Indukční stroje se používají především jako motory; Jako generátory se používají velmi zřídka.
Vinutí rotoru indukčního motoru může být vinutí nakrátko (klece nakrátko), fázové (připojené ke sběracím kroužkům) nebo komutátorové (připojené ke komutátorovým deskám). Nejpoužívanější jsou motory, které jsou výrobně levné a provozně spolehlivé, s vinutím na rotoru nakrátko, nebo motory s kotvou nakrátko. Motory s fázovým vinutím na rotoru nebo motory se sběracími kroužky se používají pouze za obtížných startovacích podmínek a také tam, kde je potřeba plynule řídit otáčky, zejména dolů od jmenovité. Komutátorové asynchronní motory se vzhledem k jejich vysoké ceně a nižší spolehlivosti používají velmi zřídka, hlavně v pohonech s širokými limity regulace otáček.
Motory se sběracími kroužky se někdy používají v kaskádě s jinými stroji. Kaskádové zapojení asynchronního stroje umožňuje plynule regulovat otáčky v širokém rozsahu při vysokých cosj, ale vzhledem k jejich značné ceně nemají znatelné rozložení.
1. Odpor vinutí kotvy. Odpor aktivní fáze – viz část, odstavec 1.
Hlavní indukční odpor vzájemné indukce primárního vinutí (vinutí statoru)
kde jsou koeficienty vinutí pro základní harmonické pole primárního a sekundárního vinutí; – koeficient šikmosti drážky pro základní harmonické pole.
Hlavní indukční odpor vzájemné indukce vinutí (primárního nebo sekundárního) redukovaného asynchronního stroje (rotor je brzděn, vinutí rotoru je přivedeno k vinutí statoru)
Indukční odpor proti úniku vinutí
Poznámka. V následujícím se namísto písmenného rejstříku používá digitální rejstřík:
1 – pro vinutí statoru; 2 – pro vinutí rotoru.
Diferenční součinitel svodové vodivosti
kde x je koeficient diferenciálního rozptylu (viz část, odstavec 2 „b“). V praktických výpočtech lze koeficient x považovat za rovný:
a) pro vinutí statoru a rotoru s celočíselným počtem q motorů se sběracími kroužky
b) pro statorové vinutí motoru s kotvou nakrátko s otevřenými statorovými drážkami a nezkosenými drážkami rotoru
c) pro statorové vinutí motoru s kotvou nakrátko s polouzavřenými štěrbinami
kde – podle Obr. 16-30, a; – podle obr. 16-30,6; Fo – bez obrázku. 16-30, at; (pro třífázová vinutí s fázovou zónou 60 stupňů); – zkosení drážek rotoru v segmentech zubů rotoru; – koeficient vinutí pro pole základní harmonické.
Koeficient čelní svodové vodivosti se vypočítá podle oddílu 2 „c“ a pro stejnosměrné (reverzní) proudy dvouvrstvých vinutí se koeficient rovná:
kde jsou koeficienty magnetické vodivosti pro indukční tok a vzájemnou indukčnost přední části vinutí:
– koeficienty, které zohledňují vliv na čelní disipaci, resp. počet dvojic pólů, snížení rozteče, vzdálenost a mezi těžišti průřezů čelních částí vinutí strojů (obr. 16- 31, a), poměr ekvivalentních přesahů předních částí vinutí statoru a rotoru (; obr. . 16-31,6); jsou určeny podle tabulky. 16-19, a – 16-20,6;
– koeficienty, které zohledňují vliv na čelní rozptyl feromagnetických těles obklopujících přední části statoru a rotoru; při otevřeném voze se vzdáleností mezi feromagnetickými karoseriemi a předními částmi menší než 0,3 t; – koeficienty; pro třífázová vinutí s celým číslem q – viz tabulka. 16-21.
Ve výrazu pro ; S je projekční plocha plochy ohraničená přední částí na pokračování válcové plochy vývrtu jádra.
Pro proudy s nulovou složkou
-viz- tabulka 16-21.
2. Odolnost vinutí nakrátko. Činný odpor vinutí se vypočítá podle odstavce 2.
Koeficient je roven: a) pro pravoúhlé drážky (obr. 16-25, a) a je určen z Obr. 16-27; – viz oddíl, odstavec 1; na ; b) pro klínové a lichoběžníkové drážky (obr. 16-25, g) a určuje se z Obr. 16-32, a; ; c) pro kruhové drážky s jedním drážkováním (obr. 16-28, c) a se dvěma drážkami (obr. 16-25, h) se stanoví podle obr. 16-32,6. U baňkovitého průřezu tyče lze koeficient určit z ekvivalentního klínovitého průřezu, přičemž (obr. 16-26, d).
Pro úseky tyče ležící ve ventilačních kanálech o šířce 1 cm je koeficient roven 0,85 hodnoty koeficientu pro tyč v drážce.
Hlavní indukční odpor vzájemné indukce vinutí redukovaného asynchronního stroje – viz odst. 1.
Indukční svodová reaktance – viz sekce.
Koeficient svodové vodivosti štěrbiny se vypočítá s přihlédnutím k proudovému posunu, Pro tyče vinutí nakrátko () umístěné v pravoúhlých štěrbinách a je určen z Obr. 16-27. Koeficient pro tyče umístěné v lichoběžníkových (obr. 16-25, g), kruhových s jedním drážkováním (obr. 16-28, c) a kruhových se dvěma drážkami (obr. 16-28, h) drážkách se určí podle křivky na Obr. 16-32, a-c. Koeficient pro baňkovité tyče lze stejně jako koeficient určit z ekvivalentního klínovitého průřezu, přičemž (obr. 16-25, d).
Diferenční rozptylový koeficient vinutí (at)
kde – podle Obr. 16-30, a.
Součinitel čelní svodové vodivosti je určen součinitelem , který se vypočítá stejně jako u vinutí kotvy (viz odst. 1), po fiktivní výměně vinutí nakrátko za vinutí cívky s krokem rovným kroku vinutí kotvy. vinutí kotvy, ale zachování přesahu vinutí beze změny.
3. Soustava relativních jednotek. Ke studiu elektrických strojů se vedle soustavy absolutních veličin používá soustava veličin relativních, ve které jsou všechny veličiny vyjádřeny jako zlomky určitých veličin braných za základní. Použití relativních jednotek zjednodušuje rovnice popisující procesy ve stroji a řízení vypočtených dat. To je vysvětleno skutečností, že veličiny (například odpor vinutí kotvy) charakterizující elektrické stroje s velmi odlišnými jmenovitými údaji, jsou-li vyjádřeny v relativních jednotkách, se navzájem nevýznamně liší, zatímco při vyjádření v absolutních jednotkách mohou se liší desetitisíckrát.
Za základní hodnoty statorových veličin se považují:
Jako základní hodnoty rotorových veličin se berou následující:
Základní točivý moment Nm, kde je synchronní rychlost pole.
Hodnoty statoru v relativních jednotkách:
Rozměry rotoru v relativních jednotkách
(pomlčka označuje hodnoty vinutí rotoru redukované na vinutí statoru – viz část, odstavec 1).
Odpor vinutí asynchronního stroje v relativních jednotkách (v závorkách je uveden odpor motorů o výkonu 5-100 kW):
hlavní indukční reaktance vzájemná indukce
indukční svodová reaktance ~=0,07. 0,15;
aktivní odpory vinutí statoru a rotoru (bez proudového posuvu)
(menší hodnoty se vztahují na velké stroje, větší hodnoty na stroje s nízkým výkonem);
aktivní odpor klidové větve náhradního obvodu (viz část, odstavec 2)
Poznámka. Aktivní a indukční odpor vinutí (nebo ekvivalentního obvodu stroje) se také nazývá parametry elektrického stroje.
Rýže. 16-32. a – klínovitá tyč; b – kruhová tyč v drážce s jednou drážkou; c – kruhová tyč v drážce se dvěma štěrbinami.
1. Vinutí cívky je vyrobeno z měděného drátu o průměru d = 0,815 mm. Drát je pokryt smaltovanou izolací. Rozměry cívky: délka L = 125 mm, vnitřní průměr vinutí, vnější průměr (obr. 2). Vinutí je odděleno od rámu cívky kartonem o tloušťce D = 0,55 mm.
Určete elektrický odpor vinutí při teplotě 20 °C, počítáno pro měď
řešení:
Pro určení elektrického odporu vinutí je nutné znát kromě rezistivity také plochu průřezu S a délku l drátu. Protože je drát kulatý, určíme délku l drátu vinutí, závity cívky a délku středního závitu: Počet vodorovných vrstev (ve směru průměrů) se rovná šířce rámu. okno děleno průměrem drátu:
Počet svislých řad (ve směru délky) se rovná výšce okna rámu dělené průměrem drátu: Počet závitů cívky se rovná součinu počtu vodorovných vrstev a svislých řad: Délka drátu cívky Elektrický odpor vinutí
2. V obvodu (obr. 3) slouží přepínač k připojení voltmetru na svorky zdroje (pozice 1) a k uzavření obvodu (pozice 2). Tímto způsobem byly získány hodnoty voltmetru 2,1 V a ampérmetru 1 A.
Jaký je vnitřní odpor zdroje, je-li vnější odpor r = 2 Ohmy?
řešení:
Když je přepínač v poloze 1, zdroj je otevřený (I = 0) a voltmetr měří potenciálový rozdíl mezi svorkami zdroje rovný E = 2,1 V.
V poloze 2 přepínače je voltmetr odpojen od zdroje a ten je uzavřen na odpor r vnějšího obvodu, proud, ve kterém je I = 1 A.
Na základě Ohmova zákona je odpor celého obvodu Protože vnější odpor je r = 2 Ohmy, vnitřní odpor zdroje
Popsaná metoda pro stanovení vnitřního odporu je zcela přibližná, protože se zde předpokládalo, že:
a) odpor voltmetru je velmi vysoký, a proto se proud v obvodu voltmetru blíží nule;
b) odpor ampérmetru je nulový.
3. V obvodu (obr. 4) je údaj voltmetru 2 V se sepnutým spínačem a 1,8 V se sepnutými spínači. Při zanedbání proudu procházejícího voltmetrem určete vnitřní odpor zdroje, pokud r = 4 Ohmy a emf. zdroj je stálý.
Řešení: Odpor vnějšího obvodu při sepnutí spínače je stejný a po zapnutí spínače se sníží na polovinu: Pokles napětí z 2 na 1,8 V po sepnutí spínače se vysvětluje zvýšením proudu a úměrnou ztrátou napětí uvnitř zdroje.
Podle podmínky e.m.f. zdroj je konstantní, takže můžeme psát
Neznámé proudy jsou určeny pomocí Ohmova zákona, po kterém je také nalezen vnitřní odpor zdroje: Dosazením nalezených hodnot proudu do rovnice (1) získáme konstantu e. d.s. zdroj
Z výsledků řešení úlohy je zřejmé, že pokles napětí mezi svorkami zdroje nesouvisí prostým vztahem s poklesem odporu vnějšího obvodu. Ve skutečnosti se v tomto problému odpor vnějšího obvodu snížil o polovinu a napětí o 10%:
4. Určete průměr a délku nichromového drátu pro topné těleso elektrokotle (127 V, 2,5 A), za předpokladu proudové hustoty a uvažte měrný odpor nichromu v zahřátém stavu.
řešení:
Průřez drátu je určen proudem a proudovou hustotou: Průměr drátu Elektrický odpor drátu podle Ohmova zákona Délka drátu pro topné těleso 5. V prodejnách odporových zástrček jsou jednotlivé odpory vyjmuto z okruhu zapnutím zástrčky (obr. 8).
Je vhodné vytvořit návrh, ve kterém při zapnutí zástrčky dojde k odpojení odporu r?
řešení:
Velmi malý odpor desek a zástrčky je spolu s odporem přechodových kontaktů zapojen paralelně s odporem r.
Tedy ekvivalentní odpor
Protože multiplikátor je menší než jedna, odpor je menší než odpor.
Z toho vyplývá, že odpor r, který zůstává připojen k deskám, pomáhá snížit odpor v příslušné oblasti na nulu a poskytuje další cestu pro elektrický proud. Změna stávajícího designu proto není praktická. Nechť je například odpor dvou přechodových kontaktů na dráze od jedné desky k druhé stejný. Odpor desek zástrčky zanedbáváme. Pak, pokud r=1000 ohmů, dostaneme, že odpor je menší než odpor. Odpor r je přibližně 500000 XNUMXkrát větší než odpor.
6. Reostat lampy se skládá ze šesti 60W lamp zapojených paralelně.
Určete elektrický odpor reostatu pro různé počty rozsvícených žárovek, pokud je síťové napětí 120 V. Řešení:
Se stejným odporem r n pasivních obvodových prvků (tj. obvodových prvků, které neobsahují emf) zapojených paralelně, lze ekvivalentní odpor r každé žárovky určit podle vzorce
kde Proto si můžete vytvořit tabulku. 4.
