Активная и реактивная составляющие тока в асинхронном двигателе

Рис.11.1 Механическая и электромеханическая характеристики асинхронного двигателя.

Уменьшение момента после достижения критического скольжения (Рис.11.1) объясняется тем, что в создании момента АД участвует только активная составляющая тока. Активная составляющая тока при уменьшении скорости уменьшается и доходит до минимального значения при остановке ротора .

А ток при неподвижном роторе имеет максимальное значение индуктивной составляющей (индуктивное сопротивление ротора

имеет максимальное значение при , когда ротор неподвижен).

В однородном магнитном поле на проводник с током действует электромагнитная сила . Эта формула справедлива, когда магнитное поле и проводник длиной с током движутся в пространстве с одинаковой скоростью и взаимно неподвижны.

Рассмотрим появление активной и реактивной составляющей тока в асинхронном двигателе[гер 343] .

Если прямолинейный проводник с синусоидальным током

находится в пульсирующем с той же частотой магнитном поле с индукцией ,и углом сдвига фаз магнитной индукции и тока равным углу ( ):

Электромагнитная сила, действующая на проводник с током, периодически изменяется с двойной частотой:

Постоянная (средняя) составляющая электромагнитной силы:

Постоянная составляющая электромагнитной силы зависит от сдвига по фазе (угол ) синусоидальных тока и магнитной индукции, а ток зависит от действующих значений и .

В электрических машинах переменного тока ЭДС обмотки ротора совпадает по фазе с магнитной индукцией поля статора . Поэтому угол сдвига фаз между ЭДС ( ) и током обмотки ротора равен углу ( ), углу сдвига фаз магнитной индукции и тока.

Следовательно в формуле (2.5) произведение определяет значение проекции вектора на вектор , другими словами равно активной составляющей тока ротора.

Из вышеизложенного следует, чтопостоянная (средняя) составляющая электромагнитной силы , действующая на проводник с синусоидальным током, находящимся в пульсирующем с той же частотой магнитном поле статора асинхронного двигателя, пропорциональна активной составляющей тока ротора

= .

Момент асинхронного двигателя, как и любой электрической машины, пропорционален магнитному потоку Ф и активной составляющей тока ротора равной произведению , которая пропорциональна косинусу угла , углу между вектором ЭДС ротора и вектором тока ротора [чил 80].

где конструктивнаяпостоянная асинхронного двигателя;

угол сдвига фаз между ЭДС ( ) и током обмотки ротора.

Непропорциональность между моментом асинхронного двигателя и током статора при пуске ( пусковой момент меньше максимального при пусковом токе достигающем максимального значения рис.11.1) объясняется значительным снижением магнитного потока двигателя, а также уменьшением коэффициента мощности цепи ротора при пуске, за счёт максимального значения индуктивного сопротивления ротора[чил 80].

При изменении нагрузки на валу двигателя [гер392] от нуля до номинальной значение скольжения увеличивается (от значения при холостом ходе) примерно до . При этом сохраняется неравенство

<< и = ,

т.е. активная составляющая тока ротора пропорциональна скольжению (при ).

При увеличении нагрузки скольжение так же возрастает и растёт ЭДС ротора = , растёт ток ротора в соответствии с (2.5), асимптотически стремясь к некоторому предельному значению, а с ростом уменьшается (причём на рабочем участке механической характеристики уменьшается очень мало, рис.11.1 участок DB), асимптотически стремясь к нулю при .

Магнитный поток двигателя также уменьшается при возрастании тока из-за падения напряжения на сопротивлениях обмотки статора [чил81]. Все эти процессы и обуславливают отсутствие пропорциональности между током и моментом двигателя.

А реактивная составляющая тока ротора

с двойной частотой и ротор, имея большую инерцию не успевает проворачиваться два раза при частоте 50Гц. Двойная частота 100Гц. Если бы ротор был тонким проводником он бы успевал проворачиваться [гер344]. Поэтому при анализе установившихся режимов нужно учитывать только постоянную (средную) составляющую электромагнитной силы .