Arskama.ru

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

Дана механическая характеристика асинхронного двигателя

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Механическая характеристика — асинхронный электродвигатель

На рис. 7.10 приведены механические характеристики асинхронных электродвигателей . На рис. 7.10 показана естественная характеристика двигателя с короткозамкнутым ротором. [17]

На рис. 50 показаны механические характеристики асинхронного электродвигателя , построенные по формуле крутящего момента. Этот случай синхронного вращения соответствует идеально — 0, му холостому ходу машины. [18]

На рис. 5.3 даны механические характеристики конденсаторных асинхронных электродвигателей в относительных единицах. Здесь m — момент, отнесенный к пусковому моменту при круговом поле, a v — отношение оборотов к синхронным оборотам при круговом поле. Как видно из рис. 5.3, изменяя коэффициент сигнала, можно получить любые обороты. Ценным качеством этого двигателя является также то, что пусковой момент пропорционален коэффициенту сигнала. [19]

На рис. 10.10 показаны механические характеристики асинхронного электродвигателя трехфазного тока . Эти характеристики имеют как нисходящий, так и восходящий участки кривой. [21]

На рис. 299 показана механическая характеристика асинхронного электродвигателя трехфазного тока . Механическая характеристика уИд Л4д ( со) асинхронного электродвигателя состоит из двух частей: первая — восходящая, неустойчивая — часть Оа расположена левее Мтах; вторая — устойчивая — часть ab — правее. При некотором значении угловой скорости со, соответствующей номинальному моменту М двигателя и номинальной скорости сон двигатель развивает максимальную мощность. Угловую скорость сос, при которой / Ид О, называют синхронной; с этой скоростью ротор вращается при холостом ходе. Точка а диаграммы определяет положение максимального опрокидывающего момента МШх и минимально допустимой угловой скорости comin рабочей части характеристики, а точка О определяет начальный пусковой момент М0 при нулевой угловой скорости ротора. Условия работы электродвигателей при низких скоростях вращения значительно ухудшаются. [22]

На рис. 299 показана механическая характеристика асинхронного электродвигателя трехфазного тока . Механическая характеристика Л1Д — Мд ( со) асинхронного электродвигателя состоит из двух частей: первая — восходящая, неустойчивая — часть Оа расположена левее УЙтах; вторая — устойчивая — часть ab — правее. При некотором значении угловой скорости со, соответствующей номинальному моменту Мн двигателя и номинальной скорости шн двигатель развивает максимальную мощность. Угловую скорость сос, при которой Мд О, называют синхронной; с этой скоростью ротор вращается при холостом ходе. Точка а диаграммы определяет положение максимального опрокидывающего момента МШах и минимально допустимой угловой скорости comin рабочей части характеристики, а точка О определяет начальный пусковой момент М0 при нулевой угловой скорости ротора. Условия работы электродвигателей при низких скоростях вращения значительно ухудшаются. [23]

На рис, 97 с изображена механическая характеристика двух-скоростного асинхронного электродвигателя . Она характеризует частоту вращения ротора в зависимости от величины и характера приложенной к нему нагрузки. На механической характеристике по оси ординат ( вверх) откладываются частота вращения ротора, по очи абсцисс ( вправо и влево от оси ординат) откладываются моменты: справа — реактивные, слева — активные. [25]

Построенная по ( 3 — 13) механическая характеристика асинхронного электродвигателя ( рис. 3 — 4) показывает, что увеличение скольжения машины от нуля до критического ( которое при отсутствии в роторе добавочного сопротивления обычно не превышает 0 15 — 0 2) сопровождается увеличением электромагнитного момента от 0 до УИМ, а дальнейший рост скольжения ведет к его уменьшению. Такой характер зависимости электромагнитного момента машины от скольжения объясняется зависимостью от скольжения не только величины тока ротора, но и его фазы. При увеличении скольжения, как показывает выражение ( 3 — 8), одновременно увеличивается как полный ток ротора, так и отношение его реактивной и активной составляющих, причем три SSK рост этого отношения является определяющим. [27]

В качестве примера на рис. 6.2 приведена механическая характеристика асинхронного электродвигателя , на которой движущий момент УИД и мощность Лгд показаны в виде функции угловой скорости со вала двигателя. [28]

Выражение ( 4 — 19) позволяет проанализировать изменение механической характеристики асинхронного электродвигателя в зависимости от напряжения питания, а также от изменения активных сопротивлений обмоток статора и ротора при колебаниях их температуры. Из уравнения ( 4 — 19) видно, что при постоянной скорости вращения ( sconst) вращающий момент асинхронного двигателя пропорционален второй степени питающею напряжения. На рис. 4 — 4 приведено семейство механических характеристик при колебаниях напряжения на 10 % от номинальной величины. [29]

Читать еще:  Электрические двигатели переменного тока характеристики

Механическая характеристика асинхронного электродвигателя зависит от величины сопротивлений в цепи ротора и напряжения, подводимого к статору. Для изменения формы механической характеристики асинхронного электродвигателя могут применяться также схемы несимметричного включения. [30]

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.

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.

Читать еще:  Холодильник двигатель как разобрать

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.

Дана механическая характеристика асинхронного двигателя

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.

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.

Читать еще:  Хендай саната схема двигателя

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 ).

Потери энергии и КПД асинхронных двигателей

В электрических двигателях имеются потери энергии трех видов: потери в обмотках, потери в стали и механические потери. Кроме того, имеются незначительные добавочные потери.

Потери энергии в асинхронном двигателе рассмотрим при помощи его энергетической диаграммы (рис. 1). На диаграмме Р1 — мощность, подводимая к статору двигателя из сети. Основная часть Рэм этой мощности, за вычетом потерь в статоре, передается электромагнитным путем на ротор через зазор. Рэм называется электромагнитной мощностью.

Рис. 1. Энергетическая диаграмма двигателя

Потери мощности в статоре складываются из потерь мощности в его обмотке Pоб1 = m1 х r1 х I12 и потерь в стали Pс1. Мощность Pс1 является потерями на вихревые токи и на перемагничивание сердечника статора.

Потери в стали имеются и в сердечнике ротора асинхронного двигателя, но они невелики и могут не приниматься во внимание. Это объясняется тем, что скорость вращения магнитного потока относительно статора n0 во много раз больше скорости вращения магнитного потока относительно ротора n0 — n, если скорость вращения ротора асинхронного двигателя n соответствует устойчивой части естественной механической характеристики.

Механическая мощность асинхронного двигателя Рмх, развиваемая на валу ротора, меньше электромагнитной мощности Рэм на значение мощности Pоб2 потерь в обмотке ротора:

Мощность на валу двигателя:

где pмх — мощность механических потерь, равная сумме потерь на трение в подшипниках, на трение вращающихся частей о воздух (вентиляционные потери) и на трение щеток о кольца (для двигателей с фазным ротором).

Электромагнитная и механическая мощности равны:

Рэм = ω0M, Рмх = ωM,

где ω0 и ω — синхронная скорость и скорость вращения ротора двигателя; М — момент, развиваемый двигателем, т. е. момент, с которым вращающееся магнитное поле действует на ротор.

Из этих выражений следует, что мощность потерь в обмотке ротора:

или Pоб2 = s х Pэм

В случаях, когда известно активное сопротивление г2 фазы обмотки ротора, потери в этой обмотке могут быть найдены также из выражения Pоб2 = m2х r2х I22.

В асинхронных электродвигателях имеются также добавочные потери, обусловленные зубчатостью ротора и статора, вихревыми токами в различных конструктивных узлах двигателя и другими причинами. При полной нагрузке двигателя потери Pд принимаются равными 0,5% его номинальной мощности.

Коэффициент полезного действия (КПД) асинхронного двигателя:

η = P2 / P1 = (P1 — (Pоб — Pс — Pмх — Pд)) / P1,

где Роб =Pоб1 + Роб2 — суммарная мощность потерь в обмотках статора и ротора асинхронного двигателя.

Поскольку общие потери зависят от нагрузки, то и КПД асинхронного двигателя является функцией нагрузки.

На рис. 2, а дана кривая η = f(Р/Рном), где Р/Рном — относительная мощность.

Рис. 2. Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Асинхронный электродвигатель конструируется так, чтобы максимум ее коэффициента полезного действия ηmax имел место при нагрузке, несколько меньшей номинальной. КПД двигателя достаточно высок и в широком диапазоне нагрузок (рис. 2, а). Для большинства современных асинхронных двигателей КПД имеет значение 80 — 90%, а для мощных двигателей 90-96%.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector