Достаточно точные аналитические соотношения для процессов оказываются весьма сложными, а полученные при моделировании результаты не всегда совпадают с экспериментом даже в специально созданных идеальных условиях. Кроме того, и это особенно важно, по виду получающихся уравнений невозможно судить о характере протекающих процессов. Поэтому рекомендуется производить анализ, исходя из упрощенной физической картины, в соответствии с которой во всех специальных режимах наблюдаются одни и те же явления, причем из них необходимо отметить следующие [Л. 11]:
а) возникновение шаговой составляющей момента;
б) возникновение качающихся магнитных полей;
в) влияние на момент периодического изменения индуктивностей и взаимно индуктивностей машины;
г) возникновение момента короткого замыкания;
д) зависимость значения динамического момента от скорости изменения скольжения.
Рассмотрим каждое из указанных явлений.
Шаговая составляющая момента. Во время переходного процесса по обмоткам статора протекают неодновременно появляющиеся и неодинаковые по величине апериодически затухающие токи. При этом возникают возрастающий и затухающий моменты в соответствии с выражением:
Величина и знак этого момента зависят от случайных причин, как, например, последовательность замыкания или размыкания контактов пускателя, или фазы последовательно отключаемых От обмотки или подключаемы* к обмотке напряжений. Возникновение моментов как различной величины, так и различного знака в соответствии с выражением (1-27) обычно имеет равную вероятность.
Явления, соответствующие неодновременному включению токов в обмотки статора, принято называть шаговым режимом (Л. 7, 23, 30]. При подобном включении равных по величине токов на валу двигателя появляется вращающий момент (1-27). Физическая картина шагового режима может быть представлена следующим образом. При включении тока в обмотку второй фазы статора в роторе создается контур тока, расположенный в магнитном поле первой фазы, что вызывает возникновение момента и соответствующее движение ротора. В процессе движения, наряду с вращающим моментом, возникает тормозной момент динамического торможения, вследствие чего ротор останавливается. Таким образом, поворот ротора происходит как бы на «шаг», из-за чего режим и получил название «шагового».
Появление вращающего поля при неодновременном включении может быть объяснено и на базе общей теории асинхронного двигателя при произвольном питании (см. гл. 6). Действительно, в рассматриваемом случае переходные составляющие токов могут быть разложены на мгновенные симметричные составляющие по всем трем фазам. Тогда оказывается, что в двигателе проходят кратковременно действующие трехфазные системы токов с прямой и обратной последовательностью чередования фаз и вызывающие появление вращающегося момента. Шаговая составляющая момента может быть получена самостоятельно с целью осуществления шагового перемещения ротора. Этот специальный режим асинхронного двигателя рассмотрен в гл. 4.
Следует отметить, что уточненный анализ приводит к выводу о наличии в шаговом моменте также и синусоидальной составляющей, однако в большинстве случаев ею можно пренебречь.