

Dall'ultima espressione si può vedere che la coppia del motore a induzione dipende dallo scorrimento.

Nella FIG. 224 mostra la curva A della coppia del motore rispetto allo scorrimento. Dalla curva si può vedere che al momento dell'avviamento, quando s=l e n = 0, la coppia del motore è piccola. Ciò è spiegato dal fatto che al momento dell'avvio, la frequenza della corrente nell'avvolgimento del rotore è la più alta e la resistenza induttiva dell'avvolgimento è elevata. Di conseguenza, cos ha un valore piccolo (perché

riga 0,1-0,2). Pertanto, sebbene la corrente di avviamento sia elevata, la coppia di avviamento sarà piccola.

Con un certo scorrimento S 1, la coppia del motore avrà un valore massimo. Con un'ulteriore diminuzione dello slittamento, o, in altre parole, con un ulteriore aumento della velocità di rotazione del motore, la sua coppia diminuirà rapidamente.

Per sfalsare e facendo scorrere s = 0, anche la coppia del motore sarà uguale a zero.

Va notato che in un motore asincrono non può praticamente esistere uno scorrimento uguale a zero. Ciò è possibile solo se il rotore è alimentato esternamente con una coppia nel senso di rotazione del campo statorico.

Coppia di spunto può essere aumentato se, al momento dell'avviamento, lo sfasamento tra corrente ed e. ds rotore. Dalla formula

si può vedere che se a una costante reattanza induttiva avvolgimenti del rotore per aumentare la resistenza attiva, quindi l'angolo stesso diminuirà, il che porterà al fatto che aumenterà anche la coppia del motore. Questo viene utilizzato in pratica per aumentare la coppia di spunto del motore. Al momento dell'avviamento viene introdotta nel circuito del rotore una resistenza attiva (reostato di avviamento), che viene poi rimossa non appena il motore aumenta di regime.

Aumentando la coppia di spunto si ottiene la coppia massima del motore con uno scorrimento maggiore (punto S 2 della curva B in FIG. 224). Aumentando la resistenza attiva del circuito del rotore all'avviamento, è possibile ottenere che la coppia massima sarà al momento dell'avviamento (s = 1 curva C).

La coppia di un motore a induzione è proporzionale al quadrato della tensione, quindi anche una piccola diminuzione della tensione è accompagnata da una forte diminuzione della coppia.

La potenza P 1 fornita all'avvolgimento dello statore di un motore a induzione è pari a:

dove m 1 è il numero di fasi.

Lo statore del motore presenta le seguenti perdite di energia:

1) nell'avvolgimento statorico R es. =m 1 io 1 2 r 1 ;

2) nello statore acciaio e isteresi e correnti parassite P C .

La potenza fornita al rotore è la potenza del campo magnetico rotante, detta anche potenza elettromagnetica P eM.

La potenza elettromagnetica è uguale alla differenza tra la potenza fornita al motore e le perdite nello statore del motore, cioè

La differenza tra Р eM e rappresenta le perdite elettriche nell'avvolgimento del rotore Р eP, se trascuriamo le perdite nell'acciaio del rotore a causa della loro irrilevanza (la frequenza di rimagnetizzazione del rotore è solitamente molto piccola):

Pertanto, le perdite nell'avvolgimento del rotore sono proporzionali allo scorrimento del rotore.

Se da potenza meccanica sviluppate dal rotore, sottraggono le perdite meccaniche R mx dovute all'attrito nei cuscinetti del rotore, all'attrito sull'aria, ecc., nonché le perdite aggiuntive R D derivanti dal carico e dovute ai campi vaganti del rotore e le perdite causate da: pulsazioni del campo magnetico nei denti dello statore e nel rotore, allora ci sarà potenza utile sull'albero motore, che indichiamo con P 2 .

L'efficienza di un motore a induzione può essere determinata dalla formula:

Dall'ultima espressione si può vedere che il momento di rotazione di un motore a induzione è proporzionale al prodotto dell'ampiezza del flusso magnetico rotante, della corrente del rotore e del coseno dell'angolo compreso tra e. ds rotore e la sua corrente,

Dal circuito equivalente di un motore asincrono si ottiene il valore della corrente rotorica ridotta, che diamo senza prova.

Il momento sviluppato dal motore è uguale alla potenza elettromagnetica divisa per la velocità sincrona di rotazione dell'azionamento elettrico.

M \u003d P em / ω 0

La potenza elettromagnetica è la potenza trasmessa attraverso il traferro dallo statore al rotore ed è uguale alle perdite nel rotore, determinate dalla formula:

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

m è il numero di fasi.

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

La caratteristica elettromeccanica di un motore asincrono è la dipendenza di I2' dallo scorrimento. Ma da allora macchina asincrona funziona solo come motore elettrico, la caratteristica principale è la caratteristica meccanica.

M \u003d Me m \u003d (Pm / ω 0) (I 2 ') 2 (r 2 '/s) - un'espressione semplificata della caratteristica meccanica.

Sostituendo il valore corrente in questa espressione, otteniamo: M \u003d / [ω 0 [(r 1 + r 2 '/s) 2 + (x 1 + x 2 ') 2 ]]

Al posto di ω 0, è necessario sostituire la velocità meccanica, per cui il numero di coppie polari viene ridotto.

M \u003d / [ω 0 [(r 1 + r 2 '/s) 2 + (x 1 + x 2 ') 2 ]] è l'equazione per la caratteristica meccanica di un motore a induzione.

Quando il motore a induzione entra in modalità generatore, la velocità di rotazione ω > ω 0 e lo scorrimento diventa negativo (s Quando lo scorrimento cambia da 0 a +∞, la modalità è chiamata "modalità freno elettromagnetico".

Dati i valori di scorrimento da o a +∞, otteniamo la caratteristica:

Caratteristica meccanica completa di un motore asincrono.

Come si evince dalla caratteristica meccanica, presenta due estremi: uno nel segmento di variazione di scorrimento nell'area da 0 a +∞, l'altro nel segmento da 0 a -∞. dM/ds=0

M max = / ] + si riferisce alla modalità motore. - si riferisce alla modalità generatore.

M max \u003d M cr M cr - momento critico.

Lo scorrimento in cui il momento raggiunge il suo massimo è chiamato scorrimento critico, ed è determinato dalla formula: s cr = ±

Lo scorrimento critico ha lo stesso valore in entrambe le modalità motore e generatore.

Il valore di M cr può essere ottenuto sostituendo il valore dello scorrimento critico nella formula del momento.

Il momento in cui lo scorrimento è uguale a 1 è chiamato coppia iniziale. L'espressione per la coppia iniziale può essere ottenuta sostituendo 1 nella formula:

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

Poiché il denominatore nella formula del momento massimo è di diversi ordini di grandezza maggiore di U f, è consuetudine considerare M kr ≡U f 2 .

Lo scorrimento critico dipende dal valore della resistenza attiva dell'avvolgimento del rotore R 2 '. La coppia di spunto, come si evince dalla formula, dipende dalla resistenza attiva del rotore r 2 '. questa proprietà della coppia di spunto viene utilizzata nei motori asincroni con rotore di fase, nei quali la coppia di spunto viene aumentata introducendo una resistenza attiva nel circuito del rotore.

7. Trasformatore al minimo

La modalità inattiva del trasformatore è chiamata modalità di funzionamento quando uno degli avvolgimenti del trasformatore è alimentato da una fonte con tensione alternata e con circuiti aperti di altri avvolgimenti. Questa modalità di funzionamento può trovarsi in un vero trasformatore quando è collegato alla rete e il carico alimentato dal suo avvolgimento secondario non è ancora acceso. Di avvolgimento primario trasformatore fa passare la corrente I 0 , allo stesso tempo durante avvolgimento secondario non c'è corrente, perché il circuito è aperto. La corrente I 0 , che passa attraverso l'avvolgimento primario, crea un vassoio Ф 0 che cambia in modo sinusoidale nel circuito magnetico, che, a causa delle perdite magnetiche, è in ritardo rispetto alla corrente in fase di un angolo di perdita δ.

L'entità della coppia di un motore a induzione è fortemente influenzata dallo sfasamento tra la corrente I 2 ed e. ds Rotore E 2S.

Si consideri il caso in cui l'induttanza dell'avvolgimento del rotore è piccola e quindi lo sfasamento può essere trascurato (Fig. 223, a).

Il campo magnetico rotante dello statore è qui sostituito dal campo dei poli N e S, ruotando, diciamo, in senso orario. Usando la regola della mano destra determiniamo la direzione e. ds e correnti nell'avvolgimento del rotore. Le correnti del rotore, interagendo con il campo magnetico rotante, creano una coppia. Le direzioni delle forze che agiscono sui conduttori di corrente sono determinate dalla regola della mano sinistra. Come si può vedere dal disegno, il rotore sotto l'azione delle forze ruoterà nella stessa direzione del campo rotante stesso, cioè in senso orario.

Considera il secondo caso, quando l'induttanza dell'avvolgimento del rotore è grande. In questo caso, lo sfasamento tra la corrente del rotore I 2 ed e. ds anche il rotore E 2S sarà grande. Nella FIG. 223, b, il campo magnetico dello statore di un motore a induzione è ancora mostrato sotto forma di poli rotanti in senso orario N e S. La direzione di e. ds rimane lo stesso di Fig. 223, a, ma a causa del ritardo di fase della corrente, l'asse del campo magnetico del rotore non coinciderà più con la linea neutra del campo dello statore, ma si sposterà di un certo angolo contro la rotazione del campo magnetico. Ciò porterà al fatto che insieme alla formazione di una coppia diretta in una direzione, alcuni conduttori creeranno una coppia opposta.

Da ciò si può vedere che la coppia totale del motore durante uno sfasamento tra corrente ed e. ds il rotore è più piccolo rispetto al caso in cui I 2 ed E 2S sono in fase. Si può dimostrare che la coppia di un motore a induzione è determinata solo dalla componente attiva della corrente del rotore, ovvero la corrente I 2 cos e che può essere calcolata con la formula:

Ф m - flusso magnetico dello statore (e anche approssimativamente uguale al flusso magnetico risultante del motore a induzione);

Angolo di fase tra e. ds e corrente di fase dell'avvolgimento

C è un coefficiente costante.

Dopo la sostituzione:

Dall'ultima espressione si può vedere che la coppia del motore a induzione dipende dallo scorrimento.

Nella FIG. 224 mostra la curva A della coppia del motore rispetto allo scorrimento. Dalla curva si può vedere che al momento dell'avviamento, quando s=l e n = 0, la coppia del motore è piccola. Ciò è spiegato dal fatto che al momento dell'avvio, la frequenza della corrente nell'avvolgimento del rotore è la più alta e la resistenza induttiva dell'avvolgimento è elevata. Di conseguenza, cos ha un valore piccolo (perché

riga 0,1-0,2). Pertanto, sebbene la corrente di avviamento sia elevata, la coppia di avviamento sarà piccola.

Con un certo scorrimento S 1, la coppia del motore avrà un valore massimo. Con un'ulteriore diminuzione dello slittamento, o, in altre parole, con un ulteriore aumento della velocità di rotazione del motore, la sua coppia diminuirà rapidamente.

Per sfalsare e facendo scorrere s = 0, anche la coppia del motore sarà uguale a zero.

Va notato che in un motore asincrono non può praticamente esistere uno scorrimento uguale a zero. Ciò è possibile solo se il rotore è alimentato esternamente con una coppia nel senso di rotazione del campo statorico.

La coppia di spunto può essere aumentata se, al momento dell'avviamento, si riduce lo sfasamento tra la corrente ed e. ds rotore. Dalla formula

si può vedere che se, con una resistenza induttiva costante dell'avvolgimento del rotore, viene aumentata la resistenza attiva, l'angolo stesso diminuirà, il che porterà al fatto che aumenterà anche la coppia del motore. Questo viene utilizzato in pratica per aumentare la coppia di spunto del motore. Al momento dell'avviamento viene introdotta nel circuito del rotore una resistenza attiva (reostato di avviamento), che viene poi rimossa non appena il motore aumenta di regime.

Aumentando la coppia di spunto si ottiene la coppia massima del motore con uno scorrimento maggiore (punto S 2 della curva B in FIG. 224). Aumentando la resistenza attiva del circuito del rotore all'avviamento, è possibile ottenere che la coppia massima sarà al momento dell'avviamento (s = 1 curva C).

La coppia di un motore a induzione è proporzionale al quadrato della tensione, quindi anche una piccola diminuzione della tensione è accompagnata da una forte diminuzione della coppia.

La potenza P 1 fornita all'avvolgimento dello statore di un motore a induzione è pari a:

dove m 1 è il numero di fasi.

Lo statore del motore presenta le seguenti perdite di energia:

1) nell'avvolgimento statorico R es. =m 1 io 1 2 r 1 ;

2) nello statore acciaio e isteresi e correnti parassite P C .

La potenza fornita al rotore è la potenza del campo magnetico rotante, detta anche potenza elettromagnetica P eM.

La potenza elettromagnetica è uguale alla differenza tra la potenza fornita al motore e le perdite nello statore del motore, cioè

La differenza tra Р eM e rappresenta le perdite elettriche nell'avvolgimento del rotore Р eP, se trascuriamo le perdite nell'acciaio del rotore a causa della loro irrilevanza (la frequenza di rimagnetizzazione del rotore è solitamente molto piccola):

Pertanto, le perdite nell'avvolgimento del rotore sono proporzionali allo scorrimento del rotore.

Se dalla potenza meccanica sviluppata dal rotore si sottraggono le perdite meccaniche R mx dovute all'attrito nei cuscinetti del rotore, all'attrito dell'aria, ecc. campo nei denti dello statore e del rotore, allora si avrà potenza utile sull'albero motore, che indichiamo con P 2.

L'efficienza di un motore a induzione può essere determinata dalla formula:

Dall'ultima espressione si può vedere che il momento di rotazione di un motore a induzione è proporzionale al prodotto dell'ampiezza del flusso magnetico rotante, della corrente del rotore e del coseno dell'angolo compreso tra e. ds rotore e la sua corrente,

Dal circuito equivalente di un motore asincrono si ottiene il valore della corrente rotorica ridotta, che diamo senza prova.