Принцип действия асинхронного и синхронного трехфазных двигателей

Простейшим по устройству и наиболее распространенным типом двигателей переменного тока является трехфазный асинхронный двигателей, изобретенный в 1888 году русским инженером М.О. Доливо-Добровольским.
В статоре двигателя размещены три фазных обмотки, создающие вращающееся магнитное поле. Ротор асинхронного двигателя представляет собой стальной цилиндр, набранный из листов электротехнической стали. В пазах ротора укладывается короткозамкнутая обмотка, которая для двигателей малой мощности выполнена в виде беличьего колеса. Вращающееся магнитное поле наводит в обмотке ротора значительные по величине токи. Взаимодействие этих токов с вращающимся полем приводит во вращение ротор в том же направлении, в котором вращается поле. Ротор вращается асинхронно, т.е. с отставанием относительно вращающегося поля. Разность скоростей вращения поля и ротора называетсяскольжением.

– скорость вращения поля,
– скорость вращения ротора,
S – скольжение в процентах.
Скольжение является один из важнейших параметров асинхронных двигателей и составляет для современных двигателей при номинальной нагрузке (1-6)%. Скольжение является необходимым условием работы асинхронного двигателя, так как при равных скоростях статора прекратилось бы наведение токов в роторе, а следовательно отсутствовал бы вращающий момент.

Синхронный двигатель конструктивно почти не отличается от асинхронного. Если обмотку статора подключить к сети трехфазного тока, а обмотку ротора к источнику постоянного тока, то вращающееся поле статора и поле ротора будут упруго связаны. Вследствие этого ротор будет вращаться синхронно, т.е. скорость вращения ротора будет равна скорости вращения поля.
Если изменять ток возбуждения в цепи ротора, то можно в широких пределах регулировать коэффициент мощности двигателя. При недовозбуждении двигатель работает с положительным т.е. представляет собой активно-индуктивную нагрузку. При увеличении тока возбуждения двигатель может работать с , а при перевозбуждении с отрицательным . В этом случае двигатель представляет собой нагрузку емкостного характера. Это свойство синхронного двигателя используется для повышения электрических установок. Синхронные двигатели, работающие с перевозбуждением, называются синхронными компенсаторами.

Контрольные вопросы

1. Начертить схему четырехпроводной трехфазной системы «звезда-звезда».

2. Соотношения между линейными и фазными токами и напряжениями при соединении звездой.

3. В каких случаях необходим и в каких случаях не нужен нулевой провод?

4. Написать и пояснить формулу для определения напряжения между нулевыми точками трехфазной нагрузки и генератора.

5. Как определить фазные напряжения приемника при неравномерной нагрузке, если известны фазные напряжения генератора?

6. Соотношения между линейными и фазными токами и напряжениями при соединении фаз приемника треугольником.

7. Как вычислить мощность трехфазной системы при равномерной нагрузке фаз?

8. Как вычислить мощность трехфазной системы при неравномерной нагрузке?

9. Перечислить способы изменения мощности в трехфазных цепях.

10. В чем заключается преимущества трехфазной системы перед однофазной?

Приложение