Вращающееся магнитное поле ротора и рабочее вращающее магнитное поле Ас.М

Обмотка короткозамкнутого ротора состоит из N стержней. Между ЭДС, индуктированными вращающимся магнитным полем статора в двух соседних стержнях, сдвиг фаз равен 360° p/N. Можно считать, что число фаз короткозамкнутого ротора равно числу стержней, m₂=N, а число витков в каждой фазе w₂=1/2.

Аналогично цепь фазного ротора представляет собой трехфазную систему m₂=3 с числом витков w₂ в каждой фазе. Здесь и в дальнейшем все величины, относящиеся к фазе ротора, будут отмечаться индексом 2, а относящиеся к фазе статора — индексом 1.

Примем сначала, что цепь ротора разомкнута, т.е. ток в ней отсутствует, на ротор не действуют электромагнитные силы и он неподвижен. В этом случае магнитное поле машины представляет собой только вращающееся магнитное поле статора.

При неподвижном роторе индуктированной в его обмотке ЭДС равна частоте f токов в цепи статора. Если ротор вращать с частотой n вслед за вращающимся полем статора, то частота индуктированной в его обмотке ЭДС уменьшится. Эту частоту f₂ можно определить из выражения n₁=f·60/p, в котором вместо частоты вращения поля статора n₁ нужно подставить разность n₁ - n, т.к. вращающееся магнитное поле статора пересекает витки обмотки ротора только вследствие того, что частота его вращения n меньше, чем поля статора n₁: f₂=p(n₁-n)/60.

Если теперь цепь ротора замкнуть, то токи в ней образуют многофазную систему с m₂=N фазами в случае короткозамкнутого ротора и с m₂=3, т.е. трехфазную в случае фазного ротора. Следовательно, токи в обмотке ротора аналогично токам в обмотке статора должны возбуждать вращающееся магнитное поле. Частоту вращения n _отн этого поля относительно ротора можно определить, пользуясь общим выражением частоты вращения многополюсного поля n₁=f·60/p: n _отн = f₂·60/p.

Т.к. сам ротор вращается в том же направлении с частотой n, то его поле вращается в пространстве с частотой n _отн + n = (n₁ – n) + n = n₁, т.е. поле ротора вращается синхронно с полем статора.

Т.о., вращающиеся поля статора и ротора по отношению друг к другу остаются неподвижными, что является характерным условием полной передачи энергии от статора к ротору. Складываясь, вращающиеся магнитные поля статора и ротора образуют рабочее вращающееся магнитное поле асинхронного двигателя. Рабочее вращающее поле в ас.дв. Служит таким же связующим звеном между обмотками статора и ротора, как и переменное магнитное поле в магнитопроводе трансформатора, передающее энергию от первичной к вторичной обмотке.

В дальнейшем вместо термина рабочее вращающееся магнитное поле будем пользоваться сокращенным — вращающееся магнитное поле ас.дв.

Различают несколько режимов работы ас.дв.: нормальный режим, соответствующий номинальному скольжению ротора s=s _ном при номинальном напряжении U₁=U_{1 ном} и токе I₁=I_{1 ном} питающей сети; рабочий режим, при котором напряжение питающей сети близко к номинальному значению или равно ему, U₁≈U_{1 ном}, а нагрузка двигателя определяется тормозным моментом на валу при скольжении s≤s _ном и токе I₁=I_{1 ном}; режим пуска двигателя в ход, возникащий при подключении напряжения питающей сети и неподвижном роторе s=1.

Режим работы всех фаз статора одинаковый. То же относится к фазам ротора. Поэтому анализ работы ас.дв. можно вести для одной фазы, представив одну ее обмотку одним витком.