Пространственная диаграмма н.с.(намагничивающей силы) двигателя

Как указывалось, основное поле в машине создается совместным действием н.с. обмоток статора и ротора.

Намагничивающая сила обмотки статора вращается относительно статора с частотой n₁ (об/мин) (или с угловой частотой ω₁).

Намагничивающая сила обмотки ротора вращается относительно ротора с частотой (или sω₁) в направлении его вращения. Последнее объясняется тем, что при одном и том же направлении вращения поля относительно обмоток статора и ротора (при s>0) порядки чередования фаз этих обмоток будут одинаковы. Так как сам ротор вращается в сторону вращения поля с частотой n₂(ω₂), то н. с. ротора относительно статора вращается с частотой

.

Отсюда видим, что н.с. статора и ротора вращаются относительно статора в одну и ту же сторону с одной и той же частотой; следовательно, они неподвижны одна относительно другой.

Обратимся к рис. 3-31. На изображеном статоре и роторе вращающейся машины основное поле асинхронной машины, синусоидально распределенное в воздушном зазоре, можно изобразить пространственным вектором , вращающимся с синхронной частотой ω₁. При этом индукция в любой точке внутренней окружности статора определяется проекцией вектора на линию, проведенную через центр и выбранную точку.

Рис. 3-31. Пространственная диаграмма н.с. двигателя (sω₁ + ω₂ = ω₁).

Пусть в рассматриваемый момент времени вектор направлен по горизонтали, как показано на рис. 3-31. Такое же направление будет иметь пространственный вектор н.с. создающей в воздушном зазоре основное поле с амплитудой . В этот момент времени в фазах обмоток статора и ротора, оси которых перпендикулярны к вектору , будут наводиться максимальные э.д.с. . Направления , найденные по правилу правой руки, одинаковы при s>0, так как в этом случае поле относительно обеих обмоток перемещается в одну и ту же сторону (против часовой стрелки).

Если бы роторная цепь имела только активное сопротивление, то максимум тока I_2м в фазе обмотки ротора получался бы одновременно с максимумом э.д.с. E_2sм в этой фазе. Но так как роторная цепь наряду с активным сопротивлением имеет индуктивное сопротивление рассеяния, то максимум тока I_2м наступит позднее, чем максимум э.д.с. E_2sм. В рассматриваемый момент времени максимальный ток I_2м будет иметь место в фазе 2, сдвинутой относительно фазы 1 на угол ψ₂ (в электрических радианах) в соответствии со сдвигом по фазе (во времени) на угол ψ₂ э.д.с. и тока в обмотке ротора.

Так как амплитуда вращающейся н.с. совпадает с осью той фазы, ток которой имеет в данный момент времени максимальное значение (рис. 3-27), то пространственный вектор н.с. роторной обмотки совпадает с осью фазы 2.

Результирующая н.с. . Следовательно, . Последнее равенство при известных и позволяет определить пространственный вектор н.с. статора и ту фазу его обмотки, которая имеет максимальный ток .

На рис. 3-31 показаны векторы н.с. и только те фазы обмоток статора и ротора, в которых э.д.с. и токи в рассматриваемый момент времени имеют максимальные значения.

Значения и соответствующего потока Ф, сцепляющегося с обмоткой статора, определяются в основном напряжением U₁: поток Ф должен иметь такое значение, чтобы наведенная им э.д.с. E₁ почти полностью уравновешивала напряжение U₁. При увеличении скольжения, что вызывается возрастанием нагрузки на валу, увеличиваются ток I₂ и F₂, а это в свою очередь приводит к увеличению I₁ и F₁, так как н.с. должна остаться почти неизменной, поскольку остается почти неизменным создаваемый ею поток Ф.