Принцип действия асинхронной машины переменного тока

Рассмотрим процесс создания в асинхронной машине вращающегося магнитного поля. Для этого сделаем допущение, что в двухполюсной машине каждая фаза состоит из одного витка.

Простейшая обмотка статора асинхронной машины с 2p=2 и ее магнитное поле.

Рассмотрим момент вращения, когда по обмотке протекает самый большой ток, по обмоткам B и C – ток, равный 2/3 от номинального. Вокруг проводников с током создается магнитное поле. Число магнитных полей равно числу полюсов. На обмотку статора подаются трехфазные напряжения, сдвинутые относительно друг друга на 120°. В результате чего токи в обмотках постоянно изменяют свое направление.

При подаче на обмотку статора системы переменных трехфазных напряжений, в воздушном зазоре асинхронной машины создается вращающееся магнитное поле в результате взаимодействия двух факторов:
1. Наличие трехфазного напряжения, сдвинутого на 120°.
2. Сдвиг обмотки статора в пространстве на 120°.

Направление вращения магнитного поля связано с порядком чередования фаз, которые должны следовать друг за другом в порядке ABC, вращаться они могут как вправо, так и влево. Изменить направление вращения магнитного поля в воздушном зазоре асинхронной машины можно изменением порядка чередования фаз.

Скорость вращения магнитного поля статора определяется формулой:

ω₀ = 2πf/p (1/сек)

p – число пар полюсов.

n₀ = 60f/p (об/мин)

p = 1, 2, 3, 4, 5

ГОСТ’овские скорости вращения:
3000 об/мин.
1500 об/мин.
1000 об/мин.
750 об/мин.
600 об/мин.
500 об/мин.

n/ω = 60/2π

Рассмотрим четырехполюсную асинхронную машину:

2p=2; 360 эл. градусов.
2p=4; 720 эл. градусов.
2p=6; 1080 эл. градусов.
2p=8; 1440 эл. градусов.

Простейшая обмотка статора асинхронной машины с 2p=4 и ее магнитное поле.

Вращающееся магнитное поле пересекает короткозамкнутую обмотку ротора и по обмотке ротора начинает протекать ток.

Токи в стержнях обмотки ротора асинхронной машины и действующие на них силы.

Обмотка ротора может обладать либо чисто активным сопротивлением, либо чисто индуктивным. В роторе, находящемся в магнитном поле в результате взаимодействия последнего с током ротора создаются электромагнитные силы. Если ротор обладает чисто активным сопротивлением, то эти силы действуют в одном направлении. В роторе, обладающем чисто активным сопротивлением, создается вращающий момент. Если ротор обладает чисто индуктивным сопротивлением, то создаваемые в нем электромагнитные силы в соседних стержнях (пазах) направлены навстречу друг другу и взаимно уничтожаются.

Ток ротора имеет две составляющие: активную и индуктивную, так как он обладает и активным и индуктивным сопротивлениями.

Активная составляющая приводит ротор в движение в направлении вращения магнитного поля статора, а индуктивная составляющая тормозит ротор, поэтому скорость вращения ротора всегда меньше скорости вращения магнитного поля статора на величину скольжения s.

s = (ω₀ – ω) / ω₀

s = (n₀ – n) / n₀.