Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2018

X Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум — 2018

МОДЕРНИЗАЦИЯ СХЕМЫ РЕЖИМА ПУСКА-ТОРМОЖЕНИЯ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ

  • Авторы
  • Файлы работы
  • Сертификаты

Предполагается, что предлагаемое схемное решение позволит оптимизировать пуск-торможение асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и исключить ударные нагрузки в режиме торможения.

Ключевые слова: асинхронный двигатель, направление вращения, сопротивление обмоток, точность регулирования, нагрузки двигателя

The purpose of this work is the modernization of the working scheme of the start-up braking mode of an asynchronous three-phase motor with a squirrel-cage rotor by replacing the obsolete electronic base with modern widely available and inexpensive electronic components, and replacing the relay components with contactless ones with detailed development of the control program on the microcontroller.

It is assumed that the proposed circuit solution will optimize start-up of the induction motor with a squirrel-cage rotor and exclude impact loads in the braking mode.

Keywords: asynchronous motor, direction of rotation, winding resistance, accuracy of regulation, motor loads

Трехфазные асинхронные двигатели благодаря простоте и надежности конструкции и низкой стоимости активно используются в производстве[1]. До сих пор в промышленности широко распространены трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором, имеющие трехфазную обмотку на статоре и питающиеся от трехфазной сети. Существующая потребность в регулировании параметров двигателей, для оптимального управления технологическим процессом, позволяет считать модернизацию подобного рода систем актуальной и значимой для современного производства[2].

Описание исходной электрической структурной схемы

Рисунок 1- Исходная структурная схема

Рассмотрим принцип работы исходной структурной схемы.

При нажатии на кнопку «Пуск» срабатывает контактор и своими главными контактами включает двигатель в сеть. Один из вспомогательных контактов контактора шунтирует кнопку, а другой подключает обмотку реле времени к сети постоянного тока. Якорь реле притягивается и связанные с ним контакты в цепи катушки контактора, они замыкаются. Однако контактор не срабатывает, так как цепь его катушки разомкнута вспомогательными контактами контактора.

Для остановки двигателя нажимают на кнопку «Стоп». Контакты кнопки в цепи катушки контактора размыкаются, контактор срабатывает, его силовые контакты размыкаются и отключают двигатель от сети переменного тока. Другие контакты кнопки замыкают цепь катушки контактора, контактор срабатывает и своими силовыми контактами подключает обмотку статора двигателя к сети постоянного тока. Реле начинает отсчет времени. По прошествии определенного времени, на которое оно рассчитано, якорь реле отпадает и размыкает свои контакты в цепи катушки контактора. Контактор срабатывает — размыкает свои силовые контакты и отключает двигатель от сети постоянного тока. Схема возвращается в исходное положение — она снова готова к очередному пуску двигателя. Время выдержки реле времени KДТ должно быть несколько больше времени торможения, в противном случае динамическое торможение прекратится раньше, чем двигатель остановится.

Для того чтобы изменить направление вращения вала на противоположное, в обязательном порядке должно быть изменено расположение фаз напряжения, которое подается при питании асинхронного двигателя. Именно для этого и применяется схема реверсивного пуска двигателя, позволяющая полностью выполнить эту функцию. Кроме того, необходимо осуществлять постоянный контроль над значением напряжения, подводимого к двигателю, а также за напряжением, поступающим к катушкам контакторов. Именно контакторы непосредственно участвуют в организации реверсивного движения вала. При срабатывании первого контактора, фазы будут располагаться совершенно иначе, нежели при включении второго контактора.

При динамическом торможении с независимым возбуждением обмотки статора отключаются от сети трехфазного тока и подключаются к источнику постоянного тока. Этот ток создает неподвижный в пространстве магнитный поток, который при вращении ротора наведет в последнем ЭДС. Под действием ЭДС в обмотках ротора потечет ток, от взаимодействия которого с неподвижным потоком возникает тормозной момент. Двигатель превращается в синхронный генератор с неявновыраженными полюсами, работающий при переменной скорости.

В схеме применяется одновибратор, технический эффект от использования которого заключается в повышении надежности электропривода за счет улучшения работы задающего одновибратора, повышении устойчивости работы асинхронного электродвигателя, формирования пусковых характеристик фазоимпульсным модулированием подводимого к асинхронному электродвигателю (АД) напряжения. Кроме того, повышается точность регулирования электропотребления за счет учета изменения сопротивления обмоток АД при изменении температуры, в повышении надежности.

Цифровой коммутатор предназначен для использования в нерегулируемом электроприводе переменного тока для питания от однофазной сети трехфазных асинхронных двигателей. Устройство снабжено двумя полупроводниковыми ключами, подключающими обмотки трехфазного асинхронного двигателя к однофазной сети переменного тока.

Коммутаторы на выходе цифровых компараторов осуществляют коммутацию ШИМ-сигнала между транзисторными ключами.

Силовые ключи выполняют роль электронного коллектора, осуществляя коммутацию секций обмотки якоря.

Разработка модернизированной структурной схемы пуска-торможения трехфазного АД с короткозамкнутым ротором

На рисунке 2 представлена предложенная модернизированная структурная схема пуска-торможения трехфазного АД с короткозамкнутым ротором.

Рисунок 2 — Структурная схема модернизированной схемы

Структура модернизированной системы состоит из следующих блоков:

— микроконтроллер- предназначен для управления электронными устройствами системы и осуществления взаимодействия между ними в соответствии с заложенной в микроконтроллер программой;

— интерфейс связи- предназначен для подключения элементов передающих или принимающих данные с микроконтроллера;

— драйвер ключей и силовые ключи. Драйвер управления является промежуточным согласующим устройством между схемой управления и силовыми ключами. Драйвер предназначен для выполнения двух основных функций:

Формирование сигнала управления на затворе IGBT в соответствии с командами процессора.

Диагностика состояния (наличие или отсутствие тока перегрузки), своевременное выключение силового транзистора.

— датчик тока предназначен для формирования электрического сигнала, пропорционального силе тока;

— датчик скорости предназначен для информирования схемы управления о скорости вращения двигателя;

— устройство торможения предназначено для быстрого и надежного останова и фиксации асинхронного двигателя в отключенном состоянии, состоит из двух твердотельных реле;

— блоки питания предназначены для преобразования напряжения сети переменного тока в постоянный;

— асинхронный двигатель предназначен для преобразования электрической энергии переменного тока в механическую энергию.

Более подробно работу модуля управления трехфазным асинхронным двигателем с автономным питанием целесообразно рассмотреть с помощью схемы электрической принципиальной. Принцип ее работы состоит в следующем.

Микросхема DD1 предназначенная для управления асинхронным двигателем, в ходе работы микрконтроллер считывает команды из памяти и исполняет их. Система команд заложена в архитектуре микрконтроллера и выполнение кода команды выражается в проведении внутренними элементами микросхемы определенных микроопераций[3].

Силовые ключи IR2131 предназначены для согласования уровней из TTL-уровней и датчика обратной связи (ОС) (датчик тока ACS758), который включен между минусовым проводом и силовыми ключами (является ОС по току).

Также в схеме предусмотрена RBRAKE – цепь с электролитом в цепи питания и силовым транзистором (VT6), разряжающим эту емкость по сигналу микроконтроллера.

Также предусмотрена цепь датчика перенапряжения с гальванической развязкой (оптопара VТ8).

Принцип управления состоит в использовании инвертора на IGBT транзисторахIRGBC20F, к которому подключается АД мощностью 1.1 кВт.

В схеме также присутствуют твердотельные реле VT7 и VT9: управляющий сигнал подается на светодиод, который при этом передает сигнал далее – на фотодиодную матрицу, при этом обеспечивается гальваническая развязка коммутируемых и управляющих цепей. Напряжение, которое при этом создается, управляется силовым ключом.

Микросхема DD2 поочерёдно выдаёт в линию связи последовательность нулей и единиц, а устройство приёма отслеживает эти данные, запоминая их, происходит передача данных по последовательному двоичному коду.

Читать еще:  Электрическая схема для инжекторного двигателя

Рисунок 3- Схема электрическая принципиальная

На основе разработанных структурной схемы и схемы электрической принципиальной были разработаны процессорная и силовая части печатной платы системы (рисунок 4). Габаритные размеры печатной платы процессорной части 145х100х1,5 мм.

Габаритные размеры печатной платы силовой части 130х85х1,5 мм.

а) процессорная часть

б) силовая часть

Рисунок 4- Внешний вид печатных плат процессорной и силовых частей

В данной статье показан вариант модернизации схемы режима пуска-торможения трехфазного АД с короткозамкнутым ротором. В ходе работы были разработаны схемы структурная и электрическая принципиальная, разработана печатная плата.

В устройстве используется современная, широкодоступная, дешевая элементная база. Применение микроконтроллера в качестве устройства управления и обработки информации значительно сокращает количество элементов. При внедрении данной системы в производство можно существенно сократить время работы, и самое главное, добиться более высокого качества работы объекта управления[4].

Асинхронные электромеханические преобразователи: учеб. по- собие / Сост. Ю.В. Зубков. – 2-е изд. – Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2013. – 146 с.: ил.

Гольдберг, О.Д. Электромеханика: учеб. / О.Д. Гольдберг, С.П. Хмелевская. – М.: Academia, 2007. – 504 с. 2.

Копылов, И.П. Электрические машины: учеб. / И.П.Копылов. – 5-е изд. – М.: Высшая школа, 2006. – 607 с. 3.

Беспалов, В.Я. Электрические машины: учеб. пособие / В.Я. Беспалов, Н.Ф. Котеленц. – М.: Academia, 2006. – 313 с.

Асинхронный двигатель, его плюсы и минусы

Асинхронный двигатель — электрическая машина переменного тока, отличается максимальным пусковым моментом, небольшими показателями пускового тока. Название асинхронного аппарата происходит от слова «неодновременный». Прибор обеспечивает частоту вращения ротора ниже частоты вращения магнитного поля. От классических модификаций с короткозамкнутыми роторами, агрегат отличается простотой конструкции и дешевизной изготовления.

Обзор конструкции

Три основные составляющие двигателя – ротор, статор и корпус. Кожух обеспечивает защитные функции, предупреждает повреждения на статоре и роторе. Также позволяет закрепить подвижную, стационарную часть асинхронной машины.

Статор размещен неподвижно в двигателе, содержит станину и магнитопровод. Под воздействием пресса магнитный проводник фиксируется к станине и формирует электромагнитное ядро. Магнитное поле, создаваемое в ядре, беспрерывно вращается. Тонкие листы магнитопровода выполнены из электротехнической листовой стали, крепление пластин способствует образованию пазов и зубцов статора. Шихтованный сердечник, выступающий дополнительным элементом статора, также создан из статорных пластин. Листы сердечника соединяются сваркой, прессом и кольцевыми шпонками – аналогично образован магнитопровод.

Обмотка ротора представлена короткозамкнутыми кольцами, внешне напоминающими колеса беличьих клеток. Включает латунные или медные стержни, приваренные к короткозамкнутым кольцам на торцах. Кольца вбиты в пазы. Статор и ротор разделен воздушной прослойкой.

Обмотка двигателей с фазным ротором в начале изолирована, концы припаяны к контактным кольцам, позволяющим подключить пуско-регулирующий реостат. Цепь ротора получает дополнительное сопротивление, дает возможность регулировать частоту вращения и уменьшения пусковых токов.

Ключевые преимущества

Преимущества эксплуатации асинхронных электродвигателей (АД) состоят в следующем:

  • Возможность прямого подключения к питающей сети без пускорегулирующих приборов при коэффициенте загрузки ≈1.
  • Самостоятельный запуск группы асинхронных двигателей одной или нескольких питающих секций при кратковременном обесточивании и последующем возобновлении питания под воздействием станционной автоматики.
  • Простота обслуживания и эксплуатации, доступная цена, высокая надежность, определяющая широкое применение в промышленности с целью привода механизмов, устойчивых к перепадам электроэнергии, пусковых показателей, скольжения.
  • Безотказная работа на участках, размещенных на высоте над уровнем моря 1 км, при диапазоне температур – 40°С и +40 °С, влажности воздуха при +25°С не более 98%, запыленности — 10 мг/м3.
  • Способность принимать различные механические перегрузки без существенных изменений КПД или нарушения стабильности работы.
  • Полная автоматизация работы.
  • Отсутствие необходимости проводить сложное и дорогостоящее обслуживание.
  • Асинхронным двигателем проводят комплектацию редукторов (червячных и цилиндрических). Механизм способствует уменьшению угловых скоростей вала и повышению крутящих моментов.
  • Широкий выбор конструкций. В зависимости от типа обмотки, различают асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым и фазным ротором (с контактными кольцами).

По количеству используемых фаз устройства разделяют на одно-, двух-, трехфазные варианты.

Трехфазная обмотка обеспечивает лучшие пусковые характеристики и стабильную работу. Двухфазные электродвигатели оснащены двумя перпендикулярными обмотками статора, используемыми в однофазных сетях — одну обмотку соединяют напрямую с фазой, вторую питают фазосдвигающим конденсатором. Однофазный электродвигатель работает от пусковой катушки индуктивности, подключенной кратковременно через конденсатор к сети или замкнутой накоротко. Маломощные приборы выступают оптимальным вариантом для питания бытовых приборов.

Трехфазный асинхронный двигатель

Отрицательные характеристики асинхронного двигателя

АД обладает перечисленными ниже недостатками:

  • Чувствительностью к перепадам напряжения.
  • Высокими пусковыми токами при низких коэффициентах скольжений.
  • Необходимостью использования преобразователей частоты, пусковых реостатов для улучшения характеристик электромотора.
  • Небольшими показателями синхронной частоты вращения — не превышает 3000 об/мин. Для увеличения скорости потребуется редуктор или турбопривод.
  • Сложной регулировкой производительности механизмов, вращающихся под воздействием асинхронного электродвигателя.

Асинхронные электродвигатели располагают приличной механической характеристикой. Несмотря на недостатки, они лидируют по показателям применения. Мощность двигателей серии АИР варьирует в пределах 0,06 и 400 кВт, высота оси вращения – 50-355 мм. Ток при максимальном напряжении — 0,55…5 А. КПД электродвигателя 66-83 %, что также является хорошим показателям для устройства с низкими эксплуатационными затратами.

Рекомендации по выбору устройства

Решив купить асинхронный электродвигатель, важно правильно определить обороты на выходе, мощность, посадочные параметры по лапам или габариты фланца, диаметр вала. Дополнительного внимания заслуживают стандарты моторов.

Большинство потребителей отдает предпочтение европейским стандартам, благодаря разнообразному выбору. Также многие пользователи принципиально ищут импортные двигатели для использования в узкоспециальной среде: для постоянного тока, тельферов, приводов станков с ЧПУ. Однако отечественные электромоторы купить гораздо проще, в случае поломки не потребуется долгий поиск для замены деталей.

«Асинхронные двигатели с улучшенными пусковыми характеристиками. Регулирование частоты вращения»

Открытый урок по предмету МДК 02.01 «Асинхронные двигатели с улучшенными пусковыми характеристиками. Регулирование частоты вращения».

Просмотр содержимого документа
««Асинхронные двигатели с улучшенными пусковыми характеристиками. Регулирование частоты вращения»»

министерство ОБРАЗОВАНИЯ, НАУКИ и молодежной политики КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ КРАСНОДАРСКОГО КРАЯ
«ЛАБИНСКИЙ СОЦИАЛЬНО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

ОТКРЫТОГО УРОКА по МДК 02.01. по теме

«Асинхронные двигатели с улучшенными пусковыми характеристиками.

Регулирование частоты вращения»

Методическая разработка открытого урока МДК 02. 01. по теме «Асинхронные двигатели с улучшенными пусковыми характеристиками. Регулирование частоты вращения»

Калинин Владимир Николаевич

Лабинский социально-технический техникум

Урок посвящен изучению видов пуска, конструкции асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с улучшенными пусковыми характеристиками, а также регулирования частоты вращения. Студентам предлагается ознакомиться, как с новыми разработками регулирования оборотов ротора асинхронной машины, так и с теми двигателями, что эксплуатируются в течение многих лет. В основном на предприятиях эксплуатируются асинхронные машины переменного тока, т.к. они просты в конструктивном исполнении, дешевле остальных по стоимости.

У этих машин наряду с положительными качествами имеется ряд недостатков. К одному из них относится проблема регулирования оборотов двигателя.

Необходимость знаний по данной теме урока диктуется будующим трудоустройством выпускников на предприятии, где необходимо будет эксплуатировать данный вид машин.

Современную жизнь невозможно представить без электроэнергии, а асинхронный двигатель является наиболее распространенным среди электрических машин.

Группа 21ЭС «Электрические станции, сети и системы», 2курс

Тема урока: «Асинхронные двигатели с улучшенными пусковыми характеристиками. Регулирование частоты вращения»

Знать:

Читать еще:  Двигатель thp расход масла

-Виды пуска асинхронных электродвигателей

-конструкцию электрических двигателей с улучшенными пусковыми характеристиками;

— принцип работы асинхронного двигателя, процессы происходящие во время пуска;

-способы регулирования оборотов двигателя;

— частотный метод регулирования оборотов, как наиболее прогрессивный

Уметь:

— выбирать двигатели в зависимости от условий эксплуатации и окружающей среды:

— подключать электродвигатели в сеть;

Общие компетенции:

OK 1. Понимать сущность и социальную значимость своей будущей профессии, проявлять к ней устойчивый интерес.

ОК 2. Организовывать собственную деятельность, выбирать типовые методы и способы выполнения профессиональных задач, оценивать их эффективность и качество.

ОК 3. Принимать решения в стандартных и нестандартных ситуациях и нести за них ответственность.

ОК 5. Использовать информационно-коммуникационные технологии в профессиональной деятельности.

ОК 8. Самостоятельно определять задачи профессионального и личностного развития, заниматься самообразованием, осознанно планировать повышение квалификации.

ОК 9. Ориентироваться в условиях частой смены технологий в профессиональной деятельности.

Профессиональные компетенции

ПК 1.1. Выполнять наладку, регулировку и проверку электрического и электромеханического оборудования.

ПК 1.2. Организовывать и выполнять техническое обслуживание и ремонт электрического и электромеханического оборудования.

ПК 1.3. Осуществлять диагностику и технический контроль при эксплуатации электрического и электромеханического оборудования.

Цели занятия:

Виды пуска асинхронных электродвигателей

ознакомление с конструкцией, назначением достоинствами и недостатками электрических двигателей с улучшенными пусковыми характеристиками

принцип работы асинхронного двигателя, процессы происходящие во время пуска;

способы регулирования оборотов двигателя;

развивающие:

развивать умение правильно работать с информацией и делать выводы;

развивать умение сравнивать, обобщать, анализировать;

развивать коммуникативный компонент у обучающихся.

воспитательные:

воспитывать чувство ответственности за порученное дело, исполнительности;

воспитывать стремление к физическому и нравственному здоровью;

воспитывать чувство гордости за достижения отечественной науки.

Тип занятия: комбинированный урок.

Структура занятия:

1. Организационный момент — 3-5 мин

Подготовка обучающихся к работе на занятии, полная готовность группы и оборудования.

2. Актуализация опорных знаний – 10 мин

Обеспечение мотивации и восприятия обучающимися целей учебно-познавательной деятельности, актуализация темы (связь с жизнью, с другими естественными науками). Закрепление ранее изученного материала (фронтальный опрос)

3. Изучение нового материала – 50 мин

Изучение нового в непосредственной связи с ранее изученным материалом. Углубление и расширение ведущих знаний по теме.

4. Закрепление нового материала — 15-20 мин

Формирование целостной системы знаний по теме, дисциплине, активная продуктивная деятельность обучающихся по включению части в целое, классификации и систематизации

5. Подведение итогов – 3 мин

Анализ, и оценка успешности достижения цели. Получение, обучающимися информации о результатах обучения.

6. Домашнее задание – 2 мин.

Закрепление полученных знаний, подготовка к следующему этапу обучения.

Дидактическое обеспечение:

слайды с изучаемым оборудованием;

модели изучаемого оборудования

Рожкова Л.Д. Электрооборудование электрических станций и подстанций [Текст]: учеб. для проф. образов / Л.Д. Рожкова, Л.К. Корнеева, Т.В. Чиркова образов; М: АКАДЕМИЯ 2017. – 446 с.: ил (Среднее проф. образование)

Конюхова Е.А. Электроснабжение объектов [Текст]: учеб. для проф. бразов./ Е.А. Конюхова. – М.: издательство «Мастерство», 2016 -320 с. ил. (Среднее проф. образование)

Ливинец Н.П. Справочник энергетика [Текст]: справ. / Н.П. Ливинец, А.Н. Немилостивый–изд . «Техника» , 2016.-512 с. таб.

Цели каждого этапа

Основное содержание этапа

Наглядное пособие

Деятельность студентов

Сообщить тему урока, цели, мобилизовать внимание студентов

Студенты готовятся к опросу по пройденному материалу

Подготовить студентов к восприятию, актуализировать материал урока

Вводное слово преподавателя. Закрепление пройденного материала фронтальным опросом Вопросы фронтального опроса

1.Из каких основных частей состоит асинхронный электродвигатель?

2.Что представляет собой трехфазная электрическая система?

3.Что означает вращающееся электромагнитное поле?

4. Какой тип обмотки у короткозамкнутого асинхронного двигателя?

5. Что означает «фазный ротор»?

6. Какие типы соединений обмоток электрического двигателя?

Каждый правильный ответ оценивается в два балла. Не полный или добавленный ответ – в один балл. Баллы суммируются и выставляется оценка за опрос

Объясняется новый материал

-Виды пуска асинхронных электродвигателей

-конструкцию электрических двигателей с улучшенными пусковыми характеристиками-, процессы происходящие во время пуска;

-способы регулирования оборотов двигателя;

— частотный метод регулирования оборотов, как наиболее прогрессивный(

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.

Читать еще:  Двигатель d4ga технические характеристики

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]

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.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector