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