Тема занятия: Принцип действия асинхронных машин
ЛЕКЦИЯ
Дисциплина МДК.01.01 Электрические машины и аппараты
Вид занятия лекция
Форма проведения занятия лекция
Тема занятия: Принцип действия асинхронных машин
Цель занятия:
Дидактическая: изучить принцип действия асинхронных машин
Воспитательная: воспитать у студентов самостоятельность, активность при изучении материала
Развивающая: формирование умений анализировать и обобщать изученный материал развитие самостоятельности мышления в учебной деятельности
Межпредметные связи:
Обеспечивающие Физика, Электротехника,
Обеспечиваемые Системы управления электроприводом, Электроснабжение, Основы технической эксплуатации и обслуживания электрического и электромеханического оборудования, Электрическое и электромеханическое оборудование.
Литература:
Основная
1. Справочник по электрическим машинам. М.М. Кацман. 2005.
2. Кацман М.М. Лабораторные работы по электрическим машинам и электрическому приводу: учеб.пособие для студ. образоват. учреждений сред.проф.образования/ М.М. Кацман – 6-е изд. – М.: Академия, 2010 – 256с.
3. Кацман М.М. Сборник задач по электрическим машинам: учеб.пособие для студ. учреждений сред. проф. образования – 5-е изд. – М.: Академия, 2009 – 160с.
Вспомагательная
1. Брускин Д.Е., Зорохович А.Е., Хвостов В.С. Электрические машины и микромашины. – М.: Высшая школа, 1972. – 430с.
2. Сагитов П.И., Цыба Ю.А. «Электрические машины систем автоматики»: Учебное пособие для ВУЗов. – Алматы: АИЭС,2004. – 90 с.
План
1.Принцип действия асинхронных машин;
2.Режимы работы асинхронных машин.
ИЗЛОЖЕНИЕ ЛЕКЦИИ
Принцип действия асинхронных машин
В асинхронной машине одну из обмоток размещают на статоре 1 (рис. 2, а), а вторую — на роторе 3. Между ротором и статором имеется воздушный зазор, который для улучшения магнитной связи между обмотками делают по возможности малым. Обмотка статора 2 представляет собой трехфазную (или в общем случае многофазную) обмотку, катушки которой размещают равномерно по окружности статора. Фазы обмотки статора АХ, BY и CZ соединяют по схеме Υ или Δ и подключают к сети трехфазного тока (рис. 2,6). Обмотку ротора 4 выполняют трехфазной или многофазной и размещают равномерно вдоль окружности ротора. Фазы ее в простейшем случае замыкают накоротко.
Рис. 2. Электромагнитная схема асинхронной машины (а)
и направления токов и электромагнитного момента при работе
ее в двигательном режиме (б)
При питании обмотки статора трехфазным током создается вращающееся магнитное поле, частота вращения которого (синхронная)
Если ротор неподвижен или частота его вращения меньше синхронной, то вращающееся магнитное поле пересекает проводники обмотки ротора и индуцирует в них ЭДС. На рис. 2,а показано, согласно правилу правой руки, направление ЭДС, индуцированной в проводниках ротора при вращении магнитного потока Φ по часовой стрелке, при этом проводники ротора перемещаются относительно потока Φ против часовой стрелки. Активная составляющая тока ротора совпадает по фазе с индуцированной ЭДС, поэтому условные обозначения (крестики и точки) на рис. 2 показывают одновременно и направление активной составляющей тока.
Режимы работы асинхронных машин.
1) Двигательный режим - при этом обмотка статора включается в сеть трёхфазного тока и возникающее в ней вращающееся магнитное поле, сцепляясь с короткозамкнутой обмоткой ротора, наводит в ней ЭДС.
На проводники с током, расположенные в магнитном поле, действуют электромагнитные силы, направление которых определяется правилом левой руки. Суммарное усилие Fpeз, приложенное ко всем проводникам ротора, образует электромагнитный момент М, увлекающий ротор за вращающимся магнитным полем. Если этот момент достаточно велик, то ротор приходит во вращение и его установившаяся частота вращения п2 соответствует равенству электромагнитного момента тормозному, создаваемому приводимым во вращение механизмом и внутренними силами трения. Такой режим работы асинхронной машины является двигательным и, очевидно, в данном случае 
Относительную разность частот вращения магнитного поля и ротора называют скольжением:
Очевидно, что при двигательном режиме 1 > s > 0.
2) Генераторный режим. Если ротор асинхронной машины разогнать с помощью внешнего момента (например, каким-либо двигателем) до частоты, большей частоты вращения магнитного поля п1, то изменится направление ЭДС в проводниках ротора и активной составляющей тока ротора, т. е. асинхронная машина перейдет в генераторный режим. При этом изменит свое направление и электромагнитный момент М, который станет тормозящим. В генераторном режиме асинхронная машина получает механическую энергию от первичного двигателя, превращает ее в электрическую и отдает в сеть, при этом s < 0.
3) Режим торможения противовключением – возникает у работающего асинхронного двигателя, если поменять местами любую пару подходящих к статору из сети проводов. Если изменить направление вращения ротора (или магнитного поля) так, чтобы магнитное поле и ротор вращались в противоположных направлениях, то ЭДС и активная составляющая тока в проводниках ротора будут направлены так же, как в двигательном режиме, т. е. машина будет получать из сети активную мощность. Однако в данном режиме электромагнитный момент Μ направлен против вращения ротора, т. е. является тормозящим. Этот режим работы асинхронной машины называют режимом электромагнитного торможения. Так как ротор вращается в обратном направлении (относительно направления магнитного поля), то п2 < 0, a s >1.
Таким образом, характерная особенность асинхронной машины — наличие скольжения, т. е. неравенство частот вращения n1 и п2. Только при указанном условии в проводниках обмотки ротора индуцируется ЭДС и возникает электромагнитный момент. Поэтому машину называют асинхронной (ее ротор вращается несинхронно с полем).
На практике обычно встречается двигательный режим асинхронной машины, поэтому теория асинхронных машин изложена здесь применительно к этому режиму с последующим обобщением ее на другие режимы работы.
Контрольные вопросы
1. Что называется скольжением?
2. В каких режимах может работать асинхронная машина?