При практических расчетах вместо реального асинхронного двигателя, на схеме его заменяют эквивалентной схемой замещения, в которой электромагнитная связь заменена на электрическую с сохранением энергетических соотношений в асинхронном двигателе. При этом параметры цепи ротора приводятся к параметрам цепи статора.
У асинхронного двигателя электрическая энергия преобразуется в механическую, поэтому на схеме замещения добавляют переменное активное сопротивление моделирующее механическую нагрузку на валу, которое зависит от скольжения.
Т-образная схема замещения асинхронного двигателя подобна аналогичной схеме трансформатора.
Система уравнений, описывающих электрическое состояние цепи статора и ротора, и магнитное состояние машины:
Более удобной при практических расчетах является Г-образная схема замещения
В Г-образной схеме намагничивающая ветвь вынесена к выходным зажимам. Так, вместо трех ветвей ветвей получают две ветви, первая-намагничивающая,вторая-рабочая.
7. Векторная диаграмма асинхронного двигателя с приведенным ротором
Параметры обмотки ротора приводят к обмотке статора, чтобы векторы ЭДС, напряжений и токов обмоток статора и ротора можно было изобразить на одной векторной диаграмме. При этом обмотку ротора с числом фаз m2, с числом витков фазы w2 и обмоточным коэффициентом kоб2 заменяют обмоткой с m1, w1, коб1, а мощности и фазовые сдвиги векторов ЭДС и токов ротора должны остаться без изменений. Пересчет реальных параметров обмотки ротора на приведенные выполняются по формулам, аналогичным формулам приведения. При неподвижном роторе приведенная ЭДС ротора равна , где – коэффициент трансформации напряжения в асинхронной машине при неподвижном роторе.
Приведенный ток ротора , где – коэффициент трансформации тока асинхронной машины.
В отличие от трансформаторов в асинхронных двигателях коэффициенты трансформации напряжения и тока не равны (). Объясняется это тем, что число фаз в обмотках статора и короткозамкнутого ротора не одинаково (). Лишь в двигателях с фазным ротором, у которых , эти коэффициенты равны.
Приведенные сопротивления фазы обмотки ротора;
Уравнение напряжения обмотки ротора в приведенном виде
.
Величину можно представить в следующем виде
в результате уравнение напряжения для обмотки ротора в приведенном виде:
.
Отсюда следует вывод, что асинхронный двигатель в электрическом отношении подобен трансформатору, работающему на чисто активную нагрузку.
Для асинхронного двигателя, так же как и для трансформатора, векторная диаграмма строится по уравнениям токов и напряжений обмоток статора и ротора.
Угол сдвига фаз между ЭДС и током .
Уравнениям напряжений и токов, а также векторной диаграмме соответствуют электрические схемы замещения асинхронного двигателя.