Характеристики крутящего момента однофазного асинхронного двигателя в уравнениях Максвелла

Однофазный асинхронный двигатель состоит из статора, содержащего неподвижную основную обмотку, и ротора, представляющего собой вращающуюся токопроводящую клетку. Неподвижная основная обмотка представляет собой двухполюсную катушку.

введите описание изображения здесь

Ротор не является постоянным магнитом и не подключен к сети переменного тока: это бесщеточный двигатель. Однако из-за переменного тока в основной обмотке статора создается колеблющееся магнитное поле, которое индуцирует ЭДС в стержнях ротора, пропуская ток через ротор. По закону силы Лоренца на ротор действует сила и, следовательно, крутящий момент.

Теперь я пытаюсь вычислить крутящий момент с точки зрения угловой скорости двигателя.

изображение.jpeg

Для малых угловых скоростей эта формула по крайней мере качественно верна, ожидается, что крутящий момент линейно пропорционален угловой скорости ротора, но при полной нагрузке крутящий момент уже не изменяется линейно, а выглядит как черная линия на изображение (пока не обращайте внимания на красную и синюю линии):

введите описание изображения здесь

Причина того, что крутящий момент больше не является линейно пропорциональным скорости, вероятно, связана с потерями, и в литературе ротор моделируется как вторичная обмотка цепи трансформатора с механической нагрузкой на вал в виде сопротивления и дополнительным реактивным сопротивлением ротора. моделировать потери потока.

Мой анализ, кажется, упускает из виду критерий нулевого крутящего момента вблизи синхронной скорости. Какое явление ответственно за это, которое я не включил?

Мой вопрос: в контексте уравнений Максвелла (физически), как я могу рассчитать эти потери, используя геометрию двигателя?

Ответы (1)

Однако из-за переменного тока в основной обмотке статора создается колеблющееся магнитное поле, которое индуцирует ЭДС в стержнях ротора, пропуская ток через ротор.

Мой анализ, кажется, упускает из виду критерий нулевого крутящего момента вблизи синхронной скорости. Какое явление ответственно за это, которое я не включил?

Хотя эквивалентная схема трансформатора используется для анализа асинхронных двигателей, ЭДС, индуцируемая в роторе, зависит от рассмотрения статора как создающего вращающееся магнитное поле. ЭДС ротора требует разницы между скоростью вращения ротора и скоростью поля статора. Если двигатель не работает как генератор, скольжение имеет значение от -1 до +1. Он рассчитывается как s = (n1-n)/n1, где n — рабочая скорость, а n1 — синхронная скорость.

Если вы посмотрите на эквивалентную схему двигателя, то увидите, что резистор, моделирующий преобразование электрической энергии в механическую, имеет значение бесконечности, когда s = 0. Когда s = 1, значение этого резистора равно нулю. В точке шляпы вся электроэнергия, полученная двигателем, теряется в виде тепла в двигателе. Большая часть тепла рассеивается на физическом сопротивлении ротора, Rr, много тепла рассеивается на сопротивлении статора, Rs, и рассеивается нормальное количество потерь в стали.

Крутящий момент при нулевой скорости меньше, чем пиковый крутящий момент, в основном из-за падения напряжения на Xs и Xr из-за большого тока, потребляемого ротором.

Обратите внимание, что приведенная ниже эквивалентная схема относится к одной фазе трехфазного двигателя. Однофазный двигатель немного сложнее и, по сути, требует двух таких цепей, которые дают вам красную и синюю кривые на вашей диаграмме.

введите описание изображения здесь

Схема адаптирована из книги Малкольма Барнса «Практические приводы с регулируемой скоростью и силовая электроника».

Мой вопрос: в контексте уравнений Максвелла (физически), как я могу рассчитать эти потери, используя геометрию двигателя?

Это не совсем то, что нужно.

Спасибо за ответ! В моем случае меня интересует конструкция двигателя, а не работа. Знаете ли вы какие-либо книги, подробно описывающие физику однофазных асинхронных двигателей?
Есть тот, который я указал под диаграммой. Я упомянул еще несколько в комментарии к другому вопросу, который может быть скрыт. Я найду это и добавлю еще один комментарий.
Некоторые ведущие тексты, которые я знаю, это: Fitzgerald & Kingsley's Electric Machinery Стивена Уманса; «Основы электрического машиностроения» Стивена Дж. Чепмена; Введение в проектирование машин переменного тока Томаса А. Липо.
Характеристики крутящего момента однофазного асинхронного двигателя в уравнениях Максвелла
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v