ГЛАВА XXII
ОДНОФАЗНЫЕ АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ. ТЕОРИЯ "ПОПЕРЕЧНОГО" ПОЛЯ
§ 208. Потоки в статоре однофазного асинхронного двигателя при неподвижном и вращающемся роторе.
На фиг. 229, А изображена двухполюсная схема асинхронного двигателя, причем на схеме показано направление переменных токов в статоре S и роторе R в некоторый определенный момент времени.
Неподвижный статор S и неподвижный ротор Rфиг. 229, А в сущности представляют собой однофазный трансформатор с короткозамкнутой вторичной обмоткой R.
Из фиг. 229, А видно, что обмотки статора S и ротора R сцеплены друг с другом через посредство потока Фу.
Колебания этого потока в роторе наводят токи I2, которые (как и во всяком короткозамкнутом трансформаторе) сдвинуты относительно токов статора I1 по фазе на угол, близкий к 180°.
Если ротор R начнет вращаться, скажем, по часовой стрелке, согласно фиг. 229, то кроме "вертикального" потока Фу появится в двигателе еще другой поток Фx , ось которого будет направлена по горизонтали, как показано на фиг. 229, В.
Причина появления второго, "поперечного", потока Фх заключается в следующем.
Провода ротора R при его вращении (например, по стрелке часов) будут пересекать силовые линии "вертикального" потока Фу; вследствие этого в проводах ротора появится э. д. с. Е3, которая вызовет ток L3 (фиг. 230); на векторной диаграмме (фиг. 230) Е3 совпадает по фазе с Фу, а ток I3 смещен по фазе относительно Е3 на угол φ3. Ток I3 создаст магнитный поток Фх, направленный (на фиг. 229) по горизонтали.
 |
 |
| Фиг. 229. Потоки в однофазном двигателе. | Фиг. 230. Потоки |
Таким образом вращение ротора однофазного асинхронного двигателя повлечет за собой следующие два явления:
- в роторе кроме тока I2 еще появится ток I3;
- ток I3 повлечет за собой образование "поперечного" поля Фх.
Нетрудно показать, что "поперечный" поток Фх относительно "продольного" потока Фу смещен по фазе приблизительно на 90°. Действительно, ток I3 и вызываемый им поток Фх вследствие влияния самоиндукции роторной обмотки смещены относительно э. д. с. Е3 на угол φ3, почти равный 90° (фиг. 230).
Так как э. д. с. Е3 (вызванная пересечением силовых линий потока Фу проводами ротора) находится в фазе с потоком Фу, то отсюда следует, что поток Фх будет смещен относительно потока Фу на угол φ3, близкий к 90° (фиг. 230) 1.
1 Э. д. с., индуктированную в каком-либо из проводов ротора вследствие вращения его в поле Фy можно выразить следующим образом:
е3 = Ву • l • v • 10-8,
где Вy— магнитная индукция потока Фy в какой-либо точке воздушного зазора;
l — длина ротора; v — окружная скорость.
Если окружная скорость (v) ротора будет постоянна, то е3 будет зависеть только от величины Ву, т. е.
e3 = const Вy.
Из сказанного выше ясно, что при вращении ротора однофазного асинхронного двигателя мы будем иметь два пульсирующих с частотой сети и смещенных друг относительно друга по фазе потока:
1) "продольный" поток Фу и
2) "поперечный" поток Фх.
Потоки Фу и Фх в пространстве составляют угол 90°; по фазе они смещены на угол φ3 приблизительно в 90°.
Вследствие этого потоки Фх и Фу в результате создают вращающееся магнитное поле. Это вращающееся магнитное поле, взаимодействуя с токами, текущими в роторе однофазного асинхронного двигателя, служит причиной появления крутящего момента. Таким образом при вращении ротора по характеру работы однофазный асинхронный двигатель весьма сходен с многофазным.