Принцип действия асинхронной автомобили в самом неспециализированном виде пребывает в следующем: один из элементов автомобили — статор употребляется для движущегося с определенной скоростью магнитного поля, а в замкнутых проводящих пассивных контурах другого элемента — ротора наводятся ЭДС, вызывающие протекание токов и образование сил (моментов) при их сотрудничестве с магнитным полем. Все эти явления имеют место при несинхронном — асинхронном перемещении ротора относительно поля, что и дало автомобилям для того чтобы типа наименование — асинхронные.
Статор в большинстве случаев сделан в форме нескольких расположенных в пазах катушек, а ротор — в виде “беличьей клетки” (короткозамкнутый ротор) либо в виде нескольких катушек (фазный ротор), каковые соединены между собой, выведены на кольца, расположенные на валу, и посредством скользящих по ним щеток смогут быть замкнуты на внешние резисторы.
Не обращая внимания на простоту физических явлений и материализующих их конструктивов полное математическое описание процессов в асинхронной машине очень сложно:
во-первых, все напряжения, токи, потокосцепления — переменные, т.е. характеризуются частотой, амплитудой, фазой либо соответствующими векторными размерами;
во-вторых, взаимодействуют движущиеся контуры, обоюдное размещение которых изменяется в пространстве;
в-третьих, магнитный поток нелинейно связан с намагничивающим током (проявляется насыщение магнитной цепи), активные сопротивления роторной цепи зависят от частоты (эффект вытеснения тока), сопротивления всех цепей зависят от температуры и т.п.
Разглядим самую несложную модель асинхронной автомобили, пригодную для объяснения главных явлений в асинхронном электроприводе.
Принцип получения движущегосямагнитного поля
Пускай на статоре расположен виток (катушка) А-Х (рис. 4.1,а,б), по которому протекает переменный ток iA = Imsinwt; w = 2pf1. МДС FА, созданная этим током, будет пульсировать по оси витка
FА = Fmsinwt
а)
б)
в) |
г) |
Рис. 4.1. К образованию вращающегося магнитного поля в машине
(горизонтальные штриховые стрелки на рис. 4.1,в). В случае если добавить виток (катушку) В-Y, расположенный под углом 900 к А-Х, и пропускать по нему ток iB = Imcoswt, то МДС FВ будет пульсировать по оси этого витка (вертикальные стрелки):
FВ = Fmcoswt.
Вектор результирующей МДС имеет модуль
Его фаза a определится из условия
.
Так, вектор результирующей МДС при принятых условиях, т.е. при сдвиге двух витков в пространстве в
и при сдвиге токов во времени на
, вращается с угловой скоростью
, где f1 — частота токов в витках.
В общем случае для автомобили, имеющей р пар полюсов (р=1,2,3…), синхронная угловая скорость
, рад/с, т.е. скорость поля, определится как
; (4.1)
для частоты вращения n0, об/мин, будем иметь:
, (4.2)
т.е. при питании от сети f1=50Гц синхронная частота вращения возможно 3000, 1500, 1000, 750, 600… об/мин в зависимости от конструкции автомобили.
Выражения (4.1) и (4.2) имеют принципиальный темперамент: они говорят о том, что для данной автомобили имеется только одна возможность изменять скорость поля — изменять частоту источника питания f1.
Процессы при w = w0
Пускай ротор вращается со скоростью w0, т.е. его обмотки не пересекают силовых линий магнитного поля и он не оказывает значительного влияния на процессы.
В очень неотёсанном, но время от времени нужном приближении возможно представить обмотку фазы статора как некую совершенную катушку, к которой приложено переменное напряжение
. Мы будем дальше или обозначать его и другие синусоидально изменяющиеся переменные соответствующими большими буквами, в случае если интерес воображают только их действующие значения, или будем додавать точку вверху, показывая тем самым, что речь заходит о временнoм векторе, имеющем фазу
и амплитуду j.
Разумеется, что приложенное напряжение
уравновесится ЭДС самоиндукции
(рис. 4.2,а,б)
, (4.3)
где w — число витков обмотки; kоб — коэффициент, зависящий от конкретного исполнения обмотки.
а) б) в)
Рис. 4.2. Идеализированная модель асинхронной автомобили при w = w0 (а), векторная диаграмма (б) и кривая намагничивания (в)
Автоматизированный электропривод несложными словами.
