Эквивалентная схема для асинхронного электродвигателя

Эквивалентная схема для асинхронного электродвигателя

Асинхронный двигатель является хорошо известным устройством, которое работает по принципу трансформатора. По этой причине его также называют вращающимся трансформатором. Когда на статор приходит электродвижущая сила, в роторе возникает напряжение, которое является результатом электромагнитной индукции.

Так что асинхронный двигатель является трансформатором с вращающейся вторичной обмоткой. Тут первичная обмотка трансформатора имеет сходство с обмоткой статора асинхронного двигателя, в то время как вторичная обмотка походит на ротор.

Асинхронный электродвигатель всегда работает со скоростью ниже синхронной скорости и ниже скорости полной нагрузки. Относительная разница между синхронной скоростью и скоростью вращения известна как проскальзывание, которое обозначается s.

формула

Где Ns является синхронной скоростью вращения, которая получается за счёт:

формула

Где f является частотой напряжения, которое подаётся.

P является количеством полюсов у устройства.

Эквивалентная схема

Эквивалентная схема любого устройства демонстрирует различные параметры устройства, такие как омические потери, а также иные потери. Потери моделируются всего лишь за счёт индуктора и резистора. Потери меди имеют место быть в обмотках, поэтому принимается во внимание сопротивление обмотки.

Также обмотка обладает индуктивностью, для которой существует сброс напряжения, за счёт индукционного реактивного сопротивления, а также благодаря такому фактору как коэффициент мощности, который есть на рисунке. Существует два типа эквивалентных схем в случае с трёхфазным асинхронным электродвигателем.

Точная эквивалентная схема

Эквивалентная схема для асинхронного электродвигателя

Здесь R1 является сопротивлением обмотки статора.
X1 является индуктивностью обмотки статора.
Rc является компонентом потерь сердечника.
XM является намагничивающим реактивном сопротивлением обмотки.
R2/s является энергией ротора, которая включает в себя механическую энергию на выходе и потери меди ротора.

Если мы нарисуем схему, включающую статор, то схема будет выглядеть так:

точная эквивалентная схема

Здесь все другие параметры одинаковы, за исключением:

R2’ является сопротивлением обмотки ротора, имеющим отношение к обмотке статора.
X2’ является индуктивностью обмотки ротора, имеющим отношение к обмотке статора.
R2(1 – s) / s является сопротивлением, которое показывает энергию, которая преобразуется в механическую энергию на выходе или полезную энергию. Энергия, которая рассеивается в том резисторе, является полезной энергией или энергией вала.

Примерная эквивалентная схема

Такая эквивалентная схема рисуется просто для того, чтобы упростить вычисление за счёт удаления одной вершины. Обходная ветка сдвинута к основной стороне. Это происходит, поскольку сброс напряжения между сопротивлением статора и индуктивностью меньше, и отсутствует большая разница между напряжением, которое подают, и тем напряжением, которое возникает. Как бы там ни было, это не является подходящим вариантом по следующим причинам:

1. Магнитная схема асинхронного электродвигателя имеет воздушный
промежуток, поэтому электрический ток больше по сравнению с
трансформатором, отсюда следует, что стоит применить точную
эквивалентную схему.

2. Индуктивность ротора и статора больше в асинхронном двигателе.

3. В асинхронном электродвигателе используются распространенные
обмотки.

Взаимосвязь энергии в эквивалентной схеме

1. Энергия на входе для статора 3 V1I1Cos(Ɵ).
Где V1 – напряжение, применённое к статору.
I1 – ток, вырабатываемый обмоткой статора.
Cos(Ɵ) – энергия статора.

2. Вход ротора.
Вход энергии. Потери меди и железа статора.

3. Потеря меди ротора = Проскальзывание x вход энергии на ротор.

4. Создаваемая энергия = (1 – s) x энергия входа на ротор.

Эквивалентная схема однофазного асинхронного электродвигателя

Существует разница между однофазными и трёхфазными эквивалентными схемами. Схема для однофазного двигателя получается за счёт теории двойного вращающегося поля, которая говорит: Стационарное пульсирующее магнитное поле может быть разделено на два вращающихся поля. Оба они имеют равную магнитуду, однако их направление противоположно. Так что производимый крутящий момент равен нулю в состоянии покоя. Здесь переднее вращение называется вращением с проскальзыванием, s и заднее вращение получается с проскальзыванием (2 – s). Эквивалентная схема:

Эквивалентная схема для асинхронного электродвигателя

В большинстве случаев компонентом потерь сердечника r0 пренебрегают, так как это значение довольно небольшое, и сильно не влияет на расчёты.
Здесь Zf показывает переднее полное сопротивление и Zb показывает заднее полное сопротивление.
Также сумма переднего и заднего проскальзывания равняется двум, так что в случае заднего проскальзывания, оно замещается (2 – s).
R1 = Сопротивление обмотки статора.
X1 = Индуктивное реактивное сопротивление обмотки статора.
Xm = Намагничивающее реактивное сопротивление.
R2’ = Реактивное сопротивление ротора, имеющее отношение к статору.
X2’ = Индуктивное реактивное сопротивление ротора, которое имеет отношение к статору.

Расчёт энергии в эквивалентной схеме

1. Найдите Zf и Zb.

2. Найдите ток статора, который обеспечивается напряжением
статора/общим полным сопротивлением схемы.

3. Затем, найдите энергию на входе, которая обеспечивается за счёт:
Напряжения статора x Ток статора x Cos(Ɵ)
Где Ɵ является углом между током и напряжением статора.

4. Создаваемая энергия (Pg) является разницей между энергией переднего
поля и задней энергией. Передняя и задняя энергия получаются за счёт
рассеивания энергии в соответствующих резисторах.

5. Потери меди ротора возникают за счёт:
Проскальзывание x Pg

6. Энергия на выходе возникает за счёт:
Pg – s x Pg потеря вращения.
Потери вращения включают потери трения, потери сопротивления
воздуха, потери сердечника.

7. Эффективность также может быть подсчитана при помощи сильного
увеличения энергии на входе по отношению к энергии на выходе.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить комментарий

Электронщик. Ярчайший ресурс в Рунете связанный с автоматикой и электротехникой

Использование материалов сайта возможно при наличии активной ссылки на первоисточник. Связь с редакцией сайта:e-mail: bylira3@gmail.com |