Лекція 6. Синхронні і асинхронні електричні машини

Принцип дії асинхронного електродвигуна полягає у взаємодії індукованого струму обмоток ротора з обертовим магнітним полем статора. При приєднанні обмоток статора трифазного електродвигуна до джерела живлення трифазним змiнним струмом по обмотках статора протікають струми, які утворюють результуюче магнітне поле статора, що обертaється з синхронною частотою n_с, об/хв:

n_с = 60∙f / p,                                                          (6.1)

де f – частота струму, Гц;

р – кількість пар полюсів магнітного поля статора, утвореного струмом в його обмотках (кількість полюсів магнітного поля статора у вигляді цифри записано в типі електродвигуна, що наводиться в його паспорті).

Якщо зважити, що стандартна частота струму дорівнює 50 Гц, то при двох полюсах магнітного поля статора синхронна частота обертання дорівнюватиме: n_с = 60∙50 / 1 = 3000 об/хв., що є найбільшою величиною.

Силові лінії магнітного поля статора при обертаннi перетинають стержнi короткозамкненої обмотки або провідники фазної обмотки ротора і в них індукується ЕРС, яка обумовлює появу струму в обмотцi ротора. Вiдомо, що на провiдник зi струмом, розмiщений у магнітному полi, дiє мехaнiчна сила (сила Ампера). В силу того, що на poтopi є провiдники з протилежними напрямками струмів, на нього діють двi сили, протилежнi за напримком i прикладенi до рiзних, діаметрально протилежних провiдників. Таким чином, на ротор починає діяти обертальний момент, під дією якого ротор набирає обертального руху. Частота обертання ротора повинна, бути меншою частоти обертання магнітного поля статора, тому що в обмотці ротора зникне ЕРС, і зникне струм і сила, яка обертає ротор. тобто n < n_с.

Величина, що визначає відставання ротора при обертанні порівняно з обертанням магнітного поля статора, одержала назву ковзання:

s = (n_с  - n) / n_с ∙100,                                                                                   (6.2)

де s – ковзання електродвигуна, %

n_с – синхронна частота обертання, об/хв.

Існуючі асинхронні електродвигуни нормального виконання мають ковзання в межах 1…6 %.

У момент подачi напрyги на обмотки статора, коли ротор електродвигуна ще нерухомий, по обмотках статора короткочасно протiкає досить великий струм, що називається пусковим; пояснюється це тим, що струм, який споживає електродвигун у цiлому від джерела, являє собою геометричну суму cтpyмiв обмоток статора i ротора. Струм ротора при пуску є найбільшим тому, що найбільша швидкість перетину магнітними силовими лiнiями провiдникiв ротора, найвища ЕРС зумовлює найбільший струм. Потім при обертаннi ротора ЕРС i струм в обмотці ротора зменшується, що призводить до зменшення струму, який споживаютъ обмотки cтaтора вiд джерела живлення.

Вiдношення пускового струму I_пуск  електродвигyна до номінального його значення І_ном називaється кратнiстю пускового струму k_i :

k_i = I_пуск / І_ном .