Схемы замещения. Ток ротора

Так как основные уравнения асинхронной машины аналогичны основным уравнениям трансформатора, нагруженного на активное сопротивление , то так же, как и трансформатор, асин­хронная машина имеет элек­трическую схему замещения (рис. 3.12), аналогичную схеме замещения трансформатора, нагруженного сопротивлением .

Рис. 3.12. Т-образная схема замещения асинхронного двигателя

Входящие в схему параметры , , , известны. Параметры ветви намагничивания Z₀ = r₀ + jx₀ обусловлены: r₀ – потерями в стали, х₀ – магнитной проводимостью основного магнитного потока Ф.

Потери в сопротивлении нагрузки схемы замещения равны полной механической мощности двигателя:

(3.42)

Параметры схемы замещения асинхронной машины могут быть определены так же, как и у трансформатора с помощью опытов холостого хода и короткого замыкания.

Холостой ход трансформатора – это режим, при котором его вто­ричная обмотка разомкнута. Режиму холостого хода в асинхронном двигателе соответствует режим вращения ротора с синхронной ча­стотой вращения (когда n₂=n₁, s=0). В этом случае сопротивле­ние , что аналогично размыканию цепи вторичной обмотки. При холостом ходе асинхронной машины потребляемая ею мощность Р₀ расходуется в основном на покрытие магнитных потерь в стали (поток Ф максимален) и механических потерь (частота вращения n₂≈n₁). Электрические потери вследствие малой величины тока I₀ незначительны и ими можно пренебречь.

Режим короткого замыкания асинхронной машины – это пусковой режим при n₂=0 и s=1. В этом случае сопротивление нагрузки , т. е. цепь вторичной обмотки замкнута накоротко.

При коротком замыкании , поэтому током можно пренебречь и считать, что мощность, потребляемая асинхронным двигателем в режиме короткого замыкания, расходуется на покрытие электрических потерь, т. е. потерь, идущих на нагрев обмоток статора и ротора.

Представленная на рис. 3.12 схема замещения асинхронного двигателя называется Т-образной схемой замещения. Она неудобна тем, что по ней трудно определить ток ротора , знание которого часто бывает необходимо.

Ток ротора значительно проще определять по Г-образной схе­ме замещения, представленной на рис. 3.13. Эта схема замещения получается из Т-образной путем несложных преобразований и полностью отражает физические процессы, протекающие в асинхронной машине. Коэффициент с₁, представляет собой коэффициент приведения параметров асинхронного двигателя к Г-образной схеме замещения:

Рис. 3.13. Г-образная схема замещения асинхронного двигателя

Для асинхронных двигателей мощностью от нескольких киловатт и выше этот коэффициент мало отличается от единицы ( ). Но в двигателях меньшей мощности, особенно мощностью до нескольких ватт, величина с₁, более значительна и пренебреже­ние ею может привести к значительным погрешностям.

Используя Г-образную схему замещения, можно определить ток ротора

(3.43)

или, с учетом (3.35), получить

(3.44)