Меню

От чего зависит частота тока в обмотки ротора

Эдс, частота тока ротора, скольжение

Из выражения (10.11) следует, что частота тока статора пропорциональна частоте вращения магнитного поля, созданного током статора:

Так как ротор вращается в сторону поля (рис. 10.14), частота пересечения его обмотки магнитным полем будет определяться разностью частот вращения магнитного поля и ротора. По аналогии с (10.20) частота тока ротора

f2 = (nn)р/60. (10.21)

Из отношения (10.20) к (10.21)

получаем выражение частоты тока ротора

f2 = f1 (nn)/n = f1s, (10.22)

где s — скольжение:

s = (nn)/n. (10.23)

Скольжение — величина безразмерная, представляющая собой частоту вращения ротора относительно поля статора, выраженную в долях частоты вращения поля статора. Когда ротор неподвижен (n = 0),

Рис. 10.14. К пояснению скольжения и частоты тока ротора

s = (n — 0)/n = 1; f2 = f1s = f1 • 1 = f1.

Если ротор вращается с частотой поля, то

s = (nn)/n = 0; f2 = f1s = f2 • 0 = 0.

При неподвижном роторе его обмотка относительно поля находится в тех же условиях, что и обмотка статора. Поэтому ЭДС обмотки ротора может быть определена по аналогичной формуле, что и ЭДС обмотки статора:

где w2 — число витков фазы обмотки ротора k02 — обмоточный коэффициент обмотки ротора. Когда ротор вращается,

Из отношения (10.24) и (10.25) вытекает, что

Подставив в (10.26) вместо f2 его значение из (10.22), получим

Таким образом, ЭДС обмотки ротора пропорциональна скольжению.

При n = 0 s = 1, E2 = E; при n = n s = 0, E2 = 0.

Индуктивные сопротивления обмоток статора и ротора

Ток обмотки статора создает вращающийся магнитный поток, основная часть которого Ф (см. рис. 10.13, б) сцеплена с обмоткой статора и ротора, а небольшая часть Фр1 — только с обмоткой статора. Этот магнитный поток называется потоком рассеяния. Поток рассеяния Фр1 наводит в обмотке статоpa ЭДС Ep1, которую можно определить с помощью выражения

Для облегчения анализа работы двигателя и упрощения расчетов ЭДС выражают обычно через индуктивное сопротивление и ток обмотки:

где x1 = 2πf1L1, L1 = Ψp1/I1 — индуктивное сопротивление и индуктивность обмотки статора, обусловленные потоком рассеяния.

Аналогичная картина имеет место и в обмотке ротора. Индуктивное сопротивление обмотки ротора, обусловленное потоком рассеяния Фр2, равно

Подставив в (10.28) вместо f2 его значение из (10.22), получим

где х2 — индуктивное сопротивление рассеяния фазы обмотки неподвижного ротора.

Следовательно, индуктивное сопротивление обмотки ротора прямо пропорционально скольжению.

Ток и эквивалентная схема фазы обмотки ротора

Ток фазы обмотки ротора

Подставив вместо Е2 и x2s их значения из (10.27) и (10.28, а), получим

Рис. 10.15. Реальная (а) и эквивалентная (б) схемы фазы обмотки ротора (б)

а затем, разделив числитель и знаменатель на s, получим

где E и х2 — ЭДС и индуктивное сопротивление рассеяния обмотки неподвижного ротора, когда частота f2 = f1. В (10.30) r2/s можно выразить следующим образом:

Сравнивая (10.31) с выражением тока вторичной обмотки трансформатора (8.11а), легко установить, что величину r2(1-s)/s можно рассматривать как активное сопротивление потребителя, подключенное ко вторичной обмотке трансформатора. Таким образом, эквивалентная схема фазы обмотки ротора будет иметь тот же вид, что и схема замещения вторичной обмотки трансформатора, в которой вместо rп включено сопротивление r2 (1 — s)/s.

Читайте также:  Что такое ток остановки

На рис. 10.15, а изображена реальная, а на рис. 10.15, б — эквивалентная схемы фазы обмотки ротора асинхронного двигателя.

В эквивалентной схеме значения E, х2 и I2 соответствуют неподвижному ротору, хотя в действительности ротор вращается, что учитывается включением в цепь эквивалентного сопротивления r2(1 — s)/s.

Отношение E1/E = k называется по аналогии с трансформатором коэффициентом трансформации асинхронного двигателя.

Источник

А) Частота ЭДС и тока ротора

date image2015-01-21
views image2203

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

При неподвижном роторе частота ЭДС f2 равна частоте сети f.

При вращающемся роторе частота ЭДС ротора зависит от частоты вращения магнитного поля относительно вращающегося ротора, которая определяется соотношением:

Тогда частота ЭДС вращающегося ротора:

Частота ЭДС ротора изменяется пропорционально скольжению и в режиме двигателя имеет наибольшее значение в момент пуска в ход.

Пусть при f=50Гц, номинальное скольжение Sн=2%. Тогда при номинальной частоте вращения ротора f2=f×Sн=1Гц.

Таким образом, в обмотке ротора асинхронной машины частота наводимой ЭДС зависит от частоты вращения ротора.

Источник



Работа асинхронного двигателя

Работа асинхронного двигателя Под влиянием подведенного к статору напряжения сети U1 (рис. 10-19) в его обмотке протекает ток I1, мгновенное направление которого показано соответственно моменту а (рис. 10-2). Этот ток создает вращающийся магнитный поток Ф, замыкающийся через статор и ротор. Поток создает в обеих обмотках э. д. с. Е1 и Е 2, как в первичной и вторичной обмотках трансформатора. Таким образом, асинхронный двигатель подобен трехфазному трансформатору, в котором э. д. с. создаются вращающимся магнитным потоком. Пусть поток вращается в направлении движения стрелки часов. Под влиянием э. д. с. Е2 в обмотке направление которого показано на ротора пойдет ток I2, рис. 10-19 в предположении, что он совпадает по фазе с Е2.

Рис. 10-19. Работа асинхронного двигателя при cos Ψ2 = 1.

Взаимодействие тока I2 и потока Ф создает электромагнитные силы F, приводящие ротор во вращение, вслед за вращающимся потоком. Таким образом, асинхронный двигатель представляет собой трансформатор с вращающейся, вторичной обмоткой и способный поэтому превращать электрическую мощность Е2I2 cos Ψ2 в механическую.

Ротор всегда отстает от вращающегося магнитного потока, так как только в этом случае может возникать э, д. с. E2, а следовательно, ток I2 и силы F. Чтобы изменить направление вращения ротора, следует изменить направление вращения потока. Для этого меняют местами два любых провода, подводящих ток от сети к статору. В этом случае меняется порядок следования фаз ABC на АСВ или ВАС и поток вращается в обратную сторону.

СКОЛЬЖЕНИЕ РОТОРА

Ротор асинхронного двигателя всегда должен отставать от вращающегося магнитного потока. Скорость вращения потока принято означать п1, она постоянна, так как р = const и f1 = const. Скорость вращения ротора можно обозначить п2. Величина называется скольжение м.

Читайте также:  От чего зависит направление индукционного тока в цепи

Теоретически скольжение меняется от 1 до 0 или от 100% до 0, так как при неподвижном роторе в первый момент пуска п2 = 0, а если вообразить, что ротор вращается синхронно с потоком, п2 = п1. Чем больше нагрузка на валу, тем больший тормозной момент должен уравновеситься большим вращающим моментом. Последнее возможно только при увеличении I2, а значит, и Е2. Как будет показано ниже, Е2увеличивается при уменьшении n2, т. е. при увеличении s. Таким образом, при увеличении нагрузки на валу скорость ротора п2 уменьшается. Скольжение при номинальной нагрузке Sн у асинхронных двигателей равно от 1 до 6%; меньшая цифра относится к мощным двигателями

ЧАСТОТА Э. Д. С. И ТОКА В ОБМОТКЕ РОТОРА

Магнитный поток вращается со скоростью п1, ротор — со скоростью п2. Частота э. д. с. и тока в роторе, очевидно, пропорциональна скорости вращения потока относительно ротора, т. е. величине п1п2 . Тогда

f2 = (p( п1 ))/60 = pn1s/60 = f1s

При неподвижном роторе f2 = f1 • 1 = f1 если ротор вращается синхронно, то f2 = f1 • 0 = 0. При номинальной скорости вращения, т. е. при sH ≈ 2—4%, частота f2 очень мала: f2 = f1s = 50 • 0,02÷50 • 0,04, т. е. 1—2 гц.

ЭЛЕКТРОДВИЖУЩИЕ СИЛЫ ОБМОТОК СТАТОРА И РОТОРА

Если ротор неподвижен, то в обмотках статора и ротора, как в первичной и вторичной обмотках трансформатора, наводятся э. д. с:

Отличие только в том, что коэффициентами Ʀ1 и Ʀ2 приходится учитывать особенности обмоток, распределенных по цилиндрической поверхности статора и ротора. При вращении ротора его э. д. с. все время меняется, так как f2 = f1s. Тогда э. д. с. вращающегося ротора

Эту э. д. с. принято выражать через э. д. с. неподвижного ротора

Следовательно, э. д. с. ротора сильно меняется в процессе работы двигателя. При s = 1, E2s = Е2, а при s = 0, E 2 s = 0.

СОПРОТИВЛЕНИЯ В ОБМОТКЕ РОТОРА

Как и в трансформаторе, часть потока статора замыкается по путям рассеяния, т. е. вокруг проводов статора, не заходя в ротор (рис. 10-19). Известно, что эти потоки обусловливают реактивное (индуктивное) сопротивление обмотки x1. Такие же потоки рассеяния существуют и вокруг проводов обмотки ротора, когда в ней протекает ток. Ими обусловлено реактивное сопротивление ротора x2.

При неподвижном роторе

При вращающемся роторе

Отсюда следует, что реактивное сопротивление ротора непрерывно и сильно меняется при изменении режима работы двигателя от величины x2s = х2 • 1 = х2 при неподвижном роторе до величины x2s = х2 • 0 = 0, если бы ротор вращался синхронно.

В двигателях нормального исполнения изменением активного сопротивления ротора при изменении частоты от 50 гц до 0 можно пренебречь и считать r2 = const.

ТОК В ОБМОТКЕ РОТОРА

Из сказанного выше об изменении э. д. с. и реактивного сопротивления обмотки ротора можно заключить, что ток в роторе I2 = E2s/√(r 2 2 + x 2 2s)

Читайте также:  История создания двигателя переменного тока

тоже меняется при изменении скорости вращения. Пусковой ток I2п должен быть велик и отставать от э. д. с. на большой угол Ψ2, так как Е2 велика, а реактивное сопротивление обмотки х2 обычно в 8—10 раз больше активного r2. При вращении ротора уменьшаются E2s и x2s. Вследствие этого уменьшаются ток I2и угол Ψ 2. Указанное обстоятельство очень важно, так как в этом существенная разница между трансформатором и асинхронным двигателем.

Статья на тему Работа асинхронного двигателя

Источник

Зависимость частоты от числа пар полюсов

Дата публикации: 24 марта 2015 .
Категория: Статьи.

При рассмотрении вопроса о получении переменного тока указывают, что за один оборот ротора индуктированная в проводниках обмотки генератора электродвижущая сила (ЭДС) имела один период. Если ротор генератора делает, например 5 об/сек, то ЭДС будет иметь 5 пер/сек или частота тока генератора будет равна 5 Гц. Следовательно, число оборотов в секунду ротора генератора численно равно частоте тока.

Частота тока f выражается следующим соотношением:

где n – число оборотов ротора в минуту.

Для получения от генератора стандартной частоты тока – 50 Гц ротор должен делать 3000 об/мин, то есть

Однако наши рассуждения были справедливы только для двухполюсного генератора, то есть для машины с одной парой полюсов p.

Если машина четырехполюсная, то есть число пар полюсов равно двум: p = 2 (рисунок 1), то один полный период изменения тока будет иметь место за пол-оборота ротора (1 – 5 положения проводника на чертеже). За второй полуоборот ротора ток будет иметь еще один период. Следовательно, за один оборот ротора четырехполюсной машины ток в проводнике имеет два периода. В шестиполюсной машине (p = 3) ток в проводнике за один оборот ротора будет иметь три периода.

Рисунок 1. Изменение переменного тока в проводнике ротора четырехполюсного генератора

Таким образом, для машин, имеющих p пар полюсов, частота тока при об/сек будет в p раз больше, чем для двухполюсной машины, то есть

Отсюда формула зависимости скорости вращения от частоты и числа пар полюсов будет иметь следующий вид:

Пример 1. Определить частоту переменного тока, получаемого от генератора с восемью полюсами (p = 4), скорость вращения ротора которого n = 750 об/мин. Подставляя в формулу для определения частоты тока значение p и n получим:

Пример 2. Определить скорость вращения ротора двадцатиполюсного генератора (p = 10), если частотомер показал частоту тока f = 25 Гц. Подставляя в формулу для определения числа оборотов ротора n значения p и f, получим:

Пример 3. Скорость вращения ротора асинхронного двигателя, составляет 250 об/мин. Определить число пар полюсов асинхронного двигателя, если частота тока питающей сети равна 50 Гц:

Следовательно, двигатель имеет 24 полюса.

Источник: Кузнецов М. И., «Основы электротехники» — 9-е издание, исправленное — Москва: Высшая школа, 1964 — 560 с.

Источник