-1- -2- -3- -4- [5] -6- -7- -8- -9- -10- -11-

5.2.7. Энергетическая диаграмма двигателя постоянного тока

В двигателе постоянного тока существует 4 вида потерь мощности:
1. Потери в обмотке возбуждения: Р_воз = I_вU = I²_вR_в.
2. Потери в обмотке якоря: Р_я = I²∑R_я.
3. Потери механические Р_мех - это потери от трения, охлаждения и пр. Зависят от особенностей эксплуатации.
4. Потери магнитные в якоре Р_м.я

Рис. 5.23

Источники информации:
1. А.С.Касаткин § 12.10, 12.11, 12.12
2. А.Я.Шихин § 78
3. Л.В.Усс § 9.1, 9.4
4. В.Е.Китаев § 83, 86

5.3. Асинхронный двигатель

Электрический двигатель называется асинхронным, т.к. скорость вращения ротора не совпадает с частотой вращения магнитного поля статора.

5.3.1. Устройство трехфазного асинхронного двигателя

Асинхронный двигатель (АД) состоит из статора и ротора.

Статор включает в себя корпус, сердечник и обмотки. Сердечник выполняется из листов электротехнической стали толщиной 0,35 - 0,5 м, на листы нанесена изоляция. В листах выштампованы пазы для размещения обмотки. Листы скрепляются скобами, сваркой или шпильками. В пазы статора укладывается обмотка, изготовленная из прямоугольного или круглого провода. Обмотки соединяются двумя способами: звездой и треугольником. Соединение происходит в коробке выводов (рис.5.24)

Соединение «звездой»

Соединение «треугольником»

Рис. 5.24

Ротор асинхронного двигателя состоит из вала, сердечника (состоит из пакета листов электротехнической стали с выштампованными пазами).

В короткозамкнутых роторах пазы заливаются алюминием, одновременно отливаются короткозамыкающие торцовые кольца и вентиляционные лопасти. В более крупных машинах в пазы ротора вставляются медные (бронзовые, латунные) стержни, концы которых ввариваются в короткозамыкающие кольца. Такая обмотка называется «беличьей клеткой».

В двигателях с фазным ротором в пазы ротора укладывают обмотку из круглого провода. Одни концы соединяются звездой, а другие подсоединяются к контактным кольцам, установленным на вал двигателя. По кольцам скользят графитовые щетки.

5.3.2. Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя

При включении обмоток статора в трехфазную сеть вокруг них возникает вращающееся магнитное поле. Скорость вращения магнитного поля статора называется синхронной и рассчитывается по формуле: , где f₁ - частота тока в обмотках статора, р - число пар полюсов магнитного поля статора.

Для получения вращающегося магнитного поля должно выполняться два условия:
- обмотки статора должны быть смещены друг относительно друга в пространстве;
- токи в обмотках должны быть смещены по фазе друг относительно друга.

Направление вращения магнитного поля статора зависит от порядка чередования фаз. Чтобы изменить направление вращения, необходимо поменять местами любые две фазы (рис.5.25).

Рис. 5.25
Рис. 5.26

Вращающееся магнитное поле статора пересекает обмотки ротора и наводит в них ЭДС взаимоиндукции. Так как обмотка ротора замкнута, то в ней будут протекать токи.

Взаимодействие этих токов с магнитным полем статора создает на роторе электромагнитные силы FЭМ, направление которых определяется по правилу левой руки. Эти силы стремятся повернуть ротор в направлении вращения МП статора. Совокупность сил создает электромагнитный момент М, приводящий ротор во вращение со скоростью n₂ (рис.5.26). Частота вращения n₂ называется асинхронной.

Относительное отставание ротора от магнитного поля статора называется скольжением: .

Источники информации:
1. А.С.Касаткин § 11.2, 11.3, 11.4
2. А.Я.Шихин § 74 с.213-214
3. Л.В.Усс § 8.2, 8.3
4. В.Е.Китаев § 65, 66, 67

Задачи для самостоятельного решения:
1. Ротор четырехполюсного асинхронного двигателя, подключенного к сети трехфазного тока с частотой f = 50 Гц, вращается со скоростью 1440 об/мин. Рассчитать величину скольжения.
2. Найти число пар полюсов асинхронного двигателя, питающегося от сети переменного тока с частотой 50 Гц, при частоте вращения магнитного поля статора n₁ = 1000 об/мин.
3. Ротор асинхронного трехфазного двигателя вращается с частотой 1450 об/мин. Рассчитать величину скольжения.
4. Трехфазный двухполюсный асинхронный двигатель при номинальной нагрузке имеет скольжение S = 4 %. Чему равна частота вращения ротора, если частота переменного тока питающего обмотку статора f = 50 Гц.
5. Определите число полюсов магнитного поля статора трехфазного асинхронного двигателя, вращающегося со скоростью 1200 об/мин, если обмотки статора включаются в сеть с частотой 100 Гц.
6. Выбрать способ соединения обмоток трехфазного асинхронного двигателя, если в его паспортных данных указаны следующие данные: ∆ / Y - 380 / 660, а фазное напряжение в сети составляет 380 В.
7. Выбрать способ соединения обмоток трехфазного асинхронного двигателя, если в его паспортных данных указаны следующие данные: ∆ / Y - 380 / 660, а фазное напряжение в сети составляет 220 В.