Sw-motors.ru

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

Номинальное скольжение асинхронных двигателей – 3-8 %

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.

Читать еще:  Что такое коммерческий двигатель

Примерный характер рабочих характеристик асинхронного двигателя показан на рисунке 11.4.

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

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:  Двигатель 11193 8 клапанов характеристики

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.

Скольжение. Зависимость от скольжения параметров ротора

Скольжение асинхронного двигателя — относительная разность скоростей вращения ротора и изменения переменного магнитного потока, создаваемого обмотками статора двигателя переменного тока. Скольжение может измеряться в относительных единицах и в процентах.

где n — скорость вращения ротора асинхронного двигателя

Из этого выражения следует: n = (1 — s)n .

или

Частота тока ЭДС в обмотке ротора пропорциональны скольжению.

ЭДС потока рассеяния ротора .

Уравнение электрического состояния ротора обмотки

Индуктивное сопротивление рассеяния при вращающемся роторе

Действующее значение тока в фазе вращающегося ротора.

9. Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Зависимость К.П.Д., скорости, тока, вращающегося момента, cosφ, от мощности на валу, при и (называют рабочими характеристиками двигателя.

Ток статора I1, возрастает с увеличением отдаваемой мощности, но при Р2 = 0 имеется некоторый ток холостого хода I..В связи с тем что ток статора асинхронного двигателя I1 имеет реактивную (индуктивную) составляющую, необходимую для создания магнитного поля в статоре, коэффициент мощности асинхронных двигателей меньше единицы. Наименьшее значение коэффициента мощности соответствует режиму холостого хода. Объясняется это тем, что ток холостого хода электродвигателя I0 при любой нагрузке остается практически неизменным. Поэтому при малых нагрузках двигателя ток статора невелик и в значительной части является реактивным (I1 ≈ I0). В результате сдвиг по фазе тока статора относительно напряжения получается значительным (φ1 ≈ φ0), лишь немногим меньше 90° (рис. 2).

При увеличении нагрузки выше номинальной значительно увеличиваются магнитные потоки рассеяния, реактивная составляющая тока и реактивная мощность, угол φ увеличивается, cosφ — уменьшается. Таким образом, cosφмаксимален при номинальной нагрузке и уменьшается при недогрузке и перегрузке.

Зависимость между моментом М и полезной мощностью Р2 определяется соотношением

где ω2 — угловая скорость ротора.

Поскольку n2 изменяется мало, эта зависимость близка к линейной. Чтобы определить моментМ2 на валу двигателя, по круговой диаграмме находят электромагнитный момент М, а затем из него вычитают момент, обусловленный трением в двигателе, — Мт = ΔРт2 :

Мощность Р2 ,отдаваемая машиной (Рэл в генераторах и Рмех в двигателях), пропорциональна току нагрузки I в первой степени, поэтому зависимость КПД от тока нагрузкиПри увеличении номинальной мощности относительная величина суммарных потерь уменьшается. Следовательно, должен возрастать и КПД машины. Эта закономерность проявляется во всех типах вращающихся электрических машин и в трансформаторах — машины большей.

Читать еще:  Что такое защита двигателя шериф

10. Электромагнитный момент асинхронных машин

Для устойчивой работы двигателя необходимо, чтобы автоматически устанавливалось равновесие вращающего и тормозного момента на валу. С увеличением нагрузки навалу двигателя соответственно должен увеличиваться и вращающий момент. Это увеличение происходит так: при увеличении нагрузки на валу тормозной момент оказывается больше вращающего, уменьшается частота вращения ротора п, а скольжение увеличивается.

Увеличение скольжения ведет к увеличению вращающего момента, и наступает равновесие моментов при увеличении скольжения.

Зависимость момента от скольжения довольна сложна. В выражении все величины (I2; Ф;cosφ2) зависят от скольжения. Ток ротора I2 с увеличением скольжения возрастает, что видно из формулы . Причем, при сила тока ротора

возрастает быстро, а при — значительно медленней.

-магнитный поток Ф пропорционален э.д.с. статора , а при увеличении скольжения ток статора увеличивается, э.д.с. E1, уменьшается, значит магнитный поток Ф уменьшается.

-коэффициент мощности цепи ротора при увеличении скольжения уменьшается.

Значит при возрастании скольжения магнитный поток и ток ротора увеличивается, а коэффициент мощности уменьшается . Выражение момента через параметры асинхронного двигателя:

Для определения условий максимального момента возьмем производную

Решив это уравнение определим критическое скольжение, при котором момент максимален .

Из полученного выражения видно, что sKP зависит от сопротивления фазы обмотки ротора. Чем больше активное сопротивление ротора, тем ниже его скорость

Мmax — соответствует обычно небольшим значениям скольжения, так как индуктивное сопротивление обмоток намного больше чем их активные сопротивления, . При изменении скольжения от нуля до sKP работа двигателя является устойчивой, так как с увеличением тормозного момента на валу, скорость вращения ротора на валу уменьшается, скольжение увеличивается, увеличивается и вращающийся момент. Восстанавливается динамическое равновесие между тормозным и вращающим моментом (участок 1 и 2).

Механической характеристикой называется зависимость скорости асинхронного двигателя от момента на его валу (или от скольжения).

Все электрические машины обратимы,

Обычно номинальное скольжение двигателя, т. е. скольжение, при котором двигатель развивает номинальный момент, составляет малую величину порядка от 0,01 до 0,1. Поэтому зависимость момента двигателя от скольжения при изменении нагрузки от нулевой до номинальной подчиняется линейному закону.

По мере увеличения скольжения влияние индуктивного сопротивления обмотки ротора двигателя значительно возрастает. Это приводит к тому, что зависимость между моментом и скольжением перестает быть линейной и при некотором значении скольжения s = sмакс вращающий момент достигает максимального значения. Скольжение sмакс называется критическим. Исследование условий, при которых наступает максимальный вращающий момент, показывает, что он имеет место приблизительно при таком скольжении, когда индуктивное сопротивление обмотки ротора равно ее активному сопротивлению.

Увеличение скольжения до значений выше критического, т. е. дальнейшее понижение частоты вращения ротора, приводит к понижению величины вращающего момента.

Наконец, при скольжении, равном единице, т. е. при неподвижном роторе момент асинхронного двигателя равен пусковому моменту.

Как видно из механической характеристики, она имеет два экстремума: первый в области положительных скольжений, второй в области отрицательных скольжений.

Величина критического скольжения одинаковая и в двигательном и в генераторном режимах, только имеет разные знаки.

На участке s

Автономные асинхронные генераторы — трёхфазные машины, преобразующие механическую энергию первичного двигателя в электрическую энергию переменного тока. Их несомненным достоинством перед другими видами генераторов являются отсутствие коллекторно-щеточного механизма и, как следствие этого, большая долговечность и надежность. Если отключенный от сети асинхронный двигатель привести во вращение от какого-либо первичного двигателя, то в соответствии с принципом обратимости электрических машин при достижении синхронной частоты вращения, на зажимах статорной обмотки под действием остаточного магнитного поля образуется некоторая ЭДС. Если теперь к зажимам статорной обмотки подключить батарею конденсаторовС, то в обмотках статора потечёт опережающий ёмкостный ток, являющийся в данном случае намагничивающим. Ёмкость батареи С должна превышать некоторое критическое значение С0, зависящее от параметров автономного асинхронного генератора: только в этом случае происходит самовозбуждение генератора и на обмотках статора устанавливается трёхфазная симметричная система напряжений. Значение напряжения зависит, в конечном счёте, от характеристики машины и ёмкости конденсаторов. Таким образом, асинхронный короткозамкнутый электродвигатель может быть превращен в асинхронный генератор.

Рис.1 Стандартная схема включения асинхронного электродвигателя в качестве генератора.

Можно подобрать емкость так, чтобы номинальное напряжение и мощность асинхронного генератора равнялись соответственно напряжению и мощности при работе его в качестве электродвигателя.
Индуктивная нагрузка на асинхронный генератор, понижающая коэффициент мощности, вызывает резкое увеличение потребной ёмкости. Для поддержания напряжения постоянным с увеличением нагрузки необходимо увеличивать и ёмкость конденсаторов, то есть подключать дополнительные конденсаторы. Это обстоятельство необходимо рассматривать как недостаток асинхронного генератора.

Частота вращения асинхронного генератора в нормальном режиме должна превышать асинхронную на величину скольжения S = 2…10%, и соответствовать синхронной частоте.

Не выполнение данного условия приведёт к тому, что частота генерируемого напряжения может отличаться от промышленной частоты 50 Гц, что приведёт к неустойчивой работе частото-зависимых потребителей электроэнергии: электронасосов, стиральных машин, устройств с трансформаторным входом. Особенно опасно снижение генерируемой частоты, так как в этом случае понижается индуктивное сопротивление обмоток электродвигателей, трансформаторов, что может стать причиной их повышенного нагрева и преждевременного выхода из строя.

В качестве асинхронного генератора может быть использован обычный асинхронный короткозамкнутый электродвигатель соответствующей мощности без каких-либо переделок. Мощность электродвигателя-генератора определяется мощностью подключаемых устройств. Наиболее энергоёмкими из них являются:

бытовые сварочные трансформаторы;

электропилы, зернодробилки (мощность 0,3…3 кВт);

электроутюги (мощность 850…1000 Вт).

Особо хочу остановиться на эксплуатации бытовых сварочных трансформаторов.
Их подключение к автономному источнику электроэнергии наиболее желательно, т.к. при работе от промышленной сети они создают целый ряд неудобств для других потребителей электроэнергии. Если бытовой сварочный трансформатор рассчитан на работу с электродами диаметром 2…3 мм, то его полная мощность составляет примерно 4…6 кВт, мощность асинхронного генератора для его питания должна быть в пределах 5…7 кВт.

Если бытовой сварочный трансформатор допускает работу с электродами диаметром 4 мм, то в самом тяжелом режиме — «резки» металла, потребляемая им полная мощность может достигать 10…12 кВт, соответственно мощность асинхронного генератора должна находиться в пределах 11…13 кВт.

В качестве трёхфазной батареи конденсаторов хорошо использовать так называемые ком-пенсаторы реактивной мощности, предназначенные для улучшения соs φ в промышленных осветительных сетях. Рассмотренный выше вариант подключения трёхфазного электродвигателя в качестве генератора можно считать классическим, но не единственным. Существуют и другие способы, которые так же хорошо зарекомендовали себя на практике. Например, когда батарея конденсаторов подключается к одной или двум обмоткам электродвигателя-генератора.

В заключение несколько общих советов.

Генератор переменного тока является устройством повышенной опасности. Применяйте напряжение 380 В только в случае крайней необходимости, во всех остальных случаях пользуйтесь напряжением 220 В.

По требованиям техники безопасности электрогенератор необходимо оборудовать заземлением.

Обратите внимание на тепловой режим генератора. Он «не любит» холостого хода. Снизить тепловую нагрузку можно более тщательным подбором емкости возбуждающих конденсаторов.

Не ошибитесь с мощностью электрического тока, вырабатываемого генератором. Если при работе трёхфазного генератора используется одна фаза, то её мощность будет составлять 1/3 общей мощности генератора, если две фазы — 2/3 общей мощности генератора.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector