Принцип действия асинхронных двигателей.

Асинхронный двигатель имеет неподвижную часть – статор и подвижную – ротор. В статоре размещена обмотка, создающая вращающееся магнитное поле.

Принцип действия основан на законе электромагнитной индукции. Переменный трехфазный ток поступает к обмоткам на статоре, тем самым создает вращающееся магнитное поле в них, которое действуя на стержни в пазах, образуют в них ЭДС, которая в свою очередь образует поле ротора. Это поле взаимодействует с полем статор, образуя амперову силу, определяемую по правилу левой руки, которая и заставляет вращаться ротор, немного запаздывая по сравнению с частотой вращения статора.

Вращающееся магнитное поле.

Получение вращающегося магнитного поля.

Одним из основных достоинств трехфазной системы является возможность получения вращающегося магнитного поля, широко применяющегося в электрических машинах, измерительных приборах и аппаратах переменного тока.

Катушка представлена в виде витка. Ее начало обозначим буквой «Н», конец буквой «К». В первый полупериод ток протекает в витке от начала к концу, во втором – обратно.

Пользуясь правилом буравчика – легко определим вектор магнитной индукции.

Для примера подойдет статор трехфазного двигателя с одинаковыми обмотками, сдвинутыми относительно друг друга на угол 120⁰.

Рассмотрим моменты времени по графику.

Момент времени T0. Ток на фазе А равен нулю, ток на фазе B – отрицательный, он течет от конца (y) к началу (B), а ток фазы C положительный и протекает от начала (С) к концу обмотки (z). По правилу буравчика, общий магнитный поток, в середине статора будет направлен вниз. Магнитный поток восточной части, также направлен вниз.

Момент времени T1. Ток на фазе B равен нулю, ток на фазе А – положительный, он течет от начала (А) к концу обмотки (x), а ток фазы С отрицательный и протекает от конца (z) к началу обмотки (C). По правилу буравчика, общий магнитный поток, в середине статора будет направлен на северо-запад. Магнитный поток сместился на 120^О.

Момент времени Т2. Ток на фазе С равен нулю, ток на фазе А – отрицательный, он течет от конца (x) к началу обмотки (А), а ток фазы В положительный и протекает от начала (B) к концу обмотки (y). По правилу буравчика, общий магнитный поток, в середине статора будет направлен на северо-восток. Магнитный поток сместился на 240^О.

Момент времени Т3. Аналогичен моменту Т0. Вектор магнитной индукции повернулся на 120^О от Т2 и пришел в первоначальное положение, как и при Т0.

Общий магнитный поток статора вращается по ходу часовой стрелки, с угловой скоростью – 1 оборот за период. При нашей частоте 50 Гц, магнитное поле вращается с угловой скоростью 50 оборотов за секунду или 3000 об/мин.

Чтобы поменять направление вращения – достаточно поменять направление токов двух фаз, собственно говоря – переключить две фазы или сделать реверс двигателя.

Электрические цепи несинусоидального тока. Основные понятия.

Периодическими несинусоидальными токами – называются токи, изменяющиеся во времени, но по периодическому несинусоидальному закону.

Генераторы таких напряжений называются релаксационными. Используются в различных устройствах импульсной техники.

Несинусоидальные токи возникают при 4 режимах работы:

1. Источник электрической энергии вырабатывает несинусоидальную ЭДС и несинусоидальный ток, все элементы электрической цепи линейны (от величины тока не зависят).

2. Источник электрической энергии вырабатывает синусоидальную ЭДС и синусоидальный ток, но один или несколько элементов электрической цепи – нелинейны (имеют нелинейную ВАХ).

3. Источник электрической энергии вырабатывает нелинейную ЭДС и нелинейный ток, все элементы нелинейны.

4. Источник электрической энергии вырабатывает синусоидальную ЭДС и синусоидальный ток, но один или несколько элементов электрической цепи, в процессе работы, меняют свои характеристики (вариканы у емкости).

Несинусоидальные колебания могут быть периодическими и непериодическими. При рассмотрении периодических несинусоидальных колебаний, можно воспользоваться теоремой Фурье, согласно которой, любая периодически изменяющаяся величина, может быть представлена в виде суммы постоянной составляющей и синусоидальных колебаний с кратной частотой.

Гармоники - синусоидальные составляющие несинусоидального колебания.

Синусоидальная составляющая, частота которой совпадает и равна частоте несинусоидального колебания, называется главной или основной гармоникой.

Синусоидальные составляющие, частоты которых в 2, 3 и n-раз больше частоты несинусоидального колебания, называются высшими гармониками.

В общем случае:

А₀ – постоянная составляющая.

А₁, А₂...А_n – амплитуда соответствующих гармоник

1, 2…n – частота гармоник

Ѱ₁, Ѱ₂, Ѱ_n – начальные фазы гармоник

Гармоники 1, 3, 5, 7 и т.д. – нечетные.

Гармоники 2, 4, 6, 8 и т.д. – четные.

С увеличением частоты гармоники, амплитуда гармоники уменьшается. Чем больше номер гармоники, тем меньше амплитуда.