Cum se determină viteza de rotație a câmpului magnetic al statorului. Viteza de rotație a câmpului magnetic. Alunecare. Câmp magnetic rotativ
O caracteristică a sistemelor multifazate este capacitatea de a crea un câmp magnetic rotativ într-un dispozitiv staționar mecanic.
O bobină conectată la o sursă de curent alternativ formează un câmp magnetic pulsatoriu, adică. un câmp magnetic care se modifică în mărime și direcție.
Luați un cilindru cu diametrul interior D. Pe suprafața cilindrului punem trei bobine, deplasate spațial una față de alta cu 120 o . Conectam bobinele la o sursă de tensiune trifazată (Fig. 12.1). Pe fig. 12.2 prezintă un grafic al curenților instantanei care formează un sistem trifazat.
Fiecare dintre bobine creează un câmp magnetic pulsatoriu. Câmpurile magnetice ale bobinelor, interacționând între ele, formează câmpul magnetic rotativ rezultat, caracterizat prin vectorul inducției magnetice rezultate.
Pe fig. 12.3 prezintă vectorii de inducție magnetică ai fiecărei faze și vectorul rezultat construit de trei ori t1, t2, t3. Direcțiile pozitive ale axelor bobinelor sunt marcate +1, +2, +3.
În momentul t \u003d t 1, curentul și inducția magnetică din bobina A-X sunt pozitive și maxime, în bobinele B-Y și C-Z sunt aceleași și negative. Vectorul inducției magnetice rezultate este egal cu suma geometrică a vectorilor inducțiilor magnetice ale bobinelor și coincide cu axa bobinei A-X. În momentul t \u003d t 2, curenții din bobinele A-X și C-Z sunt de aceeași mărime și de direcție opusă. Curentul în faza B este zero. Vectorul de inducție magnetică rezultat sa rotit în sensul acelor de ceasornic cu 30 o . În momentul t \u003d t 3, curenții din bobinele A-X și B-Y sunt aceleași ca mărime și pozitivi, curentul în faza C-Z este maxim și negativ, vectorul câmpului magnetic rezultat este situat în direcția negativă a axa bobinei C-Z. Pentru o perioadă de curent alternativ, vectorul câmpului magnetic rezultat se va roti 360 o.
Viteza câmpului magnetic sau viteza sincronă
unde P este numărul de perechi de poli.
Bobinele prezentate în fig. 12.1, creați un câmp magnetic bipolar, cu numărul de poli 2P = 2. Frecvența de rotație a câmpului este de 3000 rpm.
Pentru a obține un câmp magnetic cu patru poli, este necesar să plasați șase bobine în interiorul cilindrului, câte două pentru fiecare fază. Apoi, conform formulei (12.1), câmpul magnetic se va roti de două ori mai încet, cu n 1 = 1500 rpm.
Pentru a obține un câmp magnetic rotativ, trebuie îndeplinite două condiții.
1. Să aibă cel puțin două bobine polarizate spațial.
2. Conectați curenții defazați la bobine.
12.2. motoare asincrone.
Design, principiu de funcționare
Motorul asincron are nemişcat
partea numită stator
, Și rotind
partea numită rotor
. Statorul conține o înfășurare care creează un câmp magnetic rotativ.
Există motoare asincrone cu colivie și rotor de fază.
În fantele rotorului cu o înfășurare în scurtcircuit, sunt plasate tije de aluminiu sau cupru. La capete, tijele sunt închise cu inele din aluminiu sau cupru. Statorul și rotorul sunt fabricate din tablă de oțel electric pentru a reduce pierderile de curent turbionar.
Rotorul de fază are o înfășurare trifazată (pentru un motor trifazat). Capetele fazelor sunt conectate într-un nod comun, iar începuturile sunt aduse la trei inele de contact plasate pe arbore. Perii de contact fix sunt plasate pe inele. Un reostat de pornire este conectat la perii. După pornirea motorului, rezistența reostatului de pornire este redusă treptat la zero.
Principiul de funcționare al unui motor cu inducție va fi luat în considerare pe modelul prezentat în Figura 12.4.
Reprezentăm câmpul magnetic rotativ al statorului ca un magnet permanent care se rotește cu o viteză sincronă n 1 .
Curenții sunt induși în conductorii înfășurării închise a rotorului. Polii magnetului se mișcă în sensul acelor de ceasornic.
Pentru un observator plasat pe un magnet rotativ, se pare că magnetul este staționar, iar conductorii înfășurării rotorului se mișcă în sens invers acelor de ceasornic.
Direcțiile curenților rotorului, determinate de regula mâinii drepte, sunt prezentate în Fig. 12.4.
Orez. 12.4
Folosind regula mâinii stângi, găsim direcția forțelor electromagnetice care acționează asupra rotorului și îl determină să se rotească. Rotorul motorului se va roti cu o viteză de n 2 în sensul de rotație al câmpului statorului.
Rotorul se rotește asincron, adică viteza sa de rotație n 2 este mai mică decât viteza de rotație a câmpului statorului n 1.
Diferența relativă dintre vitezele câmpurilor statorului și rotorului se numește alunecare.
Alunecarea nu poate fi egală cu zero, deoarece la aceleași viteze ale câmpului și ale rotorului, inducția de curenți în rotor s-ar opri și, în consecință, nu ar exista un cuplu electromagnetic.
Momentul electromagnetic rotativ este echilibrat de momentul de frânare contracarant M em = M 2 .
Odată cu creșterea sarcinii pe arborele motorului, cuplul de frânare devine mai mare decât cuplul, iar alunecarea crește. Ca urmare, EMF și curenții induși în înfășurarea rotorului cresc. Cuplul crește și devine egal cu cuplul de frânare. Cuplul poate crește odată cu creșterea alunecării până la o anumită valoare maximă, după care, cu o creștere suplimentară a cuplului de frânare, cuplul scade brusc și motorul se oprește.
Alunecarea motorului blocat este egală cu unu. Se spune că motorul este în modul de scurtcircuit.
Viteza de rotație a unui motor cu inducție fără sarcină n 2 este aproximativ egală cu frecvența sincronă n 1 . Alunecarea unui motor neîncărcat S 0. Se spune că motorul este la ralanti.
Alunecarea unei mașini asincrone care funcționează în modul motor variază de la zero la unu.
O mașină asincronă poate funcționa în modul generator. Pentru a face acest lucru, rotorul său trebuie rotit de un motor terț în sensul de rotație al câmpului magnetic al statorului cu o frecvență n 2 > n 1 . Generator asincron culisant.
O mașină asincronă poate funcționa în modul de frână electrică a mașinii. Pentru a face acest lucru, este necesar să-și rotească rotorul în direcția opusă direcției de rotație a câmpului magnetic al statorului.
În acest mod, S > 1. De regulă, mașinile asincrone sunt utilizate în modul motor. Motorul cu inducție este cel mai comun tip de motor din industrie. Frecvența de rotație a câmpului într-un motor asincron este legată rigid de frecvența rețelei f 1 și de numărul de perechi de poli statori. La o frecvență f 1 = 50 Hz, există următoarea serie de frecvențe de rotație.
Se știe că viteza câmpului magnetic este determinată și de frecvența curentului alternativ. În special, dacă înfășurarea motorului trifazat este plasată în șase fante pe suprafața interioară a statorului, atunci pentru jumătate din perioada curentului alternativ, vectorul de inducție magnetică va face o jumătate de tură, iar pentru întreaga perioadă - una. întoarce. În acest caz, înfășurarea statorului creează un câmp magnetic cu o pereche de poli și se numește bipolar.
Dacă înfășurarea statorului constă din șase bobine (două bobine conectate în serie pentru fiecare fază) plasate în douăsprezece sloturi, atunci pentru o jumătate de perioadă de curent alternativ, vectorul de inducție magnetică se va întoarce cu un sfert de tură și pentru o perioadă întreagă - jumătate. o tură. În loc de doi poli pe trei înfășurări, câmpul magnetic al statorului are acum patru poli (două perechi de poli).
Viteza de rotație a câmpului magnetic este invers proporțională cu numărul de perechi de poli.
unde ѓ este frecvența curentului alternativ în Hz, iar factorul 60 a apărut datorită faptului că n1 se măsoară de obicei în rotații pe minut.
Deoarece numărul de perechi de poli poate fi doar întreg, viteza de rotație a câmpului magnetic poate lua valori nu arbitrare, ci doar anumite:
Rotorul unui motor cu inducție se rotește în aceeași direcție cu câmpul magnetic n, cu o viteză puțin mai mică decât viteza de rotație a câmpului magnetic, deoarece numai în acest caz, EMF și curenți vor fi induși în înfășurarea rotorului, iar un cuplu va fi actioneaza asupra rotorului. Să notăm viteza de rotație a rotorului n2. Atunci valoarea n1 - n2, care se numește viteza de alunecare, este viteza relativă a câmpului magnetic și a rotorului, iar gradul de întârziere al rotorului în spatele câmpului magnetic, exprimat ca procent, se numește alunecare s:
Alunecarea unui motor cu inducție la sarcina nominală este de obicei de 3-7%. Pe măsură ce sarcina crește, alunecarea crește și motorul se poate opri.
Cuplul M al motorului asincron este creat datorită interacțiunii fluxului magnetic al câmpului statorului Ф cu curentul I2 indus în înfășurarea rotorului, prin urmare valoarea acestuia este proporțională cu produsul lui I2Ф. când cuplul M este egal cu cuplul de frânare pe arborele motorului M mop:
Orice sarcină a mașinii corespunde unui anumit număr de rotații ale rotorului n2 și unui anumit alunecare S.
Vă rugăm să rețineți că frecvența de rotație a câmpului magnetic nu depinde de modul de funcționare al mașinii asincrone și de sarcina acesteia.
Când se analizează funcționarea unei mașini asincrone, se folosește adesea conceptul vitezei de rotație a câmpului magnetic w0, care este determinat de relația:
u0 = (2 p f) / p = p n0 / 30 [rad/s] 2. 4
Electrogravitația este ușoară
Introducere. Articolul descrie cel mai simplu generator de electrogravitație capabil atât să-și reducă greutatea, cât și să o mărească. Până în prezent, instalația de lucru este capabilă să modifice greutatea într-un interval foarte mic până la 50% din greutatea inițială. Prin urmare, se fac recomandări pentru îmbunătățirea acestuia. Experimente ale lui Serghei Godin și Vasily Roșchin Doi fizicieni ruși au creat un generator foarte interesant. De fapt, aceștia sunt magneți permanenți plasați într-un disc special cu cavități pentru magneți. Când „discul cu magneți” s-a rotit în sensul acelor de ceasornic, greutatea generatorului a scăzut, iar când a fost rotit în sens invers acelor de ceasornic, a scăzut.
Și puteți spori și mai mult efectul anti-gravitație adăugând noi magneți capabili să se rotească echipați cu mini motoare electrice. Al doilea pas ar trebui
, înlocuiți magneții permanenți din „tambur” cu electromagneți.Ce este un magnet permanent? De fapt, acesta este un set de curenți inelari de astfel de electromagneți mici „cusut” în corpul magnetului.
La mașinile electrice inductive, înfășurările statorului și rotorului sunt conectate printr-un câmp magnetic. Pentru a comunica partea rotativă a mașinii cu mașina care este staționară în spațiul de aer printr-un sistem de înfășurări statorice, creați rotind un câmp magnetic.
Prin rotire vom înțelege un astfel de câmp magnetic, al cărui vector de inducție se mișcă în spațiu (într-un plan perpendicular pe axa rotorului) cu o anumită viteză unghiulară. Dacă amplitudinea vectorului de inducție este constantă, atunci se numește un astfel de câmp circular. Se poate crea un câmp magnetic rotativ:
- curent alternativ într-un sistem bifazat de înfășurări deplasate în spațiu cu 90 °;
- curent alternativ trifazat într-un sistem trifazat de înfășurări deplasate în spațiu cu 120°;
- curent continuu comutat în serie de-a lungul înfășurărilor distribuite de-a lungul alezajului statorului motorului;
- curent continuu, comutat cu ajutorul unui comutator de-a lungul ramurilor de înfășurare situate de-a lungul suprafeței rotorului (armatură). Formarea unui câmp magnetic rotativ într-o mașină cu două faze
- (orez. 1.2). ÎN o astfel de mașină, axele de înfășurare sunt deplasate geometric cu 90 ° (se consideră o mașină cu o pereche de poli, p n = 1). Înfășurările statorului sunt alimentate de o tensiune bifazată, așa cum se arată în fig. 1.2, i. Presupunând că mașina este simetrică și nesaturată, presupunem că curenții din înfășurări sunt, de asemenea, deplasați cu 90 de grade electrice (90 ° el.), iar forța magnetomotoare a înfășurărilor este proporțională cu curentul (Fig. 1 .2,6). ÎN moment de timp, = 0 curent de înfăşurare A este zero, iar curentul în înfășurare b are cea mai negativă valoare.
Orez. 1.2. Formarea unui câmp magnetic rotativ într-o mașină electrică bifazată: a - circuit de comutare a înfășurării: b - sistem de curenți bifazici în înfășurările statorului: V- diagrama vectoriala spatiala a fortelor in miscare magnetica generate de infasurarile statorice
Prin urmare, vectorul total al forțelor în mișcare magnetică (MMF) ale înfășurărilor în momentul de timp este egal cu t și este situat în spațiu, așa cum se arată în Fig. 1.2 V.În momentul de timp, c 2 \u003d 7 s / curenții din înfășurări vor fi Tl m /și, în consecință, vectorul MDS total se va roti prin unghi La/ si_ocupa in spatiu pozitia indicata in Fig. 12, V, ca 2 = 2 + 2 . Pe moment
timpul w 2 \u003d i / 2, vectorul total al MDS va fi egal. În mod similar, se poate urmări modul în care poziția vectorului MDS total se modifică la momente etc. Se poate observa că vectorul se rotește în spațiu cu o viteză ω = 2ts, păstrându-și amplitudinea constantă. Direcția de rotație a câmpului este în sensul acelor de ceasornic. Vă propunem să vă asigurați că dacă aplicați pentru fază A tensiune \u003d (co -) și pe fază b tensiune = co, apoi direcția
rotația va fi inversată.
Orez. 1.3. Scheme de pornire a înfășurărilor unui motor trifazat: a - locația înfășurărilor motorului la p p \u003d 1; b - conectarea înfășurărilor într-o stea; V- diagrame ale curenților trifazici din înfășurările motorului
Astfel, combinația dintre o deplasare spațială a axelor înfășurărilor cu 90 de grade geometrice (90°) și o defazare a curentului alternativ în înfășurări cu (90° el.) grade electrice face posibilă formarea unui câmp magnetic rotindu-se de-a lungul circumferinței statorului în spațiul de aer al mașinii.
Mecanismul de formare a unui câmp magnetic rotativ într-o mașină de curent alternativ trifazat.Înfășurările mașinii sunt deplasate în spațiu cu 120 ° (Fig. 1.3, a) și sunt alimentate de un sistem de tensiune trifazat. Curenții din înfășurarea mașinii sunt deplasați cu 120°el. (Fig. 1.3, V):
Vectorul rezultat al MMF al înfășurărilor statorului este:
Unde w- numărul de spire ale înfășurărilor.
Se consideră poziția în spațiu a vectorului în momentul de timp (Fig. 1.4, o). Vectorul MMF de înfășurare o t este direcționat de-a lungul axei o în direcția pozitivă și este egal cu 0, w, acestea. DESPRE, . Vector MDS înfășurat Cu, îndreptată de-a lungul axei Cuși este egal cu 0, . Suma vectorilor j și j este direcționată de-a lungul axei bîn sens negativ și cu această sumă se adaugă vectorul MMF de înfășurare b, egal cu Suma a trei vectori formează un vector X= 3 /2, ocupand la momentul de timp, pozitia prezentata in Fig. 1.4, aproximativ. După trecerea timpului \u003d l / Zco (la o frecvență de 50 Hz după 1/300 s), va veni momentul 2, în care vectorul MMF al înfășurării o este egal și vectorii MMF a înfăşurărilor bȘi Cu sunt egale - 0,5. Vectorul MDS 2 rezultat la momentul 2 va lua poziția prezentată în Fig. 1.4.5, adică deplasați-vă față de poziția anterioară la 60° în sensul acelor de ceasornic. Este ușor să vă asigurați că la momentul 3 vectorul rezultat al MMF al înfășurărilor statorului va ocupa poziția 3, adică. va continua să se miște în sensul acelor de ceasornic. În perioada tensiunii de alimentare = 2l/co = 1/ vectorul MMF rezultat va face o revoluție completă, adică. viteza de rotație a câmpului statorului este direct proporțională cu frecvența curentului din înfășurările sale și invers proporțională cu numărul de perechi de poli:
unde n este numărul de perechi de poli ale mașinii.
Dacă numărul de perechi de poli ai motorului este mai mare de unu, atunci numărul de secțiuni de înfășurare dispuse în jurul circumferinței statorului crește. Deci, dacă numărul de perechi de poli n \u003d 2, atunci trei înfășurări de fază vor fi situate pe o jumătate a circumferinței statorului și trei pe cealaltă. În acest caz, într-o perioadă a tensiunii de alimentare, vectorul MMF rezultat va face o jumătate de tură, iar viteza de rotație a câmpului magnetic al statorului va fi jumătate față de cea la mașinile cu „=1-
Orez. 1.4.A- co \u003d 7s / b- co \u003d l / V- co \u003d 7s /
Funcționarea aproape a tuturor motoarelor de curent alternativ: sincron cu excitație electromagnetică (SM), cu excitație de la magneți permanenți (PMSM), motoare sincrone cu reluctanță (SRM) și motoare asincrone (IM) - minciuni principiul creării unui câmp magnetic rotativ.
Conform principiilor electrodinamicii, la toate motoarele electrice (cu excepția celor reactive), cuplul electromagnetic dezvoltat este rezultatul interacțiunii fluxurilor magnetice (legături de flux) create în părțile mobile și staționare ale motorului electric. Momentul este egal cu produsul vectorilor acestor fluxuri, care este prezentat în Fig. 1.5, iar valoarea momentului este egală cu produsul dintre modulele vectorilor de flux și sinusul unghiului spațial 0 dintre vectorii de flux:
Unde La - factor constructiv.
Orez. 1.5.
Sincron(SD, SDPM, SRD) și motoare asincrone au aproape aceleași modele de stator, iar rotoarele sunt diferite. Înfășurările statorice distribuite ale acestor motoare electrice se încadrează într-un număr relativ mare de fante de stator semiînchise. Dacă nu se ia în considerare influența armonicilor dinților, atunci înfășurările statorului formează un flux magnetic constant în amplitudine, care se rotește cu o viteză constantă determinată de frecvența curentului. În structurile reale, prezența fantelor și a dinților circuitului magnetic al statorului duce la apariția unor armonici superioare ale forțelor de magnetizare, ceea ce duce la pulsații ale cuplului electromagnetic.
O înfășurare de excitație este situată pe rotorul SM, care este alimentat de curent continuu de la o sursă de tensiune independentă - excitatorul. Curentul de excitație creează un câmp electromagnetic care este staționar în raport cu rotorul și se rotește în spațiul de aer împreună cu rotorul la o viteză co [vezi Fig. (1.7)]. Pentru motoarele sincrone de până la 100 kW, se utilizează excitația cu magnet permanent, care este montată pe rotor.
Liniile magnetice de forță ale câmpului rotorului, create de înfășurarea câmpului sau de magneții permanenți, „se angajează” cu câmpul electromagnetic al statorului care se rotește sincron cu acesta. Interacțiunea câmpurilor statorice X iar rotorul 0 creează un moment electromagnetic pe arborele mașinii sincrone.
În absența unei sarcini pe arbore, vectorii de câmp ai statorului și rotorului 0 coincid în spațiu și se rotesc împreună cu o viteză de 0 (Fig. 1.6, i).
Când se aplică un moment de rezistență arborelui motorului, vectorii [ și 0 diverg (se întind ca un arc) la un unghi de 0, iar ambii vectori continuă să se rotească cu aceeași viteză de la 0 (Fig. 1). .6,6). Dacă unghiul 0 este pozitiv, atunci mașina sincronă funcționează în modul motor. O modificare a sarcinii pe arborele motorului corespunde unei modificări a unghiului 0 Cuplul maxim M va fi la 0 = l; / (0 - grade electrice). Dacă
sarcina pe arborele motorului depășește M atunci modul sincron este încălcat, iar motorul cade din sincronism. Cu un unghi negativ de 0, mașina sincronă va funcționa ca generator.
Orez. 1.6.A- la ralanti ideal; b - cu o sarcină pe arbore
Motor sincron cu reluctanta - acesta este un motor cu poli pronunțați ai rotorului fără înfășurare de excitație, unde cuplul se datorează dorinței rotorului de a lua o poziție în care rezistența magnetică dintre înfășurarea statorului excitat și rotor să ia o valoare minimă.
În SynRM, rotorul este un pol salient (Fig. 1.7). Are o conductivitate magnetică diferită de-a lungul axelor. De-a lungul axei longitudinale d, trecând prin mijlocul polului, conductivitatea este maximă, iar de-a lungul axei transversale q- minim. Dacă axa forțelor de magnetizare ale statorului coincide cu axa longitudinală a rotorului, nu există nicio curbură a liniilor de forță a fluxului magnetic și momentul este zero. Când fluxul axei statorului este decalat în raport cu axa longitudinală d când câmpul magnetic (MF) se rotește, liniile de forță de flux sunt îndoite și apare un moment electromagnetic. Momentul cel mai mare la același curent statoric se obține la un unghi 0 =45°el.
Principala diferență dintre un motor asincron și un motor sincron este că viteza de rotație a rotorului motorului nu este egală cu viteza câmpului magnetic creat de curenții din înfășurările statorului. Se numește diferența dintre vitezele câmpurilor statorului și rotorului alunecare= co - co. Din cauza alunecării, liniile magnetice de forță ale câmpului rotativ al statorului traversează conductorii înfășurării rotorului și induc EMF și curentul rotor în acesta. Interacțiunea câmpului statorului și a curentului rotorului determină cuplul electromagnetic al motorului cu inducție.
Orez. 1.7.
În funcție de designul rotorului, se disting motoarele asincrone fazăȘi circuit scurt rotor. La motoarele cu rotor de fază, pe rotor se află o înfășurare trifazată, ale cărei capete sunt conectate la inele colectoare, prin care circuitul rotorului este scos din mașină pentru conectarea la rezistențele de pornire, urmată de scurtcircuitarea înfășurărilor.
Într-un motor asincron, în absența unei sarcini pe arbore, prin înfășurările statorului curg doar curenții de magnetizare, creând fluxul magnetic principal, iar amplitudinea fluxului este determinată de amplitudinea și frecvența tensiunii de alimentare. În acest caz, rotorul se rotește cu aceeași viteză ca și câmpul statorului. EMF nu este indusă în înfășurările rotorului, nu există curent rotor și, prin urmare, momentul este zero.
Când este aplicată o sarcină, rotorul se rotește mai lent decât câmpul, apare o alunecare, în înfășurările rotorului se induce o EMF proporțională cu alunecarea și apar curenți la rotor. Curentul statorului, la fel ca într-un transformator, crește cu o cantitate adecvată. Produsul dintre componenta activă a curentului rotorului și modulul de flux al statorului determină cuplul motorului.
Ceea ce unește toate motoarele [cu excepția motoarelor cu reluctanță de supapă (VID)] este faptul că fluxul magnetic principal din spațiul de aer se rotește în raport cu statorul fix cu o frecvență dată a vitezei unghiulare co. Acest flux magnetic antrenează rotorul, care se rotește pentru mașinile sincrone cu aceeași viteză unghiulară co = co, sau pentru mașinile asincrone cu un oarecare decalaj - alunecare 5. Liniile de câmp care formează fluxul principal au o lungime minimă când motorul este în gol ( =). În acest caz, axele vectoriale ale forțelor de magnetizare ale statorului și rotorului coincid. Când apare o sarcină pe arborele motorului, axele diverg, iar liniile de forță sunt îndoite și lungi. Deoarece liniile de forță tind întotdeauna să se scurteze în lungime, apar forțe tangențiale care creează un cuplu.
În ultimii ani, acestea au început să fie folosite motoare cu reluctanta comutate. Un astfel de motor are un stator cu poli proeminent cu înfășurări de bobină pe fiecare pol. Rotorul este, de asemenea, pol proeminent, dar cu un număr diferit de poli fără înfășurări. Un curent unipolar este furnizat alternativ înfășurărilor statorului de la un convertor special - un comutator, iar un dinte din apropiere al rotorului este atras de acești poli excitați. Apoi următorul pol al statorului este alimentat pe rând. Înfășurările polilor statorului sunt comutate în conformitate cu semnalele de la senzorul de poziție a rotorului. Aceasta, precum și faptul că curentul din înfășurările statorului este reglat în funcție de cuplul de sarcină, este principala diferență între un VID și un motor pas cu pas.
În VEDERE (Fig. 1.8), cuplul este proporțional cu amplitudinea fluxului principal și cu gradul de curbură al liniilor câmpului magnetic. La început, când polul rotorului (dintele) începe să se suprapună peste polul statorului, curbura liniilor de câmp este maximă, iar fluxul este minim. Când suprapunerea polilor este maximă, curbura liniilor de câmp este minimă, iar amplitudinea fluxului crește, în timp ce momentul rămâne aproximativ constant. Deoarece sistemul magnetic VID este saturat, creșterea fluxului este limitată, chiar și cu o creștere a curentului în înfășurările VID. Modificarea cuplului la trecerea polilor rotorului în raport cu polii statorului provoacă o rotație neuniformă a arborelui VID.
Orez. 1.8.
Într-un motor de curent continuu, înfășurarea de excitație este situată pe stator, iar câmpul creat de această înfășurare este staționar. În armătură este creat un câmp magnetic rotativ, a cărui viteză de rotație este egală cu viteza de rotație a armăturii, dar îndreptată în sens opus. Acest lucru se realizează prin faptul că un curent alternativ curge prin spirele înfășurării armăturii, comutat de un convertor de frecvență mecanic - dispozitiv colector.
Cuplul electromagnetic al unui motor de curent continuu determină interacțiunea fluxului principal creat de înfășurarea câmpului și curentul în spirele înfășurării armăturii: M = k/ eu
Dacă înlocuim aparatul colector de perii al unui motor de curent continuu cu un comutator cu semiconductor, obținem motor DC fără perii. Implementarea practică a unor astfel de motoare este un motor fără perii. Structural motor fara perii este o mașină sincronă trifazată cu excitație electromagnetică sau cu magnet permanent. Înfășurările statorului sunt comutate folosind un convertor - comutator controlat cu semiconductor, în funcție de poziția rotorului motorului.
Un avantaj important al curentului trifazat este posibilitatea de a obține un câmp magnetic rotativ, care stă la baza principiului de funcționare a mașinilor electrice - motoare asincrone și sincrone de curent trifazat.
Orez. 7.2. Așezarea bobinelor atunci când se primește un câmp magnetic rotativ (a) și o diagramă de unde a unui sistem simetric trifazat de curenți care curg prin bobine (b)
Un câmp magnetic rotativ se obține prin trecerea unui sistem trifazat de curenți (Fig. 7.2, b) prin trei bobine identice A, B, C(Fig. 7.2, a), ale căror axe sunt situate la un unghi de 120 ° una față de alta.
Figura 7.2,a prezintă direcțiile pozitive ale curenților din bobine și direcțiile inducțiilor câmpului magnetic ÎN A , IN ÎN , IN CU generate de fiecare dintre bobine separat.
Figura 7.3 prezintă direcțiile reale ale curenților pentru timpi 
și direcțiile de inducție ÎN a tăia
câmpul magnetic rezultat generat de cele trei bobine.
Analiza figurii 7.3 ne permite să tragem următoarele concluzii:
a) inducție ÎN a tăia câmpul magnetic rezultat își schimbă direcția în timp (se rotește);
b) frecvența de rotație a câmpului magnetic este aceeași cu frecvența schimbării curentului. Da, la f = 50 Hz, câmpul magnetic rotativ face cinci până la zece rotații pe secundă sau trei mii de rotații pe minut.
Semnificația inducției rezultantei ÎN a tăia = 1,5B m câmp magnetic în mod constant
Unde B m– amplitudinea de inducție a unei bobine.
în diferite momente în timp
7.3 Mașini asincrone
7.3.1 Principiul de funcționare a unui motor cu inducție (IM). Amplasăm între bobinele fixe (Fig. 7.4) în regiunea unui câmp magnetic rotativ un cilindru metalic mobil fixat pe axă - un rotor.
Lăsați câmpul magnetic să se rotească „în sensul acelor de ceasornic”, apoi cilindrul se rotește în direcția opusă față de câmpul magnetic rotativ.
Având în vedere acest lucru, conform regulii mâinii drepte, găsim direcția curenților induși în cilindru.
În Figura 7.4, direcțiile curenților induși (de-a lungul generatoarelor cilindrului) sunt prezentate prin cruci („departe de noi”) și puncte („spre noi”).
Aplicând regula mâinii stângi (Fig. 7.1, b), obținem că interacțiunea curenților induși cu un câmp magnetic generează forțe. F, determinând rotorul să se rotească în aceeași direcție cu care se rotește câmpul magnetic.
Viteza rotorului 
mai mică decât frecvența de rotație a câmpului magnetic 
, deoarece la aceleași viteze unghiulare, viteza relativă a rotorului și câmpul magnetic rotativ ar fi egale cu zero și nu ar exista EMF induse și curenți în rotor. Prin urmare, nu ar exista putere F,
generatoare de cuplu. Cel mai simplu dispozitiv considerat explică principiul de funcționare motoare asincrone. Cuvântul „asincron” (greacă) înseamnă non-simultan. Acest cuvânt subliniază diferența dintre frecvențele câmpului magnetic rotativ și rotorul - partea în mișcare a motorului.
Orez. 7.4. La principiul de funcționare a unui motor asincron
Câmpul magnetic rotativ creat de trei bobine are doi poli și se numește câmp magnetic rotativ bipolar(poli monofazici).
Într-o perioadă a unui curent sinusoidal, un câmp magnetic bipolar face o revoluție. Prin urmare, la frecvența standard f 1 = 50 Hz acest câmp face trei mii de rotații pe minut. Viteza rotorului este puțin mai mică decât această viteză sincronă.
În cazurile în care este necesar un motor cu inducție cu o viteză mai mică, se folosește o înfășurare statorică multipolară, formată din șase, nouă etc. bobine. În consecință, câmpul magnetic rotativ va avea doi, trei etc. perechi de stâlpi.
În general, dacă un câmp are R perechi de poli, atunci viteza sa de rotație va fi
.
7.3.2 Construcția motorului asincron. Sistemul magnetic (circuitul magnetic) al unui motor cu inducție este format din două părți: una externă fixă, având forma unui cilindru gol (Fig. 8.5), și una internă - un cilindru rotativ.
Ambele părți ale motorului cu inducție sunt asamblate din tablă electrică de oțel de 0,5 mm grosime. Aceste foi sunt izolate una de cealaltă cu un strat de lac pentru a reduce pierderile de curenți turbionari.
Se numește partea fixă a mașinii stator si rotind – rotorul(din latină privirea - stai si roti – roti).
Orez. 7.5. Schema dispozitivului unui motor asincron: secțiune transversală (a);
înfășurarea rotorului (b): 1 - stator; 2 - rotor; 3 - arbore; 4 - spire ale înfășurării statorului;
5 - ture ale înfășurării rotorului
În canelurile din interiorul statorului este așezată o înfășurare trifazată, ai cărei curenți excită câmpul magnetic rotativ al mașinii. În fantele rotorului există o a doua înfășurare, curenții în care sunt induși de un câmp magnetic rotativ.
Circuitul magnetic al statorului este închis într-o carcasă masivă, care este partea exterioară a mașinii, iar circuitul magnetic al rotorului este montat pe arbore.
Rotoarele motoarelor asincrone sunt fabricate în două tipuri: cu colivie și cu inele colectoare. Primul dintre ele este mai simplu în design și mai des folosit.
Înfășurarea unui rotor cu colivie este o cușcă cilindrică („roată veveriță”) din anvelope de cupru sau tije de aluminiu, scurtcircuitată la capete cu două inele (Fig. 7.5, b). Tijele acestei înfășurări sunt introduse fără izolație în canelurile circuitului magnetic.
Se folosește și metoda de umplere a canelurilor circuitului magnetic al rotorului cu aluminiu topit cu turnarea simultană a inelelor de închidere.
7.3.3 Caracteristicile motorului asincron. Viteza de rotație a unui câmp magnetic rotativ este determinată fie de frecvența unghiulară 
,
n,
sau numărul de ture P Intr-un minut. Aceste două cantități sunt legate prin formulă
.
(7.3)
Mărimea caracteristică este viteza relativă a câmpului magnetic rotativ, numită alunecareS:
sau 
Unde 
este frecvența unghiulară a rotorului, rad/s;
– numărul de rotații pe minut, rpm.
Cu cât viteza rotorului este mai apropiată 
la viteza câmpului magnetic rotativ 
, cu atât EMF indus de câmpul din rotor este mai mic și, prin urmare, curenții din rotor.
Scăderea curenților reduce cuplul care acționează asupra rotorului, astfel încât rotorul motorului trebuie să se rotească mai lent decât câmpul magnetic rotativ - asincron.
Se poate demonstra că cuplul IM este determinat de următoarea expresie:
,
(7.4)
Unde 
,
,
X 1 ,
- parametrii circuitului electric echivalent, care sunt dați în cărțile de referință despre IM;
- tensiunea efectivă de fază pe înfăşurarea statorului.
La motoarele asincrone moderne, alunecarea chiar și la sarcină maximă este mică - aproximativ 0,04 (patru la sută) pentru motoarele mici și aproximativ 0,015.. .0.02 (una și jumătate - două procente) pentru motoarele mari.
Curba de dependență caracteristică M de la alunecare S prezentat în Figura 7.6,a.
Cuplul maxim împarte curba 
la partea stabilă a S
= 0 la 
iar partea instabilă 
inainte de S
=
1, în care cuplul scade odată cu creșterea alunecării.
In zona de la S
= 0 la 
la reducerea cuplului de frânare 
pe arborele motorului cu inducție, viteza de rotație crește, alunecarea scade, astfel încât în această zonă funcționarea motorului cu inducție este stabilă.
In zona de la 
inainte de S= 1 cu descrescătoare 
viteza de rotație crește, alunecarea scade, iar cuplul crește, ceea ce face ca viteza de rotație să crească și mai mult, astfel încât funcționarea motorului este instabilă.
Astfel, în timp ce cuplul de frânare 
, echilibrul dinamic al momentului este restabilit automat. Când 
, cu o creștere suplimentară a sarcinii, o creștere a alunecării duce la o scădere a cuplului M iar motorul se opreşte din cauza predominării cuplului de frânare asupra cuplului.
Sens M La poate fi calculat folosind formula
.
Pentru practică, dependența de turația motorului este de mare importanță 
de sarcina de pe arbore 
. Această dependență se numește caracteristici mecanice(Fig. 7.6, b).
După cum arată curba din figura 7.6b, viteza unui motor asincron scade doar ușor cu o creștere a cuplului variind de la zero la o valoare maximă. 
.Cuplul de pornire corespunzător lui S = 1 se poate obţine din (7.4) prin luarea S= 1. Cuplu de pornire normal M start = (0,8 
1,2)M nom, M nom - moment nominal. Această dependență se numește greu.
Orez. 7.6. Dependența cuplului de arborele unui motor asincron
de la alunecare (a); caracteristica mecanica (b)
Motoarele asincrone sunt utilizate pe scară largă datorită următoarelor avantaje: simplitatea dispozitivului; fiabilitate ridicată în funcționare; cost scăzut.
Cu ajutorul motoarelor asincrone se pun în mișcare macarale, troliuri, lifturi, scări rulante, pompe, ventilatoare și alte mecanisme.
Motoarele asincrone au următoarele dezavantaje:
reglarea vitezei rotorului este dificilă.
