Материал: Пиотровский Л.М. Электрические машины учебник

Так как при вращении ротора его зубцкт перемещаются относи­ тельно зубцов статора с большой скоростью, то частота возникающих при этом пульсаций магнитного потока значительно превышает частоту сети, питающей двигатель. Поэтому добавочные потери в стали покрываются не за счет электрической мощности, а за счет механической мощности, развиваемой двигателем. Можно с доста­ точной точностью считать, что добавочные потери в стали пропор­ циональны подводимому к двигателю напряжению во второй степени.

Добавочные потери в проводниках возникают главным образом под влиянием высших гармонических намагничивающей силы. При вращении ротора в полях, создаваемых этими намагничивающими силами, в обмотке ротора возникают токи, имеющие частоту, отлич­ ную от частоты скольжения. Поэтому добавочные потери в провод­ никах, так же как и добавочные потери в стали, покрываются из развиваемой двигателем механической мощности. Можно считать, что добавочные потери в проводниках изменяются пропорционально току во второй степени.

Основными средствами уменьшения добавочных потеръ являются выполнение обмотки статора с целым числом пазов на полюс и фазу и с укороченным шагом, скос пазов ротора относительно пазов ста­ тора, правильный выбор числа пазов статора и ротора в двигателях с короткозамкнутой обмоткой ротора; надлежащий выбор формы па­ зов статора и ротора.

Г лава д вад ц ат ь сед ьм а я КРУГОВАЯ ДИАГРАММА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

27-1. Предварительные замечания

Все характеристики, определяющие работу асинхронного двига­ теля, — пусковые, рабочие и регулировочные — могут быть полу­ чены путем непосредственной нагрузки двигателя. Но этот метод требует применения специальной аппаратуры, отнимает много вре­ мени, может повлечь за собой значительную затрату электроэнергии и — главное — не всегда отвечает требованиям необходимой точ­ ности, особенно при испытании двигателей значительной мощности.

Другой метод состоит в косвенном определении характеристик асинхронного двигателя, чаще всего с помощью круговой диаграммы. Способы построения такой диаграммы зависят от характера пара­ метров двигателя. В противоположность параметрам трансформатора, активные и индуктивные сопротивления асинхронного двигателя могут изменяться в относительно широких пределах. Ниже изложена упрощенная круговая диаграмма, которая строится в предположе­ нии, что двигатель обладает постоянными параметрами и изменение переменных величин — напряжения, тока, намагничивающей силы и т. д. — синусоидально. К таким двигателям приближаются дви­

319

гатели нормального исполнения. Из последующего изложения будет видно, что диаграмма изменения токов статора и ротора таких дви­ гателей имеет форму окружности, почему ее обычно называют кру­ говой диаграммой. Что же касается двигателей с переменными пара­ метрами, то диаграммы изменения их токов имеют более сложный характер, чаще всего представляющий сочетание нескольких окруж­ ностей.

27-2. Обоснование упрощенной круговой диаграммы

На рис. 27-1 представлена цепь, состоящая из постоянного индук­ тивного сопротивления х = const и активного сопротивления г,

Таким образом, геометрическое место конца вектора тока / в цепи на рис. 27-1 при изменении сопротивления г от нуля до бесконечности есть окружность, построенная на диаметре U/х ~ const. При г = О ток I = НС — UІх и отстает от напряжения на угол <р = я/2, т. е.

320

ческое место токов —l'z при изменении s представляет собой окруж­ ность, во всем подобную окружности на рис. 27-3, но построенную на диаметре НС = U1/(x1 -|- х'г). В целом круговая диаграмма асин­ хронного двигателя представляет собой совмещение диаграмм на рис. 27-3 и 27-4 и показана на рис. 27-5.

27-4. Опыты холостого хода и короткого замыкания

Из сказанного в § 27-3 следует, что для построения окружпости токов асинхронного двигателя нужно иметь только две точки, так как положение центра окружности токов 0 2 на рис. 27-5 задается прямой НС, проведенной из конца вектора тока холостого хода параллельно оси абсцисс. Этими точками служат точка холостого хода Н и точка короткого замыкания К. Для получения этих точек опытным путем производят опыты холостого хода и короткого замы­

При коротком замыкании следует различать два основных слу­ чая: 1) когда пазы статора и ротора имеют открытую или частично открытую (частично закрытую) форму и 2) когда пазы статора имеют частично открытую форму, а пазы ротора — закрытую (двигатели майой мощности с заливкой ротора алюминием).

322

В первом случае потоки рассеяния при коротком замыкании слабо насыщают зубцы статора и ротора, поэтому параметры корот­ кого замыкания гк, хк и zKможно считать постоянными. Иллюстра­ цией могут служить характеристики короткого замыкания /„, Рк, zK, гк и хк — f (UK) двигателя мощностью 4,5 к е т , 380/220 е, 8,8/15, 2а, 50 гц, 1440 об/мин при соединении обмоток статора звездой (рис. 27-7).

Во втором случае мостик 1, перекрывающий паз ротора (рис. 22-5), быстро насыщается уже при малых токах; при увеличении тока насы­ щаются зубцы и головки зубцов. Поэтому сопротивление хЕ таких машин резко изменяется с изменением напряжения UKl приобретая гиперболический характер. Иллюстрацией служат характеристики короткого замыкания электродвигателя мощностью 1 кет, 380/220 в, 2,15/3,72 а, 1420 об/мин при соединении обмоток статора треугольником (рис. 27-8).

Если параметры короткого замыкания можно считать постоян­ ными, то зависимость Ік — f(U„) представляет собой прямую линию. В этом случае пересчет данных короткого замыкания, полученных при пониженном напряжении UK, на номинальное напряжение UH производится по формулам:

Так как сопротивления гк и хк считаются постоянными, то cos фк при пересчете не изменяется и определяется по формуле:

Зная Ікн и cos фк, можно построить точку короткого замыкания К (рис. 27-5), лежащую, как было доказано выше, па окружности токов.