Для асинхронного электродвигателя характерным является то, что скорость вращения ротора всегда меньше скорости вращения поля статора. Это обстоятельство лежит в основе рабочего процесса асинхронного электродвигателя. Отставание ротора от поля статора характеризуется величиной, называемой скольжением.
Под скольжением S понимают разность между числом оборотов
магнитного, поля статора n1 и числом оборотов ротора n2, выраженную в долях единицы или в процентах от числа оборотов статора:
S=(n1 - n2)n1 или S % =100 (n1 - n2)/n1.
Наибольшее скольжение электродвигатель имеет при пуске. При этом скорость ротора
n = 0, a S = 1, или S = 100%.
При полной нагрузке скольжение составляет 1÷6%; а при холостой работе — сотые или десятые доли процента. Скольжение, влияет на величину индуктированной в роторе э.д.с. При пуске, когда скольжение наибольшее, ротор пересекается магнитным потоком с наибольшей скоростью, поэтому э. д. с., имеет максимальное значение, Если учесть, что сопротивление ротора мало, то станет понятным, что при пуске в роторе возникаем большой ток. По мере приближения скорости ротора к скорости поля скорость пересечения ротора магнитным потоком уменьшается и соответственно уменьшается индуктированная в роторе э. д. с. При увеличении нагрузки на вал электродвигателя скольжение увеличивается, поэтому э. д. с. и ток в роторе возрастают.
Возникновение тока в роторе представляет собой процесс передачи электрической энергии из цепи статорам цепь ротора с помощью магнитного потока. Подобным же образам в трансформаторе энергия из первичной обмотки передается во вторичную обмотку с той лишь разницей, что вторичная обмотка трансформатора отдает электрическую энергию, а ротор — механическую. Всякое изменение
тока в роторе сопровождается изменением потребления тока обмоткой статора. Связь между этими разделенными воздушным зазором обмотками аналогична процессу при нагрузке трансформатора.
|
|
Таким образом, увеличение механической нагрузки на вал асинхронного электродвигателя приводит к соответствующему увеличению потребления тока из сети. Вращающий момент асинхронного электродвигателя создается взаимодействием магнитного потока статора с током в роторе.
Обмотка ротора обладает некоторой индуктивностью, поэтому ток ротора содержит активную и реактивную составляющие. В создании механического усилия принимает участие только активная составляющая тока ротора, величина которой зависит от соотношения между активным и индуктивным сопротивлениями ротора.
Индуктивное сопротивление ротора — величина переменная. Наибольшим оно бывает при пуске электродвигателя, так как при этом в роторе вследствие наибольшей скорости пересечения магнитным потоком индуктируется ток наибольшей частоты.
При определенном скольжении частота тока в роторе получается такой, что активное сопротивление равно индуктивному. При этом получается наибольший вращающий момент. Если путем повышения активного сопротивления такое равенство обеспечивается при пуске, то пусковой момент будет близок; к максимальному. Для того чтобы электродвигатель вращался с установившейся скоростью,
вращающий момент должен быть равен тормозному моменту. При увеличении нагрузки тормозной момент станет больше вращающего, поэтому скорость ротора уменьшится. Но это приведет к увеличению э. д, с. и тока в'роторе, что в свою очередь даст увеличение вращающего момента, и он станет равным тормозному. Скорость ротора уменьшается при нагрузке незначительно. Она снижается настолько, чтобы увеличение индуктированного в роторе тока восстановило равновесие между вращающим и тормозным моментами.
|
|
Небольшое уменьшение скорости при, увеличении нагрузки от холостого хода до номинальной (жесткость скоростной характеристики) является характерной особенностью асинхронного электродвигателя. Поэтому асинхронные электродвигатели нашли широкое применение (в приводах металлообрабатывающих станков, в питающих установках связи и т. д.). Для общепромышленного
использования выпускаются асинхронные электродвигатели единой серии. В единой серии установлена твердая шкала мощностей и повторяющиеся мощности для разных скоростей вращения.
Общность конструкций, типовые размеры и применение стандартных деталей облегчают производство, эксплуатацию и ремонт электродвигателей единой серии. Обозначение типа электродвигателя единой серии характеризует особенности конструкции, габарит, длину сердечника и количество, полюсов.
Свойства асинхронного электродвигателя оказались, наиболее подходящими для стрелочных приводов, работающих от переменного тока. Для этой цели используется трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором мощностью 0,25 кВт. Поскольку для перевода стрелок важно обеспечить большой пусковой момент, то клетка ротора имеет повышенное активное сопротивление, что, как указывалось выше, дает возможность приблизить
вращающий момент к максимальному. Связанное с этим увеличение потерь для кратковременно работающих стрелочных приводов существенной роли не играет.
|
|
Двигатель стрелочного привода должен; быть реверсивным, чтобы изменить направление вращения ротора, нужно заставить вращаться в обратную сторону, магнитное поле, а для этого достаточно поменять местами два линейных провода, питающих статор. В двигателе стрелочного привода и вообще в асинхронных
двигателях малой мощности приспособлений для ограничения пусковых токов не требуется. При более значительных мощностях (более 20 кВт) пусковой ток ограничивают. В двигателях с фазным ротором для этого включают в цепь ротора реостат, а в короткозамкнутых различными способами снижают на время пуска напряжение на статоре (автотрансформатором, переключением обмоток статора на звезду и т. д.).
К. п. д. асинхронных двигателей находится в пределах от 80 до 95%.