3.1 Построение схемы замещения двигателя и определение ее параметров

Для расчета характеристик асинхронной машины и исследования различных режимов ее работы удобнее иметь дело не с действительной асинхронной машиной, представляющую собой систему двух (или в общем случае нескольких) электромагнитно связанных контуров, а с эквивалентной ей электрической системой, создав для этой цели соответствующую схему замещения.

Реальная асинхронная машина с электромагнитными связями между обмотками заменяется относительно простой электрической цепью, что позволяет существенно упростить расчет характеристик.

Очевидно, что при переходе к схеме замещения уравнения для этой схемы должны полностью соответствовать уравнениям, описывающим рабочий процесс асинхронной машины.

Существует две схемы замещения асинхронной машины Г-образная и Т-образная.

Воспользуемся Г-образной схемой замещения (рис. 3.1) при изучении процессов, происходящих в асинхронной машине, так как она имеет существенные преимущества перед Т-образной, применяемой при изучении процессов в трансформаторах.

В последних намагничивающий контур представляет собой звено, находящееся между первичной и вторичной стороной, и дает возможность изучать явления при изменении направления потока энергии.

В отличие от трансформатора, асинхронный двигатель, являясь приемником энергии, должен рассматриваться при неизменном напряжении на зажимах, то есть при U₁ = const. В этом случае при Т-образной схеме замещения происходит изменение токов не только в главной цепи, но и в ответвленной цепи намагничивания, и поэтому все токи зависят от режима работы. С увеличением нагрузки увеличивается поток рассеяния и в связи с этим из-за возрастания насыщения отдельных участков магнитопровода полями рассеяния уменьшаются индуктивные сопротивления. Увеличение скольжения в двигателе с короткозамкнутым ротором приводит к возрастанию действия эффекта вытеснения тока, что вызывает изменение сопротивлений обмотки ротора. При Г-образной схеме при U₁ = const ток I₀₀ в ответвленном контуре при изменении скольжения s остается постоянным, а изменяется лишь ток в главной цепи.

Генераторный и тормозной режимы в асинхронной машине изучаются также при постоянном напряжении на зажимах U₁ = const, поэтому и для этих режимов работы Г-образная схема представляет те же преимущества, что и для двигательного режима [2, стр. 196; 9, стр. 537; 10, стр. 421, 425 - 426].

Рис. 3.1. Г-образная схема замещения фазы асинхронного двигателя

По схеме замещения фазы асинхронного двигателя, приведенной на рис. 3.1, получим преобразованную схему (рис. 3.2), в которой используются абсолютные величины активных и индуктивных сопротивлений.

Для перехода от относительных единиц к абсолютным величинам определяем номинальные значения фазного напряжения и тока двигателя по формулам

(3.1)

и

(3.2).

Тогда получим

и

.

Определяем параметры электродвигателя в абсолютных величинах x_i и r_i по формулам

(3.3)

и

(3.4),

где X_i и R_i - сопротивления из табл. 1.2.

Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки статора

.

Активное сопротивление обмотки статора

.

Приведенное к обмотке статора индуктивное сопротивление рассеяния ротора

.

Приведенное к обмотке статора активное сопротивление ротора

.

Главное индуктивное сопротивление х_м

.

Сопротивления x₁ и r₁ найдем по формулам

(3.5),

(3.6)

[1, стр. 26, 30]

Получим

и

.

Сопротивления х₀ и х_к найдем по формулам

(3.7)

и

(3.8).

Получим

и

.

Рис. 3.2. Схема замещения фазы асинхронного двигателя упрощенная в абсолютных величинах