Auto-park24.ru

Журнал "Автопарк"
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Чему равно скольжение в момент пуска асинхронного двигателя

Номинальное скольжение асинхронных двигателей – 3-8 %.

ЭДС, наводимая в роторе, пропорциональна скольжению и при пуске двигателя (S = 1) значительно (в 20-30 раз) превышает номинальное значение. Поэтому пусковой ток больше номинального (у короткозамкнутых двигателей в 5-7 раз), что необходимо учитывать при выборе защитных устройств. При изменении скольжения изменяется также частота тока в роторе f2:

Проверка двигателя. Новый двигатель или двигатель, длительно не находящийся в эксплуатации, перед пуском необходимо проверить. Неисправности в двигателе можно разделить на две группы: механические и электрические.

К основным механическим относятся: наличие трещин в корпусе статора, ненадежное крепление боковых крышек статора и крышек подшипников (слабое или с перекосами), задевание вентилятора о корпус статора или крышку вентилятора, повреждение лопастей вентилятора, наличие продольного или поперечного люфта в роторе, задевание ротора о статор из-за износа подшипников или попадания посторонних предметов. Исправный в механическом отношении двигатель не должен иметь этих повреждений, свободно вращаться от руки.

Электрические повреждения у короткозамкнутых двигателей наблюдаются главным образом в обмотках статора: обрыв обмотки, короткое замыкание обмоток между собой или на корпус вследствие повреждения изоляции, короткое замыкание витков в одной из обмоток, снижение изоляции обмоток ниже допустимого (сопротивление изоляции должно быть не меньше 0,5 МОм), неправильная маркировка вывода обмоток.

Основным рабочим прибором для проверки двигателей является мегомметр. Им проверяется целостность обмоток и сопротивление изоляции. Мегомметр представляет собой генератор постоянного тока с ручным приводом, вырабатывающим напряжение 500 В или 2500 В. При подсоединении выводов одной обмотки, если она цела, прибор покажет «0». При подключении выводов разных обмоток или одной обмотки и корпуса измеряется сопротивление изоляции между ними (рис. 10.4).

Наличие виткового замыкания можно определить измерением сопротивлений обмоток с помощью моста сопротивлений (сопротивления обмоток, составляющие доли Ома, должны быть равными).

Проверка правильности маркировки или самостоятельное определение начал и концов обмоток делается методом трансформации. Суть его заключается в том, что, если в цепи переменного тока две последовательно соединенных обмотки включены согласно (конец одной с началом другой), то их магнитные потоки совпадают по направлению, складываются и в третьей обмотке индуктируется ЭДС. Если же их включить встречно (конец одной с концом другой), то магнитные потоки направлены также встречно, результирующий магнитный поток и показания вольтметра равны нулю (рис. 10.5).

Рис. 10.5

Последовательность выполнения работы: 1) выясняется наличие неисправностей; 2) определяются выводы обмоток и произвольно маркируются; 3) по схемам рисунка 10.5 уточняется правильность маркировки для двух обмоток, а затем, заменив одну из них третьей, маркируется и она; 4) если двигатель исправлен, осуществляется его включение и реверсирование. В отчете дать обоснованный вывод о состоянии двигателя, привести результаты замеров сопротивления изоляции.

1. Устройство и принцип работы асинхронного двигателя.

2. Что такое скольжение двигателя и почему он называется асинхронным?

3. Как изменяется ЭДС и частота тока в роторе при пуске двигателя?

4. Как изменить направление вращения двигателя?

5. Почему магнитопроводы статора и ротора делают из тонких листов электротехнической стали, изолированных друг от друга?

6. Как определяется возможная схема включения обмоток статора: в звезду или в треугольник?

Лабораторная работа № 11

Исследование рабочих характеристик асинхронного электродвигателя

Цель работы: экспериментально определить рабочие характеристики асинхронного двигателя.

1. Собрать схему экспериментальной установки (рис. 11.1), в которой переменной нагрузкой является генератор постоянного тока.

2. Подавая питание в схему от трехфазного автотрансформатора, провести опыт холостого хода при изменении напряжения питания от 250 В до 50 В. Генератор при этом отключен. Данные опыта записать в таблицу 11.1.

№ опытаU1 U1 2Px x
BB 2Вт

Построить характеристику холостого хода Рх х = f (U1 2 ), по которой определить механические потери ∆Рмех и потери в стали ∆Рст при номинальном напряжении U1 = 220 В.

3. Изменяя нагрузку на двигателе от Р1 = Рх х до Р1 = 0,7 кВт, измерить заданные величины: U1, I1, P1, n2 и занести в таблицу 11.2. Напряжение питания поддерживать постоянным U1 = Uн.

№ п/пДанные опытаДанные расчета
U1I1P1n2S∆Pэ1∆Pст∆Pэ2∆Pмех∆PдPэмР2М2cosφη
ВАВтоб./мин.ВтВтВтВтВтВтВтНм

4. Произвести необходимые расчеты и построить рабочие характеристики электродвигателя:

1. Энергетическая диаграмма.

Преобразование энергии в асинхронном двигателе, как и в других электрических машинах, связано с потерями энергии (в единицу времени это потери мощности). Потери делятся на механические, магнитные и электрические.

Из сети в обмотку статора поступает мощность Р1. Часть этой мощности расходуется на магнитные потери ∆Pст (перемагничивание сердечника статора – гистеризис, вихревые токи в стали сердечника), а также на покрытие электрических потерь ∆Pэ1, обусловленных нагревом обмоток статора протекающим током.

Оставшаяся часть мощности при помощи магнитного поля передается на ротор и поэтому называется электромагнитной мощностью Рэм:

Ток, проходящий в обмотках ротора, также приводит к электрическим потерям – ∆Pэ2. Магнитными потерями в сердечнике ротора обычно пренебрегают, так как в рабочих режимах частота тока в роторе небольшая (f2 = S ∙ f1) и магнитные потери малы.

Механические потери в асинхронном двигателе ∆Pмех обусловлены трением в подшипниках и трением вращающихся частей о воздух (вентиляционные потери).

Кроме того в двигателе имеются дополнительные потери ∆Pд, вызванные наличием полей рассеяния, пульсацией поля в зубцах ротора и статора.

С учетом сказанного полезная мощность двигателя – P2, передаваемая рабочей машине, будет определяться выражением:

На рисунке 11.2 показана энергетическая диаграмма асинхронного двигателя. Коэффициент полезного действия его

Он выше, чем у машин постоянного тока в связи с отсутствием коллектора. В зависимости от величины мощности двигателя номинальный кпд может быть в пределах от 0,8 до 0,95 (верхний предел у двигателей большой мощности).

2. Расчет потерь:

а) по характеристике холостого хода:

экстраполируя ее до U = 0, находим потери в стали и механические потери, которые можно считать постоянными, так как U = const и n2 = const.

б) электрические потери в статоре:

где m1 – число фаз (3);

I1 – ток статора;

r1 – сопротивление фазы статора;

в) электромагнитная мощность:

г) электрические потери в роторе:

д) дополнительные потери принимаются ориентировочно:

е) полезная мощность Р2 = Р1 – Σ ∆Р;

ë) полезный момент:

,

где ;

ж) коэффициент мощности:

з) коэффициент полезного действия:

и) скольжение

где n1 = 1500 об./мин.;

3. рабочие характеристики асинхронного двигателя.

Рабочие характеристики асинхронного двигателя представляют собой зависимости частоты вращения n2 (скоростная характеристика), кпд – η, полезного момента М2, коэффициента мощности cosφ, величины тока I1 от полезной мощности Р2 при U = const, f1 = const.

Скоростная характеристика n2 = f (P2). Частота вращения двигателя определяется формулой:

где – частота вращения магнитного поля статора.

т.е. скольжение зависит от потерь в роторе.

При возрастании нагрузки это отношение растет, достигая значений 0,01÷0,06 при номинальной нагрузке. В соответствии с этим скоростная характеристика представляет собой кривую, слабо наклонную к оси абсцисс. Пренебрегая потерями холостого хода, можно считать, что ∆Pэ2 0 и S = 0, т.е. n2 ≈ n1 при Р2 = 0.

Зависимость М2 = f (P2) так же будет иметь криволинейный характер, так как при возрастании Р2 уменьшается n2, и момент возрастает быстрее, чем Р2.

Зависимость cosφ = f (P2) также нелинейна и имеет экстремум (максимальное значение коэффициента мощности) при нагрузке, близкой к номинальной. На холостом ходу cosφ обычно не превышает 0,2, так как активная составляющая тока статора гораздо меньше индуктивной. При возрастании нагрузки увеличивается активная составляющая тока I1, коэффициент мощности возрастает, достигая значений 0,8÷0,9. Увеличение нагрузки свыше номинальной приводит к росту величины скольжения и индуктивного сопротивления двигателя (S∙x2) при постоянстве активного сопротивления, что приводит к уменьшению cosφ. Эти же явления определяют похожий характер зависимости кпд от нагрузки, но кривая η= f (P2) начинается с нуля при Р2 = 0. Учитывая характер этих двух зависимостей: cosφ = f (P2) и η= f (P2), при работе двигателя необходимо использовать его при номинальной нагрузке, не завышая его мощность и не допуская длительной работы на холостом ходу или при малой нагрузке. Если двигатель длительное время работает недогруженным, целесообразно понизить напряжение. при этом мощность двигателя и потери в стали понизятся, а кпд и коэффициент мощности возрастут.

Примерный характер рабочих характеристик асинхронного двигателя показан на рисунке 11.4.

Читать еще:  Чему равна частота вращения магнитного поля асинхронного двигателя

1. Перечислите виды потерь мощности, имеющие место при работе асинхронного двигателя.

2. Как снизить потери в стали?

3. Почему кпд и коэффициент мощности двигателя уменьшаются при его перегрузке?

4. Как повысить cosφ и η при небольших нагрузках?

Лабораторная работа № 12

Цель работы: ознакомиться с устройством, назначением и схемами включения измерительных трансформаторов.

Дата добавления: 2014-12-23 ; просмотров: 56 ; Нарушение авторских прав

РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ ПУСКА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ФАЗНЫМ РОТОРОМ

Занятие 38. Пусковые характеристики асинхронного двигателя

График зависимости М = f (s)
называется пусковой характеристикой двигателя.

Изменяя значение скольжения от s = 0 до s = 1 и, находя по приведенной формуле значение момента можно пусковую характеристику.

Для устойчивой работы двигателя важно, чтобы автоматически устанавливалось равновесие вращающего и тормозящего моментов: с увеличением нагрузки на валу двигателя должен соответственно возрастать и вращающий момент.

Это уравновешивание у работающего асинхронного двигателя осуществляется следующим образом:

при увеличении нагрузки на валу тормозящий момент оказывается больше вращающего, вследствие чего скорость вращения ротора уменьшается – скольжение возрастает.

Повышение скольжения вызывает увеличение вращающего момента, и равновесие моментов восстанавливается при возросшем скольжении.

Однако зависимость вращающего момента от скольжения сложна. В частности, повышение скольжения вызывает увеличение вращающего момента только при изменении скольжения в определенных пределах. За этими пределами нарушенное равновесие моментов не восстанавливается – двигатель останавливается.

На пусковой характеристике имеются три характерных точки, определяющих условия работы двигателя. (А,Б,В)

В точке А двигатель работает устойчиво. Если двигатель под влиянием какой-либо причины уменьшит частоту вращения, то скольжение его возрастет, вместе с ним возрастет вращающий момент. Благодаря этому частота вращения двигателя повысится, и вновь восстановится равновесие электромагнитного и противодействующего моментов Мэм = М2;. В точке Б работа двигателя не может быть устойчива: случайное отклонение частоты вращения приведет либо к остановке двигателя, либо к переходу его в точку А. Следовательно, вся восходящая ветвь характеристики является областью устойчивой работы двигателя, а вся нисходящая часть — областью неустойчивой работы.

Точка Б, соответствующая максимальному моменту, разделяет области устойчивой и неустойчивой работы. Максимальному значению вращающего момента соответствует критическое скольжение Sk. Скольжению S = 1 соответствует пусковой момент. Если величина противодействующего тормозного момента М2больше пускового МП, двигатель при включении не запустится, останется неподвижным.

Рис.38.1. Пусковая характеристика асинхронного двигателя.

Для целей электропривода большое значение имеет зависимость скорости

вращения двигателя от нагрузки на валу n=F(M);

эта зависимость носит назва-

ние механической характеристики(рис.38.2).

По форме своей она отличается от кривой M=F(s)

только положением по отношению к координатным осям.

Рис. 38.2. Механическая характеристика асинхронного двигателя

Пусковые свойства двигателя

Пусковые свойства асинхронного двигателя оцениваются его пусковыми характеристиками:

а) величиной пускового тока Iп или его кратностью Iп/ I1н;

б) величиной пускового момента Мп или его кратностью Мп/Мн;

в) продолжительностью и плавностью пуска двигателя в ход;

г) сложностью пусковой операции;

д) экономичностью пусковой операции (стоимость и надежность пусковой аппаратуры).

В начальный момент пуска скольжение s = 1, поэтому, пренебрегая током холостого хода, величина пускового тока Iп будет равна

Iп = U1 / (√ [(r1 + r’2)2 + (x1 + x’2)2]).

Следовательно, улучшить пусковые свойства двигателя можно путем увеличения активного сопротивления цепи ротора r’2, так как в этом случае уменьшается пусковой ток и увеличивается пусковой момент. В то же время напряжение U1 по-разному влияет на пусковые характеристики: с уменьшением U1 пусковой ток уменьшается, что благоприятно влияет на пусковые свойства двигателя, но одновременно это вызывает уменьшение пускового момента. Возможность применения того или иного способа улучшения пусковых характеристик определяется условиями эксплуатации двигателя и требованиями, которые к нему предъявляются.

Практически используются следующие способы пуска: непосредственное подключение обмотки статора к сети (прямой пуск); понижение напряжения, подводимого к двигателю при пуске; подключение к обмотке ротора пускового реостата.

Прямой пуск применяется для двигателей малой и средней мощности. Обычно при прямом пуске действующее значение пускового тока превосходит номинальное значение в четыре — шесть раз.

Прямой пуск самый распространенный способ пуска в ход асинхронных двигателей. Недостатками его являются: большой пусковой ток и сравнительно малый пусковой момент, достоинство — простота.

Пуск асинхронного двигателя при пониженном напряжении применяют для двигателей большой мощности. Понижение напряжения может осуществляться тремя способами:

а) путем переключения обмотки статора при пуске с нормальной схемы «треугольник» на пусковую схему «звезда». В этом случае фазовое напряжение уменьшается в

раз, что обуславливает уменьшение фазовых токов в раз и линейных токов в 3 раза. По окончании процесса пуска обмотку статора переключают на нормальную схему «треугольник».

Конструкция

В каждом электромоторе есть две важных рабочих детали: ротор и статор. Они заключены в защитный кожух. Для охлаждения проводников обмотки на валу ротора установлен вентилятор. Это общий принцип строения всех типов электродвигателей.

Конструкции статоров рассматриваемых электродвигателей ничем не отличаются от строения этих деталей в других типах электромоторов, работающих в сетях переменного тока. Сердечники статора, предназначенного для работы при трехфазном напряжении, располагаются по кругу под углом 120º. На них устанавливаются обмотки из изолированной медной проволоки определённого сечения, которые соединяются треугольником или звездой. Конструкция магнитопровода статора жёстко крепится на стенках цилиндрического корпуса.

Строение электродвигателя понятно из рисунка 1. Обратите внимание на конструкцию обмоток без сердечника в короткозамкнутом роторе.

Рис. 1. Строение асинхронного двигателя с КЗ Ротором

Немного по-другому устроен ротор. Конструкция его обмотки очень похожа на беличью клетку. Она состоит из алюминиевых стержней, концы которых замыкают короткозамыкающие кольца. В двигателях большой мощности в качестве короткозамкнутых обмоток ротора можно увидеть применение медных стержней. У этого металла низкое удельное сопротивление, но он дороже алюминия. К тому же медь быстрее плавится, а это не желательно, так как вихревые токи могут сильно нагревать сердечник.

Конструктивно стержни расположены поверх сердечников ротора, которые состоят из трансформаторной стали. При изготовлении роторов сердечники монтируют на валу, а проводники обмотки впрессовывают (заливают) в пазы магнитопровода. При этом нет необходимости в изоляции пазов сердечника. На рисунке 2 показано фото ротора с КЗ обмотками.

Рис. 2. Ротор асинхронного двигателя с КЗ обмотками

Пластины магнитопроводов таких роторов не требуют лаковой изоляции поверхностей. Они очень просты в изготовлении, что удешевляет себестоимость асинхронных электродвигателей, доля которых составляет до 90% от общего числа электромоторов.

Ротор асинхронно вращается внутри статора. Между этими деталями устанавливаются минимальные расстояния в виде воздушных зазоров. Оптимальный зазор находится в пределах от 0,5 мм до 2 мм.

В зависимости от количества используемых фаз асинхронные электродвигатели можно разделить на три типа:

  • однофазные;
  • двухфазные;
  • трёхфазные.

Они отличаются количеством и расположением обмоток статора. Модели с трехфазными обмотками отличаются высокой стабильностью работы при номинальной нагрузке. У них лучшие пусковые характеристики. Зачастую такие электродвигатели используют простую схему пуска.

Двухфазные двигатели имеют две перпендикулярно расположенных обмотки статора, на каждую из которых поступает переменный ток. Их часто используют в однофазных сетях – одну обмотку подключают напрямую к фазе, а для питания второй применяют фазосдвигающий конденсатор. Без этой детали вращение вала асинхронного электродвигателя самостоятельно не начнётся. В связи с тем, что конденсатор является неотъемлемой частью двухфазного электромотора, такие двигатели ещё называют конденсаторными.

Пусковое свойство — асинхронный двигатель

Пусковые свойства асинхронных двигателей характеризуются начальным пусковым и максимальным моментами и начальным пусковым током. В двигателях с фазными роторами начальный момент и пусковой ток определяются сопротивлением пускового реостата. [1]

Пусковые свойства асинхронных двигателей с контактными кольцами зависят от сопротивления пускового реостата, включаемого в цепь обмотки ротора, поэтому кратности Ми / Мп и / ш / Лн в каталогах не приводятся. [3]

Пусковые свойства асинхронного двигателя определяются особенностями его конструкции, в частности устройством ротора. [4]

Пусковые свойства асинхронного двигателя определяются зависимостями вращающего момента и тока от частоты вращения. Эти характеристики определяют и другие показатели: длительность пуска, потери энергии в обмотках и, следовательно, их нагрев. Для уменьшения длительности пуска, потерь энергии в обмотках двигателя и их нагрева стремятся к увеличению пускового момента и снижению пускового тока. [5]

Начальный пусковой момент Мпуск характеризует пусковые свойства асинхронного двигателя . [6]

Коэффициент качества пуска у может характеризовать пусковые свойства асинхронных двигателей . Однако большое значение коэффициента у может оказаться у двигателя с недостаточно высокими энергетическими показателями. [7]

Как было отмечено ранее, коэффициент качества пуска у [ см. формулу (3.48) ] может характеризовать пусковые свойства асинхронных двигателей . Однако большое значение коэффициента у может оказаться у двигателя с недостаточно высокими энергетическими показателями. [8]

Читать еще:  Хорошее масло для двигателя опель омега а

Какие показатели определяют пусковые свойства асинхронных двигателей

Пусковые свойства двигателя определяются в первую очередь значением пускового тока Iп или его кратностью Iп/ Iном и значением пускового момента Мп или его кратностью Мп/Мном. Двигатель, обла­дающий хорошими пусковыми свойствами, развива­ет значительный пусковой момент при сравнительно небольшом пусковом токе. Однако получение такого сочетания пусковых параметров в асинхронном дви­гателе сопряжено с определенными трудностями. В начальный момент пуска скольжение s = 1, по­этому, пренебрегая током х.х., пусковой ток можно определить подставив s = 1:

Iп
=U1/.
Пусковой момент по

Mп
=
Улучшить пуско­вые свойства двигателя можно увеличением актив­ного сопротивления цепи ротора r2′, так как в этом случае уменьшение пускового тока сопровождается увеличением пускового момента. В то же время на­пряжение U1 по-разному влияет на пусковые пара­метры двигателя: с уменьшением U1 пусковой ток уменьшается, что благоприятно влияет на пусковые свойства двигателя, но одновременно уменьшается пусковой момент. Целесообразность применения того или иного способа улучшения пусковых свойств двигателя определяется конкретными условиями эксплуатации двигателя и требованиями, которые предъявляются к его пусковым свойствам. Помимо пусковых значений тока Iп и момента Мп пусковые свойства двигателей оцениваются еще и такими показателями: продолжительность и плавность пуска, сложность пусковой опе­рации, ее экономичность (стои­мость и надежность пусковой ап­паратуры и потерь энергии в ней).

Подключение

Статорные обмотки трёхфазного АДКР можно подключать по схеме «треугольник» либо «звезда». При этом для звёздочки требуется напряжение выше, чем для треугольника.

Обратите внимание на то, что электродвигатель, подключенный разными способами к одной и той же сети, потребляет разную мощность. Поэтому нельзя подключать электромотор, рассчитанный на схему «звезда» по принципу треугольника. Но с целью уменьшения пусковых токов можно коммутировать на время пуска контакты звезды в треугольник, но тогда уменьшится и пусковой момент.

Схемы включения понятны из рисунка 4.

Рис. 4. Схемы подключения

Для подключения трёхфазного электрического двигателя к однофазному току применяют фазосдвигающие элементы: конденсаторы, резисторы. Примеры таких подключений смотрите на рисунке 5. Можно использовать как звезду, так и треугольник.

Рис. 5. Примеры схем подключений в однофазную сеть

С целью управления работой двигателя в электрическую цепь статора подключаются дополнительные устройства.

Подарки и советы

Множество идей оригинальных и приятных подарков по любому событию и на все случаи жизни

Критическое скольжение. Принцип действия асинхронного двигателя. Скольжение

Вращающееся магнитное поле статора пересекает проводники обмотки ротора и наводит в них ЭДС. Так как роторная обмотка замкнута, то в проводниках ее возникают токи. Ток каждого проводника, взаимодействуя с полем статора, создает электромагнитную силу — F эм. Совокупность сил всех проводников обмотки создает электромагнитный момент М, который приводит ротор во вращение в направлении вращающего поля.

Принцип действия асинхронного электродвигателя

Частота вращения ротора n 2 будет всегда меньше синхронной частоты n 1 , то есть ротор всегда отстает от поля статора. Поясним это следующим образом. Пусть ротор вращается с частотой n 2 равной частоте статора n 1 . В этом случае поле не будет пересекать проводники роторной обмотки. Следовательно, в них не будет наводиться ЭДС и не будет токов, а это значит, что вращающий момент М = 0. Таким образом, ротор асинхронного электродвигателя принципиально не может вращаться синхронно c полем статора. Разность между частотами поля статора n 2 и ротора n 1 называется частотой скольжения Δ n.

Отношение частоты скольжения к частоте поля называется скольжением:

В общем случае скольжение в может изменяться от нуля до единицы. Однако номинальное скольжение S н обычно составляет от 0,01 до 0,1 %. Преобразуя формулу скольжения, получим выражение частоты вращения ротора:

Обмотка ротора асинхронного электродвигателя электрически не связана с обмоткой статора. В этом отношении подобен , в котором обмотка статора является первичной обмоткой, а обмотка ротора — вторичной. Разница состоит в том, что ЭДС в обмотках трансформатора наводится неизменяющимся во времени магнитным потоком, а — потоком постоянным по величине, но вращающимся в пространстве. Эффект в том и в другом случаях будет одинаковым. В отличие от вторичной обмотки трансформатора, неподвижной, обмотка ротора электродвигателя вместе с ним вращается.

ЭДС роторной обмотки, в свою очередь, зависит от частоты вращения ротора. В этом нетрудно убедиться, анализируя процессы, протекающие в асинхронном электродвигателе.

Синхронная частота вращения магнитного поля статора перемещается относительно ротора с частотой скольжения Δ n. Она же наводит в обмотке ротора ЭДС E 2 , частота которой f 2 связана со скольжением S:

Учитывая, что f 1 =рn 1 /60, f 2 =рn 1 S/60.

Приняв величину номинального скольжения порядка 0,01-0,1, можно подсчитать частоту изменения ЭДС в роторной обмотке, которая составляет 0,5-5 Гц (при f 1 =50 Гц).

В итоге взаимодействия магнитного поля с токами в роторе асинхронного мотора создается крутящий электрический момент, стремящийся уравнять скорость вращения магнитного поля статора и ротора.

Разность скоростей вращения магнитного поля статора и ротора асинхронного мотора характеризуется величиной скольжения s = (n1 — n2 ) / n2, где n1 — синхронная скорость вращения поля, об/мин, n2 — скорость вращения ротора асинхронного мотора, об/мин. При работе с номинальной нагрузкой скольжение обычно не достаточно, так для электродвигателя, к примеру, с n1 = 1500 об/мин, n2 = 1 460 об/мин, скольжение равно:s = ((1500 — 1460) / 1500) х 100 = 2,7%

Асинхронный движок не может достигнуть синхронной скорости вращения даже три отсоединенном механизме, потому что при ней проводники ротора не будут пересекаться магнитным полем, в их не будет наводиться ЭДС и не будет тока. Асинхронный момент при s = 0 будет равен нулю.

В исходный момент запуска в обмотках ротора протекает ток с частотой сети. По мере ускорения ротора частота тока в нем будет определяться скольжением асинхронного мотора : f2 = s х f1, где f1 — частота тока, подводимого к статору.

Сопротивление ротора находится в зависимости от частоты тока в нем, при этом чем больше частота, тем больше его индуктивное сопротивление. С повышением индуктивного сопротивления ротора возрастает сдвиг фаз меж напряжением и током в обмотках статора.

При пуске асинхронных движков коэффициент мощности потому существенно ниже, чем при обычной работе. Величина тока определяется эквивалентным значением сопротивления электродвигателя и приложенным напряжением.

Величина эквивалентного сопротивления асинхронного мотора с конфигурацией скольжения меняется по сложному закону. При уменьшении скольжения в границах 1 — 0,15 сопротивление возрастает, обычно, менее чем в 1,5 раза, в границах от 0,15 до sн ом в 5-7 раз по отношению к исходному значению при пуске.

Ток по величине меняется назад пропорционально изменению эквивалентного сопротивления Таким макаром, при пуске до скольжения порядка 0,15 ток опадает некординально, а в предстоящем стремительно миниатюризируется.

Момент вращения электродвигателя определяется величиной магнитного потока, током и угловым сдвигом меж ЭДС и током в роторе. Любая из этих величин в свою очередь находится в зависимости от скольжения, потому для исследования рабочих черт асинхронных движков устанавливается зависимость момента от скольжения и воздействия на него подводимого напряжения и частоты.

Момент вращения может быть также определен по электрической мощности на валу как отношение этой мощности к угловой скорости ротора. Величина момента пропорциональна квадрату напряжения и назад пропорциональная квадрату частоты.

Соответствующими значениями момента зависимо от скольжения (либо скорости) являются изначальное значение момента (когда электродвигатель еще неподвижен), наибольшее значение момента (и соответственное ему сколь жение, называемое критичным) и малое значение момента в пределе скоростей от недвижного состояния до номинальной .

З начения момента для номинального напряжения приводятся в каталогах для электронных машин. Познание малого момента нужно при расчете допустимости запуска либо самозапуска механизма с полной нагрузкой механизма. Потому его значение для определенных расчетов должно быть или определено, или получено от завода-поставщика.

Величина наибольшего значения момента определяется индуктивным сопротивлением рассеяния статора и ротора и не находится в зависимости от величины сопротивления ротора.

Критичное скольжение определяется отношением сопротивления ротора к эквивалентному сопротивлению (обосновано активным сопротивлением статора и индуктивным сопротивлением рассеяния статора и ротора).

Повышение только активного сопротивления ротора сопровождается повышением критичного скольжения и перемещением максимума момента в область более больших скольжений (наименьшей скорости вращения). Таким методом может быть достигнуто изменение черт моментов.

В асинхронных двига телях с фазным ротором изменение момента при разных скольжениях осуществляется при помощи сопротивления, вводимого в цепь обмотки ротора. В асинхронных движках с короткозамкнутым ротором изменение момента может быть достигнуто за счет внедрения движков с переменными параметрами либо при помощи частотных преобразователей .

Читать еще:  Ваз 2110 холодный двигатель плохо заводится на горячую

Школа для электрика

Вт номинальное скольжение приблизительно составляет от 6 до 2 % соответственно.

Определить номинальное скольжение асинхронного трехфазного двигателя, ротор которого вращается с частотой й2900 об / мин, если синхронная частота вращения магнитного поля щ3000 об / мин.

Определить номинальное скольжение асинхронного трехфазного двигателя, ротор которого вращается с частотой п 2900 об / мин, если синхронная частота вращения магнитного поля nl 3000 об / мин.

Величина номинального скольжения зависит от сопротивления ротора. Меньшим номинальным скольжением при одинаковой мощности и числе полюсов обладают обычно двигатели с короткозамкнутым ротором нормального исполнения. У этих двигателей в силу конструктивных особенностей сопротивление ротора имеет относительно меньшую величину, что ведет к уменьшению значений критического скольжения SK [ формула (2 — 39) ] и номинального скольжения SH. По тем же причинам при увеличении мощности двигателя падает величина его номинального скольжения и растет жесткость естественной характеристики. Последнее иллюстрируется кривой рис. 2 — 35, построенной по средним данным для двигателей разной мощности.

Величина номинального скольжения зависит от сопротивления ротора. Наименьшим номинальным скольжением при одинаковой мощности и числе полюсов обладают обычно двигатели с короткозамкнутым ротором нормального исполнения. У этих двигателей в силу конструктивных особенностей сопротивление ротора имеет относительно небольшую величину, что ведет к уменьшению значений критического скольжения SK [ формула (2 — 39) ] и номинального скольжения SH. По тем же причинам при увеличении мощности двигателя уменьшается величина его номинального скольжения и растет жесткость естественной харак-теристики. Последнее иллюстрируется кривой рис. 2 — 35, построенной по средним данным для двигателей разной мощности.

Теоретическая и практическая кривые зависимости момента асинхронной машины от скольжения.| Кривые зависимости момента асинхронного двигателя от скольжения для роторных клеток различного исполнения.

Повышение номинального скольжения достигается за счет применения роторных клеток с повышенным сопротивлением.

Зависимость потребного номинального момента двигателя от момента инерции маховика при различных значениях номинального скольжения.

Увеличение номинального скольжения связано со снижением средней угловой скорости двигателя шор.

Величина номинального скольжения SH колеблется в пределах от 2 до 12 % в зависимости от номинальной мощности и типа электродвигателя нормального исполнения. Двигатели большей номинальной мощности обычно имеют меньшую величину номинального скольжения.

Увеличение номинального скольжения двигателя может привести как к уменьшению, так и к увеличению максимального усилия в штангах в зависимости от режима помпирования; при этом изменение усилия, обусловленное смягчением характеристики двигателя, оказывается в общем случае небольшим.

Выбор номинального скольжения SH у АКД значительно меньше влияет на величину kn, чем при симметричном питании. Часто для повышения kn надо снижать SH. Однако при т 15 возможны случаи, когда при уменьшении SH кратность пускового момента падает. Это объясняется тем, что при меньших значениях SH эллиптичность поля при пуске оказывается большей. Влияние относительного активного сопротивления статора ps и коэффициента рассеяния невелико и неоднозначно. Обычно, если при симметричном питании критическое скольжение SK 1, кратность пускового момента при росте ps и с немного увеличивается или не изменяется совсем, при SK 1 незначительно уменьшается.

При номинальном скольжении по формулам (11.13) — (11.18) определяют КПД т) Р V (Р А Р в) и номинальный момент Мп.

При номинальном скольжении по формулам (11.13) — (11.18) определяют КПД Ц — РК / (РА РВ) и номинальный момент Мн.

В процессе взаимодействия магнитного поля и тока в роторе асинхронного электродвигателя создается вращающий момент, который позволяет уровнять скорость статора, ротора и вращения электромагнитного поля. Величина скольжения характеризуется скоростью вращения ротора, статора и магнитного поля.

От чего зависит величина скольжения электродвигателя

  • Как правило, скольжение относительно невелико при работе электродвигателя с номинальной нагрузкой. Например, при работе электромотора 1500 оборотов в минуту скольжение равно 2,7%.
  • Асинхронные электродвигатели не могут достичь синхронной скорости даже, если отсоединить механизм. Проводники ротора никогда не будут пересекаться с магнитным полем, в них не будет ЭДС, соответственно не будет и тока. При этом асинхронный момент будет равен нулю.
  • В момент пуска в обмотку ротора поступает ток, соответствующий частоте сети. По мере ускорения частота тока будет определена скольжением. При этом сопротивление ротора будет зависеть от частоты тока. Индуктивное сопротивление будет возрастать по мере увеличения частоты тока.
  • Величины эквивалентного сопротивления изменяются в соответствии с законами физики. Если скольжение электродвигателя уменьшается, сопротивление соответственно увеличивается.
  • При пусковом моменте до развития скольжения в пределах 0,15 сила сопротивления уменьшается незначительно. При дальнейшей работе наоборот – быстро уменьшается. Величина момента вращения определяется соответствующей величиной магнитного потока, поступающего тока и сдвигом между параметрами ЭДС, тока в роторе. Зависимость момента скольжения и напряжения с частотой устанавливается в ходе проведения исследования технических характеристик производителями электромоторов.

Определение величины скольжения электродвигателя

Предопределяющим моментом в прямой зависимости от скольжения является начальное значение того момента, когда электродвигатель остается еще в неподвижном состоянии. Максимальное значение скольжения называется критическим.

Конкретные расчеты производят специалисты завода-изготовителя, и они указаны в соответствующих технических характеристиках, прилагаемых к электродвигателю при покупке. При увеличении активного сопротивления только ротора увеличивается значение критического скольжения и уменьшается скорость вращения вала. Изменить данные параметры можно путем использования дополнительного сопротивления, которое вводится в цепь обмотки ротора.

Kompas — блог

Расчёт пусковых сопротивлений асинхронного двигателя с контактными кольцами

Запись опубликовал Kompas · 9 ноября, 2016

7 915 просмотров

Расчёт пусковых сопротивлений асинхронного двигателя с контактными кольцами

Наибольшее распространение в электроприводе промышленного производства, находят асинхронные двигатели с к.з ротором. Но есть в промышленном оборудовании области, когда применение двигателей с к.з ротором, становится проблемным или вообще невозможным, вследствие того, что при пуске такой двигатель имеет очень высокий пусковой ток 5-7Iн и низкий пусковой момент и поэтому не может обеспечить форсированный пуск тяжёлых механизмов. Применение двигателей в каждом конкретном случае, должно быть технически и экономически обоснованным.

Применение двигателя с фазным ротором, является обоснованным в следующих случаях [Л.1]:

В цепь каждой фазы ротора, включается дополнительное сопротивление, которое затем выводится из использования частичным шунтированием резисторов сопротивления, коммутационной аппаратурой. В том случае, когда пусковое сопротивление нужно только для форсированного пуска механизма, ротор двигателя полностью закорачивается. Весь пуск обычно производится в функции времени. Поэтому расчёт количества ступеней переключения, является очень важным, для удешевления стоимости схемы управления механизмом т.к. стоимость коммутационной аппаратуры мощных двигателей очень даже существенна.

Существующая методика позволяет точно рассчитать пусковые сопротивления в цепи ротора двигателя с контактными кольцами, однако она основана на графических построениях – использует механические характеристики двигателя, полученные при различных критических скольжениях Sкр [Л. 1]. Аналитическое же вычисление, указанных сопротивлений, возможно лишь для пусковых моментов, не превышающих 0.75Мкр., где Мкр – критический момент. Для более высоких пусковых моментов, аналитический расчёт даёт значительную погрешность, что приводит к ошибке в определении сопротивлений секций и к завышению количества ступеней переключения.

Для устранения выше указанного недостатка, автором сделана попытка повысить точность аналитического расчёта использующего классический метод. Автором выведены формулы, позволяющие на основе каталожных данных на двигатели взятых из справочника по электрическим машинам, по известным данным задаваемого пускового момента М1 (см. рисунок),

вычислить момент переключения М2 и количество ступеней переключения. Получившийся расчётный момент переключения, должен быть больше Мс.

При выведении формул для расчёта секций резистора было одно сделано допущение, что механическая характеристика двигателя задаётся упрощенной формулой Клосса, использование которой не приводит к значительной погрешности.

Главное преимущество всех аналитических вычислений, это возможность создания программного продукта, который позволяет произвести быстрый расчёт, в данном случае, расчёт пусковых сопротивлений, для заданного к расчёту двигателя с фазным ротором.

При этом можно выбрать наиболее оптимальный вариант.

разработана программа, позволяет произвести расчёт двумя способами:

1. Вариант предложенный автором (возможности данного расчёта см. выше);

2. Классический вариант, в основном применяемый на практике [Л.1,2].

P.S. Заменил картинку №2 в расчёте пусковых сопротивлений: допущена опечатка при наборе текста.

1. Вешеневский С.Н » Характеристики двигателей в электроприводе», Москва, «Энергия», 1977г.;

2. Дьяков В.И. «Типовые расчёты по электрооборудованию», Москва», «Высшая школа»,1991г.;

3. Справочник по электрическим машинам Т.1, Москва, «Энергоиздат»,1988г.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector