Эквивалентная схема асинхронного двигателя

Электричество

Валерий Александрович Павлюков

Павлюков Валерий Александрович за­кончил электротехнический факультет Донецкого политехнического института в 1970 г. В 1987 г. за­щитил кандидатскую диссертацию «Информацион­но-вычислительный комплекс для расчета режимов самозапуска асинхронных двигателей». Доцент ка­федры «Электрические станции» Донецкого нацио­нального технического университета (ДонНТУ).

Сергей Николаевич Ткаченко

Ткаченко Сергей Николаевич закончил электро­технический факультет Донецкого национального технического университета в 2004 г. В 2010 г. защи­тил кандидатскую диссертацию «Тепловая защита короткозамкнутого ротора асинхронного электро­двигателя на основе контроля параметров текущего режима» в Донецком национальном техническом уни­верситете. Заведующий кафедрой «Электрические станции» ДонНТУ.

Valery A. PAVLYUKOV

Sergey N. TKACHENKO

• Главная
• О нас
• Вход
• Регистрация
• Поиск
• Текущий выпуск
• Архивы
• Редакционная коллегия
• eLIBRARY.RU

Совершенствование методов идентификации параметров эквивалентных схем замещения глубокопазных асинхронных двигателей

Аннотация

Ключевые слова

Полный текст:

Литература

Сыромятников И.А. Режимы работы асинхронных и син­хронных двигателей, 4-е изд./Под ред. Л.Г. Мамиконянца. М.: Энергоатомиздат, 1984, 240 с.

Мощинский Ю.А.,Беспалов В.Я., Кирякин А.А. Определе­ние параметров схемы замещения асинхронной машины по ка­таложным данным. — Электричество, 1998, №4, с. 38—42.

Mihrilescu C., Rezmerita F., Calomfirescu I., Iordache M., Galan N. Performance analysis of three phase squirrel cage induction motor with deep rotor bars in steady-state behavior. — U.P.B. Sci. Bull., Series C, vol. 75, iss. 2, 2013 pp.235-248.

Guimarres J.M.C., Bernardes J.V., Hermeto A.E., Bortoni E.C. Determination of three-phase induction motors model parameters from catalog information/PES General Meeting. Conference & Exposition, 2014, IEEE, pp. 1-5.

Гамазин С.И., Садыкбеков Т.А. Переходные процессы в системах электроснабжения с электродвигательной нагрузкой. Алма-Ата: Гылым, 1991, 301 с.

Фаттахов К.М., Фаттахов Р.К. Обоснование возможно­сти использования метода расчёта пусковых характеристик асинхронного двигателя по паспортным и каталожным дан­ным/Межвузовский сборник научных трудов конференции «Инновационные направления развития электропривода, элек­тротехнологий и электрооборудования», 2012, c. 228-244.

Syvokobylenko V.F. Determining equivalent circuit parameters of induction motor with deep bar rotor using catalog data/Scientific bulletin of national mining university, vol. 3, 2017, pp. 75-81.

Сивокобиленко В.Ф. Удосконалення двоконтурно! заступно! схеми глибокопазних асинхронних двигушв. — Техн. Електродинамжа, 2016, № 3, c. 48—54.

Сивокобыленко В.Ф., Ткаченко С.Н., Деркачев С.В. Опре­деление параметров схем замещения и характеристик асин­хронных двигателей. — Электричество, 2014, № 10, c. 38—44.

Сивокобыленко В.Ф., Павлюков В.А. Расчёт параметров схем замещения и пусковых характеристик глубокопазных асинхронных машин. — Электричество, 1979, № 10, c. 35—39.

Гук Ю.Б., Кобжув В.М., Черновец А.К. Устройство, про­ектирование и эксплуатация схем электроснабжения собствен­ных нужд АЭС. М.: Энергоатомиздат, 1991, 296 с. (Библиотека эксплуатационника АЭС, вып. 32).

Вербер О.Л., Герасимов Ю.Н., Жаров С.И. и др. Мощ­ные асинхронные электродвигатели для главных циркуляцион­ных насосов атомных электростанций. — Электрические стан­ции, 1980, № 9, с. 5—9.

Syromyatnikov I.A. Rezhimy raboty asinkhronnykh i sinkhronnykh dvigatelei, 4-e izd./Pod red. L.G. Mamikonyantsa (Operating modes of asynchronous and synchronous motors/Edit. by L.G. Mamikonyants). Moscow, Energoatomizdat, 1984, 240 р.

Moshchinskii Yu.A., Bespalov V.Ya., Kiryakin A.A. Elektrichestvo — in Russ. (Electricity), 1998, No. 4, pp. 38—42.

Mihrilescu C., Rezmerita F., Calomfirescu I., Iordache M., Galan N. Performance analysis of three phase squirrel cage induction motor with deep rotor bars in steady-state behavior. — U.P.B. Sci. Bull., Series C, vol. 75, iss. 2, 2013 pp.235-248.

Guimarres J. M. C., Bernardes J.V., Hermeto A.E., Bortoni E.C. Determination of three-phase induction motors model parameters from catalog information/PES General Meeting. Conference&Exposition, 2014, IEEE, pp. 1-5.

Gamazin S.I., Sadykbekov T.A. Perekhodnye protsessy v sistemakh elektrosnabzheniya s elektrodvigatel’noi nagruzkoi (Transient processes in power supply systems with an electric load). Alma-Ata, Gylym, 1991, 301 p.

Fattakhov K.M., Fattakhov R.K. Mezhvuzovskii sb. nauchnykh trudov konf. «Innovatsionnye napravleniya razyitiya elektroprivoda, elektrotekhnologii i elektrooborudovaniya» Intercollegiate collection. scientific works conf. — in Russ («Innovative Directions for the Development of Electric Drive, Electrical Technologies and Electrical Engineering»), 2012, pp. 228-244.

Syvokobylenko V.F. Determining equivalent circuit parameters of induction motor with deep bar rotor using catalog data/Scientific bulletin of national mining university, vol. 3, 2017, pp.75-81.

Sivokobylenko V.F. Tekh. Elektrodinamika — in Ukraine, 2016, No. 3, pp. 48-54.

Sivokobylenko V.F., Tkachenko S.N., Derkachev S.V. Elektrichestvo — in Russ. (Electricity), 2014, No. 10,pp. 38-44.

Sivikobylenko V.F., Pavlyukov V.A. Elektrichestvo — in Russ. (Electricity), 1979, No. 10, pp. 35-39.

Guk Yu.B., Kobzhuv V.M., Chernovets A.K. Ustroistvo, proektirovaniye i ekspluatatsiya skhem elektrosnabzheniya sobstvennykh nuzhd AES (Device, design and operation of AEC auxiliary power supply circuits). Moscow, Energoatomizdat, 1991, 296 p. (Biblioteka ekspluatatsionnika AES (Library of exploitation of nuclear power plants), iss. 32).

Verber O.L., Gerasimov Yu.N., Zharov S.I. et.al. Elektricheskiye stantsii — in Russ. (Power Plants), 1980, No. 9, pp. 5-9.

Ссылки

• На текущий момент ссылки отсутствуют.

ООО «НПП ТЭЗ»

6-2020

Аннотации и ключевые слова

Метод бесконтактного определения сопротивления и температуры обмотки ротора

Иньков Ю.М., Космодамианский А.С., Пугачев А.А.

Предложен метод бесконтактного определения сопротивления и температуры обмотки ротора асинхронного двигателя, основанный на применении аналитических выражений, описывающих эквивалентную схему замещения. Исходными данными являются сигналы от датчиков тока, напряжения и частоты вращения. Осуществлена проверка работоспособности метода посредством моделирования электропривода с двигателем мощностью 11 кВт в MATLAB.

Ключевые слова: асинхронный двигатель, эквивалентная схема замещения, преобразование координат, сопротивление, температура.

Аппроксимация вольтамперных характеристик нелинейных ограничителей перенапряжения электропоездов переменного тока

Пудовиков О.Е., Макарова Е.И., Викулов И.П., Сычугов А.Н.

При работе ЭПС переменного тока в силовой цепи могут возникать импульсные перенапряжения. Для ограничения и защиты от импульсных и коммутационных перенапряжений в силовых цепях электропоездов переменного тока предусмотрено подключение нелинейного ограничителя перенапряжений. В статье рассмотрена методика определения типа и количества варисторных приборов по максимальному длительному перенапряжению, приложенному к варисторам при условии обеспечения защиты силового электрооборудования от атмосферных и коммутационных перенапряжений, возникающих в контактной сети при работе электропоезда. На основании полученных результатов выбора определен тип варистора, для которого построены вольтамперные характеристики и разработана компьютерная модель.

Ключевые слова: нелинейный ограничитель перенапряжения, варистор, моделирование, электропоезд переменного тока.

Извилистое движение вагонов подвижного состава

Горский А.Н., Лысов Н.В.

В статье рассмотрены боковые колебания подвижного скоростного состава. Их интенсивность возрастает с увеличением скорости, вызывая срабатывание датчиков, что приводит к заметному снижению скорости поезда. В статье приведено строгое математическое исследование боковых колебаний колесной пары, которое может быть использовано при анализе боковых колебаний вагонов, а также результаты анализа влияния боковых колебаний на снижение скорости поезда «Сапсан», выявленных в процессе его эксплуатации.

Ключевые слова: извилистое движение, боковые колебания, электропоезд «Сапсан», колесная пара, неровности пути, бандажи колес, эквивалентная конусность, датчики поперечных ускорений, демпферы виляния.

Развитие и повышение энергоэффективности систем электродвижения на автомобильном транспорте

Татуйко П.С., Федяева Г.А., Беззубенко А.И., Иньков Ю.М.

Рассмотрены основные факторы, способствующие развитию систем электродвижения и постепенному переходу от автомобилей с двигателями внутреннего сгорания к электромобилям через промежуточный этап – гибридные транспортные средства. Приведены функциональные схемы зарядной станции и системы электроснабжения и намечены пути повышения эффективности энергетического комплекса электромобиля, обоснован переход к полупроводниковым преобразователям с мягкой коммутацией и выбор резонансного преобразователя напряжения для применения на электротранспорте.

Ключевые слова: системы электродвижения, транспортные средства, электромобили, электроснабжение, энергоэффективность, резонансные полупроводниковые преобразователи.

Уточнение базовых понятий векторного управления многофазными двигателями с вращающимся полем

Терешкин В.М., Балгазин И.И, Терешкин В.В., Гришин Д.А.

Вопросы векторного управления трехфазным двигателем основательно проработаны, а результаты доведены до практического применения. Векторное управление в электроприводе на основе многофазного двигателя с вращающимся полем имеет ряд неизученных вопросов, связанных с выбором оптимального числа фаз двигателя, схемотехническими принципами преобразования энергии и управления преобразователями. В работе приводится анализ влияния числа фаз двигателя на формирование результирующего пространственно-временного вектора напряжения. Ставится вопрос об отрицании необходимости режима SPWM при реализации векторного управления многофазным двигателем при определенной величине числа фаз. Установлено, что отказ от режима SPWM при увеличении числа фаз приводит к повышению коэффициента использования по напряжению многофазных электромеханических систем без ущерба для вибраций электромагнитного происхождения.

Ключевые слова: многофазная обмотка двигателя с вращающимся полем, режим SPWM, векторное управление многофазным двигателем, вибрации электромагнитного происхождения.

Разработка сглаживающего реактора с замкнутым магнитным потоком для сетевого фильтра подвижного состава железных дорог

Лобынцев В.В., Фокин С.Г., Устинов В.С., Куштан М.И.

В статье описаны разработка и оптимизация конструкции сглаживающего реактора для сетевого фильтра и основные проблемы в ходе его создания. Произведены расчеты его параметров, изложен расчет нагрева и представлены полученные результаты при использовании различных теплоносителей.

Ключевые слова: сглаживающий реактор, реактор с замкнутым магнитным потоком, магнитное поле, индуктивность, нагрев, коэффициент теплопереноса.

Прогнозирование остаточного ресурса тягового электропривода электропоезда серии ЭД9Т с помощью нечеткого моделирования гибридной нейронной сети

Менщиков И.А., Космодамианский А.С., Баташов С.И.

В статье представлены результаты исследования в области прогнозирования остаточного ресурса элементов тягового электропривода типа РТ-51М электропоезда переменного тока серии ЭД9Т с помощью нечеткой модульной динамической нейронной сети. Проблемы оценки надежности тяговых электроприводов на железнодорожном транспорте с повышенным отработанным ресурсом предлагается решать с помощью имитационного моделирования гибридной нейронной сети ANFIS в пакете MATLAB 7. Результатом моделирования статистических диагностических параметров контроля тягового электропривода являются графики прогноза остаточного ресурса элементов тягового электропривода. Представлены рекомендации по техническому обслуживанию тяговых электроприводов в зависимости от их технического состояния на текущий момент времени эксплуатации.

Ключевые слова: техническая диагностика, контроль, тяговый электропривод, нечеткое моделирование, гибридная нейронная сеть.

Каталитическая активация процесса радикального травления ниобата лития

Коняев И.В., Бородкин И.И., Владимирова Л.Н.

В статье представлены результаты исследования каталитической активации процесса радикального травления ниобата лития во фторсодержащей плазме. Методом актинометрии определено изменение относительной концентрации радикалов фтора в различных газовых средах на основе SF6 и CF4. Экспериментально подтверждена более высокая концентрация радикалов фтора в SF6 при одинаковых технологических режимах. Проведен сравнительный анализ изменения относительной концентрации радикалов фтора для камеры с Si, SiO2 и LiNbO3. Рассмотрены возможные механизмы, влияющие на скорость протекания процесса радикального травления ниобата лития. Полученные результаты позволяют говорить о механизме автокатализа при радикальном травлении ниобата лития.

Ключевые слова: радикалы фтора, ниобат лития, каталитическая активация, актинометрия, автокатализ.

Источники электромагнитных помех, формирующие внешнюю электромагнитную обстановку, негативно влияющую на эксплуатационную эффективность автомобилей

Козловский В.Н., Подгорний А.С., Киреев К.В., Николаев П.А.

В представленной работе проводится анализ и классификация внешних электромагнитных помех, наиболее существенно влияющих на эксплуатационную эффективность бортового электротехнического комплекса современных автомобилей.

Ключевые слова: автомобиль, электротехнические комплексы и системы, электромагнитная совместимость.

Какая информация мне нужна для расчета эффективности и мощности трехфазного асинхронного двигателя?

Alper91

Насколько я знаю, магнитная сила отвечает за вращение двигателя. Итак, мощность двигателя в основном связана с магнитным потоком на катушках (обмотках). Также магнитный поток напрямую связан с индуктивностью (числом витков) и током, протекающим по катушке. Я прав до сих пор?

Это простая иллюстрация 3-фазного асинхронного двигателя:

В центре статора находится вращатель (на рисунке не показан). А вот эквивалентная схема асинхронного двигателя:

А вот то, чего я не понимаю:

1- Что такое намагничивающее сопротивление обмотки? Я прочитал несколько объяснений об этом, но на самом деле я не мог понять. Разве это не нормально для реактивного сопротивления иметь магнитные свойства? Не могли бы вы объяснить мне это свойство подробно?

XM — намагничивающее реактивное сопротивление обмотки.

2- Почему мы хотим высокий коэффициент мощности?

Разве мы не хотим прямо противоположного? Потому что нас волнует только ток на обмотках? Коэффициент мощности индуктора связан с последовательным сопротивлением и значением индуктивности его эквивалентной цепи. Если мы подведем одинаковую величину тока к двум индукторам, которые имеют разные значения последовательного резистора, тот с более низким коэффициентом мощности будет потреблять меньше энергии, но величина магнитного потока будет одинаковой. Правильно?

Например, этот индуктор имеет 1 Мом последовательный резистор и потребляет 13.874 мкВт.

у этого есть последовательный резистор на 500 омов, поскольку вы увидите, что ток и напряжение синхронны: Но это потребляет 6,1361 Вт! И они делают ту же работу ?!

Итак, означает ли коэффициент мощности что-то другое для двигателей, или я неправильно понял концепцию?

3- Как я могу рассчитать мощность и эффективность моего двигателя?

Я разработал трехфазный драйвер двигателя, который управляет 3 катушками (сопротивление 100 мОм и индуктивность 2 мГн).

И это время, форма волны тока катушек и общее энергопотребление системы (со всеми другими логическими и аналоговыми цепями):

средняя потребляемая мощность составляет 145,33 Вт. Токи катушки, как вы можете видеть, искажены, но среднеквадратичное значение тока составляет 4,88 А для каждого:

Я видел этот онлайн калькулятор электродвигателя . Для расчета мощности требуется ток (A), КПД (%), коэффициент мощности (0-1) и напряжение (V). Но я не знаю, что подразумевается под этими. Какой ток? Эффективность чего? Коэффициент мощности чего? Это напряжение питания? Я действительно запутался здесь. Я ценю любую помощь. Спасибо.

Чарльз Коуи

Насколько я знаю, магнитная сила отвечает за вращение двигателя. Итак, мощность двигателя в основном связана с магнитным потоком на катушках (обмотках). Также магнитный поток напрямую связан с индуктивностью (числом витков) и током, протекающим по катушке. Я прав до сих пор?

Это не совсем верно. Энергия — это сила X расстояния. Мощность — это скорость передачи или преобразования энергии, сила х расстояние / время. Мощность, передаваемая двигателем, равна крутящему моменту X скорости. Крутящий момент — это сила, умноженная на радиус, на который применяется сила.

1- Что такое намагничивающее сопротивление обмотки?

Реактивное сопротивление намагничивания является частью реактивного сопротивления статора, которое создает полезный магнитный поток. Из-за ограничений геометрии конструкции двигателя менее 100% потока намотки фактически способствует созданию крутящего момента и передаче энергии ротору. Поэтому обмотка показана в эквивалентной схеме в виде двух компонентов. X1 — это просто сопротивление потоку тока, которое напрямую не влияет на работу двигателя. Поток в Xm — это поток, который создает крутящий момент.

2- Почему мы хотим высокий коэффициент мощности?

Высокий коэффициент мощности означает минимальный ток для подачи заданной мощности на нагрузку.

3- Как я могу рассчитать мощность и эффективность моего двигателя?

Вы полностью анализируете эквивалентную схему. Механическая мощность, развиваемая в роторе, — это мощность в R2x (1-с) / с. В цепи ротора R2 / с состоит из двух частей: R2 — сопротивление ротора и R2x (1-с) / с — представление механизма преобразования электрической энергии в механическую.

Также необходимо учитывать, что часть мощности, развиваемой в роторе, теряется на трение и намотку, а не передается на внешнюю нагрузку.

Обратите внимание, что вы задали как минимум четыре вопроса. Для полного ответа потребуется глава в учебнике, предполагающая, что вы освоили предпосылки для курса.

Эквивалентная схема для асинхронного электродвигателя

Асинхронный двигатель является хорошо известным устройством, которое работает по принципу трансформатора. По этой причине его также называют вращающимся трансформатором. Когда на статор приходит электродвижущая сила, в роторе возникает напряжение, которое является результатом электромагнитной индукции.

Так что асинхронный двигатель является трансформатором с вращающейся вторичной обмоткой. Тут первичная обмотка трансформатора имеет сходство с обмоткой статора асинхронного двигателя, в то время как вторичная обмотка походит на ротор.

Асинхронный электродвигатель всегда работает со скоростью ниже синхронной скорости и ниже скорости полной нагрузки. Относительная разница между синхронной скоростью и скоростью вращения известна как проскальзывание, которое обозначается s.

Где Ns является синхронной скоростью вращения, которая получается за счёт:

Где f является частотой напряжения, которое подаётся.

P является количеством полюсов у устройства.

Эквивалентная схема

Эквивалентная схема любого устройства демонстрирует различные параметры устройства, такие как омические потери, а также иные потери. Потери моделируются всего лишь за счёт индуктора и резистора. Потери меди имеют место быть в обмотках, поэтому принимается во внимание сопротивление обмотки.

Также обмотка обладает индуктивностью, для которой существует сброс напряжения, за счёт индукционного реактивного сопротивления, а также благодаря такому фактору как коэффициент мощности, который есть на рисунке. Существует два типа эквивалентных схем в случае с трёхфазным асинхронным электродвигателем.

Точная эквивалентная схема

Здесь R1 является сопротивлением обмотки статора.
X1 является индуктивностью обмотки статора.
Rc является компонентом потерь сердечника.
XM является намагничивающим реактивном сопротивлением обмотки.
R2/s является энергией ротора, которая включает в себя механическую энергию на выходе и потери меди ротора.

Если мы нарисуем схему, включающую статор, то схема будет выглядеть так:

Здесь все другие параметры одинаковы, за исключением:

R2’ является сопротивлением обмотки ротора, имеющим отношение к обмотке статора.
X2’ является индуктивностью обмотки ротора, имеющим отношение к обмотке статора.
R2(1 – s) / s является сопротивлением, которое показывает энергию, которая преобразуется в механическую энергию на выходе или полезную энергию. Энергия, которая рассеивается в том резисторе, является полезной энергией или энергией вала.

Примерная эквивалентная схема

Такая эквивалентная схема рисуется просто для того, чтобы упростить вычисление за счёт удаления одной вершины. Обходная ветка сдвинута к основной стороне. Это происходит, поскольку сброс напряжения между сопротивлением статора и индуктивностью меньше, и отсутствует большая разница между напряжением, которое подают, и тем напряжением, которое возникает. Как бы там ни было, это не является подходящим вариантом по следующим причинам:

1. Магнитная схема асинхронного электродвигателя имеет воздушный
промежуток, поэтому электрический ток больше по сравнению с
трансформатором, отсюда следует, что стоит применить точную
эквивалентную схему.

2. Индуктивность ротора и статора больше в асинхронном двигателе.

3. В асинхронном электродвигателе используются распространенные
обмотки.

Взаимосвязь энергии в эквивалентной схеме

1. Энергия на входе для статора 3 V1I1Cos(Ɵ).
Где V1 – напряжение, применённое к статору.
I1 – ток, вырабатываемый обмоткой статора.
Cos(Ɵ) – энергия статора.

2. Вход ротора.
Вход энергии. Потери меди и железа статора.

3. Потеря меди ротора = Проскальзывание x вход энергии на ротор.

4. Создаваемая энергия = (1 – s) x энергия входа на ротор.

Эквивалентная схема однофазного асинхронного электродвигателя

Существует разница между однофазными и трёхфазными эквивалентными схемами. Схема для однофазного двигателя получается за счёт теории двойного вращающегося поля, которая говорит: Стационарное пульсирующее магнитное поле может быть разделено на два вращающихся поля. Оба они имеют равную магнитуду, однако их направление противоположно. Так что производимый крутящий момент равен нулю в состоянии покоя. Здесь переднее вращение называется вращением с проскальзыванием, s и заднее вращение получается с проскальзыванием (2 – s). Эквивалентная схема:

В большинстве случаев компонентом потерь сердечника r0 пренебрегают, так как это значение довольно небольшое, и сильно не влияет на расчёты.
Здесь Zf показывает переднее полное сопротивление и Zb показывает заднее полное сопротивление.
Также сумма переднего и заднего проскальзывания равняется двум, так что в случае заднего проскальзывания, оно замещается (2 – s).
R1 = Сопротивление обмотки статора.
X1 = Индуктивное реактивное сопротивление обмотки статора.
Xm = Намагничивающее реактивное сопротивление.
R2’ = Реактивное сопротивление ротора, имеющее отношение к статору.
X2’ = Индуктивное реактивное сопротивление ротора, которое имеет отношение к статору.

Расчёт энергии в эквивалентной схеме

1. Найдите Zf и Zb.

2. Найдите ток статора, который обеспечивается напряжением
статора/общим полным сопротивлением схемы.

3. Затем, найдите энергию на входе, которая обеспечивается за счёт:
Напряжения статора x Ток статора x Cos(Ɵ)
Где Ɵ является углом между током и напряжением статора.

4. Создаваемая энергия (Pg) является разницей между энергией переднего
поля и задней энергией. Передняя и задняя энергия получаются за счёт
рассеивания энергии в соответствующих резисторах.

5. Потери меди ротора возникают за счёт:
Проскальзывание x Pg

6. Энергия на выходе возникает за счёт:
Pg – s x Pg потеря вращения.
Потери вращения включают потери трения, потери сопротивления
воздуха, потери сердечника.

7. Эффективность также может быть подсчитана при помощи сильного
увеличения энергии на входе по отношению к энергии на выходе.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Cхема замещения асинхронного электродвигателя

Трехфазные асинхронные электродвигатели, или как их еще называют индукционные электродвигатели, являются наиболее распространенными в промышленности. Данный тип электродвигателя, аналогично машинам постоянного тока тоже обладают свойствами обратимости, и может работать как в двигательном, генераторном, так и в тормозных режимах – противовключение, динамическое торможение. Режим работы асинхронного электродвигателя характеризуют знаком и величиной скольжения.

Пожалуй, основным методом анализа установившихся режимов индукционного электродвигателя является использование эквивалентных схем замещения. В таком случае обычно рассматривают явление, которое относится к одной фазе многофазного двигателя при соединении его обмоток звездой.

Упрощенная картина магнитных потоков работающего асинхронного электродвигателя позволяет представить его в виде эквивалентной схемы:

Электромагнитная связь первичной и вторичной цепи осуществляется потоком взаимоиндукции Ф, индуктирующим в роторной обмотке ЭДС Е₂S. Сопротивление индуктивное первичной цепи Х₁ обусловлено наличием потока рассеивания, связанного только с этой цепью. Аналогично сопротивления Х₂ обусловлено потоком рассеивания Ф₂₅.

Частота тока ротора будет определяться скоростью его вращения относительно скорости вращения магнитного поля статора, то есть зависеть от скольжения и будет равна f₂ = f₁S.

Ток вторичной цепи при вращающемся роторе:

Также выражения для I₂ может иметь:

Выше показанные выражения имеют не только различную форму записи, но и имеют совершенно разный физический смысл. А смысл его в том, что вместо вращающегося ротора можно рассматривать неподвижный, в котором будет индуцироваться ЭДС Е₂. При этом индуктивное сопротивление будет равно Х₂, а активное возрастет на величину так как . При этом I₁ останется прежним по фазе и величине, что не повлияет на потребляемую из сети мощность. Поскольку I₁ и I₂ не изменятся, то естественно и потери в первичных и вторичных цепях также не изменятся, соответственно мощность тоже не будет изменяться, а мощность развиваемая двигателем при вращении, будет равна мощности, потребляемой в добавочном сопротивлении . Таким образом, эквивалентная схема замещения асинхронной машины может быть заменена схемой замещения с добавочным сопротивлением r_д во вторичной цепи:

Т – образная схема замещения

После приведения первичной и вторичной ЭДС они будут равны Е₁ = Е₂ / и это дает возможность соединить эквивалентные точки и получить такую схему:

Недостатком Т – образной схемы замещения помимо сложностей расчета, является зависимость всех токов I₁, I₂ / , I_μ от скольжения s.

Из Т – образной схемы замещения видно, что в режиме холостого хода, при I₂ / = 0 и s = 0, ток в контуре будет обуславливаться сопротивлениями намагничивающего контура и первичной цепи и совсем не будет зависеть от скольжения. Данное обстоятельство позволит вынести на зажимы электродвигателя намагничивающий контур и перейти к Г – образной схеме замещения.

Г – образная схема замещения

Данная схема замещения позволяет изучать процессы в асинхронном электродвигателе, которые имеют место при изменении скольжения электрической машины.

Учет контура намагничивания необходим при определении I₁, который потребляется из сети. Но Г — образная схема замещения будет справедлива лишь при наличии определенных допущений:

• Все цепи имеют неизменные (постоянные) параметры. Это значит, что приведенное вторичное сопротивление r₂ / не будет зависеть от частоты цепи вторичной (ротора), а насыщение не будет влиять на реактивное сопротивление статорных и роторных обмоток Х₁ и Х₂ / ;
• Полная проводимость намагничивающего контура принимается неизменной, а ток намагничивания, независимо от нагрузки, будет всегда пропорционален напряжению, приложенному к обмоткам;
• Потери добавочные не учитываются;
• Паразитные моменты, создаваемые высшими гармониками МДС, также не учитывают.

Следует также помнить и то, что в Г – образной схеме замещения в величины сопротивлений необходимо внести соответствующие поправки:

В выше перечисленных уравнениях величины имеющие индекс «дейст» соответствуют реальным значениям параметров асинхронной машины, а без индексов – те, которые используют в эквивалентной схеме.

Поскольку отношение r₁/x_μ довольно таки мало, то практически довольно часто принимают:

Обычно δ лежит в пределах 1,05 – 1,1.

Первичный ток I₁ будет равен при любом скольжении:

Приведенный роторный ток:

Показанное выше выражение показывает, что ток ротора является функцией скольжения. При s = 0 I₂ / = 0. При увеличении скольжения I₂ / также будет расти, а при s = 1 достигнет своего максимума, или тока короткого замыкания, или пускового:

Если в роторной цепи отсутствует добавочное сопротивление (АД с КЗ ротором), пусковой ток может достигнуть довольно приличных значений, а именно 5 – 8 раз больше чем его номинальное значение.

Данная зависимость показана ниже:

Отношения пускового значения к номинальному является очень важным параметром для асинхронных машин с короткозамкнутым ротором, так как наличие пусковых токов приводит к просадкам напряжения, что особо ощутимо при использовании электродвигателей средней и большой мощности. Поэтому данная характеристика приводится в каталогах по выбору электрических машин.