6.2.3. Рабочий режим асинхронного двигателя

Если ротор двигателя растормозить, а его обмотку оставить замкнутой, то он будет вращаться со скоростью n₂, всегда меньшей, чем скорость вращения поля статора n₁. Поскольку при этом величина напряжения сети не изменяется, то ЭДС Е₁ и магнитный поток Ф_о будут иметь приблизительно те же значения, что и при неподвижном роторе.

Во вращающемся роторе в связи с изменением частоты f₂ = f₁s изменяются и зависящие от нее величины ,,.

Они равны

, (6.22)

, (6.23)

где E₂ и x₂ – соответствуют неподвижному ротору.

Как видно, ЭДС, индуктированная во вращающемся роторе, рав­на ЭДС неподвижного ротора, умноженной на скольжение. Аналогично, индуктивное сопротивление вращающегося ротора равно индуктивному сопротивлению неподвижного ротора, умноженному на скольжение.

Активное сопротивление ротора АД нормального исполнения мало зависит от частоты, поэтому принимают .

Уравнения равновесия ЭДС статора и вращающегося ротора запи­сываются следующим образом

6.24)

Эквивалентная схема замещения вращающегося ротора показана на рисунке 6.4(а).

Ток ротора равен

. (6.25)

С

Рисунок 6.4 – Эквивалентная схема замещения ротора

увеличением нагрузки на валу скольжение s возрастает так как для создания большего вращающего момента необходимо увеличение тока Ι_2S, для чего должна увеличиться ЭДС Е_2S = Е₂s, индуктируемая во вращающемся роторе. Вместе с током Ι_2S увеличивается ток I₁, увеличиваются падения напряжения на сопротивлениях r₁ и x₁, а следовательно несколько уменьшается ЭДС Е₁, магнитный поток Ф_оm и ток Ι₁₀ .

О

Рисунок 6.4 - Эквивалентные схемы замещения вращающегося (а) и

неподвижного (б) ротора асинхронного двигателя

Рисунок 6.4 - Эквивалентные схемы замещения вращающегося (а) и

неподвижного (б) ротора асинхронного двигателя

Рисунок 6.4 - Эквивалентные схемы замещения вращающегося (а) и

неподвижного (б) ротора асинхронного двигателя

Рисунок 6.4 - Эквивалентные схемы замещения вращающегося (а) и

неподвижного (б) ротора асинхронного двигателя

днако уменьшение основного потока Ф_оm при изменении скольжения от

Рисунок 6.4 - Эквивалентные схемы замещения вращающегося (а) и

неподвижного (б) ротора асинхронного двигателя

Рисунок 6.4 - Эквивалентные схемы замещения вращающегося (а) и

неподвижного (б) ротора асинхронного двигателя

до s_н составляет лишь несколько процентов, поэтому при приближенных расчетах при U₁=const принимается также Ф_om = const, что и было отмечено в начале данного параграфа.

6.3. Приведение вращающегося ротора к эквивалентному

неподвижному ротору. Схема замещения и векторная

диаграмма приведенного АД

Анализ режимов работы АД и его расчет значительно упрощаются, если о

Рисунок 6.4 - Эквивалентные схемы замещения вращающегося (а) и

неподвижного (б) ротора асинхронного двигателя

Рисунок 6.4 - Эквивалентные схемы замещения вращающегося (а) и

неподвижного (б) ротора асинхронного двигателя

бъединить схемы замещения статора (рисунок 6.3,а) и ротора (рисунок 6.4,а) в единую схему замещения и таким образом формально свести явления во вращающемся двигателе к явлениям в неподвижном трансформаторе. Это объединение возможно, если, во-первых, добиться, чтобы частота тока в роторе f₂ была равна частоте f₁, во-вторых, чтобы ЭДС в роторе Е_2S была равна ЭДС Е₁.

Первое условие выполняется путем формального преобразования соотношения (6.25).

Если разделить все члены этого уравнения на скольжение s то оно преобразуется к виду

. (6.26)

По формуле (6.26) ток Ι₂ зависит от ЭДС Е₂ неподвижного ротора, имеющей частоту f₁ питающей сети. Сопротивление x₂ также соответствует неподвижному ротору, т.е. частоте f₁, тогда как активное сопротивление обмотки ротора становится равным r₂/s.

При таком переходе ток Ι₂, вычисленный по формуле (6.26), по сравнению с током Ι_2S формулы (6.25) не изменится ни по величине, ни по фазе, но будет иметь частоту питающей сети. В соответствии с этим эквивалентная схема для вращающегося ротора (рисунок 6.4,а), может быть заменена эквивалентной схемой неподвижного ротора (рисунок 6.4,б).

Таким образом, путем формальных преобразований схему замещения вращающегося ротора можно заменить эквивалентной схемой замещения, в которой величины Е₂ и – постоянны, а изменится лишь параметр , учитывающий изменение нагрузки двигателя.

Второе условие достигается путем приведения обмотки неподвижного ротора к обмотке статора, т.е. замены ее такой обмоткой, которая имеет одинаковые с обмоткой статора число фаз, число витков и тот же обмоточный коэффициент. При этом у приведенного ротора, также как и у приведенной вторичной обмотки трансформатора мощности и фазовый угол между векторами и должны оставаться такими же как и до приведения.

Пересчет реальных параметров обмотки ротора на приведенные производится по следующим формулам

_(6.27)

Схема замещения приведенного АД показана на рисунке 6.5. Она подобна схеме замещения приведенного трансформатора. Единственным отличием является зависимость активного сопротивления от скольжения, которое учитывает изменение нагрузки двигателя.

Рисунок 6.5 – Схемы замещения приведенного асинхронного