Синхронное магнитное поле асинхронного двигателя

 

На рис. 1, б—г схематично изображен статор трехфазного асин­хронного двигателя, у которого каждая из трех фаз А, В, С статорной обмотки представлена одной многовитковой катушкой, сторо­ны которой уложены в два диаметрально противоположных паза. Начала фаз обозначены а, в, с, а концы — х, у, z соответственно. Плоскости катушек расположены под углом 120° друг к другу. При подключении обмоток к трехфазной сети, т. е. подаче на них трех­фазной симметричной системы напряжений: и_а, и_ь, и_с, в них уста­навливаются синусоидальные токи i_а, i_б и i_с (рис. 1, а).

Прежде чем определять картину магнитного поля статора, усло­вимся о следующем:

если ток в данный момент времени положителен (имеет знак «+» на графике рис.1, а), то он в катушке статора направлен от ее начала к концу (см. рис. 1, б— г); если ток на графике имеет знак «—», то в катушке статора он направлен от конца к началу. Каждая катушка при прохождении по ней переменного тока со­здает собственное магнитное поле, а три магнитных поля, склады­ваясь, образуют результирующее магнитное поле статора асинхрон­ной машины.

Картину этого результирующего поля построим для трех момен­тов времени t₁, t₂, t₃ (см. рис. 1, а). Согласно графику i_а, i_б и i_с— момент времени t₁ ток i_аположите­лен, следовательно, в фазе А этот ток будет идти от ее начала (а) к концу (х). Направление тока в сечении витков фазы А обозначим, как это общепринято, точкой и крестиком (см. рис. 1, б). Из этого же графика видно, что в рассматриваемый момент времени (t₁) токи во второй (фаза 5) и третьей (фаза С) катушках отрицательны, т. е. направлены от концов катушек к их началам.

Используя правило правоходового винта, можно представить силовые линии проводов каждой фазы так, как это сделано на рис. 1, б. На этом же рисунке приведена картина результирующего магнит­ного поля статора для этого момента времени. В левой половине магнитной системы статора силовые линии поля направлены из стали в воздух, т. е. в этом месте находится северный полюс Nо маг­нитного поля статора, а в правой половине — из воздуха в сталь (юж­ный полюс Sо). Ось результирующего магнитного поля занимает, таким образом, горизонтальное положение.

 

рис.1 Графики трехфазной системы тока статорной обмотки трехфазного асинхронного двигателя (а).

рис. 1 (окончание) Упрощенные картины магнитного поля машины в моменты времени t₁(б), t₂ (в), t₃(г)

Рассмотрим далее момент времени t₂, когда ток i_б будет положи­тельным, а токи в первой и третьей катушках — отрицательными. Рассуждая аналогичным образом, можно построить картину резуль­тирующего магнитного поля (см. рис. 1, в) с осью магнитного поля, сдвинутой в пространстве на 120°. Наконец, если построить картину результирующего поля для момента времени t₃ (см. рис. 1, г), когда ток в третьей фазе будет положительным, расположение магнитных полюсов в пространстве вновь будет иным и ось магнитного поля сместится еще на 120°. Сопоставляя картины результирующего магнитного поля для указанных трех моментов времени, можно отметить следующее:

- конфигурация линии магнитного поля при изменении токов в неподвижных катушках сохраняется;

- происходит равномерное одностороннеевращение вокруг оси машины (в данном случае по часовой стрелке) магнитных силовых линий, т. е. результирующего магнитного поля. Иначе говоря, маг­нитное поле неподвижного статора является вращающимся;

- трехфазная система токов возбуждает в магнитной системе машины магнитное поле с одной парой полюсов (Nо — Sо), если каждая фаза обмотки статора состоит из одной катушки.

При изменении порядка чередования токов в катушках обмотки статора на обратный (например, ток i_а подается в фазу В и, наобо­рот ток i_б - в фазу А) результирующее магнитное поле будет вра­щаться в противоположную сторону — против часовой стрелки.

Скольжение асинхронной машины в режиме двигателя.