Электротехника и электроника. - Немцов М.В.
Скачать (прямая ссылка):
Определив по правилу буравчика направление линий магнитного поля, видим, что поле статора имеет два полюса: северный Nh южный S.
В момент времени I2 ток в фазе С отрицательный, а в фазах В и А — положительный. Направление токов в катушках для этого момента времени изображено на рис. 8.9, б.
Определив направление силовых линий магнитного поля, видим, что полюсы поля статора сместились на угол к/3 по отношению к начальному положению. <
В момент Ц ток в фазах А и С отрицательный, а в фазе В — положительный. На рис. 8.9, в изображено направление токов в катушках и силовых линий магнитных полей вокруг катушек. Положение полюсов магнитного поля статора сместилось на 2к/3 относительно своего первоначального положения.
Если продолжать построение далее, то можно убедиться, что за время одного периода поле статора повернется на 2л.
Следовательно, двухполюсное магнитное поле статора вращается по направлению движения часовой стрелки с угловой скоростью ?2пхтат, численно равной угловой частоте со токов в обмотках статора. Вектор магнитной индукции поля последовательно совпадает по направлению с осью обмотки той из фаз, ток в которой достигает максимального значения, т.е. поле вращается в направлении последовательности фаз токов в обмотках фаз статора.
Чтобы изменить направление вращения магнитного поля статора, достаточно изменить порядок подключения обмоток двух его любых фаз к трехфазному источнику электрической энергии, например, как показано на рис. 8.8, б штриховыми линиями.
На рис. 8.10, а приведена картина пространственного распределения магнитных линий вращающегося магнитного поля статора двухполюсного асинхронного двигателя для некоторого мо-
Рис. 8.10
186
мента времени tx. Для этого же момента времени и для момента времени t2 > м на рис. 8.10, б приведены распределения нормальной составляющей магнитной индукции В в зазоре между статором и ротором в зависимости от расстояния z вдоль их окружностей, отсчитываемого от линии 0—0. Линейная скорость перемещения магнитного поля вдоль зазора определяется внутренним диаметром статора D и равна г>пхтат = Dco/2. При частоте синусоидального тока /= 50 Гц частота вращения магнитного поля статора двухполюсной асинхронной машины п{ =/¦ 60 = 3 000 об/мин. На практике в большинстве случаев двигатели имеют меньшую частоту вращения. Это достигается применением многополюсных обмоток статора.
Многополюсное вращающееся поле статора. Если многополюсное вращающееся поле имеет р пар полюсов, то каждая обмотка всех трех фаз статора должна быть разделена на
к = р (8.4)
равных частей, т.е. катушечных групп (см. рис. 8.1, б).
На рис. 8.11, а дана упрощенная схема обмотки статора шес-типолюсной машины (р = 3), в которой обмотка каждой фазы
г д
Рис. 8.11
187
делится на три части. Каждая катушечная группа изображена в виде одновитковой секции, причем соединения катушечных групп гикУ, гик2 и wKi даны только для фазы А. Стороны такой катушечной группы сдвинуты по окружности статора на угол к/р = к/3, что соответствует одному полюсному делению т. Распределения магнитных линий поля статора изображены на рис. 8.11, а—г для значений токов іА, ів, іс в моменты времени —ґ4 (рис. 8.11, д).
В момент времени t\ ток фазы А имеет амплитудное значение. В соответствии с направлениями токов магнитные линии поля статора в трех местах входят в сердечник ротора и в трех — выходят из него, образуя, таким образом, три пары полюсов 0=3).
В следующий момент времени t2 направления токов, а вместе с ними и распределение магнитного поля статора, соответственно изменяются и т.д.' Магнитное поле статора за время одного периода синусоидального тока поворачивается на одну треть окружности, т. е. расстояние, соответствующее дуге, занимаемой тремя катушечными группами обмоток фаз на статоре. Эта часть окружности статора соответствует двум полюсам (2р/3) вращающегося магнитного поля статора и называется двойным полюсным делением (2т).
Многополюсное магнитное поле статора за р периодов делает один полный оборот, в секунду — \/{рТ) = f/p оборотов, а частота его вращения, об/мин, составит
и, =/• 60/р. (8.5)
8.5. Вращающееся магнитное поле ротора и рабочее вращающееся магнитное поле асинхронного двигателя
Обмотка ротора с короткозамкнутой обмоткой состоит из N стержней. Между ЭДС, индуцируемых вращающимся магнитным полем статора в двух соседних стержнях, сдвиг фаз равен 2кр/К Можно считать, что число фаз ротора с короткозамкнутой обмоткой равно числу стержней, т. е. m2 = N, а число витков в каждой фазе w2=^-
Аналогично цепь фазного ротора содержит обмотки трех фаз пг2 = 3 с числом витков W2 в каждой фазе. Здесь и в дальнейшем все величины, относящиеся к фазе ротора, будут отмечаться индексом 2, а относящиеся к фазе статора — индексом /.
Допустим, что цепь ротора разомкнута, т.е. ток в ней отсутствует, на ротор не действуют электромагнитные силы и он неподвижен. В этом случае магнитное поле двигателя представляет собой только вращающееся магнитное поле статора.
188
При неподвижном роторе частота индуцируемых в витках его обмотки ЭДС равна частоте /токов в цепи статора. Если вращать ротор с частотой п < «, вслед за вращающимся с частотой пх полем статора, то частота индуцируемых в витках его обмотки ЭДС уменьшится. Эту частоту^ можно определить из выражения (8.5), заменив в нем частоту вращения поля статора щ разностью частот «і - п, с которой вращающееся магнитное поле статора пересекает витки обмотки ротора:
