6.2. Режимы работы асинхронного двигателя
6.2.1. Режим холостого хода при заторможенном роторе
В этом режиме, когда обмотка статора подключена к сети, обмотка ротора разомкнута, а ротор заторможен, физические процессы в АД полностью подобны процессам в трансформаторе при холостом ходе. Отличие заключается только в том, что обмотки статора и ротора распределены по пазам и сопротивление магнитной цепи АД больше, чем в трансформаторе ввиду наличия достаточно большого (0,5 мм и более) воздушного зазора.
Поэтому ток холостого хода Io в АД значительно больше, чем в трансформаторе и может достигать (20…40)% и даже более от номинального тока. Этот ток вызывает увеличение потерь в обмотке статора и уменьшение коэффициента мощности двигателя.
Поскольку тока в роторе в рассматриваемом режиме нет, то и электромагнитный момент Мэм равен нулю.
Часть картины вращающегося магнитного поля статора, созданного током холостого хода статора Io , показана на рисункн 6.2,а.
Магнитный поток взаимоиндукции Фо сцепляется с обмотками ротора и статора и индуктирует в них ЭДС Е1 и Е2. Поток рассеяния Фрс1 сцепляется только с обмоткой статора и индуктирует в ней ЭДС рассеяния Ерс1.
Значения ЭДС Е1 и Е2 равны
}
, (6.10)
где
Фоm
– полный основной магнитный поток;
и
число витков обмотки статора и ротора.
В соотношениях (6.10) имеются ввиду первые гармоники ЭДС статора и ротора.
П
Рисунок
6.2 – Распределение магнитных полей
заторможенного
Асинхронного двигателя при холостом ходе (а) и коротком замыкании (б)
оскольку ротор в
рассматриваемом режиме неподвижен s=1,
то
.
Отношение
(6.11)
называется коэффициентом трансформации ЭДС АД.
ЭДС рассеяния уравновешивается, как и в трансформаторе, равным по величине падением напряжения
, (6.12)
где x1 – индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора.
Падения напряжения на активном сопротивлении обмотки статора равно
.
Уравнение равновесия ЭДС цепи статора для холостого хода при неподвижном роторе имеет вид
.
(6.13)
Падение напряжения при холостом ходе весьма мало, поэтому можно записать, что
или
. (6.I4)
С
хема
замещения обмотки статора в рассматриваемом
режиме целиком подобна схеме замещения
трансформатора на холостом ходу и
представлена на рисунке 6.3(а).
Рисунок
6.3 – Схемы замещения обмотки статора
(а) асинхронногоДвигателя и вторичной цепи (б) при неподвижном роторе
6.2.2. Режим короткого замыкания ад
Если теперь ротор оставить неподвижным, а его обмотку замкнуть, то будет иметь место короткое замыкание АД, подобное короткому замыканию трансформатора. Этот режим имеет место в первый момент пуска АД, когда ротор еще не пришел во вращение. Ток статора АД при коротком замыкании составляет (4…7) Ιн, поэтому во избежание чрезмерного нагревания и повреждения изоляции обмоток двигатель нельзя длительно оставлять при коротком замыкании под полным напряжением.
Часть картины распределения магнитных полей АД при коротком замыкании показана на рисунок 6.2(б).
Основной магнитный поток Фо создается в этом режиме совместным действием МДС статора F1 и ротора F2,
, 
,
т.е. выполняется равенство
(6.I5)
где m1 и m2 – число фаз обмотки статора и ротора соответственно,
p –число пар полюсов.
Равенство (6.15) можно преобразовать к виду
(6.16)
Уравнение (6.16) носит название уравнения равновесия токов и справедливо для любого режима работы АД.
Если величиной тока Ιо пренебречь, то будет иметь равенство
Отношение
(6.18)
называется коэффициентом трансформации тока.
Магнитный поток рассеяния Фрс2 создает в обмотке ротора ЭДС рассеяния Ерс2, величина которой определяется равенством
, (6.19)
где x2 – индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора.
Падение
напряжения на активном сопротивлении
обмотки ротора равно
.
Уравнения равновесия ЭДС для обмоток статора и ротора имеет вид
(6.20)
Схема замещения вторичной цепи при неподвижном роторе представлена на рисунке 6.3,б.
Ток ротора Ι2 определяется из выражения
.
(6.21)
Если в асинхронной машине с заторможенным ротором в цепь обмотки ротора включить сопротивление нагрузки, то ее можно использовать в качестве трансформатора.