Indukované napětí a náhradní schéma asynchronního stroje

Indukované napětí Asynchronní stroj se elektricky chová podobně jako transformátor : změna toku indukuje ve vinutí napětí. Proto lze odhadnout, že napěťová rovnice bude mít podobný tvar :

Indukované napětí Φ tok jednoho pólu [Wb] f frekvence [Hz] N počet závitů v sérii [-] kv činitel vinutí

Činitel vinutí Činitel vinutí má hodnotu nanejvýš 1 (kv <=1) a zavádí do vztahu mírný pokles ind.napětí způsobený rozložením vinutí do více drážek (jednotlivá napětí se pak sčítají fázorově s urč. fáz. posunem, nikoliv algebraicky) tzv.zkráceným krokem cívky (cívka pak nevytvoří max.tok dosazovaný do vztahu pro indukované napětí)

Převod asynchronního stroje Převod je definován jako poměr indukovaných napětí ve statoru a rotoru při skluzu s=1, kdy platí f1 = f2

Náhradní schéma stroje Statorové i rotorové vinutí má činný odpor R a rozptylovou reaktanci Xϭ. V rotoru komplikuje situaci skutečnost, že se frekvence mění se skluzem a tedy se zatížením stroje . Při změně frekvence mění i ind.napětí a reaktance dle naznačeného vztahu, kde Xϭ2 a Ui20 je ind.napětí a reaktance při s = 1. Oba obvody tedy za tohoto stavu nelze přepočíst a spojit jako u transformátoru.

Náhradní schéma stroje V předchozím rotorovém obvodu platí rovnice Vytvoříme ekvivalentní obvod tak, že předchozí rovnici vynásobíme zlomkem : kde Ui20 . p = Ui1 viz definice převodu R2 . p2 = R21 přepočtený rotorový odpor na stator X2 . p2 = X21 přepočtená rotorová rozptylová reaktance na stator I2/p = I21 rotorový proud přepočtený na stator

Náhradní schéma stroje Rotorový obvod se změnil tak, že indukované napětí je shodné se statorovým a oba obvody lze galvanicky spojit.

Náhradní schéma stroje Schéma bylo navíc doplněno o odpor RFe reprezentující ztráty v železe a mechanické ztráty stroje. Asynchronní stroje se na vstupních svorkách chová jako transformátor, který má v sekundárním obvodu odpor, který se mění se skluzem a tedy se zatížením stroje na hřídeli.

Náhradní schéma stroje Pro lepší znázornění toku výkonů se upravuje rotorová část náhradního schématu tak, že se odpor rozdělí na 2 části Náhradní schéma pak vypadá následovně

Tok výkonu, ztráty motoru P1 příkon ΔPj1 jouleovy ztráty ve statoru ΔPj2 jouleovy ztráty v rotory ΔPFe ztráty v železe Pδ výkon přes vzd.mezeru P výkon na hřídeli

Stav naprázdno Motor nemá zátěž na hřídeli, točí se prakticky synchronně, charakteristiku lze měřit až od cca 30% Un, kdy se motor roztočí na plné otáčky. Charakteristika naprázdno Io = f(U) je opět zakřivená vlivem sycení, ztráty naprázdno, prakticky jen ztráty v železe, jsou úměrné U2 , účiník strmě klesá. Pro Un odečítáme jmenovité hodnoty naprázdno.

Stav nakrátko Rotor je zabržděn, stav je podobný stavu nakrátko trafa. Charakteristika I = f(U) je opět lineární, pouze při vysokém proudu se začínají sytit zuby rozptylovým tokem a charakteristika se ohne k vyšším proudům. Ztráty ve vinutí rostou úměrně I2 i U2 . Účiník je téměř konstatní.