Физические процессы в асинхронной машине при неподвижном роторе

Пусть ротор асинхронной машины разомкнут и неподвижен, а статорная обмотка включена в сеть с напряжением U1 и частотой f1. В этом случае асинхронная машина представляет собой трансформатор при холостом ходе. Первичной обмоткой является статорная обмотка, а вторичной – обмотка неподвижного ротора. Под действием напряжения U1 по обмотке статора протекает ток холостого хода I0. Образуемая этим током МДС F0 создает поток, одна часть которого Ф0 сцеплена с обмотками обеих частей машины (основной поток), а другая часть (поток рассеяния) Фs1 - только с обмоткой статора (рис. 2.1). При числе пар полюсов машины – частота вращения n1 МДС F0 и соответственно потока Ф0 определяется по формуле (1.4): n1 = f1/р. Основной поток при неподвижном роторе создает в обмотках статора и ротора ЭДС, определяемые по формулам:

, (2.1)

. (2.2)

Поток рассеяния создает в обмотке статора ЭДС рассеяния:

, (2.3)

где х1- индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора.

На активном сопротивлении обмотки статора при протекании тока происходит падение напряжения . Таким образом, как и в случае трансформатора, уравнение напряжений статорной обмотки асинхронной машины представим в виде

. (2.4)

С учетом выражения (2.4) относительно напряжения

. (2.5)

Уравнение напряжений статорной обмотки асинхронной машины повторяет аналогичное уравнение первичной обмотки трансформатора. Отличие этих уравнений заключается в величине тока холостого хода. В асинхронной машине между статором и ротором имеется воздушный зазор и для проведения через него магнитного потока требуется большей величины МДС ( ). Поэтому ток холостого хода асинхронной машины обычно составляет от 20 до 50 % от IH, что значительно больше тока холостого хода трансформатора (от 1 до 8 % от IH). Выше падение напряжения в обмотке статора асинхронной машины в сравнении с обмоткой трансформатора.

Потери мощности при холостом ходе асинхронной машины с неподвижным ротором больше, чем в трансформаторе. Они складываются из потерь электрических в обмотке статора:

рЭЛ0 = (2.6)

и магнитных потерь в магнитопроводе статора и ротора: . На покрытие этих потерь машиной потребляется из сети мощность

. (2.7)

Потребляемой активной мощностью определяется активная составляющая тока холостого хода:

.