- •Схемы замещения асинхронной машины
- •Для этого режима сопротивления схем замещения
- •Генераторный режим
- •Режим противовключения
- •Электромагинтый момент Выражение для электромагнитного момента
- •Полезный вращающий момент
- •Пуск трехфазных асинхронных двигателей прямой пуск
- •АвтотрансформаторныЙ пуск
- •Пуск переключением «звезда—треугольник»
- •Импульсное регулирование скорости
- •Магнитное поле и параметры обмотки якоря
- •Характеристики синхронных генераторов
Для этого режима сопротивления схем замещения
Схема 4.
В этих схемах и через намагничивающую цепь протекает ток
При реальном холостом ходе асинхронного двигателя скольжение, хотя и весьма мало (доли процента), по все же отлично от нуля.
Пространственные и временные векторные диаграммы.
а) б)
Рассмотрим на примере двухполюсной машины с трехфазными обмотками. Оси времени направлены вверх. Токи в фазах А и а положительны, положительные направления э. д. с. совпадают с положительными направлениями токов. Потокосцепления или полные потоки фаз А и а положительны и максимальны, когда ось результирующего магнитного потока на направлена вверх. При положительных и максимальных токах и в фазах А и а векторы н. с. первичной и вторичной обмоток А и а будут также направлены вверх. Чередование фаз выбрано таким, чтобы направления вращения магнитного поля на рис. а и векторов на рис. б были одинаковы.
Диаграмма рис. а построена для момента времени, когда потокосцепления фаз А и а от результирующего потока Ф. равны нулю и достигают положительных максимумов через четверть периода тока. При этом пространственный вектор потока Ф на рис.а и временной вектор этого же потока Ф на рис. б будут направлены одинаково, а именно вправо.
Э. д. с. индуктируемые в фазах А и а результирующим потоком Ф, вследствие совпадения осей этих фаз обмоток совпадают по фазе во времени (рис. б). В рассматриваемый момент времени они проходят через отрицательный максимум, как это следует из рис. б н как это можно также установить из рис. а по правилу правой руки.
Пространственный вектор основной гармоники результирующей н.с. обмоток статора и ротора
представляет собой геометрическую сумму их н.с. и будет совпадать на рис. а с направлением вектора Ф. Можно построить также пространственный вектор н. с. первичной обмотки:
Пространственный вектор потока первичной обмотки Ф совпадает в пространстве по фазе с вектором F1 (рис. 24-2, а), и для векторов потока существует соотношение
аналогичное соотношению для пространственных векторов соответствующих н. с.
Параллельно векторам н. с. и на рис. а можно построить также пространственные векторы пропорциональных им токов первичной и вторичной обмоток и. Эти последние векторы можно рассматривать и как пространственные векторы вращающихся пространственных волн тока или линейной нагрузки первичной и вторичной обмоток
Результирующая н. с.
или при переходе к приведенной вторичной обмотке
Геометрическую сумму первичного и вторичного приведенного токов
как и у трансформаторов, называют намагничивающим током.
Таким образом, пространственные и временные векторы диаграммы электромагнитных величин асинхронной машины с заторможенным ротором при совпадении осей фаз обмоток статора и ротора совершенно идентичны. В частности, волны н. с. обмоток статора и ротора сдвинуты в пространстве вдоль окружности машины на такие же углы, на какие сдвинуты по фазе токи соответствующих фаз этих обмоток, и т. д.
Нетрудно также установить, что проекции векторов токов и потокосцеплений на оси фаз А н а рис. а, а также на оси других фаз определяют мгновенные значения токов и потокосцеплений соответствующих фаз. Отметим также, что развитые в связи с рассмотрением рис. а представления о пространственных векторах широко используются в современной математической теории переходных процессов машин переменного тока.
Режимы работы, энергетические диаграммы асинхронной машины
Двигательный режим
(0 < s < 1). Схема замещения асинхронной машины отражает все основные процессы, происходящие в ней, и представляет собой удобную основу для изучения режимов работы машины. Процесс преобразования активной энергии и мощности при двигательном режиме работы асинхронной машины.
Асинхронный двигатель потребляет из сети активную мощность.
Часть этой мощности теряется в виде электрических потерь в активном сопротивлении первичной обмотки:
а другая часть — в виде магнитных потерь в сердечнике статора (первичной цепи):
оставшаяся часть мощности
представляет собой электромагнитную мощность, передаваемую посредством магнитного поля со статора на ротор. На схеме замещения этой мощности соответствует мощность в активном сопротивлении вторичной цепи. Поэтому
Часть этой мощности теряется в виде электрических потерь в активном сопротивлении вторичной обмотки:
Остальная часть мощности Рэм превращается в механическую мощность Рмх, развиваемую на роторе:
или
Часть механической мощности теряется внутри самой машины в виде механических потерь (на вентиляцию, на трение в подшипниках и на щетках машин с фазным ротором, если эти щетки при работе не поднимаются), магнитных потерь в сердечнике ротора и добавочных потерь. Последние вызваны в основном высшими гармониками магнитных полей, которые возникают ввиду наличия высших гармоник н. с. обмоток и зубчатого строения статора и ротора. Во-первых, высшие гармоники поля индуктируют э.д.с. и токи в обмотках, в связи с чем появляются добавочные электрические потери. Эти потери заметны по величине только в обмотках типа беличьей клетки. Во-вторых, эти гармоники поля обусловливают добавочные магнитные потери на поверхности (поверхностные потери) и в теле зубцов (пульсационные потери) статора и ротора. Вращение зубцов ротора относительно зубцов статора вызывает пульсации магнитного потока в зубцах, и поэтому соответствующая часть потерь называется пульсационным и потерями. Магнитные потери в сердечнике ротора при нормальных рабочих режимах обычно очень малы и отдельно не учитываются.
Добавочные потери принимают равными 0,5% от подводимой мощности при номинальной нагрузке. Отметим, что в обмотках возникают также добавочные потери от вихревых токов в связи с поверхностными эффектами..
Полезная механическая мощность на валу, или вторичная мощность
Сумма потерь двигателя.
К.п.д. двигателя
К.п.д. двигателя мощностью Рн = 1 - 1000 кВт при номинальной нагрузке находится соответственно в пределах 0,72 - 0,95. Более высокие к. п. д. имеют двигатели большей мощности и с большей скоростью вращения.
Энергетическая диаграмма асинхронного двигателя.
Режим двигателя.
Режим генератора.