нагрузке составляет 3-5%, т. е. ротор вращается с числом оборотов, незначительно отличающимся о г числа оборотов магнитного поля статора. В двигателях небольших мощностей скольжение при полной нагрузке может достигать 12-15%.

При холостом ходе, т. е. при отсутствии нагрузки на валу, скольжение ничтожно мало и может быть принято равным нулю. Скорость вращения ротора можно определить из следующих соотношений:

2 - 1 - я~ = 1 (1 - 5) = [60Ш (1-5).

Двигатель будет работать устойчиво с постоянной скоростью вращения ротора при равновесии моментов, т. е., если вращающий момент двигателя Мвр будет равен тормозному моменту на валу двигателя Мтор, который развивает приемник механической энергии. Следовательно, можно записать: Мвр = Мтор. Любой нагрузке машины соответствует определенное число оборотов ротора Лг и определенное скольжение S.

Магнитное поле статора вращается относительно ротора с числом оборотов rti- 2 и индуцирует в его обмотке ЭДС Егв, под действием которой по замкнутой обмотке ротора протекает ток Izs-

Если нагрузка на валу машины увеличилась, т. е. возрос тормозной момент, то равновесие моментов будет нарушено, так как тормозной момент оказался больше вращающего. Это уменьшит скорость вращения ротора, а следовательно, увеличит скольжение. С увеличением скольжения магнитное поле статора будет пересекать проводники обмотки ротора с большей скоростью и ЭДС Ezs, индуцированная в обмотке ротора, возрастает, а в силу этого увеличится как ток в роторе, так и развиваемый двигателем вращающий момент. Увеличение скольжения и тока в роторе будет происходить до значений, при которых вновь наступит равновесие моментов вращающего и тормозного

Также изменяется число оборотов ротора и величина вращающего момента при уменьшении нагрузки двигателя. С уменьшением нагрл'зки на валу двигателя тормозной момент становится меньше вращающего, что увеличивает скорость вращения ротора или уменьшает скольжение. В результате уменьшения ЭДС уменьшается и ток в обмотке ротора, а следовательно, и вращающий момент, который вновь становится равным тормозному моменту.

Магнитное поле статора 1!ересекает проводники обмотки статора и индуцирует в ней ЭДС Ei, которая уравновешивает приложенное напряжение сети Ui. Если пренебречь падением напряжения в сопротивлении статорной обмотки, которое мало по сравнению с ЭДС, то между абсолютными значениями приложенного па-иряжения и ЭДС обмотки статора можно допустить приближенное равенство, т. е. Ui=Ei. Таким образом, при неизменном напряжении сети будет неизменна и ЭДС обмотки статора. Следовательно, магнитный поток в воздушном зазоре машины, так же как в трансформаторе, при любом изменении нагрузки останется примерно постоянным. , л . I ,

Ток обмотки ротора создает свое магнитное поле, которое направлено навстречу магнитному полю, создаваемому током обмотки статора. Для того чтобы результирующий магнитный поток в машине оставался неизменным при любом изменении нагрузки двигателя, размагничивающее магнитное поле обмотки ротора должно быть уравновешено магнитным полем обмотки статора. Поэтому при увеличении гока в обмотке ротора увеличивается и ток в обмотке статора.

Таким образом, работа асинхронного двигателя принципиально подобна работе трансформатора, у которого при увеличении тока во вторичной обмотке увеличивается ток -и в первичной обмотке.

3.8. ВРАЩАЮЩРГИ МОМЕНТ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Вращающий момент асинхронного двигателя создается взаимодействием вращающегося магнитного поля статора с токами в проводниках обмотки ротора. Поэтому вращающий момент зависит как от амплитуды магнитного потока статора Фщ, так и от тока в обмотке ротора hs- Однако в создании вращающего момента участвует только активная мощность, потребляемая машиной из сети. Вследствие этого вращающий момент зависит не от тока в обмотке ротора hs в целом, а только от его активной составляющей, т. е. /2C0sxfi2s. где xfi2s - фазный угол между ЭДС и током в обмотке вращающегося ротора.

Электромагнитная мощность (в Вт), развиваемая вращающимся магнитным полем статора и передаваемая ротору, равна

Рэ = Щ £2 hs cos aj)2S = 2 4,44 Коб, щк Фт hs cosaj)2S.

Угловая скорость вращающегося магнитного поля (в рад/с)

Qi = 2jtni/60 = 2rt/i/p,

Вращающий момент

Мв = = та 4.44 Коб, Ф„ hs cos Tj)2s=

= РПЦ Коб, Ф„ hs COS y2S = СФт hs cos 1]32S.

в этих выражениях p - число пар полюсов; /Пг - число фаз; ©2 - число витков; Коб , - коэффициент обмотки ротора; С - конструктивная постоянная для данной машины.

Выше было установлено, что при условии постоянства приложенного напряжения магнитный поток, создаваемый обмоткой статора, остается также приблизительно постоянным при любом изменении нагрузки двигателя.

Таким образом, в выражении для вращающегося момента величины С и Ф постоянны и вращающий момент пропорционален только активной составляющей тока в обмотке ротора, т. е. МврЯ J=s/гз cos ip2s. Изменение нагрузки (тормозного момента) на валу

двигателя, как уже известно, изменяет как скорость вращения ротора, так и скольжение.

Увеличение тормозного момента уменьшает скорость вращения ротора, т. е. увеличивает скольжение. Напротив, при уменьшении тормозного момента скорость вращения ротора увеличивается, а скольжение уменьшается. Изменение скольжения изменяет ток в обмотке ротора и его активную составляющую. С увеличением скольжения возрастает скорость вращения магнитного поля статора относительно ротора, т. е. увеличивается частота пересечения магнитными линиями проводников обмотки ротора, что увеличивает ЭДС и ток в этой обмотке Поскольку частота тока в обмотке ротора увеличивается, индуктивное сопротивление этой обмотки также уье ичивается, а cosai2s уменьшается.

Таким обр^ !ом, при увеличении скольжения ток в обмотке ротора увеличивае1ся, а cosфае уменьшается. Поэтому с изменением скольжения активная составляющая тока в обмотке ротора и вращающий момент тоже изменяются, но изменение это неравномерно. При незначительных скольжениях увеличение скольжения незначительно уменьшает cosi;2s. так что ток /2s увеличивается в большей мере, чем уменьшается cos -zs- В результате увеличивается активная составляющая тока в обмотке ротора, а следовательно, и вращающий момент машины. При больших скольжениях увеличение скольжения значительно уменьшает cosil)2s. Ток /25 увеличивается в меньшей степени, чем уменьшается cosil)2s. а поэтому в данном случае уменьшается как активная составляющая тока в обмотке ротора, так и вращающий момент.

На рис. 3.14 показана зависимость вращающего момента от скольжения (кривая а). При некотором скольжении Sm двигатель

развивает максимальный момент, который определяет перегрузочную способность двигателя и обычно в два-три раза превышает номинальный момент.

Установившийся режим работы двигателя возможен только три восходящей ветви зависимости момента от скольжения, т. е. при изменении скольжения в пределах от О до 5. Работа двигателя на нисходящей ветви указанной зависимости, т. е. при скольжении S>Sm, невозможна, так как здесь не обеспечивается устойчивое равновесие моментов.

Если предположить, что вращающий мо.мент был равен тормоз-мозному (Ms = Mt) в точках Л и £, то при случайном нарушении равновесия моментов в одном случае равновесие моментов восстанавливается, а в другом нет. Допустим, что вращающий момент двигателя почему-либо уменьшился (например, при понижении напряжения сети). Тогда скольжение начнет увеличиваться. Если

Рис. 3.14. Зависимость вращающего момента от скольжения