Приведение параметров обмотки ротора, векторная диаграмма и схемы замещения асинхронного двигателя

Параметры обмотки ротора приводят к обмотке статора, чтобы векторы ЭДС, напряжений и токов обмоток статора и ротора можно было изобразить на одной векторной диаграмме. При этом обмотку ротора с числом фаз m2, с числом витков фазы w2 и обмоточным коэффициентом заменяют обмоткой с m1, w1, коб1, а мощности и фазовые сдвиги векторов ЭДС и токов ротора должны остаться без изменений. Пересчет реальных параметров обмотки ротора на приведенные выполняются по формулам, аналогичным формулам приведения параметров вторичной обмотки трансформатора.

При неподвижном роторе приведенная ЭДС ротора равна.

.

Где.

— коэффициент трансформации напряжения в асинхронной машине при неподвижном роторе.

Приведенный ток ротора.

.

где.

— коэффициент трансформации тока асинхронной машины.

В отличие от трансформаторов в асинхронных двигателях коэффициенты трансформации напряжения и тока не равны (). Объясняется это тем, что число фаз в обмотках статора и короткозамкнутого ротора не одинаково (). Лишь в двигателях с фазным ротором, у которых, эти коэффициенты равны.

Приведенные сопротивления фазы обмотки ротора ;

.

Для короткозамкнутой обмотки ротора имеется специфика определения числа фаз и числа витков фазы. Каждый стержень этой обмотки рассматривают как одну фазу, поэтому число витков фазы; обмоточный коэффициент такой обмотки, а число фаз равно числу стержней в короткозамкнутой обмотке ротора, т. е. .

Уравнение напряжения обмотки ротора в приведенном виде.

.

Величину можно представить в следующем виде.

.

в результате уравнение напряжения для обмотки ротора в приведенном виде.

.

Отсюда следует вывод, что асинхронный двигатель в электрическом отношении подобен трансформатору, работающему на чисто активную нагрузку.

Для асинхронного двигателя, так же как и для трансформатора, векторная диаграмма строится по уравнениям токов и напряжений обмоток статора и ротора (рис. 2.8).

Рис. 2.8.

Угол сдвига фаз между ЭДС и током.

.

Уравнениям напряжений и токов, а также векторной диаграмме соответствуют электрические схемы замещения асинхронного двигателя. На рис. 2.9,а представлена Т-образная схема замещения. Магнитная связь обмоток статора и ротора заменена электрической связью, как и в схеме замещения трансформатора. Активное сопротивление можно рассматривать как внешнее переменное сопротивление, включенное в обмотку неподвижного ротора. Значение этого сопротивления определяется скольжением, т. е. механической нагрузкой на валу двигателя.

Для практического применения более удобна Г-образная схема замещения (рис. 2.9,б), у которой намагничивающий контур вынесен на входные клеммы схемы замещения. Чтобы ток холостого хода не изменил своего значения, в этот контур последовательно включают сопротивления фазы обмотки статора и .

Рис. 2.9.

Полученная таким образом схема удобна тем, что она состоит из двух параллельно соединенных контуров: намагничивающего — с током и рабочего — с током .

Расчет параметров рабочего контура Г-образной схемы замещения требует уточнения введением в расчетные формулы коэффициента c1, как отношение фазного напряжения сети U1 к ЭДС фазы обмотки статора при идеальном холостом ходе (s=0). Так как в этом режиме ток холостого хода относительно мал, то U1 оказывается не на много больше, чем ЭДС E1, и коэффициент c1 мало отличается от единицы. Для двигателей мощностью 3 кВт и более .