Arskama.ru

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

Холостой режим асинхронного двигателя

Основные нагрузочные свойства асинхронных электродвигателей

Асинхронные двигатели в процессе эксплуатации работают с нагрузками на валу от холостого хода до номинальной. Напряжение и частота сети могут сохранять номинальные значения или длительно изменяться в зависимости от режима работы энергосистемы. Под нагрузочными свойствами асинхронного двигателя при отклонениях напряжения и частоты подразумеваются изменения основных параметров, характеризующих его установившийся режим, -ЭДС магнитного потока, вращающего момента, скольжения и частоты ротора, модуля и фазы тока ротора, намагничивающего тока, модуля и фазы тока статора.

Встречается необходимость использования двигателя для работы в сети с напряжением и частотой, отличающимися от его номинальных значений, в случаях:
а) применения двигателей, рассчитанных на частоту 60 Гц, в сети с частотой 50 Гц;
б) работы двигателя с нормальным соединением обмотки статора в звезду, в сети другого номинального напряжения — при соединении обмотки статора в треугольник;
в) переключения обмотки статора на звезду вместо нормального соединения треугольником для уменьшения потерь активной мощности и потребления реактивной мощности незагруженных двигателей.

Рассмотрим сначала в общих чертax явления, происходящие в двигателе при отклонении от номинальных значений нагрузки на валу (момента сопротивления приводимого двигателем механизма), напряжения и частоты питающей сети. По основным параметрам режима определяются такие важные факторы, как нагрев активных частей двигателя, изменение потерь и КПД, потребление из сети активной и реактивной мощностей, изменение начального вращающего момента при неподвижном роторе (для оценки возможности пуска двигателя при отклонениях напряжения и частоты).

Определим общий характер изменения перечисленных выше величин, исходя из основных соотношений, принимая для упрощения момент сопротивления механизма не зависящим от угловой скорости ротора. Изменение нагрузки на валу двигателя при номинальных напряжении и частоте питающей сети. Рассмотрим влияние увеличения нагрузки на валу на основные параметры установившегося режима. Вследствие увеличения нагрузки угловая скорость ротора несколько снижается, а следовательно, скольжение увеличивается до такого значения, при котором вращающий момент двигателя уравновешивает повышенный момент сопротивления. Поскольку при скольжениях меньше критического сопротивление статора составляет незначительную долю общего сопротивления двигателя, то ЭДС, магнитный поток и намагничивающий ток практически не изменяются при изменении нагрузки.

Увеличение вращающего момента двигателя сопровождается соответствующим увеличением тока ротора. С увеличением скольжения возрастает фазный угол приведенного тока ротора, что приводит к увеличению реактивного тока двигателя, практически равного сумме индуктивного намагничивающего тока и реактивной составляющей приведенного тока ротора. В связи с ростом активной и реактивной составляющих тока статора последний также возрастает при увеличении нагрузки на валу. Увеличение токов ротора и статора обусловливает возрастание потерь в меди обмоток.

У двигателей нормального исполнения с короткозамкиутым и с фазным роторами при нормальной работе с закороченным реостатом угловая скорость ротора при изменении нагрузки в пределах номинальной изменяется незначительно и поэтому мощность на валу увеличивается практически пропорционально моменту сопротивления. В связи с увеличением реактивного тока двигателя при увеличении нагрузки увеличивается реактивная мощность, потребляемая из сети. При уменьшении нагрузки на валу скольжение, ток ротора и его фаза, а также ток статора уменьшаются, что приводит к снижению потребления двигателем из сети активной и реактивной мощностей.

При определении полезной мощности на валу двигателей с повышенным скольжением, а также двигателей с фазным ротором, работающих нормально с регулировочным реостатом, следует учитывать изменение угловой скорости ротора. Изменение напряжения при номинальной частоте. Предположим, что напряжение, подводимое к обмотке статора двигателя, работающего с постоянным моментом сопротивления, уменьшилось. Вследствие уменьшения напряжения уменьшаются ЭДС двигателя и магнитный поток. Вращающий момент двигателя, пропорциональный квадрату напряжения, окажется при прежнем скольжении меньше, чем момент сопротивления, и скольжение двигателя увеличится до такого значения, при котором вновь наступит равенство между указанными моментами.

Увеличение скольжения вызовет возрастание тока ротора и увеличение угла сдвига между приведенным током ротора и напряжением сети. При уменьшении напряжения намагничивающий ток уменьшается, а ток статора, равный геометрической сумме приведенного тока ротора и тока холостого хода, в зависимости от загрузки и соотношения между намагничивающим током и током ротора может увеличиться или уменьшиться. При увеличении напряжения увеличатся ЭДС и магнитный поток, а скольжение и ток ротора уменьшатся. Намагничивающий ток увеличится, а ток статора может увеличиться или уменьшиться в зависимости от загрузки двигателя и указанного выше.

Таким образом, понижение напряжения всегда вызывает увеличение тока ротора, а увеличение напряжения — уменьшение тока ротора. Работа с напряжением, пониженным более чем на 5 % номинального, допустима согласно ГОСТ 183-74 только при условии, что нагрузка двигателя меньше номинальной. При несоблюдении этого обстоятельства возможен перегрев обмотки ротора и, как следствие, ее преждевременный износ. Мощность, развиваемая двигателем, останется практически без изменения, так как угловая скорость ротора изменится незначительно.

Изменение частоты при номинальном напряжении

Рассмотрим случай, когда двигатель с постоянным моментом сопротивления на валу питается при номинальном напряжении от сети с частотой меньше номинальной. Уменьшение частоты вызовет увеличение магнитного потока и увеличение вращающего момента. Поскольку момент сопротивления остается постоянным, скольжение уменьшится так, чтобы сохранилось равновесие между вращающим моментом двигателя при пониженной частоте и моментом сопротивления. Вследствие увеличения потока уменьшится ток ротора, а ток холостого хода увеличится. Ток статора может увеличиться или уменьшиться, так же как для случая повышения напряжения. Таким образом, понижение частоты практически равнозначно увеличению напряжения.

Читать еще:  Чем вредит промывка двигателя

Следовательно, если при понижении частоты соответственно уменьшить напряжение, то магнитный поток, а следовательно, и токи холостого хода, ротора и статора останутся такими же, как и при нормальной работе. При этом будет иметь место некоторое изменение потерь в стали, а следовательно, и активной составляющей тока холостого хода. Эти изменения практически не скажутся на токе статора. Однако существенным отличием от рассмотренных выше двух режимов будет значительное изменение угловой скорости ротора, практически пропорциональной частоте статора.

Во всех случаях, когда имеет место изменение угловой скорости ротора двигателя, происходит изменение полезной мощности на валу и производительности механизма. Полезная мощность на валу изменяется пропорционально произведению момента сопротивления на угловую скорость. Поэтому для рассмотрения режима работы двигателей при любых значениях нагрузки на валу, напряжения и частоты питающей сети необходимо знать характеристики моментов сопротивления механизмов

12. Холостой ход асинхронного двигателя

Режим холостого хода асинхронного двигателя возникает при отсутствии на валу нагрузки в виде редуктора и рабочего органа. Из опыта холостого хода могут быть определены значения намагничивающего тока и мощности потерь в магнитопроводе, в подшипниках, в вентиляторе. В режиме реального холостого хода s=0,01-0,08. В режиме идеального холостого хода n2=n1, следовательно s=0 (на самом деле этот режим недостижим, даже при допущении, что трение в подшипниках не создаёт свой момент нагрузки — сам принцип работы двигателя подразумевает отставание ротора от поля статора для создания поля ротора. При s=0 поле статора не пересекает обмотки ротора и не может индуцировать в нём ток, а значит не создаётся магнитное поле ротора.)

13. Приведение вторичной обмотки трансформатора к первичной

Для упрощения анализа и расчета режимов работы трансформатора пользуются способом, при котором одна из его обмоток приводится к другой. Смысл приведения состоит в том, чтобы сделать ЭДС первичной и вторичной обмоток одинаковыми, электромагнитную связь между обмотками заменить электрической связью и получить единую электрическую схему замещения трансформатора, построить другую, более простую и наглядную векторную диаграмму. Чаще всего вторичную обмотку приводят к первичной. Для этого условно заменяют реальную вторичную обмотку некоторой фиктивной обмоткой с числом витков:

т.е. увеличивают число ее витков в k раз. Таким образом, коэффициент приведения вторичной обмотки к первичной равен коэффициенту трансформации. Все параметры приведенной обмотки обозначают со штрихами:

и т.д. В приведенной обмотке в соответствии с новым числом витков увеличиваются все ЭДС, напряжения и падения напряжения, т.е.:

Важным условием приведения является то, чтобы мощности и потери энергии во вторичной обмотке не изменялись. Для этого должны выполняться равенства:

из которых получаются соотношения для тока и активного сопротивления приведенной вторичной обмотки:

Аналогично последнему соотношению изменяются индуктивное сопротивление рассеяния приведенной вторичной обмотки и параметры нагрузки:

Для полных сопротивлений справедливы соотношения:

Если таким образом изменить (условно конечно) все электрические величины вторичной обмотки, то энергетические соотношения в реальном и приведенном трансформаторе сохраняются без изменений и поэтому приведение правомерно. При этом необходимо помнить, что приведение — это чисто аналитический прием, позволяющий упростить расчеты и анализ физических процессов в реальном трансформаторе.

14. Основные уравнения и векторная диаграмма трансформатора Векторная диаграмма трансформатора

Воспользуемся вторым основным уравнением и произведем сложение векторов:

Для этого к концу вектора E2‘ пристроим вектор — j I2‘ x2‘, а к его концу — вектор — I2‘ r2‘. Результирующим вектором U2‘ будет вектор, соединяющий начало координат с концом последнего вектора. Теперь используем третье основное уравнение:

из которого видно, что вектор тока I1 состоит из геометрической суммы векторов I10 и — I2‘. Произведем это суммирование и достроим векторную диаграмму трансформатора. Теперь вернемся к первому основному уравнению:

Чтобы построить вектор — Е1 , нужно взять вектор +Е1 и направить его в противоположную сторону. Теперь можно складывать с ним и другие векторы: + j I1 x1 и I1 r1. Первый будет идти перпендикулярно току, а второй — параллельно ему. В результате получим суммарный вектор u1.

Построенная векторная диаграмма трансформатора имеет общий характер. По этой же методике можно осуществить ее построение как для различных режимов, так и для разных характеров нагрузки.

Режим холостого хода. Режим холостого хода асинхронного двигателя возникает при отсутствии на валу нагрузки в виде редуктора и рабочего органа

Режим холостого хода асинхронного двигателя возникает при отсутствии на валу нагрузки в виде редуктора и рабочего органа. Из опыта холостого хода могут быть определены значения намагничивающего тока и мощности потерь в магнитопроводе, в подшипниках, в вентиляторе. В режиме реального холостого хода s=0,01-0,08. В режиме идеального холостого хода n2=n1, следовательно s=0 (на самом деле этот режим недостижим, даже при допущении, что трение в подшипниках не создаёт свой момент нагрузки — сам принцип работы двигателя подразумевает отставание ротора от поля статора для создания поля ротора. При s=0 поле статора не пересекает обмотки ротора и не может индуцировать в нём ток, а значит не создаётся магнитное поле ротора.)

Читать еще:  Хорошая промывка системы охлаждения двигателя

Режим электромагнитного тормоза (противовключение)

Если изменить направление вращения ротора или магнитного поля так, чтобы они вращались в противоположных направлениях, то ЭДС и активная составляющая тока в обмотке ротора будут направлены так же, как в двигательном режиме, и машина будет потреблять из сети активную мощность. Однако электромагнитный момент будет направлен встречно моменту нагрузки, являясь тормозящим. Для режима справедливы неравенства:

Этот режим применяют кратковременно, так как при нём в роторе выделяется много тепла, которое двигатель не способен рассеять, что может вывести его из строя.

Для более мягкого торможения может применяться генераторный режим, но он эффективен только при оборотах, близких к номинальным.

32.Устройство и основные серии АД.

Асинхронная машина имеет статор и ротор, разделённые воздушным зазором. Её активными частями являются обмотки и магнитопровод(сердечник); все остальные части — конструктивные, обеспечивающие необходимую прочность, жёсткость, охлаждение, возможность вращения и т. п.

Обмотка статора представляет собой трёхфазную (в общем случае — многофазную) обмотку, проводники которой равномерно распределены по окружности статора и пофазно уложены в пазах с угловым расстоянием 120 эл.град. Фазы обмотки статора соединяют по стандартным схемам «треугольник» или «звезда» и подключают к сети трёхфазного тока. Магнитопровод статора перемагничивается в процессе изменения тока в обмотке статора, поэтому его набирают из пластин электротехнической стали для обеспечения минимальных магнитных потерь. Основным методом сборки магнитопровода в пакет является шихтовка.

По конструкции ротора асинхронные машины подразделяют на два основных типа: с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором. Оба типа имеют одинаковую конструкцию статора и отличаются лишь исполнением обмотки ротора. Магнитопровод ротора выполняется аналогично магнитопроводу статора — из пластин электротехнической стали.

Новые серии асинхронных электродвигателей: В последние годы в России освоен выпуск новых серий асинхронных двигателей серий RA (0,37. 100 кВт), 5А (5АН) (0,37. 400 кВт) и 6А. Разработка электродвигателей4А, АИ, RA, 5А и 6А базировалась, кроме отечественных стандартов, на рекомендациях МЭК (Международной электротехнической комиссии).
Асинхронные двигатели различаются по степени защиты (например IP23, IP44), способу охлаждения (например IC01, IC0141), способу монтажа (например IM1001).
IP — означает International Protection; 23 — защищенное; 44 — закрытое исполнение.
1С — International Cooling; 01 — машина с самовентиляцией; IC0141 — машина, обдуваемая наружным вентилятором, расположенным на ее валу.
IM — International Mounting; IM 1001 — машина на лапах, с двумя подшипниковыми щитами, с горизонтальным расположением вала, с цилиндрическим концом.
Электрические машины подразделяются по климатическим условиям эксплуатации. Используются следующие обозначения климатического исполнения машин, эксплуатируемых на суше, реках, озерах для климатических районов: с умеренным климатом — У; с холодным климатом — ХЛ; с влажным тропическим — ТВ; с сухим тропическим — ТС; с сухим влажным — Т; общеклиматическое исполнение — О.

5А250М4 асинхронный электродвигатель 5 серии; 250 — высота оси вращения, мм ( «габарит электродвигателя» ); М длина средняя корпуса по установочным размерам; 4 — число полюсов ( 1500 об/мин ).

RA100M4 российский асинхронный электродвигатель; 100 высота оси вращения, мм; М — длина средняя корпуса по установочным размерам; 4 — число полюсов ( 1500 об/мин ).

AKP132S6 асинхронный двигатель Интерэлектро (международная организация стран СЭВ); Р — вариант увязки мощностей и установочных размеров; 132 — высота оси вращения, мм; S — длина малая корпуса по установочным размерам; 6 — число полюсов ( 1000 об/мин ).

34.Уравнения напряжений и ЭДС АД

Напряжение U1, приложенное к фазе обмотки статора, уравновешивается основной ЭДС E1, ЭДС рассеяния и падением напряжения на активном сопротивлении обмотки статора:

В роторной обмотке аналогичное уравнение будет иметь вид:

 Но так как роторная обмотка замкнута, то напряжение U2=0, и если учесть еще, что E2s=SE2 и x2s=Sx2 , то уравнение можно переписать в виде:

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.002 с) .

Двигатели асинхронные — методы испытаний — ГОСТ 7217-87 — Определение тока и потерь холостого хода

Содержание материала

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКА И ПОТЕРЬ ХОЛОСТОГО ХОДА

4.1. Определение тока и потерь холостого хода следует проводить в режиме ненагруженного двигателя при установившемся тепловом состоянии частей испытуемого двигателя (в частности, подшипниковых узлов). Если невозможно; непосредственное определение температуры подшипниковых узлов, то двигатель до начала испытания следует вращать без нагрузки в течение времени, указанного в табл. 1.

Читать еще:  Двигатель bmw n63b44 характеристики

Мощность двигателя, кВт

Продолжительность вращения, мин

при всех видах испытаний двигателей с подшипниками скольжения и качения, кроме приемосдаточных испытаний двигателей с подшипниками качения

при приемо-сдаточных испытаниях двигателей с подшипниками качение

При механизированном и автоматизированном процессе испытаний двигателей, а также при массовом производстве двигателей с подшипниками качения допускается при проведении приемосдаточных испытаний уменьшить время, указанное в табл. 1, для двигателей с высотами оси вращения:
до 132 мм — до 1 мин,
св. 132 до 250 мм — до 3 мин,
» 250 » 355 мм — до 5 мин.
При этом потери холостого хода определяют с учетом зависимости мощности холостого хода от времени обкатки, полученной при приемочных, периодических или типовых испытаниях по табл. 1.
При проведении опыта холостого хода следует измерить линейные напряжения, линейные токи статора, частоту и подводимую мощность. Предпочтительнее измерять мощность тремя малокосинусными ваттметрами. В схемах непосредственного измерения мощности, в случае отсутствия малокосинусных ваттметров, возможно включение по схеме двух ваттметров, при котором обмотку напряжения третьего ваттметра включают между теми фазами, в которые включены обмотки тока двух других ваттметров.
При изменениях в цепях двигателей малой мощности следует, в случае необходимости, учитывать потребление тока в обмотках напряжения ваттметров и в вольтметрах по формуле
.
Значение коэффициента мощности определяют по формуле
,
где Р0 — мощность по показаниям ваттметров, Вт;
Pпр — потери в обмотках ваттметров и в вольтметрах, Вт;
Rвт — сопротивление обмотки напряжения ваттметра, Ом;
Rв —сопротивление обмотки вольтметра, Ом;
U0 — напряжение при опыте, В;
I0 — измеренный ток (среднее значение из трех измеренных), А.
В двигателях с фазным ротором обмотку ротора замыкают накоротко на выводах ротора или на кольцах, если двигатель имеет короткозамыкатель колец.

(Измененная редакция, Изм. № 1, 2)

4.2. Опыт холостого хода следует выполнять постепенным понижением приложенного к статору напряжения, начиная с наибольшего значения, равного 130 % номинального, и кончая возможно более низким, при котором еще наблюдается возрастание тока статора. Если ток при напряжении 130 % номинального превышает номинальное значение, наибольшее напряжение может быть снижено, но не должно быть менее 110 % номинального. При проведении опыта рекомендуется производить 9—11 отсчетов при различных значениях напряжения.
Непосредственно после опыта холостого хода следует измерить сопротивление обмотки статора между двумя линейными выводами. Для двигателей, имеющих при номинальном напряжении ток холостого хода выше 70 % номинального, измерение сопротивления обмотки статора следует производить после снятия точки при номинальном напряжении и в конце опыта или после снятия каждой точки.

(Измененная редакция, Изм. № 1)

4.3. По данным опыта следует определить коэффициент мощности холостого хода
,
где U0 — линейное напряжение холостого хода, В;
I0 — линейный ток холостого хода, А;
P0 — потери холостого хода, кВт.
Потери холостого хода необходимо разделить на потери в обмотке статора Pм10 и сумму потерь в стали Pст и механических Pмех. Потери в обмотке статора Pм10 в кВт определяют по формуле
,
где R1лo—сопротивление обмотки статора, Ом, между двумя линейными выводами, измеренное в конце опыта или после каждого отсчета.
Если сопротивление измеряется 2 раза, то результат, полученный в конце опыта, используют для выделения механических потерь, а результат, полученный после отсчета при номинальном напряжении, используют для определения потерь в стали.
Разделение суммы потерь в стали и механических на отдельные составляющие производят по зависимости этой суммы от квадрата приложенного напряжения. В случае, если учтены потери в приборах, вышеуказанная сумма равна Р0—Pпр.
Величину механических потерь определяют путем экстраполяции нижней прямолинейной части этой зависимости на нулевое значение приложенного напряжения.
Результаты опыта следует представить в виде функциональных зависимостей тока I0, потерь Р0 и коэффициента мощности cosj0 от напряжения U0 в табличной или графической форме.
Если частота при снятии характеристики холостого хода отличается от номинальной, но не более, чем на ±5 %, то измеряемые величины должны быть приведены к номинальной частоте. Измеренные значения напряжения пересчитываются пропорционально первой степени частоты, потери в стали — пропорционально частоте в степени 1,5 и механические потери — пропорционально квадрату частоты.
Если при определении потерь в стали напряжение, приведенное к номинальной частоте, отличается от номинального, но не более, чем на ±5 %, то потери в стали, приведенные к номинальной частоте, пересчитывают пропорционально квадрату напряжения.

(Измененная редакция, Изм. № 1, 2)

4.4. При приемо-сдаточных испытаниях допускается определять ток и потери холостого хода только при номинальном напряжении.

(Измененная редакция, Изм. № 1)

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector