Замещение вращающегося ротора эквивалентным неподвижным

 

В асинхронной машине при вращающемся роторе происходит преобразование электрической энергии в механическую, если она работает двигателем, и обратное преобразование, если она работает генератором. Кроме того, при вращающемся роторе частота тока в его обмотке отличается от частоты тока в обмотке статора. Этими особенностями асинхронная машина при вращающемся роторе отличается от трансформатора, в котором происходит преобразование электрической энергии в электрическую.

В то же время асинхронная машина при неподвижном роторе с точки зрения преобразования энергии полностью соответствует трансформатору.

В ней, как и в трансформаторе, электрическая энергия, потребляемая обмоткой статора из сети с напряжением U1, передается электромагнитным путем во вторичную цепь при напряжении U2 Частоты напряжений в первичной f1 и вторичной f2 = f1 s = f1 цепях будут одинаковыми.

Электродвижущие силы, индуцируемые в обмотках статора и ротора вращающимся полем, при неподвижном роторе

E1=4,44f1w1 kw1 Ф;

E2=4,44f1w2 kw2 Ф,

где w1, w2 – количество витков одной фазы обмотки статора и ротора.

В отличие от трансформатора в выражения для ЭДС входят обмоточные коэффициенты kw1, kw2, которые учитывают пространственное распределение обмоток.

Отношение этих ЭДС равно коэффициенту трансформации

E1 / E2= w1 kw1/ w2 kw2 = nт. (2.1)

Для анализа работы асинхронной машины при неподвижном роторе могут быть использованы основные уравнения, векторная диаграмма и схема замещения, полученные для трансформатора.

Поэтому возникает естественное желание заменить асинхронную машину при вращающемся роторе эквивалентной ей по энергетическим и электромагнитным процессам машиной при неподвижном роторе.

Добиться этого можно, если при такой замене ток в роторе и МДС ротора F2 останутся неизменными.

Ток во вращающемся роторе при скольжении s

,

где Е2s – ЭДС наводимая в фазе ротора при скольжении s;

Z2s = r2 + jx2s –полное сопротивление фазы обмотки ротора при скольжении s; r2 – активное сопротивление фазы обмотки ротора; x2s – индуктивное сопротивление рассеяния фазы ротора при скольжении s

Электродвижущая сила Е2s наводимая в фазе ротора при скольжении s:

E2s=4,44f2w2 kw2 Ф.

Учитывая, что f2 = f1 s, получаем

E2s=4,44 f1 s w2 kw2 Ф = E2s. (2.2)

Электродвижущая сила Е2 представляет собой ЭДС, наводимую в фазе неподвижного ротора (s = 1), когда f2 = f1. Следовательно, при заданном потоке ЭДС, индуцируемая в роторе при его вращении, равна ЭДС E2 при неподвижном роторе, умноженной на скольжение.

Индуктивное сопротивление рассеяния фазы ротора при скольжении s

x2s = 2π f2 L2= 2π f1 s L2 = x2s (2.3)

где x2 = 2π f1 L2 — индуктивное сопротивление рассеяния при неподвижном роторе.

Откуда следует, что индуктивное сопротивление фазы ротора при его вращении равно индуктивному сопротивлению x2при неподвижном роторе, умноженному на скольжение.

С учётом ( ) и ( ) запишем ( ) в виде

, (2.4)

Поделим числитель и знаменатель уравнения ( ) на скольжение s

(2.5)

Токи, полученные по ( ) и ( ), равны по модулю и по фазе.

Однако между этими токами имеется принципиальное различие.

Ток İ2s обусловлен ЭДС Ė2s и имеет частоту f2 = f1 s.

Ток İ2 обусловлен ЭДС Ė2 и имеет частоту f1.

Ток İ2s является током во вращающемся роторе, ток İ2 – в эквивалентном неподвижном.

При неподвижном роторе оказывается возможным изображение на общей временной векторной диаграмме электрических величин для цепей статора и ротора.

Так как токи İ2s и İ2 равны по модулю и по фазе, то МДС, ими созданные, также будут равны и одинаково ориентированы в пространстве, т.е. .

МДС перемещается относительно ротора в направлении его движения с угловой скоростью

ω2 = 2π f2/p = 2π f1 s /p = ω1 s.

Скорость ротора ω = ω1(1 - s).

МДС при любых скольжениях s будет перемещаться в пространстве (относительно неподвижного статора) с угловой скоростью

ω2 + ω = ω1 s + ω1(1 - s) = ω1.

С такой же скоростью перемещается в пространстве МДС , созданная током İ1 с частотой f1. Следовательно, при любом значении скольжения МДС , и неподвижны относительно друг друга и будут создавать результирующую МДС :

,

откуда следует, что замена вращающегося ротора неподвижным не нарушает магнитное состояние машины.

Таким образом, согласно (2.8) для перехода к эквивалентному неподвижному ротору следует у заторможенного ротора активное сопротивление r2 заменить на r2/ s, для чего в его цепь вводится добавочное сопротивление rмх, равное:

. (2.9)

Асинхронная машина с эквивалентным неподвижным ротором в электрическом отношении будет подобна трансформатору, работающему на чисто активную нагрузку.

 






Дата добавления: 2017-11-21; просмотров: 1322; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2022 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.01 сек.