Περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο. αρχή λειτουργίας ηλεκτροκινητήρων. Ταχύτητα περιστροφής μαγνητικού πεδίου. Ολίσθηση Εξαρτάται από την ταχύτητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου
Είναι γνωστό ότι η ταχύτητα του μαγνητικού πεδίου καθορίζεται επίσης από τη συχνότητα του εναλλασσόμενου ρεύματος. Συγκεκριμένα, εάν μια τριφασική περιέλιξη κινητήρα τοποθετηθεί σε έξι σχισμές στην εσωτερική επιφάνεια του στάτορα, τότε σε μισή περίοδο εναλλασσόμενου ρεύματος το διάνυσμα μαγνητικής επαγωγής θα κάνει μισή περιστροφή και σε μια πλήρη περίοδο - μία περιστροφή. Σε αυτή την περίπτωση, η περιέλιξη του στάτορα δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο με ένα ζεύγος πόλων και ονομάζεται διπολικό.
Εάν η περιέλιξη του στάτορα αποτελείται από έξι πηνία (δύο πηνία συνδεδεμένα σε σειρά για κάθε φάση), τοποθετημένα σε δώδεκα υποδοχές, τότε σε μισή περίοδο εναλλασσόμενου ρεύματος το διάνυσμα μαγνητικής επαγωγής θα περιστρέφεται κατά ένα τέταρτο της στροφής και σε μια πλήρη περίοδο - κατά μισή στροφή. Αντί για δύο πόλους σε τρεις περιελίξεις, το μαγνητικό πεδίο του στάτορα έχει τώρα τέσσερις πόλους (δύο ζεύγη πόλων).
Η ταχύτητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου είναι αντιστρόφως ανάλογη με τον αριθμό των ζευγών πόλων.
όπου ѓ είναι η συχνότητα του εναλλασσόμενου ρεύματος σε Hz και ο συντελεστής 60 εμφανίζεται λόγω του γεγονότος ότι το n1 συνήθως μετράται σε στροφές ανά λεπτό.
Δεδομένου ότι ο αριθμός των ζευγών πόλων μπορεί να είναι μόνο ένας ακέραιος, η ταχύτητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου μπορεί να λάβει όχι αυθαίρετες, αλλά μόνο ορισμένες τιμές:
Ο ρότορας ενός ασύγχρονου κινητήρα περιστρέφεται στην ίδια κατεύθυνση με το μαγνητικό πεδίο, με ταχύτητα ελαφρώς χαμηλότερη από την ταχύτητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου, αφού μόνο σε αυτή την περίπτωση θα προκληθούν EMF και ρεύματα στην περιέλιξη του ρότορα και μια ροπή θα ενεργήσει στον ρότορα. Ας υποδηλώσουμε την ταχύτητα περιστροφής του δρομέα ως n2. Τότε η ποσότητα n1 - n2, η οποία ονομάζεται ταχύτητα ολίσθησης, αντιπροσωπεύει τη σχετική ταχύτητα του μαγνητικού πεδίου και του δρομέα, και ο βαθμός υστέρησης του δρομέα από το μαγνητικό πεδίο, εκφρασμένος ως ποσοστό, ονομάζεται ολίσθηση s:
Η ολίσθηση ενός ασύγχρονου κινητήρα σε ονομαστικό φορτίο είναι συνήθως 3-7%. Καθώς το φορτίο αυξάνεται, η ολίσθηση αυξάνεται και ο κινητήρας μπορεί να σταματήσει.
Η ροπή M ενός ασύγχρονου κινητήρα δημιουργείται λόγω της αλληλεπίδρασης της μαγνητικής ροής του πεδίου του στάτορα με το ρεύμα I2 που προκαλείται στην περιέλιξη του ρότορα, επομένως η τιμή του είναι ανάλογη με το γινόμενο I2F Ο κινητήρας θα λειτουργεί σταθερά ταχύτητα ρότορα όταν οι ροπές είναι σε ισορροπία, δηλ. τότε όταν η ροπή Mer είναι ίση με τη ροπή πέδησης στην σφουγγαρίστρα M του άξονα του κινητήρα:
Οποιοδήποτε φορτίο μηχανής αντιστοιχεί σε έναν ορισμένο αριθμό περιστροφών του δρομέα n2 και σε μια ορισμένη ολίσθηση S.
Λάβετε υπόψη ότι η συχνότητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου δεν εξαρτάται από τον τρόπο λειτουργίας του ασύγχρονου μηχανήματος και το φορτίο του.
Κατά την ανάλυση της λειτουργίας μιας ασύγχρονης μηχανής, χρησιμοποιείται συχνά η έννοια της ταχύτητας περιστροφής του μαγνητικού πεδίου u0, η οποία καθορίζεται από τη σχέση:
u0 = (2 p f) / p = p n0 / 30 [rad/s] 2. 4
Ένα χαρακτηριστικό των πολυφασικών συστημάτων είναι η δυνατότητα δημιουργίας ενός περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου σε μια μηχανικά ακίνητη συσκευή.
Ένα πηνίο που συνδέεται με μια πηγή εναλλασσόμενου ρεύματος παράγει ένα παλλόμενο μαγνητικό πεδίο, δηλ. ένα μαγνητικό πεδίο που ποικίλλει σε μέγεθος και κατεύθυνση.
Ας πάρουμε έναν κύλινδρο με εσωτερική διάμετρο Δ. Στην επιφάνεια του κυλίνδρου θα τοποθετήσουμε τρία πηνία, χωρικά μετατοπισμένα μεταξύ τους κατά 120 ο. Συνδέουμε τα πηνία σε τριφασική πηγή τάσης (Εικ. 12.1). Στο Σχ. Το σχήμα 12.2 δείχνει ένα γράφημα των αλλαγών στα στιγμιαία ρεύματα που σχηματίζουν ένα τριφασικό σύστημα.
Κάθε ένα από τα πηνία δημιουργεί ένα παλλόμενο μαγνητικό πεδίο. Τα μαγνητικά πεδία των πηνίων, αλληλεπιδρώντας μεταξύ τους, σχηματίζουν ένα προκύπτον περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο, που χαρακτηρίζεται από το διάνυσμα της προκύπτουσας μαγνητικής επαγωγής
Στο Σχ. Το 12.3 δείχνει τα διανύσματα μαγνητικής επαγωγής κάθε φάσης και το διάνυσμα που προκύπτει κατασκευασμένο για τρεις χρονικές στιγμές t1, t2, t3. Οι θετικές κατευθύνσεις των αξόνων του πηνίου χαρακτηρίζονται +1, +2, +3.
Τη στιγμή t = t 1, το ρεύμα και η μαγνητική επαγωγή στο πηνίο A-X είναι θετικά και μέγιστα, στα πηνία B-Y και C-Z είναι ίδια και αρνητικά. Το διάνυσμα της μαγνητικής επαγωγής που προκύπτει είναι ίσο με το γεωμετρικό άθροισμα των διανυσμάτων της μαγνητικής επαγωγής των πηνίων και συμπίπτει με τον άξονα του πηνίου Α-Χ. Τη στιγμή t = t 2, τα ρεύματα στα πηνία A-X και C-Z είναι πανομοιότυπα σε μέγεθος και αντίθετα ως προς την κατεύθυνση. Το ρεύμα στη φάση Β είναι μηδέν. Το διάνυσμα μαγνητικής επαγωγής που προέκυψε περιστράφηκε δεξιόστροφα κατά 30 o. Τη στιγμή t = t 3, τα ρεύματα στα πηνία A-X και B-Y είναι ίσα σε μέγεθος και θετικά, το ρεύμα στη φάση C-Z είναι μέγιστο και αρνητικό, το διάνυσμα του προκύπτοντος μαγνητικού πεδίου βρίσκεται στην αρνητική κατεύθυνση του άξονα του πηνίου C-Z. Κατά την περίοδο του εναλλασσόμενου ρεύματος, το διάνυσμα του προκύπτοντος μαγνητικού πεδίου θα περιστρέφεται 360 o.
Ταχύτητα περιστροφής μαγνητικού πεδίου ή ταχύτητα σύγχρονης περιστροφής
όπου P είναι ο αριθμός των ζευγών πόλων.
Τα πηνία που φαίνονται στο Σχ. 12.1, δημιουργήστε ένα διπολικό μαγνητικό πεδίο, με τον αριθμό των πόλων 2P = 2. Η συχνότητα περιστροφής του πεδίου είναι 3000 rpm.
Για να αποκτήσετε ένα τετραπολικό μαγνητικό πεδίο, είναι απαραίτητο να τοποθετήσετε έξι πηνία μέσα στον κύλινδρο, δύο για κάθε φάση. Στη συνέχεια, σύμφωνα με τον τύπο (12.1), το μαγνητικό πεδίο θα περιστραφεί δύο φορές πιο αργά, με n 1 = 1500 rpm.
Για να αποκτήσετε ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο, πρέπει να πληρούνται δύο προϋποθέσεις.
1. Έχετε τουλάχιστον δύο χωρικά μετατοπισμένα πηνία.
2. Συνδέστε ρεύματα εκτός φάσης στα πηνία.
12.2. Ασύγχρονοι κινητήρες.
Σχεδιασμός, αρχή λειτουργίας
Ο ασύγχρονος κινητήρας έχει ακίνητος
μέρος που ονομάζεται στάτωρ
, Και περιστροφικός
μέρος που ονομάζεται στροφείο
. Ο στάτορας περιέχει μια περιέλιξη που δημιουργεί ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο.
Υπάρχουν ασύγχρονοι κινητήρες με κλωβό σκίουρου και τυλιγμένο ρότορα.
Στις υποδοχές του βραχυκυκλωμένου ρότορα τοποθετούνται ράβδοι αλουμινίου ή χαλκού. Τα άκρα των ράβδων κλείνονται με δακτυλίους αλουμινίου ή χαλκού. Ο στάτορας και ο ρότορας είναι κατασκευασμένοι από ηλεκτρικά φύλλα χάλυβα για τη μείωση των απωλειών δινορευμάτων.
Ο ρότορας φάσης έχει τριφασική περιέλιξη (για τριφασικό κινητήρα). Τα άκρα των φάσεων συνδέονται σε μια κοινή μονάδα και οι αρχές εξάγονται σε τρεις δακτυλίους ολίσθησης που τοποθετούνται στον άξονα. Βούρτσες σταθερής επαφής τοποθετούνται στους δακτυλίους. Ένας ρεοστάτης εκκίνησης συνδέεται με τις βούρτσες. Μετά την εκκίνηση του κινητήρα, η αντίσταση του ρεοστάτη εκκίνησης μειώνεται σταδιακά στο μηδέν.
Ας δούμε την αρχή λειτουργίας ενός ασύγχρονου κινητήρα χρησιμοποιώντας το μοντέλο που φαίνεται στο Σχήμα 12.4.
Ας φανταστούμε το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο του στάτορα με τη μορφή ενός μόνιμου μαγνήτη που περιστρέφεται με σύγχρονη ταχύτητα περιστροφής n 1.
Τα ρεύματα προκαλούνται στους αγωγούς της περιέλιξης του κλειστού ρότορα. Οι πόλοι του μαγνήτη κινούνται δεξιόστροφα.
Σε έναν παρατηρητή τοποθετημένο σε έναν περιστρεφόμενο μαγνήτη, φαίνεται ότι ο μαγνήτης είναι ακίνητος και οι αγωγοί της περιέλιξης του ρότορα κινούνται αριστερόστροφα.
Οι κατευθύνσεις των ρευμάτων του ρότορα που καθορίζονται από τον κανόνα της δεξιάς πλευράς φαίνονται στο Σχ. 12.4.
Ρύζι. 12.4
Χρησιμοποιώντας τον κανόνα του αριστερού χεριού, βρίσκουμε την κατεύθυνση των ηλεκτρομαγνητικών δυνάμεων που δρουν στον ρότορα και τον αναγκάζουν να περιστρέφεται. Ο ρότορας του κινητήρα θα περιστρέφεται με ταχύτητα περιστροφής n 2 προς την κατεύθυνση περιστροφής του πεδίου του στάτορα.
Ο ρότορας περιστρέφεται ασύγχρονα, δηλαδή η συχνότητα περιστροφής του n 2 είναι μικρότερη από τη συχνότητα περιστροφής του πεδίου στάτορα n 1.
Η σχετική διαφορά ταχύτητας μεταξύ των πεδίων του στάτορα και του ρότορα ονομάζεται ολίσθηση.
Η ολίσθηση δεν μπορεί να είναι ίση με μηδέν, αφού στις ίδιες ταχύτητες του πεδίου και του ρότορα η επαγωγή των ρευμάτων στον ρότορα θα σταματούσε και, επομένως, δεν θα υπήρχε ηλεκτρομαγνητική ροπή.
Η περιστρεφόμενη ηλεκτρομαγνητική ροπή εξισορροπείται από την αντίθετη ροπή πέδησης M em = M 2.
Καθώς το φορτίο στον άξονα του κινητήρα αυξάνεται, η ροπή πέδησης γίνεται μεγαλύτερη από τη ροπή περιστροφής και η ολίσθηση αυξάνεται. Ως αποτέλεσμα, το EMF και τα ρεύματα που προκαλούνται στην περιέλιξη του ρότορα αυξάνονται. Η ροπή αυξάνεται και γίνεται ίση με τη ροπή πέδησης. Η ροπή μπορεί να αυξηθεί με την αύξηση της ολίσθησης μέχρι μια ορισμένη μέγιστη τιμή, μετά την οποία, με περαιτέρω αύξηση της ροπής πέδησης, η ροπή μειώνεται απότομα και ο κινητήρας σταματά.
Η ολίσθηση ενός σταματημένου κινητήρα ισούται με ένα. Ο κινητήρας λέγεται ότι λειτουργεί σε λειτουργία βραχυκυκλώματος.
Η ταχύτητα περιστροφής ενός μη φορτωμένου ασύγχρονου κινητήρα n 2 είναι περίπου ίση με τη σύγχρονη συχνότητα n 1. Γλίστρημα κινητήρα χωρίς φορτίο S 0. Ο κινητήρας λέγεται ότι λειτουργεί σε κατάσταση ρελαντί.
Η ολίσθηση μιας ασύγχρονης μηχανής που λειτουργεί σε λειτουργία κινητήρα ποικίλλει από μηδέν έως ένα.
Ένα ασύγχρονο μηχάνημα μπορεί να λειτουργήσει σε λειτουργία γεννήτριας. Για να γίνει αυτό, ο ρότορας του πρέπει να περιστραφεί από έναν κινητήρα τρίτου κατασκευαστή προς την κατεύθυνση περιστροφής του μαγνητικού πεδίου του στάτη με συχνότητα n 2 > n 1. Ολίσθηση ασύγχρονης γεννήτριας.
Ένα ασύγχρονο μηχάνημα μπορεί να λειτουργήσει σε λειτουργία πέδησης ηλεκτρικής μηχανής. Για να γίνει αυτό, είναι απαραίτητο να περιστρέψετε τον ρότορά του προς την αντίθετη κατεύθυνση από την κατεύθυνση περιστροφής του μαγνητικού πεδίου του στάτορα.
Σε αυτή τη λειτουργία, S > 1. Συνήθως, ασύγχρονες μηχανές χρησιμοποιούνται σε λειτουργία κινητήρα. Ο επαγωγικός κινητήρας είναι ο πιο κοινός τύπος κινητήρα στη βιομηχανία. Η συχνότητα περιστροφής πεδίου σε έναν ασύγχρονο κινητήρα σχετίζεται αυστηρά με τη συχνότητα δικτύου f 1 και τον αριθμό των ζευγών πόλων του στάτη. Στη συχνότητα f 1 = 50 Hz υπάρχει η ακόλουθη σειρά συχνοτήτων περιστροφής.
Η ηλεκτροβαρύτητα είναι εύκολη
Εισαγωγή. Το άρθρο περιγράφει την απλούστερη ηλεκτροβαρυτική γεννήτρια ικανή τόσο να μειώνει όσο και να αυξάνει το βάρος της. Σήμερα, η εγκατάσταση εργασίας μπορεί να αλλάξει βάρος σε πολύ μικρό εύρος, έως και 50% του αρχικού βάρους. Ως εκ τούτου, δίνονται συστάσεις για τη βελτίωσή του. Πειράματα από τους Sergei Godin και Vasily Roshchin Δύο Ρώσοι φυσικοί δημιούργησαν μια πολύ ενδιαφέρουσα γεννήτρια. Στην πραγματικότητα πρόκειται για μόνιμους μαγνήτες που τοποθετούνται σε ειδικό δίσκο με κοιλότητες για μαγνήτες. Όταν ο "δίσκος με μαγνήτες" περιστρεφόταν δεξιόστροφα, το βάρος της γεννήτριας μειώθηκε και όταν περιστρεφόταν αριστερόστροφα, μειώθηκε.
Και το αποτέλεσμα κατά της βαρύτητας μπορεί να βελτιωθεί περαιτέρω με την προσθήκη νέων περιστρεφόμενων μαγνητών εξοπλισμένων με μίνι ηλεκτρικούς κινητήρες. Το δεύτερο βήμα πρέπει να είναι
, αντικαταστήστε τους μόνιμους μαγνήτες στο «τύμπανο» με ηλεκτρομαγνήτες.Τι είναι ο μόνιμος μαγνήτης; Ουσιαστικά, αυτό είναι ένα σύνολο ρευμάτων δακτυλίου μικρών ηλεκτρομαγνητών «ραμμένων» στο σώμα του μαγνήτη.
Η αρχή της απόκτησης ενός περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου. Η λειτουργία των ασύγχρονων κινητήρων βασίζεται σε ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από το MMF των περιελίξεων του στάτη.
Η αρχή της απόκτησης ενός περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου χρησιμοποιώντας ένα ακίνητο σύστημα αγωγών είναι ότι εάν τα ρεύματα μετατόπισης φάσης ρέουν μέσω ενός συστήματος στατικών αγωγών που κατανέμονται στο χώρο γύρω από έναν κύκλο, τότε δημιουργείται ένα περιστρεφόμενο πεδίο στο διάστημα. Εάν το σύστημα των αγωγών είναι συμμετρικό και η γωνία μετατόπισης φάσης μεταξύ των ρευμάτων των γειτονικών αγωγών είναι η ίδια, τότε το πλάτος της επαγωγής του περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου και η ταχύτητα είναι σταθερά. Εάν ένας κύκλος με αγωγούς γυρίσει σε ένα επίπεδο, τότε χρησιμοποιώντας ένα τέτοιο σύστημα μπορεί κανείς να αποκτήσει ένα πεδίο "τρέχον".
Περιστρεφόμενο πεδίο τριφασικού κυκλώματος εναλλασσόμενου ρεύματος. Ας εξετάσουμε τη λήψη ενός περιστρεφόμενου πεδίου χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός τριφασικού ασύγχρονου κινητήρα με τρεις περιελίξεις που μετατοπίζονται κατά μήκος της περιφέρειας κατά 120° (Εικ. 3.5) και συνδέονται με ένα αστέρι. Αφήστε τις περιελίξεις του στάτη να τροφοδοτούνται από μια συμμετρική τριφασική τάση με μετατόπιση φάσης των τάσεων και των ρευμάτων κατά 120°.
Αν για περιέλιξη OHπάρτε την αρχική φάση του ρεύματος ίση με μηδέν, τότε οι τιμές του στιγμιαίου ρεύματος έχουν τη μορφή
Τα τρέχοντα γραφήματα φαίνονται στο Σχ. 3.6. Ας υποθέσουμε ότι κάθε περιέλιξη έχει μόνο δύο καλώδια που καταλαμβάνουν δύο διαμετρικά τοποθετημένες υποδοχές.
Ρύζι. 3.5 Εικ. 3.6
Όπως φαίνεται από το Σχ. 3.6, την ώρα προς τηνρεύμα φάσης ΕΝΑθετική και σε φάσεις ΣΕΚαι ΜΕ– αρνητικό.
Εάν το ρεύμα είναι θετικό, τότε παίρνουμε την κατεύθυνση του ρεύματος από την αρχή έως το τέλος της περιέλιξης, η οποία αντιστοιχεί στον προσδιορισμό με το σύμβολο "x" στην αρχή της περιέλιξης και το σύμβολο " · "(κουκκίδα) στο τέλος της περιέλιξης. Χρησιμοποιώντας τον κανόνα της δεξιάς έλικας, είναι εύκολο να βρείτε το μοτίβο της κατανομής του μαγνητικού πεδίου για μια στιγμή στο χρόνο προς την(Εικ. 3.7, α). Άξονας του προκύπτοντος μαγνητικού πεδίου με επαγωγή Vrezπου βρίσκεται οριζόντια.
Στο Σχ. 3.7, σιδείχνει την εικόνα του μαγνητικού πεδίου σε μια χρονική στιγμή τι, που αντιστοιχεί σε μεταβολή της φάσης του ρεύματος κατά γωνία = 60°. Αυτή τη στιγμή τα ρεύματα στις φάσεις ΕΝΑΚαι ΣΕθετικά, δηλαδή το ρεύμα ρέει μέσα τους από την αρχή μέχρι το τέλος και το ρεύμα είναι σε φάση ΜΕ – αρνητικό, δηλαδή πάει από το τέλος στην αρχή. Το μαγνητικό πεδίο αποδεικνύεται ότι περιστρέφεται δεξιόστροφα κατά γωνία = 60°. Αν η γωνιακή συχνότητα του ρεύματος είναι , τότε . (Εδώ , πού είναι η συχνότητα του ρεύματος στο δίκτυο). Σε στιγμές του χρόνου t 2 Και t 3ο άξονας του μαγνητικού πεδίου θα περιστρέφεται ανάλογα με τις γωνίες και (Εικ. 3.6, γ και ΣΟΛ).Μετά από χρόνο ίσο με την περίοδο Τ , ο άξονας πεδίου θα επιστρέψει στην αρχική του θέση. Ως εκ τούτου, κατά τη διάρκεια της περιόδου Τ το πεδίο κάνει μια περιστροφή (Εικ. 3.7, δ) ( ()). Στην εξεταζόμενη περίπτωση, ο αριθμός των πόλων 2ρ = 2και το μαγνητικό πεδίο περιστρέφεται με συχνότητα n 1 =60 φά 1 =60∙50=3000 rpm ( φά 1 =50 Hz – βιομηχανική συχνότητα). Μπορεί να αποδειχθεί ότι η προκύπτουσα μαγνητική επαγωγή είναι ένα περιστρεφόμενο πεδίο με πλάτος
Οπου W – μέγιστη επαγωγή μιας φάσης. Εισχώρηση– μέγιστη επαγωγή τριών φάσεων. – η γωνία μεταξύ του οριζόντιου άξονα και της ευθείας γραμμής που συνδέει το κέντρο με ένα αυθαίρετο σημείο μεταξύ του στάτορα και του ρότορα.
Διεύθυνση περιστροφής πεδίου. Στην εξεταζόμενη περίπτωση, η φορά περιστροφής του πεδίου συμπίπτει με τη φορά της δεξιόστροφης κίνησης. Εάν αλλάξετε τους ακροδέκτες οποιωνδήποτε δύο φάσεων της τάσης τροφοδοσίας, για παράδειγμα σι Και ΜΕ , που αντιστοιχεί στην αντίστροφη ακολουθία των φάσεων, η φορά περιστροφής του πεδίου θα είναι αντίθετη (αριστερόστροφα), δηλαδή το μαγνητικό πεδίο αντιστρέφεται (βλ. Εικ. 3.8).
Τύπος συχνότητας περιστροφής πεδίου. Εάν ο αριθμός των πηνίων σε κάθε φάση αυξηθεί και η μετατόπιση φάσης μεταξύ των ρευμάτων διατηρηθεί στις 120°, τότε η συχνότητα περιστροφής του πεδίου θα αλλάξει. Για παράδειγμα, με δύο πηνία σε κάθε φάση, που βρίσκονται όπως φαίνεται στο Σχ. 3.9, το πεδίο θα περιστρέφεται 180° στο διάστημα σε μία περίοδο.
Ρύζι. 3.8 Εικ. 3.9 Εικ. 3.10
Για να λάβουμε μια εικόνα του χωραφιού, ας αφιερώσουμε μια στιγμή στο χρόνο προς την, όταν το ρεύμα είναι σε φάση ΕΝΑθετικό και τα ρεύματα είναι σε φάσεις Β και Γαρνητικός. Χρησιμοποιώντας τον κανόνα των πινακίδων για τα ρεύματα, διαπιστώνουμε ότι σε αυτή την περίπτωση ο αριθμός των πόλων 2ρ = 4ή p = 2και μετά n 1 = 60 φά 1 / Π = 3000/2 =1500 σ.α.λ Συλλογίζοντας με παρόμοιο τρόπο, για τρία πηνία σε κάθε φάση βρίσκουμε το μοτίβο πεδίου που φαίνεται στο Σχ. 3.10. Εδώ p = 3 και, επομένως, n 1 = 1000 σ.α.λ.
Ο γενικός τύπος για τον προσδιορισμό της ταχύτητας περιστροφής, rpm, θα είναι
n 1 = 60 φά 1 / Π (3.1)
Σε όλες τις περιπτώσεις που εξετάστηκαν, τα πηνία κάθε φάσης συνδέονταν μεταξύ τους σε σειρά. Είναι με αυτή τη σύνδεση για τη συχνότητα περιστροφής του πεδίου του στάτη R= 1, 2 και 3 στο φά 1 = 50 Hz ήταν 3000, 1500 και 1000 rpm, αντίστοιχα.
Παράλληλη σύνδεση πηνίων. Ας δείξουμε ότι όταν τα πηνία αλλάζουν από τη μια φάση στην άλλη και όταν συνδέονται παράλληλα, ο αριθμός των πόλων πεδίου και, επομένως, η συχνότητα περιστροφής του πεδίου θα είναι διαφορετικός από αυτούς που εξετάζονται. Για παράδειγμα, ας πάρουμε δύο πηνία σε κάθε φάση και ας τα συνδέσουμε παράλληλα μεταξύ τους όπως φαίνεται στο Σχ. 3.11. ΕΝΑκαι σε διευρυμένη μορφή στο Σχ. 3.11, 6 . Από την εικόνα του γηπέδου φαίνεται ξεκάθαρα ότι R= 1 και ταχύτητα περιστροφής n 1 = 3000 σ.α.λ. Φάνηκε παραπάνω ότι όταν τα ίδια πηνία συνδέονταν σε σειρά, η ταχύτητα περιστροφής ήταν 1500 rpm. Όταν η τρέχουσα συχνότητα στο δίκτυο είναι 50 Hz, η συχνότητα περιστροφής του πεδίου του στάτορα προσδιορίζεται από την έκφραση
ν 1 = 60 φά 1 / Π = 60 ∙50 / Π .
Δίνεται διαφορετικός αριθμός ζευγών πόλων R = 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, βρίσκουμε τη συχνότητα περιστροφής πεδίου. Τα αποτελέσματα των υπολογισμών συνοψίζονται στον πίνακα. 3.1.
Πίνακας 3.1
Προϋποθέσεις παραλαβής:
1) η παρουσία τουλάχιστον δύο περιελίξεων.
2) τα ρεύματα στις περιελίξεις πρέπει να είναι διαφορετικά σε φάση
3) οι άξονες των περιελίξεων πρέπει να μετατοπιστούν στο χώρο.
Σε μια τριφασική μηχανή, με ένα ζεύγος πόλων (p=1), οι άξονες των περιελίξεων πρέπει να μετατοπίζονται στο χώρο κατά γωνία 120°, με δύο ζεύγη πόλων (p=2), οι άξονες των Οι περιελίξεις πρέπει να μετατοπίζονται στο χώρο κατά γωνία 60° κ.λπ.
Ας εξετάσουμε ένα μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται χρησιμοποιώντας μια τριφασική περιέλιξη που έχει ένα ζεύγος πόλων (p = 1). Οι άξονες των περιελίξεων φάσης μετατοπίζονται στο χώρο κατά γωνία 120° και οι μαγνητικές επαγωγές μεμονωμένων φάσεων που δημιουργούνται από αυτές (BA, BB, BC) μετατοπίζονται επίσης στο χώρο κατά γωνία 120°.
Τα μαγνητικά πεδία επαγωγής που δημιουργούνται από κάθε φάση, καθώς και οι τάσεις που παρέχονται σε αυτές τις φάσεις, είναι ημιτονοειδείς και διαφέρουν σε φάση κατά γωνία 120°.
Λειτουργική αρχή
Εφαρμόζεται τάση στην περιέλιξη του στάτη, υπό την επίδραση της οποίας το ρεύμα ρέει μέσω αυτών των περιελίξεων και δημιουργεί ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο. Το μαγνητικό πεδίο δρα στις ράβδους του ρότορα και, σύμφωνα με το νόμο της μαγνητικής επαγωγής, προκαλεί ένα emf σε αυτές. Ένα ρεύμα προκύπτει στις ράβδους του ρότορα υπό την επίδραση του επαγόμενου emf. Τα ρεύματα στις ράβδους του ρότορα δημιουργούν το δικό τους μαγνητικό πεδίο των ράβδων, το οποίο αλληλεπιδρά με το περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο του στάτορα. Ως αποτέλεσμα, σε κάθε ράβδο δρα μια δύναμη, η οποία, αθροίζοντας γύρω από τον κύκλο, δημιουργεί μια περιστρεφόμενη ηλεκτρομαγνητική ροπή του ρότορα.
Παίρνοντας την αρχική φάση επαγωγής στη φάση Α (φΑ) ίση με μηδέν, μπορούμε να γράψουμε:
Η μαγνητική επαγωγή του μαγνητικού πεδίου που προκύπτει προσδιορίζεται από το διανυσματικό άθροισμα αυτών των τριών μαγνητικών επαγωγών.
Ας βρούμε την προκύπτουσα μαγνητική επαγωγή χρησιμοποιώντας διανυσματικά διαγράμματα, κατασκευάζοντάς τα για αρκετές χρονικές στιγμές.
Σχεδιάστε διανυσματικά διαγράμματα
Όπως προκύπτει από τα διαγράμματα, η μαγνητική επαγωγή Β του προκύπτοντος μαγνητικού πεδίου της μηχανής περιστρέφεται, παραμένοντας αμετάβλητη σε μέγεθος. Έτσι, η τριφασική περιέλιξη του στάτη δημιουργεί ένα κυκλικό περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο στη μηχανή. Η φορά περιστροφής του μαγνητικού πεδίου εξαρτάται από τη σειρά εναλλαγής φάσης. Το μέγεθος της προκύπτουσας μαγνητικής επαγωγής.
Η συχνότητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου εξαρτάται από τη συχνότητα του δικτύου και τον αριθμό των ζευγών πόλων του μαγνητικού πεδίου.
, [rpm].
Σε αυτή την περίπτωση, η συχνότητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου δεν εξαρτάται από τον τρόπο λειτουργίας της ασύγχρονης μηχανής και το φορτίο της.
Κατά την ανάλυση της λειτουργίας μιας ασύγχρονης μηχανής, χρησιμοποιείται συχνά η έννοια της ταχύτητας περιστροφής του μαγνητικού πεδίου ω0, η οποία καθορίζεται από τη σχέση:
, [rad/sec].
Για να συγκριθεί η συχνότητα περιστροφής του μαγνητικού πεδίου και του ρότορα-ράβελ, ο συντελεστής ονομάστηκε ολίσθηση και ορίστηκε με ένα γράμμα. Η ολίσθηση μπορεί να μετρηθεί σε σχετικές μονάδες και ως ποσοστό.
ή 
Διεργασίες σε κύκλωμα στάτορα ασύγχρονης μηχανής
α) EMF στάτορα.
Το μαγνητικό πεδίο που δημιουργείται από την περιέλιξη του στάτη περιστρέφεται σε σχέση με τον ακίνητο στάτη με μια συχνότητα και θα προκαλέσει ένα EMF στην περιέλιξη του στάτη. Η πραγματική τιμή του EMF που προκαλείται από αυτό το πεδίο σε μια φάση της περιέλιξης του στάτορα καθορίζεται από την έκφραση:
όπου: =0,92÷0,98 – συντελεστής περιέλιξης;
– συχνότητα δικτύου·
– αριθμός στροφών μιας φάσης της περιέλιξης του στάτορα.
– το μαγνητικό πεδίο που προκύπτει στο μηχάνημα.
β) Εξίσωση ηλεκτρικής ισορροπίας της φάσης περιέλιξης του στάτη.
Αυτή η εξίσωση γίνεται κατ' αναλογία με ένα πηνίο με πυρήνα που λειτουργεί με εναλλασσόμενο ρεύμα.
Εδώ και είναι η τάση δικτύου και η τάση που παρέχεται στην περιέλιξη του στάτη.
– ενεργή αντίσταση της περιέλιξης του στάτη, που σχετίζεται με απώλειες λόγω θέρμανσης της περιέλιξης.
– επαγωγική αντίδραση της περιέλιξης του στάτη που σχετίζεται με τη ροή διαρροής.
– αντίσταση της περιέλιξης του στάτορα.
– ρεύμα στην περιέλιξη του στάτορα.
Κατά την ανάλυση της λειτουργίας των ασύγχρονων μηχανών, συχνά υιοθετείται. Τότε μπορούμε να γράψουμε:
Από αυτή την έκφραση προκύπτει ότι η μαγνητική ροή σε μια ασύγχρονη μηχανή δεν εξαρτάται από τον τρόπο λειτουργίας της και σε μια δεδομένη συχνότητα δικτύου εξαρτάται μόνο από την πραγματική τιμή της εφαρμοζόμενης τάσης. Μια παρόμοια σχέση εμφανίζεται σε μια άλλη μηχανή εναλλασσόμενου ρεύματος - σε έναν μετασχηματιστή.
