Электротехника теория. Однофазные электрические цепи
 Скачать 1.6 Mb.
|
|
| фаза | начало | конец |
| А | С1 | С4 |
| В | С2 | С5 |
| С | С3 | С6 |
2. Ротор – вращающаяся часть.
У конструкции ротора различают:1)с короткозамкнутым ротором . в пазы ротора вставляют медные неизолированные стержни, по торцам их пазы ротора заливают алюминием. Если
мысленно вынуть обмотку из
ротора, она будет иметь вид беличьего колеса
2)АД с фазным роторомВ пазы ротора закладывают 3 обмотки, выполнен. изолированными проводами, сдвинутые в пространстве машины на 120*.
Соединены звездой. Начало обмоток соединяют с медными кольцами(7), установленными на валу, изолированными от вала и друг от друга. По кольцам скользят неподвижные щетки
49.Получение вращающегося магнитного поля
Каждую фазную обмотку представим в виде одного витка. На рисунке показано условное положительное направление токов в фазных обмотках. Эти токи создают магнитные потоки.На рис покажем векторы максимальных фазных магнитных индукций. Каждая фазная обмотка создает пульсирующий магнитный поток, т.е. поток, значение которого во времени изменяется по синусоиде, а направлен он все время по одной линии.Найдем суммарный магнитное поле, создаваемое тремя обмотками
Найдем суммарную индукцию для t1=T/4
iA=Im iB=0.5Im iC=0.5Im За период Δt=T/6. Вектор суммарной маг индукции
повернут на 60*, т.е. на 1/6 оборота. Т.о. суммарное маг поле- вращающееся поле. Условие получения вращ маг поля: 1) фазные обмотки статора должны быть сдвинуты в пространстве на некоторый угол. 2) токи в обмотке должны быть сдвинуты по фазе. За время 1 переода суммарное поле совершает 1 оборот, т.е. поле перемещается на расстояние дуги окружности статора = одной паре полюсов. Частота вращения маг поля статора обозначают n1 n1=60f/P [об/мин]-синхронная частота вращения . При f= 50Гц n1=3000/Р[об/мин]
50.Принцип действия АД
Рассмотрим 2 проводника обмотки ротора. Вращающийся магнитный поток, созданный обмоткой статора пересекает проводник обмотки ротора и индуцирует в них ЭДС Е2, направление которой определяют по правилу правой руки. Т.к. обмотка ротора замкнута, то под действием ЭДС в ней появляется ток I2, активная составляющая которого I2a совпадает по фазе с ЭДС или напряжением. На проводник с током, находящимся в магнитном поле действует сила F, направление которой определяют по правилу левой руки.
Парой сил создается вращающий момент, под действием которого ротор вращается с частотой n2, в том же направлении, что и магнитный поток, численно n2< n1
Если представить что n2= n1, то проводники ротора не будут пересекаться магнитным потоком, E2=0,I2=0,F=0
Под действием сил трения ротор начнет тормозиться и n2< n1, следовательно n2= n1 невозможно
Скольжение – степень отставания ротора от вращающегося магнитного поля:
s=(n1+n2)/n1 (в относит ед-х) s=(n1+n2)/n1 * 100% (%)
В режиме двигателя скольжение изменяется от 0 до 1. В номинальном режиме sном=0,03 – 0,06
52.Частота ЭДС и тока ротора
n1=60f/p
Частота вращения магнитного поля n1 – это частота с которой магнитное поле пересекает проводники обмотки статора, это поле создано током, частота которого
f=(n1p)/60
При неподвижном роторе частота ЭДС f2 равна частоте сети f. f2=f=(n1p)/60.
При вращающемся роторе частота ЭДС ротора зависит от частоты вращения магнитного поля относительно вращающегося ротора, которая определяется соотношением:
ns=n1−n2.
Тогда частота ЭДС вращающегося ротора: f2=nsp/60=(n1-n2)/n1*n1p/60=fs
Частота ЭДС ротора изменяется пропорционально скольжению и в режиме двигателя имеет наибольшее значение в момент пуска в ход.
Частота ЭДС и тока ротора составляет 3%. от частоты напряжения сети.
Таким образом, в обмотке ротора асинхронной машины частота наводимой ЭДС зависит от частоты вращения ротора.
53.ЭДС статора и ротора
Вращающийся магнитный поток распределен в воздушном зазоре м/д статором и ротором по синусоидальному закону. Поэтому в обмотке статора и ротора вращающийся магнитный поток индуцирует синусоидальные ЭДС. Действующие значения этих ЭДС определяют по тем же формулам, что и в трансформаторе.
E1=4,44w1k1fΦ
В отличии от трансформатора витки обмоток распределены вдоль воздушного зазора занимают несколько пазов. Поэтому в один и тот же момент времени витки фазной обмотки пересекаются магнитным потоком с разной магнитной индукцией.
Следовательно ЭДС в разних витках не совпадают по фазе и складывать их надо векторно.
Векторная сумма по модулю больше алгебраической. Это учитывают обмоточным коэффичиентом.
ЭДС статора.
Магнитное поле, создаваемое обмоткой статора, вращается относительно неподвижного статора с частотой n0=60f)/p и будет наводить в обмотке статора ЭДС. Действующее значение ЭДС, наводимой этим полем в одной фазе обмотки статора определяется выражением:
E1=4,44w1k1fΦ,
где: k1=0.92÷0.98 – обмоточный коэффициент; Φ – результирующее магнитное поле в машине.
ЭДС ротора.
При неподвижном роторе f2=fи E2=4,44w2k2fΦ,
Если ротор вращается, то f2=f×Sн и ЭДС вращающегося ротора определяется соотношением:
E2S=4,44w2k2f2Φ=E2S.
У двигателей с короткозамкнутым ротором каждый стрежень представляет собой отдельную фазу k2=1
Магнитные потоки рассеяния: Фрас1 и Фрас2 также индуцируют ЭДС рассеяния в обмотках. Формулы ЭДС аналогичны. Потокам рассеяния соответствуют индуктивные сопротивления обмоток
Х1- индуктивное сопротивление обмотки статора
Х2- индуктивное сопротивение обмотки ротора(неподвиж) Х2s- инд сопротивление подвижного ротора
Х=ωL Х1=ω1L1 Х2=ω2L2 Х2s=ω2L2=> X2s=sX2
Отношение ЭДС статора к ЭДС неподвижного ротора называется коэффициентом трансформации асинхронной машины.
| k= | E1 | = | w1k1 | . |
| E2 | w2k2 |
У двигателя с фазным ротором к1=к2
54.Ток ротора
2s
Т.к. обмотка ротора замкнута, то под действием ЭДС во вращающемся роторе появляется ток I2, определяемыпо закону Ома: I2=E2s/Z2s=E2s/√(R22+X 2) (1) E2s=s E2 X2s=s X2 I2=sE2/ √(R22+(sX2)2) Делим на s I2=E2/ √((R2/s)2+X22) (2)
Определяем ток по этим формулам, модуль тока остается неизменным. Сдвиг по фазе тока тоже неизменен
(3)Преимущество (3) заключается в том, что в этом случае можно строить совместную векторную диаграмму статора и ротора, т.к ЭДС и токи имеют одну и ту же частоту, что и ЭДС тока статора
Недостатком (1) является то, что рассматривается неподвижный ротор. Факт вращения учитывается зависимостью активного сопротивления обмотки ротора R2/s, который зависит от скольжения.
55.Уравнение МДС и токов
Система токов ротора создает вращающееся магнитное поле ротора, т.к. для ротора выполнены 2 условия получения вращающегося магнитного поля: (обмотки сдвинуты в пространстве, токи сдвинуты по фазе). У двигателя с фазным ротором каждый стержень является отдельной фазой. Стержни расположены в разных пазах, т.е сдвинуты в пространстве.
Вращающий магнитный поток статора распределен в воздушном зазоре по синусоидальному закону. Следовательно, ЭДС в фазных обмотках сдвинуты по фазе, токи тоже. Поэтому вращающийся магнитный поток ротора, вращается относительно ротора с частичной частотой n2, определяемой по формулам :
n1=60f/pn΄=60f2/p =60sf/p=sn1=n1-n2 –частота вращения магнитного поля, созданного обмоткой ротора, относительно самого ротора
Т.к. ротор относительно статора вращается с частотой n2 , то частота вращения магнитного поля ротора относительно статора n΄2= n΄+ n2= n1 Магнитные поля, создаваемые обмотками статора и ротора, вращаются относительно статора с одинаковой частотой n1 , образуя единое результирующее магнитное поле.
Магнитные поля статора и ротора создаются магнитодвижущими силами. В отличие от трансформатора, у трехфазного АД m1, m2 – число фаз обмотки, кроме того надо учесть обмоточные коэффициенты. Как и в трансформаторе, векторная сумма МДС статора и ротора = МДС холостого хода.
m1kоб1I1w1/√2+m2kоб2I2w2/√2=m1kоб1I0w1/√2 – уравнение МДС Разделим на m1kоб1w1/√2 :
I1+I2 m1kоб1w1/( m2kоб2w2)= I0
m1kоб1w1/( m2kоб2w2)= ki –коэффициент трансформации по току Для двигателя с фазным ротором, у которого m1= m2. kоб1= kоб2 ki