Асинхронний двигун є добре відомим пристроєм, який працює за принципом трансформатора. З цієї причини його також називають обертовим трансформатором. Коли на статор приходить електрорушійна сила, в роторі виникає напруга, яке є результатом електромагнітної індукції.
Так що асинхронний двигун є трансформатором з обертової вторинною обмоткою. Тут первинна обмотка трансформатора має схожість з обмоткою статора асинхронного двигуна, в той час як вторинна обмотка походить на ротор.
Асинхронний електродвигун завжди працює зі швидкістю нижче синхронної швидкості і нижче швидкості повного навантаження. Відносна різниця між синхронної швидкістю і швидкістю обертання відома як прослизання, яке позначається s.
Де Ns є синхронною швидкістю обертання, яка виходить за рахунок:
Де f є частотою напруги, яка подається.
P є кількістю полюсів у пристрої.
еквівалентна схема
Еквівалентна схема будь-якого пристрою демонструє різні параметри пристрою, такі як омические втрати, а також інші втрати. Втрати моделюються всього лише за рахунок індуктора і резистора. Втрати міді мають місце бути в обмотках, тому береться до уваги опір обмотки.
Також обмотка має індуктивністю, для якої існує скидання напруги, за рахунок індукційного реактивного опору, а також завдяки такому фактору як коефіцієнт потужності, який є на малюнку. Існує два типи еквівалентних схем у випадку з трифазним асинхронним електродвигуном.
Точна еквівалентна схема
Тут R1 є опором обмотки статора.
X1 є індуктивністю обмотки статора.
Rc є компонентом втрат сердечника.
XM є намагнічує реактивному опором обмотки.
R2 / s є енергією ротора, яка включає в себе механічну енергію на виході і втрати міді ротора.
Якщо ми намалюємо схему, що включає статор, то схема буде виглядати так:
Тут все інші параметри однакові, за винятком:
R2 'є опором обмотки ротора, що мають відношення до обмотці статора.
X2 'є індуктивністю обмотки ротора, що мають відношення до обмотці статора.
R2 (1 - s) / s є опором, яке показує енергію, яка перетворюється в механічну енергію на виході або корисну енергію. Енергія, яка розсіюється в тому резистори, є корисною енергією або енергією вала.
Орієнтовна еквівалентна схема
Така еквівалентна схема малюється просто для того, щоб спростити обчислення за рахунок видалення однієї вершини. Обхідна гілка зрушена до основної стороні. Це відбувається, оскільки скидання напруги між опором статора і індуктивністю менше, і відсутня велика різниця між напругою, яке подають, і тим напруженням, яке виникає. Як би там не було, це не є підходящим варіантом з наступних причин:
1. Магнітна схема асинхронного електродвигуна має повітряний
проміжок, тому електричний струм більше в порівнянні з
трансформатором, це означає, що варто застосувати точну
еквівалентну схему.
2. Індуктивність ротора і статора більше в асинхронному двигуні.
3. В асинхронному електродвигуні використовуються поширені
обмотки.
Взаємозв'язок енергії в еквівалентній схемі
1. Енергія на вході для статора 3 V1I1Cos (Ɵ).
Де V1 - напруга, застосоване до статора.
I1 - струм, що виробляється обмоткою статора.
Cos (Ɵ) - енергія статора.
2. Вхід ротора.
Вхід енергії. Втрати міді і заліза статора.
3. Втрата міді ротора = Прослизання x вхід енергії на ротор.
4. Створювана енергія = (1 - s) x енергія входу на ротор.
Еквівалентна схема однофазного асинхронного електродвигуна
Існує різниця між однофазними і трифазними еквівалентними схемами. Схема для однофазного двигуна виходить за рахунок теорії подвійного обертового поля, яка говорить: Стаціонарне пульсуюче магнітне поле може бути розділене на два обертових поля. Обидва вони мають рівну магнітуду, проте їх напрям протилежний. Так що вироблений крутний момент дорівнює нулю в стані спокою. Тут переднє обертання називається обертанням з проскальзиваніем, s і заднє обертання виходить з проскальзиваніем (2 - s). Еквівалентна схема:
У більшості випадків компонентом втрат сердечника r0 нехтують, так як це значення досить невелике, і сильно не впливає на розрахунки.
Тут Zf показує переднє повний опір і Zb показує заднє повний опір.
Також сума переднього і заднього прослизання дорівнює двом, так що в разі заднього прослизання, воно заміщується (2 - s).
R1 = Опір обмотки статора.
X1 = Індуктивне реактивний опір обмотки статора.
Xm = намагнічуватися реактивний опір.
R2 '= Реактивний опір ротора, що має відношення до статора.
X2 '= Індуктивне реактивний опір ротора, яке має відношення до статора.
Розрахунок енергії в еквівалентній схемі
1. Знайдіть Zf і Zb.
2. Знайдіть струм статора, який забезпечується напругою
статора / загальним повним опором схеми.
3. Потім, знайдіть енергію на вході, яка забезпечується за рахунок:
Напруги статора x Струм статора x Cos (Ɵ)
Де Ɵ є кутом між струмом і напругою статора.
4. Створювана енергія (Pg) є різницею між енергією переднього
поля і задньої енергією. Передня і задня енергія виходять за рахунок
розсіювання енергії у відповідних резисторах.
5. Втрати міді ротора виникають за рахунок:
Прослизання x Pg
6. Енергія на виході виникає за рахунок:
Pg - s x Pg втрата обертання.
Втрати обертання включають втрати тертя, втрати опору
повітря, втрати сердечника.
7. Ефективність також може бути підрахована за допомогою сильного
збільшення енергії на вході по відношенню до енергії на виході.