CCI20111111162

Rys. 14-5. Wykres wektorowego silnika indukcyjnego w stanie biegu jałowego

w transformatorze w stanie biegu jałowego. Jego bardzo mała składowa czynna I_cz idzie na pokrycie strat mocy w rdzeniu sto-jana i wirnika oraz strat mechanicznych na tarcie. Składowa bierna I_b =2{ł o wielokrotnie większej wartości wytwarza w uzwojeniu stojana wirujące pole magnetyczne o strumieniu Składowa bierna prądu biegu jałowego jest prądem magnesującym rdzeń silnika. Strumień magnetyczny wirującego pola, zgodny ze składową bierną prądu doprowadzonego, indukuje w uzwojeniach stojana s.em. E_u która spóźnia się względem strumienia o kąt prosty (rysunek 14-5).

Prąd biegu jałowego w silnikach indukcyjnych ma dość dużą wartość około 20-4-35% prądu znamionowego w silnikach o średniej i dużej mocy, a 35-4-50% w silnikach o małej mocy.

Doprowadzone do stojana napięcie równoważy s.em. Ei oraz spadek napięcia na oporze pozornym Z_XI₀ (czynny Ril_a oraz: większy bierny indukcyjny X₁I₀) uzwojenia stojana.

W uzwojeniu wirnika pod wpływem wirującego pola magnetycznego będzie indukowała się s.em. E₂. Na skutek tej s.em. w zwartym uzwojeniu wirnika popłynie prąd I₂. Współdziałanie tego prądu I₂ ze strumieniem magnetycznym pola wirującego powoduje obracanie się-wirnika. Natężenie prądu I₂ w stanie biegu jałowego silnika jest małe (prąd ten odpowiada stratom mocy na tarcie oraz stratom, w rdzeniu z histerezy i prądów wirowych), toteż na wykresie-wskazowym prąd ten pominięto.

W silniku indukcyjnym pierścieniowym przy otwartym uzwojeniu wirnika po doprowadzeniu napięcia do stojana wirnik pozostanie nieruchomy, ponieważ prąd I₂ = 0. Wartość s.em. E₂ będzie natomiast znacznie większa niż w wirniku wirującym.

Przy nieruchomym wirniku silnik indukcyjny można traktować jako pewnego rodzaju transformator w stanie jałowym. Istotnie, w uzwojeniu wirnika za pośrednictwem wirującego strumienia magnetycznego indukuje się s.em., a zatem uzwojenie wirnika można uważać za uzwojenie wtórne transformatora, natomiast uzwojenie stojana za pierwotne. Prąd biegu jałowego silnika jest stosunkowo znacznie większy niż w transformatorze, gdyż w silniku oprócz strat z histerezy i prądów wirowych występują jeszcze mechaniczne straty mocy, a ponadto przyczynia się do tego szczelina powietrzna między stojanem a wirnikiem, przedstawiająca duży opór magnetyczny. Wartość s.em. indukującej się w uzwojeniu wirnika, który obraca się, będzie inna niż w wirniku nieruchomym. Pochodzi to stąd, że wartość indukującej się s.em. jest wprost proporcjonalna do częstotliwości, która w obracającym się wirniku będzie mniejsza. Rozpatrzmy, co jest powodem zmian częstotliwości w wirniku.

Częstotliwość prądu fi w stojanie przy n_s obrotów na minutę pola magnetycznego wynosi

fx =

pn„

60

Częstotliwość f₂ prądu w wirniku jest mniejsza od częstotliwo wości fj i zależy od różnicy prędkości obrotowych pola wirującego i wirnika, wyniesie przeto

r _ p(n_s—n_w) ^h ~ 60

Mnożąc licznik i mianownik otrzymanego wyrazu przez n_S7 otrzymamy

pn_s(n_s — n_w) 60 n_s

a ponieważ-

n_s

będziemy mieli

= s jest poślizgiem silnika (p. wzór 14-1),

U

pn_s

60

s = Jjs

(14-2)

czyli częstotliwość prądu w wirniku jest proporcjonalna do poślizgu silnika. W nieruchomym więc wirniku n_w = 0 i częstotli-

. ,    ,    .    . n_s—0

wosc wynosi j₂ = Ji, ponieważ s = -= 1

7i_s

Gdy wirnik zacznie się obracać, częstotliwość w nim będzie

325