Векторные диаграммы асинхронного двигателя

Векторные диаграммы асинхронного двигателя подобны соответствующим диаграммам трансформатора. Векторная диаграмма холостого хода двигателя (вращение ротора двигателя без нагрузки, когда противодействующий момент внешних сил равен нулю) показана на рисунке 6.7.1. При холостом вращении ротора ток в нем настолько мал, что им можно пренебречь и считать, что ток статора /, по величине и фазе равен току холостого хода двигателя 1₀. Вектор тока холостого хода опережает вектор магнитного потока Ф на угол S— угол магнитного запаздывания.

Рис. 6.7.1.

Рабочий магнитный поток индуцирует в обмотках двигателя ЭДС Ё_{ и Ё₂₈ отстающие по фазе от вектора рабочего магнитного потока на к/2. Но ЭДС ротора имеет иную частоту, чем ЭДС статора. На одной же векторной диаграмме мы имеем право изображать векторами гармонически изменяющиеся величины только одной частоты. Поэтому на векторной диаграмме изображают ЭДС Ё₂ неподвижного ротора, частота которой равна частоте ЭДС 22, статора или ее приведенное значение Ё'₂ =kE₂. ЭДС статора Ё, и приведенное значение ЭДС ротора изображают одним и тем же вектором.

В силу того что в асинхронном двигателе ток холостого хода составляет 20…35% от номинального тока двигателя (в зависимости от его мощности), в статорной обмотке активное I₀R_{ и реактивное 1дА', падения напряжения имеют значительно большую величину, чем в трансформаторе. Приложенное напряжение сети ?/, должно быть равно комплексной сумме напряжения U[ уравновешивающего ЭДС Ё_у ({/,' = -Д), активного и реактивного падений напряжения, т. е.

При холостом ходе двигателя угол сдвига фаз ср_] в первичной цепи двигателя близок к углу 90°.

Векторная диаграмма асинхронного двигателя при его номинальной нагрузке может быть построена применительно к эквивалентному по току и мощности двигателю с неподвижным ротором, каждая фаза которого имеет активное сопротивление RJs и индуктивное Х₂. В этом случае, как говорилось выше, частота ЭДС и тока ротора будет равна частоте статора. Эта диаграмма показана на рисунке 6.7.2.

Рис. 6.7.2.

При построении диаграммы исходным вектором является вектор рабочего магнитного потока Ф. Векторы ЭДС Ё[ и Ё'₂ обмоток двигателя отстают по фазам от вектора рабочего магнитного потока на л/2. Вектор тока /₂ в цепи ротора должен отставать по фазе от вектора ЭДС Ё₂ на угол <�р₂, так как ротор обладает активно-индуктивным сопротивлением. Величина угла ц/_г определяется отношением.

ЭДС Ё'_: ротора уравновешивает активное и индуктивное падения напряжения в роторе:

где = R₇k² и X'₂ = X₂k² —приведенные значения сопротивлений роторной цепи (см. гл.З). Вектор тока в цепи статора определяется комплексной суммой тока холостого хода и тока ротора /':

Это уравнение показывает, что величина тока статора непосредственно зависит от величины тока ротора. Вектор напряжения, приложенный к статорной обмотке, строится аналогично тому, как это было сделано при построении векторной диаграммы холостого хода двигателя. По векторной диаграмме можно проследить, что с ростом нагрузки, т. е. с ростом тока ротора, угол сдвига фаз в цепи статора будет уменьшаться.