Arskama.ru

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

Асинхронные характеристики асинхронного двигателя

Асинхронные характеристики асинхронного двигателя

Для определения механической характеристики асинхронного двигателя величину вращающего момента удобно связывать со скольжением.

Рис. 24. Схема включения трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Торможение противовключением может быть получено или путем изменения направления вращения магнитного поля (переключением двух фаз обмотки статора) при неизменном направлении вращения ротора, или путем изменения направления вращения ротора (например, при спуске тяжелых грузов, грузоподъемными механизмами, когда электродвигатель включен в сторону подъема, а под действием момента, создаваемого грузом, он вращается в сторону спуска). В обоих случаях для осуществления торможения направления вращения ротора и поля должны быть противоположны.

Механические характеристики двигателя в режиме противовключения являются продолжением характерис-ки двигательного режима в области скольжений, больших единицы.

Практически скорость вращения ротора (против поля) может достигать синхронного числа оборотов, т. е. соответствуют участки характеристик, расположенных в верхней части квадранта II.

Рис. 26. Механические характеристики асинхронного двигателя трехфазного тока при различных режимах работы

Для ограничения тока в режиме противовключения в цепь ротора вводится дополнительное сопротивление.

Динамическое торможение осуществляется путем подключения обмотки статора к сети постоянного тока; обмотка ротора двигателя с контактными кольцами при этом замыкается на сопротивление.

В режиме динамического торможения асинхронный двигатель представляет собой обращенный синхронный генератор, в котором статор создает неподвижное в пространстве магнитное поле, а ротор представляет собой якорь генератора.

Изменение тормозного момента в двигателях с короткозамкнутым ротором достигается регулированием величины постоянного тока в цепи статора, а в двигателях с контактными кольцами — путем регулирования сопротивления в роторной обмотке.

Широко распространенная схема включения двигателя с контактными концами в режиме динамического торможения представлена на рис. 27. После отключения обмоток статора от питающей сети их питание постоянным током осуществляется включением контактора Къ.

Величина возникающего тормозного момента зависит от намагничивающей силы статора, сопротивления ротора и скорости двигателя. Механические характеристики для этого режима приведены в нижней части квадранта II (см. рис. 26). Они проходят через начало координат, так как при скорости, равной нулю, тормозной момент также равен нулю.

Питание обмоток статора постоянным током при динамическом торможении может быть осуществлено от сети переменного тока через тот или иной выпрямитель (.селеновый, кремниевый). Следует отметить, что для питания потребителей постоянного тока все более широкое применение в последние годы находят кремниевые выпрямители. Быстрое внедрение кремниевых вентилей обусловлено их высокой надежностью, малыми габаритами, высоким к. п. д., большим сроком службы и простотой обслуживания.

Рис. 27. Схема включения асинхронного двигателя при динамическом торможении в этом режиме

Рис. 28. Механические характеристики асинхронного двигателя с контактными кольцами к примеру

Механические характеристики однофазных асинхронных электродвигателей. Для электропривода в мелких производственных механизмах, используемых на строительстве, например в электрифицированных инструментах, вибраторах и др., широкое применение нашли однофазные асинхронные электродвигатели небольшой мощности.

Выбор типа двигателя определяется его рабочими, пусковыми и регулировочными свойствами. В зависимости от условий пуска однофазные двигатели могут быть условно подразделены на три группы:
а) для легких условий пуска, когда пусковой момент Л4П К атегория: — Электрооборудование строительных машин

Асинхронные характеристики асинхронного двигателя

Главное меню

  • Главная
  • Паровые машины
  • Двигатели внутреннего сгорания
  • Электродвигатели
  • Автоматическое регулирование двигателей
  • Восстановление и ремонт двигателей СМД
  • Топливо для двигателей
  • Карта сайта

Судовые двигатели

  • Судовые двигатели внутреннего сгорания
  • Судовые паровые турбины
  • Судовые газовые турбины
  • Судовые дизельные установки

Анализ работы асинхронного электродвигателя удобно про­водить на основе его механических характеристик, представ­ляющих собой графически выраженную зависимость вида п = f(М). Скоростными характеристиками в этих случаях пользуются весьма редко, так как для асинхронного электродвига­теля скоростная характеристика представляет собой зависи­мость числа оборотов от тока ротора, при определении которого встречается ряд трудностей, особенно, в случае асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором.

Читать еще:  Двигатель 405 стук в головке

Для асинхронных электродвигателей, так же как и для электродвигателей постоянного тока, различают естественные и искусственные механические характеристики. Асинхронный электродвигатель работает на естественной механической ха­рактеристике в том случае, если его статорная обмотка подключена к сети трехфазного тока, напряжение и частота тока которой соответствует номинальным значениям, и если в цепь ротора не включены какие-либо дополнительные сопро­тивления.

На рис. 42 была приведена зависимость М = f(s), которая позволяет легко перейти к механической характеристике n = f( M ), так как, согласно выражению (82), от величины скольжения зависит скорость вращения ротора.

Подставив формулу (81) в выражение (91) и решив полу­ченное уравнение относительно п 2 получим следующее уравне­ние механических характеристик асинхронного электродвигателя

Член r 1 s опущен, ввиду его малости. Механические харак­теристики, соответствующие это­му уравнению, приведены на рис. 44.

Для практических построений уравнение (95) неудобно, поэто­му на практике обычно пользу­ются упрощенными уравнениями. Так, в случае работы электродвигателя на естественной ха­рактеристике при вращающем моменте, не превышающем 1,5 его номинального значения, сколь­жение обычно не превышает 0,1. Поэтому для указанного случая в уравнении (95) можно пренебречь членом x 2 s 2 /kr2 ·M , в результате чего получим следующее упрощенное уравнение естествен­ной характеристики:

являющееся уравнением прямой линии, наклоненной к оси абсцисс.

Хотя уравнение (97) является приближенным, опыт пока­зывает, что при изменениях момента в пределах от М = 0 до М=1,5М н характеристики асинхронных электродвигателей действительно прямолинейны и уравнение (97) дает результа­ты, хорошо согласующиеся с опытными данными.

При введении в цепь ротора дополнительных сопротивлений характеристику п = f(М) с достаточной для практических це­лей точностью также можно считать прямолинейной в указанных пределах для вращающего момента и производить ее построение по уравнению (97).

Таким образом, механические характеристики асинхронного электродвигателя в диапазоне от М = 0 до М = 1,5 М н при раз­личных сопротивлениях роторной цепи представляют семейство прямых, пересекающихся в одной точке, соответствующей син­хронному числу оборотов (рис. 45). Как показывает уравнение (97), наклон каждой характеристики к оси абсцисс определя­ется величиной активного сопротивления роторной цепи r2 . Очевидно, чем больше сопротивле­ние, введенное в каждую фазу ро­тора, тем больше наклонена к оси абсцисс характеристика.

Как указывалось, обычно на практике скоростными характери­стиками асинхронных электродвига­телей не пользуются. Расчет же пусковых и регулировочных сопро­тивлений производят с помощью уравнения (97). Построение естест­венной характеристики можно вы­полнить по двум точкам — по синхронной скорости n­ 1 = 60f /р при ну­левом моменте и по номинальной скорости при номинальном моменте.

Следует иметь в виду, что для асинхронных электродвигателей зависимость момента от тока ротора I 2 носит более слож­ный характер, чем зависимость момента от тока якоря для

электродвигателей постоянного тока. Поэтому скоростная ха­рактеристика асинхронного двигателя неидентична механиче­ской характеристике. Характеристика п = f(I 2 ) имеет вид, показанный на рис. 46. Там же дана характеристика n = f (I 1 ).

Эксплуатация электрических машин и аппаратуры — Эксплуатационные характеристики асинхронного двигателя

Содержание материала

Правильная эксплуатация двигателей — решающий фактор высоких значений к. п. д. и cos φ . При неумелой, непродуманной эксплуатации сводятся на нет все выгоды от правильного выбора электродвигателей. Повышать к. п. д. и cos φ надо естественным и искусственным способами. Чем больше недогружен электродвигатель, тем хуже его показатели.

При 50%-ной недогрузке крупных электродвигателей потребляемый ими из сети ток статора составляет 55—60%, а ток статора мелких двигателей достигает 70% и более. Коэффициент мощности уменьшается в первом случае на 15%, во втором — до 30%.
Снижение коэффициента мощности увеличивает потери в проводах электролиний. Установленные мощности источников электроэнергии: трансформаторов, генераторов и первичных двигателей электростанций недоиспользуются.
Чем ниже cos ср, тем меньшую активную мощность могут отдавать генераторы и трансформаторы. При низком значении cosφ первичный двигатель работает с повышенным удельным расходом топлива, пониженным к. п. д., увеличенной стоимостью единицы выработанной электроэнергии.
Понижается cos φ не только из-за недогрузки, но и при работе двигателя и трансформаторов на повышенном напряжении сети, а также при значительных перегрузках. Электродвигатели должны всегда работать с полной нагрузкой и ни при каких условиях ниже 75% их номинальной мощности.
Для контроля загрузки двигателей, особенно работающих в тяжелых условиях, можно пользоваться амперметром, поставив его в одну из фаз. Регулировка загрузки обеспечивает высокие к. п. д. и cos φ, и бесперебойную работу двигателя.
Предел измерения амперметра выбирают примерно но удвоенному рабочему току двигателя. Скажем, для двигателя А41-4 l, 7 кВт при питании от сети напряжением 220 в при рабочем токе статора 6,7 а следует выбрать амперметр на 10 а. В момент пуска, когда двигатель потребляет из сети большой ток, амперметр может «сгореть».
Для сохранности прибора его необходимо на период пуска шунтировать, то есть замыкать накоротко однополюсным рубильником.
При нагрузках электродвигателя меньше 0,5 или 0,65 номинальной мощности рекомендуется переключать статорную обмотку с рабочего положения треугольник на звезду. В сельскохозяйственных установках рекомендуется переключать обмотку двигателя при снижении его нагрузки на 40% ниже номинальной. За счет снижения фазового напряжения двигателя в 1,73 раза уменьшается ток холостого хода двигателя, значительно повышаются cos ср и к.п.д. Момент двигателя уменьшается в 3 раза, это допустимо при очень малой его нагрузке.

Читать еще:  Mitsubishi lancer 9 запуск двигателя

Лучшие характеристики показывают короткозамкнутые двигатели (не с фазным ротором), быстроходные, защищенные. Двигатели с подшипниками скольжения по сравнению с двигателями на подшипниках качения дают худший cos φ и низкий к. п. д. В целях повышения надежности в эксплуатации двигателей с подшипниками скольжения их изготовляют с воздушным зазором большим, чем в двигателях с подшипниками качения.
Нельзя допускать увеличения зазора между статором и ротором двигателя при эксплуатации и ремонте. Если зазор увеличивается, необходимо перемотать обмотку двигателя, увеличив число витков.
Неравномерный износ подшипников обусловливает асимметрию магнитного поля, к. и. д. двигателя ухудшается на 1,4—3,7%, a cosφ — на 0,01—0,025 но сравнению с первоначальными данными. Увеличивается и ток холостого хода при значительном сдвиге ротора вдоль оси.
Нельзя вместо замены изношенных подшипников протачивать ротор, увеличивая при этом воздушный зазор между статором и ротором.
Уменьшение при ремонте двигателя числа витков обмотки на 10% вызовет резкое повышение индукции в стали, ток холостого хода увеличится до 25%, cosφ двигателя уменьшится на 0,05—0,06, ухудшится и к. п. д.
Эксплуатационные свойства асинхронных двигателей зависят от напряжения в сети. При неизменной загрузке двигателя понижение напряжения обусловит возрастание токов статора и ротора, несколько уменьшатся токи намагничивания и потери в стали, снизится пропорционально напряжению пусковой ток, а также пусковой и максимальный моменты двигателя, уменьшится скорость двигателя, увеличатся потери в обмотках.
При повышении напряжения возникнут обратные явления. Поэтому при эксплуатации двигателей необходимо обращать внимание на качество питающей энергии. На зажимах токоприемников в любом пункте сети при любом режиме ее нагрузки напряжение не должно повышаться более чем на 7,5% и понижаться на 7,5% от номинального значения.

Механические характеристики асинхронных двигателей

Асинхронный двигатель преобразовывает электрическую энергию в механическую. Механическая характеристика асинхронного двигателя, электромеханическая и другие содержат информацию, без которой невозможна его правильная эксплуатация.

Эта конструкция достаточно широко применяется в различных сферах человеческой жизнедеятельности. Без них немыслима работа станков, транспортеров, подъемно-транспортных машин. Двигатели, обладающие небольшой мощностью, широко используются в автоматике.

Устройство асинхронной машины

Схематичное устройство асинхронной машины

Классическая асинхронная машина состоит из 2 основных частей: ротора (подвижной) и статора (неподвижной). Три отдельные фазы составляют обмотку статора. С1, С2 и С3 — обозначения начала фаз. С3, С4 и С5 — соответственно концы фаз. Все они подсоединены к клеммному разъему по схеме звезда или треугольник, что показано на рисунках а, б, в. Схему выбирают учитывая паспортные данные двигателя и сетевое напряжение.

Статор создает внутри электродвигателя магнитное поле, которое постоянно вращается.

Читать еще:  Чем отмывать двигатель снаружи

Ротор различают короткозамкнутый и фазный.

В короткозамкнутом скорость вращения не регулируется. Конструкция с ним проще и дешевле. Однако пусковой момент у него слишком мал по сравнению с машинами, у которых фазный ротор. Здесь скорость вращения регулируется за счет возможности ввода дополнительного сопротивления.

Принцип работы асинхронной машины

Подавая напряжение на обмотку статора, по каждой фазе можно наблюдать изменяющиеся магнитные потоки, которые по отношению друг к другу смещены на 120 градусов. Общий результирующий поток получается вращающимся и создает ЭДС внутри проводников ротора.

Там появляется ток, который во взаимодействии с результирующим потоком создает пусковой момент. Это приводит к вращению ротора.

Возникает скольжение S, т. е. разность между частотой вращения самого ротора n2 и частотой магнитного поля статора n1. Первоначально оно равно 1. Впоследствии частота возрастает, разность n1 – n2 уменьшается. Это ведет к уменьшению вращающего момента.

На холостом ходу скольжение минимально. Оно достигает критического значения Sкр, когда увеличивается статический момент. Превышение Sкр ведет к нестабильной работе машины.

Механическая характеристика

Как основная, помогает проводить детальный анализ работы электродвигателя. Она выражает непосредственную зависимость частоты вращения самого ротора от электромагнитного момента n=f (M).

Из графика видно, что на участке 1-3 машина работает устойчиво. 3-4 — непосредственный отрезок неустойчивой работы. Идеальный холостой ход соответствует точке 1.

Точка 2 — номинальный режим работы. Точка 3 — частота вращения достигла критического значения. Пусковой момент Мпуск — точка 4.

Наши читатели рекомендуют! Для экономии на платежах за электроэнергию наши читатели советуют ‘Экономитель энергии Electricity Saving Box’. Ежемесячные платежи станут на 30-50% меньше, чем были до использования экономителя. Он убирает реактивную составляющую из сети, в результате чего снижается нагрузка и, как следствие, ток потребления. Электроприборы потребляют меньше электроэнергии, снижаются затраты на ее оплату.

Существуют технические способы расчетов и построения механической характеристики с учетом данных паспорта.

В первоначальной точке 1 n0=60f/p (p – количество пар полюсов). Поскольку nн и Mн непосредственно координаты точки 2, расчет номинального момента производится по формуле Mн=9,55*Рн/ nн, где Рн — номинальная мощность. Значение nн указано в паспорте двигателя. В точке 3 Mкр=Mнλ. Пусковой момент в точке 4 Mпуск=Mн*λпуск (значения λ, λпуск — из паспорта).

Механическая характеристика, построенная таким образом, называется естественной. Изменяя другие параметры можно получить искусственную механическую характеристику.

Полученные результаты дают возможность проанализировать и согласовать механические свойства самого двигателя и рабочего механизма.

Электромеханическая характеристика

Она являет собой зависимость угловой скорости вращения от тока статора. Используя несколько опорных точек можно построить электромеханическую характеристику. Номинальный ток рассчитывается по формуле:

Ток холостого хода составляет 30—40% от номинального.

Формула расчета при критическом скольжении:

Ток в начальный момент пуска:

Все значения отражают электромеханическую характеристику.

Рабочие характеристики

Рабочие характеристики асинхронного электродвигателя — это взаимосвязь нескольких параметров от полезной мощности P2. В их число входят: частота вращения самого ротора n2, момент на валу М, скольжение S, ток статора I1, расходуемая мощность P, коэффициент мощности СОSφ и КПД.

Причем частота электрического тока и напряжение неизменны, в отличие от нагрузки.

Как правило, рабочие характеристики асинхронного двигателя строятся в диапазоне значений скольжения от 0 до значения, превышающего номинальное на 10%. Это зона, где машина работает устойчиво.

Частота вращения ротора n2 уменьшается при возрастании нагрузки на валу. Но эти изменения не превышают 5%. Ток I1 растет, поскольку при последующем увеличении нагрузки его активная составляющая превышает реактивную.

СОSφ при холостом ходе мал. Но затем он возрастает. При повышенных нагрузках СОSφ уменьшается из-за возрастающего внутри обмотки ротора реактивного сопротивления.

КПД холостого хода равен 0. С увеличением нагрузки наблюдается его резкий рост, а впоследствии, снижение.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector