Пояснения к работе

 

Трехфазный асинхронный двигатель, предназначенный для преобразования энергии переменного тока в механическую энергию, состоит из неподвижного статора и вращающегося ротора. Статор двигателя представляет собой полый цилиндр, собранный из листов электротехнической стали, изолированных друг от друга. На внутренней поверхности цилиндра имеются пазы. В них уложена трехфазная обмотка, выполненная из изолированного провода. Она состоит из трех отдельных катушек – обмоток фаз, оси которых сдвинуты относительно друг друга на. 120°. Обмотки фаз соединяются между собой «звездой» или «треугольником».

Короткозамкнутый ротор представляет собой цилиндрический сердечник, собранный как и статор из листов электротехнической стали. В пазах сердечника уложена обмотка ротора, состоящая из медных или алюминиевых стержней, которые соединяются торцевыми кольцами и образуют цилиндрическую клетку, так называемую «беличью клетку». Ротор укрепляется на валу и помещается внутри статора с минимальным воздушным зазором. При включении двигателя в сеть в каждой фазе статорной обмотки будет создаваться магнитный поток, изменяющийся с частотой питающей сети. При этом потоки отдельных фаз оказываются сдвинутыми относительно друг друга на угол 120° как во времени, так и в пространстве. В этих условиях результирующий магнитный поток оказывается вращающимся. Он вращается в пространстве с синхронной частотой вращения

, об/мин,

где - частота подводимого напряжения, Гц; - число пар полюсов двигателя (определяется по шифру двигателя). Для используемых в данной лабораторной работе асинхронных двигателей .

Результирующий магнитный поток при своем вращении пересекает проводники обмотки ротора и наводит в них ЭДС. Так как обмотка ротора замкнута, в ней возникает ток, который, взаимодействуя с результирующим магнитным потоком, создает электромагнитный момент двигателя. Под действием этого момента ротор вращается в сторону вращающегося магнитного потока двигателя, причем частота вращения ротора всегда меньше синхронной частоты вращения поля .

Важнейшим показателем, характеризующим работу трехфазного асинхронного двигателя, является скольжение ротора:

.

Скольжение характеризует степень отставания частоты вращения ротора от частоты вращения магнитного поля и при номинальной нагрузке у современных двигателей составляет 2-6%. С ростом нагрузки скольжение увеличивается.

Трехфазный асинхронный двигатель имеет электромагнитный момент, величина которого определяется по формуле

,

где - подводимое к двигателю напряжение; - активное сопротивление; - приведенное активное сопротивление ротора; - индуктивное сопротивление короткого замыкания двигателя; - угловая частота вращения магнитного поля статора.

Из формулы электромагнитного момента асинхронного двигателя видно, что он пропорционален квадрату подводимого напряжения и зависит от скольжения. Причем имеется такое скольжение ротора, при котором двигатель развивает максимальный (критический) момент . Момент на валу двигателя определяется как , где - момент холостого хода двигателя, которым нередко можно пренебречь.

Свойства двигателя оценивают по механическим и рабочим характеристикам. Механическая характеристика двигателя – это зависимость частоты вращения ротора от момента (рис. 21). Она может быть построена с помощью формулы для электромагнитного момента или снята экспериментально.
Рис. 21

Рабочие характеристики – это зависимости частоты вращения , скольжения , вращающего момента , тока статора , коэффициента мощности и КПД от полезной мощности на валу двигателя при неизменных напряжении и частоты сети . В данной работе эти характеристики снимаются экспериментально и позволяют оценить рабочие свойства двигателя в номинальном и других режимах.

Трехфазные асинхронные двигатели являются наиболее распространенными электрическими двигателями. Они просты по конструкции, дешевы, надежны в эксплуатации, экономичны. К недостаткам этих двигателей относятся, прежде всего, большой пусковой ток и трудность регулирования частоты вращения ротора.