Получения вращающегося магнитного поля

Принцип действия асинхронного двигателя и

При работе машины в ее магнитопроводе и около боковых частей обмоток с переменными токами возбуждается изменяющееся магнит­ное поле. Большинство линий магнитного поля сцеплено как с проводниками обмотки статора, так и со стержнями обмотки ротора. Часть поля, образованного такими линиями, называют основным магнитным полем.

Остальные магнитные линии сцеплены либо только с обмоткой статора, либо только с обметкой ротора и называются полями рассея­ния статора и ротора.

Рассмотрим вращающиеся двухполюсное магнитное поле, т.е. поле представленное только одной многовитковой катушкой:

Ось симметрии результирующего магнитного поля располагается по оси той фазы, ток в которой максимален.

Картины результирующего поля, для различных моментов времени, показывают, что конфигурация линий магнитного поля по мере изменения токов в неподвижных катушках не изменяется; происходит лишь равномерное одностороннее вращение вокруг оси машины (например, по движению часовой стрелки) всего спектра магнитных линий поля, а следовательно, и вращение оси их симметрии. Такое поле принято называть вращающимся.

Если изменить порядок чередования фаз, в обмотках статора, то произойдет изменение направления вращения магнитного поля, т.е. оно будет вращаться для рассмотренного случая, по часовой стрелке.

Угловая скорость вращения основного двухполюс­ного магнитного поля численно равна угловой частоте токов в обмотке статора:

Токи в трехфазной обмотке могут возбуждать не только двухпо­люсное, но и многополюсное вращающееся магнитное поле. Для этого количество катушек в фазе увеличивают в число раз, равное требуе­мому числу пар полюсов р магнитного поля, а размеры катушек — уменьшают во столько же раз:

Скорость вращения магнитного поля, образующего две пары по­люсов, будет в два раза меньше, чем скорость вращения двухполюс­ного поля, так как за один период изменения токов полюсы пово­рачиваются на пространственный угол, равный 180°.

Соответственно частота вращения многополюсного поля меньше частоты вращения двухполюсного поля в число раз, равное количеству пар полюсов:

Во всех машинах переменного тока стремятся обеспечить простран­ственное распределение магнитной индукции поля вдоль воздушного зазора между статором и ротором по закону, близкому к синусоидаль­ному, с тем, чтобы ослабить вредное влияние высших гармонических составляющих поля и токов на энергетические показатели работы и механические свойства машин. Желательное распределение получают укладкой сторон витков катушек обмотки в несколько рядом лежащих пазов. Для этого каждую многовитковую катушку обмотки разделяют на соответствующее число секций.

В отличие от основного враща­ющегося поля машины магнитные поля рассеяния не участвуют в про­цессе передачи электромагнитной энергии между статором и ротором, а их интенсивность незначительна.

Величины потокосцеплений полей рассеяния обмо­ток статора и ротора можно считать прямо пропорциональными мгно­венным значениям токов в об­мотках:

Принцип действия асинхронного трехфазного двигателя осно­ван на том, что переменный ток, проходя по трехфазной обмотке статора, создает вокруг него магнитное поле, вращающееся с ча­стотой питающей сети переменного тока. Силовые линии поля пере­секают витки обмотки ротора (замкнутой либо накоротко, либо через сопротивление) и индуктируют в ней электродвижущую силу (э. д. с), вызывающую в обмотке ротора ток. Ток ротора в свою очередь создает магнитное поле, взаимодействующее с вращающим­ся полем статора и заставляющее ротор двигателя вращаться в на­правлении, соответствующем направлению вращения поля статора.

Скорость вращения ротора меньше скорости вращения поли статора, найденной по формуле (1), на величину скольжения. Это условие необходимо для работы асинхронного двигателя, так как, если бы ротор вращался с той же угловой скоростью, что и вра­щающееся поле статора, т, е, синхронно, то витки роторной обмотки не пересекались бы силовыми линиями поля статора и в роторе не индуктировался бы ток, а следовательно, исчезла бы причина, вызывающая его вращение.

Скольжение выражается в относительных единицах или в про­центах и определяется по формулам:

где n_с — синхронная скорость вращения поля статора, об/мин; n_c — номинальная скорость вращения ротора, об/мин.

Дата добавления: 2014-01-04