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

Что такое пусковой момент в асинхронном двигателе

Вращающий момент асинхронного двигателя. Вывод формулы. Номинальный, критический и пусковой моменты

Для каждого асинхронного двигателя может быть определен номинальный режим, т. е. режим длительной работы, при котором двигатель не перегревается сверх установленной температуры. Момент Мном, соответствующий номинальному режиму, называется. номинальным моментом. Соответствующее ему номинальное скольжение составляет для асинхронных двигателей средней мощности sH0M = 0,02. 0,06, т.е. номинальная скорость nиом находится в пределах

Отношение максимального момента к номинальному км = = Mmах/Mном называется перегрузочной способностью асинхронного двигателя. Обычно кт = 1,8.. .2,5.

При пуске в ход, т. е. при трогании с места и при разгоне, асинхронный двигатель находится в условиях, существенно отличающихся от условий нормальной работы. Момент, развиваемый двигателем, должен превышать момент сопротивления нагрузки, иначе двигатель не сможет разгоняться. Таким образом, с точки зрения пуска двигателя важную роль играет его пусковой момент.

Отношение пускового момента Мп развиваемого двигателем в неподвижном состоянии, т. е. при n = 0, к номинальному моменту kп= Мпном называется кратностью пускового момента.

Максимальный момент Мтах называется критическим моментом асинхронной машины. Работа машины с моментом, превышающим номинальный, возможна лишь кратковременно, в противном случае срок службы машины сокращается из-за ее перегрева.

В результате взаимодействия вращающегося магнитного потока с токами, индуктированными им в проводниках роторной обмотки, возникают силы, действующие на эти проводники в тангенциальном направлении. Найдем значение момента, создаваемого этими силами на валу машины.

Электромагнитная мощность, передаваемая ротору вращающимся магнитным полем, ровна:

где Мэм — электромагнитный момент действующий на ротор.

В соответствии со схемой замещения одной фазы машины:

Из этих выражений найдем:

Учитывая действующий ток ротора, ЭДС, индуктивное сопротивление получим:

Введем постоянную и пренебрегая моментом трения, представим выражение момента на валу в виде:

Если магнитный поток Ф выражен в веберах, ток I2— в амперах, то вращающий момент получится в ньютон-метрах (Нм).

Вращающий момент машины зависит от изменяющихся при нагрузке ф, I2и , но его можно представить в виде функции однойпеременной. В качестве такой переменной для асинхронного двигателя наиболее удобно выбрать скольжениеs.

Согласно ранее изученным формулам:

Тогда

Полагая, что частота сети неизменна введем

Получим следующее выражение для вращающего момента:

42. Энергетическая диаграмма АД.В электрической машине часть энергии теряется в виде тепла в различных частях — потери в обмотках, в стали, механические потери.

На диаграмме: Р1 — мощность, подводимая из сети. Основная часть её за вычетом потерь в статоре, передаётся электромагнитным путём на ротор через зазор; Рэм называется электромагнитной мощностью.

Потери в статоре складываются из потерь в обмотке и в стали:

Рис. 42. Энергетическая диаграмма АД.

рс1 и рс2. рс1 теряется на вихревые токи и перемагничивание сердечника. Потери в стали имеются и в сердечнике ротора, но они невелики и их можно не учитывать, т.к. n во много раз больше скорости магнитного потока относительно ротора n — n, если n соответствует устойчивой части естественной механической характеристики.

Механическая мощность, развиваемая на валу ротора, меньше Рэм на значение роб2потерь в обмотке ротораРмх = Рэм — роб2 Мощность на валу Р2 = Рмх — рмх , где рмх — мощность механических потерь, равная сумме потерь на трение в подшипниках, на трение о воздух и трение щеток о кольца.

Электромагнитная и механическая Р равныРэм = ωМ, Рмх = ωМ, где ω и ω — скорости синхронная и ротора, М — момент, развиваемый двигателей, т.е. момент, с которым вращающееся поле действует на ротор.

Добавочные потери обусловлены зубчатостью ротора и статора, вихревыми токами в различных узлах и другими причинами. При полной нагрузке потери Рд принимаются равными 0,5% его номинальной мощности.

Т.к. общие потери зависят от нагрузки, то и КПД является функцией нагрузки. Машина конструируется так, чтобы максимум ее коэффициента полезного действия h имел место при нагрузке, несколько меньше номинальной. Для большинства двигателей к.п.д. равен 80-90%, а для мощных двигателей 90-96%.

43. Устройство синхронного двигателя. Схема замещения, уравнения энергетического состояния фазы обмотки статора, векторная диаграмма синхронного дв.Основными частями статора являются неподвижный пакет маг­нитопровода и трехфазная обмотка. Пакет магнитопрово­да изготовлен в виде полого цилиндра, набранного, так же как и магнитопровод трансформатора, из тонких листов электротехнической стали. Листы имеют форму колец с пазами, симметрично расположенными вдоль внутренней окружности. В пазы пакета статора уложены стороны многовитковых мягких катушек, образующих три фазы обмотки. Пакет статора с обмоткой запрессован в алюминие­вый или чугунный корпус-оболочку, неподвижно закрепляемый при установке машины на фундаментной плите. С корпусом прочно соеди­нены два боковых литых щита со сквозными центральными отверстия­ми для подшипников, в которых вращается вал ротора.

Начала и концы фаз обмотки статора присоединены к зажимам, расположенным в коробке выводов, укрепленной на корпусе. Боль­шинство машин имеет коробку выводов с шестью зажимами, что по­зволяет соединять фазы обмотки треугольником или звездой.

Применяются два типа роторов синхронных машин — неявнопо-люсный, или с неявно выраженными полюсами, и ротор явнополюс-ный, или с явно выраженными полюсами. В первом случае сердечник ротора представляет массивное цилиндрическое тело из стали (бочка ротора), вдоль его поверхности выфрезерованы пазы, в которых заклады­вается обмотка возбуждения. Пазы и обмотка возбуждения размещают­ся так, чтобы получить по возможности синусоидальное распределение индукции в зазоре между сердечниками ротора и статора. Общий вид неявнополюсного ро­тора показан на рис.

Явнополюсный ротор состоит из мас­сивного стального колеса, посаженного на вал. К его ободу по внешней поверхности крепятся стальные сердечники полюсов. Последние, а иногда и обод выполняются из листовой стали. Для малых машин и при не слишком большом числе полюсов вместо колеса на вал насаживается стальная втулка, к которой крепятся полюса. Обмотка возбуждения в виде катушек разме­щается на сердечниках полюсов. Такая конструкция ротора позво­ляет разместить на нем большое число полюсов, что необходимо для машин с небольшой скоростью вращения.

44. Регулирование реактивной мощности синхронного двигателя осуществляется изменением тока возбуждения Iв

1) Номинальный режим Iв= Iв ном. cosφ=1.

2) Iв Iв ном cos φ

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.005 с) .

Пуск асинхронных двигателей.

При пуске двигателя в ход по возможности должны удовлетворяться следующие ос­новные требования: процесс пуска должен быть простым и осуществляться без сложных пусковых устройств; пусковой момент должен быть достаточно большим, а пусковые то­ки – по возможности малыми, иногда к этим требованиям добавляются и другие, обус­ловленные особенностями конкретных приводов, в которых используются двигатели: не­обходимость плавного пуска, максимального пускового момента и пр.

Практически используют следующие способы пуска: непосредственное подключение обмотки статора к сети (прямой пуск); понижение напряжения, подводимого к обмотке статора при пуске; подключение к обмотке ротора пускового реостата.

Прямой пуск. Применяют для пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Двигатели этого типа малой и средней мощности обычно проектируют так, что­бы при непосредственном подключении обмотки статора к сети возникающие пусковые то­ки не создавали чрезмерных электродинамических усилий и превышений температуры, опас­ных с точки зрения механической и термической прочности основных элементов машины.

Читать еще:  Датчик температуры двигатель онс

Двигатели обычно пускаются с помощью электромагнитного выключателя (магнит­ного пускателя) по схеме, изображенной на рис. 70 а, и разгоняются по естественной механической характеристике (рис. 70, б) от точки соответствующей начальному моменту пуска, до точки , соответствующей условию – Ускорение при разгоне при любой частоте определяется разностью абсцисс кривых и . Если в начальный , то двигатель разогнаться не сможет.

Величину начального пускового момента можно получить из формулы (45), положив в ней :

. (55)

, (56)

называют кратностью начального пускового момента. Для двигателей с короткозамкнутым ротором мощностью 0,6-100 кВт ГОСТом установлено ; мощностью 100-1000 кВт – .

Рис. 70. Схема включения асинхронного двигателя при прямом пуске и графики изменения момента двигателя, статического момента и тока

Кроме сравнительно небольшого пускового момента недостатком данного способа пуска является также большой бросок пускового тока, в пять-семь раз превышающий номинальное значение тока.

Несмотря на указанные недостатки, пуск двигателя путем непосредственного под­ключения обмотки статора к сети весьма широко применяется благодаря простоте опера­ций пуска и хорошим технико-экономическим свойствам двигателя с короткозамкнутым ротором: низкой стоимости и высоким энергетическим показателям (КПД, и др.).

Пуск при пониженном напряжении. Такой пуск применяется для асинхронных двига­телей с короткозамкнутым ротором большой мощности, а также для двигателей средней мощности при недостаточно мощных электрических сетях. Понижение напряжения может осуществляться следующими способами:

1. Переключением обмотки статора при пуске с рабочей схемы «треугольник» на пусковую схему «звезда». Это можно осуществить с помощью трехполюсного переключателя (рис. 71, а) или контактора. При включении обмотки статора по схеме «звезда» напряжение, подаваемое на фазы этой обмотки, уменьшается в раз, что обуславливает уменьшение фазных токов в раз и линейных токов в три раза. По окончании процесса пуска и разгона двигателя до номинальной частоты вращения обмотку статора переключают обратно на схему «треугольник»;

2. Включением в цепь обмотки статора на период пуска добавочных активных (резисторов) или реактивных (реакторов) сопротивлений (рис. 71, б). При этом на ука­занных сопротивлениях создаются некоторые падения напряжения пропорциональ­ные пусковому току, вследствие чего к обмотке статора будет приложено пониженное напряжение. По мере разгона двигателя снижается ЭДС, , индуктированная в обмот­ке ротора, а следовательно, и пусковой ток. В результате этого уменьшается падение напряжения на указанных сопротивлениях и возрастает приложенное к двигателю напряжение. Таким образом, при рассматриваем способе пуска напряжение, приложенное к двигателю, автоматически растет по мере разгона ротора. После окончания разгона добавочные резисторы или реакторы замыкаются накоротко контактором ;

Рис. 71. Схемы включения асинхронного двигателя при пуске с понижением напряжения

3. Подключением двигателя к сети через понижающий автотрансформатор (рис. 71, в). Последний может иметь несколько ступеней, которые в процессе пуска двигателя переключаются соответствующей аппаратурой.

Недостатком указанных способов является значительное уменьшение пускового и максимального моментов двигателя, которые пропорциональны квадрату приложенного напряжения. Поэтому их можно использовать только при пуске двигателей без нагрузки.

Пуск с помощью реостата в цепи ротора. Рассматриваемый способ применяют для пуска двигателей с фазным ротором. Пусковой реостат обычно имеет три-шесть ступеней (рис. 72, а), что позволяет в процессе пуска постепенно уменьшать пус­ковое сопротивление, подчеркивая высокое значение пускового момента в период разгона двигателя.

Вначале двигатель пускается по характеристике 4 (рис. 72, б), соответствующей сопротивлению пускового реостата и развивает вращающий момент . По мере увеличения частоты вращения вращающий момент ум­еньшается и может стать меньше некоторого момента .

Рис. 72. Схема включения асинхронного двигателя при реостатном пуске (а), его пусковая диаграмма (б), графики изменения частоты вращения и тока при пуске (в)

Поэтому при часть сопротивления пускового реостата выводят, замыкая контактор . Вращающий момент при этом мгновенно возрастает до а затем с увеличением частоты вращения изменяется по характеристике 3, соответствующей сопротивлению реостата . При дальнейшем уменьшении момента до часть сопротивления реостата снова выключается контактором , и двигатель переходит на работу по характеристике 2, соответствующей сопротивлению . Таким образом, при постепенном (ступен­чатом) уменьшении сопротивления пускового реостата вращающий момент двигателя изме­няется от до частота вращения возрастает до ломанной кривой, показанной на рис. 72 б жирной кривой. В конце пуска пусковой реостат полностью выводится кон­тактором , обмотка ротора замыкается накоротко, двигатель переходит на работу по естественной характеристике 1, при этом разгон осуществляется до точки Р. Выключение отдельных ступеней пускового реостата в процессе разгона двигателя может осуществлять­ся вручную или автоматически. Таким образом, включение реостата в цепь ротора мож­но осуществить пуск двигателя при и резко уменьшить пусковой ток.

На рис. 72 в показан характер изменения тока и частоты вращения , при пуске двигателя указанным способом. Ток также изменяется по ломанной кривой между двумя крайними значениями и .

Недостатком рассмотренного способа является относительная сложность пуска и необходимость применения более сложных и дорогих двигателей с фазным ротором. Кроме того, эти двигатели имеют несколько худшие показатели рабочих характеристик, чем двигатели с короткозамкнутым ротором такой же мощности (кривые , проходят ниже). В связи с этим двигатели с фазным ротором применяют только при тяжелых усло­виях пуска (когда необходимо развивать максимально возможный пусковой момент), при малой мощности электрической сети или необходимости плавного регулирования частоты вращения.

Дата добавления: 2016-10-18 ; просмотров: 17557 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Пуск асинхронных двигателей

Пуск двигателя начинается при скольжении s = 1, при этом ЭДС E2s = sE2 максимальна, а сопротивление R/s минимально. Поэтому пуск сопровождается резким скачком токов ротора и статора. Важным показателем является длительность пуска, зависящая от степени превышения вращающего момента над моментом сопротивления. Необходимым условием пуска является Мп > МС в начальный момент.

Прямой пуск состоит в непосредственном подключении обмоток статора к сети и осуществляется с помощью полупроводникового или магнитного пускателя. Его применяют для АД с короткозамкнутым ротором. Кратность пускового тока Iп/Iном высока и составляет 5¸7, однако из-за относительно быстрого пуска обмотки не успевают перегреться. Недостатком прямого пуска является то, что пусковой момент Мп относительно низок и не всегда возможен пуск АД под нагрузкой. Другой недостаток – большой бросок пускового тока вызывает снижение напряжения сети (при малой ее мощности). Поэтому мощность АД при прямом пуске ограничивается мощностью распределительной сети и обычно не превышает 50 кВт.

Пуск при пониженном напряжениистатора применяют для мощных АД с короткозамкнутым ротором, а также для АД средней мощности в маломощных сетях. Понижение напряжения на статоре может достигаться следующими способами: а) включением в цепь статора на время пуска добавочных сопротивлений Zд (рис. 28.1, а), например катушек индуктивности

(реакторов) или реостатов (что хуже из-за дополнительных потерь);

Рис. 28.1. Включение в цепь статора Zд (а); пере­ключение обмоток по схеме (б)

б) переключением на время пуска статорных обмоток с рабочей схемы на пусковую схему (рис. 28.1, б); в) подключением двигателя к сети через понижающий трансформатор (но это дороже).

Читать еще:  Все характеристики двигатель 11193

Пуск включением в цепь статора добавочных сопротивлений осуществляется следующим образом (рис. 28.1, а). Перед пуском контакты выключателя QF1 (пускателя) размыкают, затем подключают АД к сети. После разгона АД контакты QF1 замыкают. При пуске часть напряжения сети падает на сопротивлениях Zд, что снижает напряжение и ток статорных обмоток.

Пуск переключением обмоток по схеме (рис. 28.2, б) начинается по искусственной характеристике . При достижении точки а1 статорные обмотки переключаются в рабочее положение (переключатель QF1 на рис. 3.26, б переводится в верхнее положение). Это соответствует горизонтальному скачку из а1 в точку а2, далее изображающая точка движется по естественной характеристике в точке а3. Этот способ дает снижение напряжения и тока статорных обмоток в раз и линейного тока в 3 раза. Пусковой момент снижается в 3 раза (момент пропорционален квадрату U), критическое скольжение сохраняется (рис. 28.2).

Недостатком способов пуска при пониженном напряжении является снижение пускового и максимального моментов, которые пропорциональны квадрату фазного напряжения. Поэтому эти способы применяют при малом пусковом моменте нагрузки МС на валу.

Рис.28.2. Механичес­кие характеристики для схем включения обмо- ток и

Пуск двигателей с фазным ротором осуществляют с введенным в цепь ротора пусковым сопротивлением Rп (Rд на рис. 3.18). По мере разгона АД Rд уменьшают. На рис. 3.28, а Rд уменьшают ступенчато последовательным замыканием контактов K1, K2, K3, а схема на рис. 3.28, б позволяет плавно изменять среднее значение Rд.ср = Rд ,

где tвкл – время включенного состояния тиристора VS1; ТК – период коммутации.

Рис.28.3. Пуск АД с фазным ро­тором: а – ступенчатый; б – импульсное регулирование Rд

На рис.28.3, б БУ – блок управления тиристором; L – индуктивность, сглаживающая выпрямленный ток ротора. На рис. 3.29 приведено семейство трех искусственных (И3, И2, И1) и естественной Е механических характеристик.

Рис.28.4. Семейство меха­нических характеристик при пуске АД с фазным ротором

Увеличение Rд (R = R2 + Rд) приводит к росту критического скольжения sК, сохраняя неизменным максимальный момент Мmax. Например, при подключении к ротору ступени RI (рис.28.3, а) реостата Rд (контакты K3 разомкнуты, а K2 – замкнуты), получим искусственную характеристику И1. Дополнительное подключение ступеней RII и RIII дает характеристики И2, И3 (рис.28.4). Пуск АД начинается с введения в цепь ротора всех трех ступеней Rд (контакты K1, K2, K3 разомкнуты), что соответствует пусковой точке П на характеристике И3.

Характеристику И3 с пусковым моментом Мп = Мmax получим при полном сопротивлении пускового реостата Rд = RI + + RII + RIII:

Rп = Rд = ,

где sК – критическое скольжение характеристики Е.

Введение Rд при пуске обеспечивает снижение пускового тока и одновременно получение максимального пускового момента. Рост М объясняется тем, что убывание тока компенсируется возрастанием cosφ2 (М = СМФmI2cosφ2).

При пуске рабочая точка движется из точки П по характеристике И3 влево вверх, что снижает момент М. Чтобы не допустить падения М ниже заданной величины Мmin, при переходе рабочей точки в точку 1 нужно замкнуть контакты K1 пускового реостата, т. е. вывести RIII. Скачкообразное уменьшение пускового сопротивления R = RI + RII вызывает скачок токов и момента М, т. е. мгновенный горизонтальный переход рабочей точки из точки 1 в точку 2 характеристики И2. Точка 2 должна быть точкой максимального момента Мmax, что обеспечивается правильным расчетом сопротивлений ступеней. Для любой искусственной характеристики справедливо

где Rдi – полное добавочное сопротивление; sКi – критическое скольжение, соответствующее Rдi.

Аналогично выводятся RI, RII. Рабочая точка при пуске движется по траектории П–1–2–3–4–5–6 (рис. 3.29) и останавливается в точке 7. Данный способ позволяет осуществить пуск с максимальным пусковым моментом, что важно для тяжелых условий пуска.

Пуск двигателей с повышенным пусковым моментом. К таким двигателям относятся двигатели с двойной «беличьей клеткой» и двигатели с глубоким пазом ротора. Увеличение пускового момента этих АД вызывается вытеснением тока в наружную зону ротора в период пуска, что эквивалентно увеличению активного сопротивления ротора.

В заключение следует добавить, что с развитием полупроводниковой техники можно найти промышленные полупроводниковые устройства, которые позволяют осуществлять плавный пуск с ограничение пусковых токов в зависимости от возможностей питающей сети.

Вопрос 46. Пусковые свойства асинхронных двигателей. Пуск двигателя с фазным ротором. Схема и процесс пуска.

Пусковые свойства двигателя определяются в первую очередь значением пускового тока Iп или его кратностью Iп/ Iном и значением пускового момента Мп или его кратностью Мпном. Двигатель, обла­дающий хорошими пусковыми свойствами, развива­ет значительный пусковой момент при сравнительно небольшом пусковом токе. Однако получение такого сочетания пусковых параметров в асинхронном дви­гателе сопряжено с определенными трудностями. В начальный момент пуска скольжение s = 1, по­этому, пренебрегая током х.х., пусковой ток можно определить подставив s = 1:

Iп = U1/.

Пусковой момент по

Mп =

Улучшить пуско­вые свойства двигателя можно увеличением актив­ного сопротивления цепи ротора r2‘, так как в этом случае уменьшение пускового тока сопровождается увеличением пускового момента. В то же время на­пряжение U1 по-разному влияет на пусковые пара­метры двигателя: с уменьшением U1 пусковой ток уменьшается, что благоприятно влияет на пусковые свойства двигателя, но одновременно уменьшается пусковой момент. Целесообразность применения того или иного способа улучшения пусковых свойств двигателя определяется конкретными условиями эксплуатации двигателя и требованиями, которые предъявляются к его пусковым свойствам. Помимо пусковых значений тока Iп и момента Мп пусковые свойства двигателей оцениваются еще и такими показателями: продолжительность и плавность пуска, сложность пусковой опе­рации, ее экономичность (стои­мость и надежность пусковой ап­паратуры и потерь энергии в ней).

Пуск двигателя с фазным ротором.

Наличие контактных колец у двигателей с фазным ро­тором позволяет подключить к обмотке ротора пусковой реостат. При этом активное сопро­тивление цепи ротора увеличива­ется до значения R2 = r2‘ + rд‘, где rд‘ — электрическое сопротивление пускового реостата, приве­денное к обмотке статора. При выборе сопротивления пускового реостата rдоб исходят из условий пуска двигателя: если двигатель включают при значи­тельном нагрузочном моменте на валу, сопротивление пускового реостата rдо6 выбирают таким, чтобы обеспечить наибольший пус­ковой момент; если же двигатель включают при небольшом нагрузочном моменте на валу, когда пусковой момент не имеет решающего значения для пуска, оказы­вается целесообразным сопротивление ПР rдоб выбирать несколько больше значения, соответствующего наибольшему пусковому мо­менту. В этом случае пусковой момент оказывается несколько меньшим наибольшего значения М п.mах, но зато пусковой ток значительно уменьшается.

Вопрос 47. Пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. Различные способы пуска, их схемы, достоинства и недостатки.

Пуск непосредственным включением в сеть. Этот способ пуска, отличаясь простотой, имеет существенный не­достаток: в момент подключения двигателя к сети в обмотке ста­тора возникает большой пусковой ток, в 5—7 раз превышающий номинальный ток двигателя. При небольшой инерционности ис­полнительного механизма частота вращения двигателя быстро достигает установившегося значения и пусковой ток также быстро спадает, не вызывая перегрева обмотки статора. Но такой значи­тельный бросок тока в питающей сети может вызвать в ней замет­ное падение напряжения. Однако этот способ пуска благодаря своей простоте получил наибольшее применение для двигателей мощностью до 38—50 кВт и более (при достаточном сечении жил токоподводящего кабеля). При необходимости уменьшения пуско­вого тока двигателя применяют какой-либо из способов пуска короткозамкнутых двигателей при пониженном напряжении.

Читать еще:  Греется двигатель помпу поменяли что это может быть

Схема непосредственного включения в сеть (а) и графики изменения тока и момента при пуске (б) асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Пуск при пониженном напряжении.

Пусковой ток двигателя пропорционален подведенному напряже­нию U1, уменьшение которого вызывает соответствующее умень­шение пускового тока.

Для асинхронных двигателей, работающих при соединении обмоток статора треугольником, можно применить пуск переключением обмотки статора со звезды на треугольник. В момент подключения двигателя к сети переключатель ставят в положение «звезда», при котором обмотка статора оказывается соединенной в звезду. При этом фазное напряжение на статоре понижается в раз. Во столько же раз уменьшается и ток в фаз­ных обмотках двигателя. Кроме того, при соединении обмоток звездой линейный ток равен фазному, в то время как при соединении этих же обмоток треугольником линейный ток больше фазного в раз. Следовательно, переключив обмотки статора звездой, мы добиваемся уменьшения линейного тока в () 2 = 3 раза. После того как ротор двигателя разгонится до частоты вра­щения, близкой к установившейся, переключатель быстро перево­дят в положение «треугольник» и фазные обмотки двигателя ока­зываются под номинальным напряжением.

Рассмотренный способ пуска имеет существенный недостаток — уменьшение фазного напряжения в раз сопровождается уменьшением пускового момента в три раза, так как, согласно (13.19), пусковой момент асинхронного двигателя прямо пропор­ционален квадрату напряжения U1. Такое значительное уменьше­ние пускового момента не позволяет применять этот способ пуска для двигателей, включаемых в сеть при значительной нагрузке на валу.

Схема включения (а) и графики изменения мо­мента и тока (фазного) при пуске (б) асинхронного двига­теля с короткозамкнутым ротором переключением обмот­ки статора со звезды на треугольник

Более универсальным является способ с понижением подводимого к двигателю напряжения посредством реакторов (реактивных катушек — дросселей). При разомкнутом рубильнике 2 включают рубильник 7. При этом ток из сети поступает в обмотку статора через реакторы Р, на которых происходит падение напряжения jхр (где хр — индуктивное сопротивление реактора, Ом). В резуль­тате на обмотку ста­тора подается пони­женное напряжение. После разгона ро­тора двигателя включают рубиль­ник 2 и подводимое к обмотке статора напряжение оказы­вается номиналь­ным. Недостаток это­го способа пуска состоит в том, что уменьшение напряжения в U / 1/ U1ном раз сопровождается уменьшением пускового момента Мп в (U / 1/ U1ном) 2 раз.

Схемы реакторного (а) и автотранс­форматорного (б) способов пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором

При пуске двигателя через понижающий автотрансформа­тор вначале замыкают рубильник 1, соединяющий обмотки автотрансформатора звездой, а затем включают рубиль­ник 2 и двигатель оказывается подключенным на пониженное напряжение U / 1 . При этом пусковой ток двигателя, измеренный на выходе автотрансформатора, уменьшается в КА раз, где КА — ко­эффициент трансформации автотрансформатора. Что же касается тока в питающей двигатель сети, т. е. тока на входе автотрансформатора, то он уменьшается в К 2 А раз по сравнению с пусковым током при непосредственном включении двигателя в сеть. Дело в том, что в понижающем автотрансформаторе первичный ток меньше вторичного в КА раз и поэтому уменьшение пускового тока при автотрансформаторном пуске составляет КАКА = К 2 А раз. После первоначального разгона ротора двигателя рубильник 1 размыкают и автотрансформатор превращается в реактор. При этом напряжение на выводах обмотки статора несколько повышается, но все же остается меньше номинального. Включением ру­бильника 3 на двигатель подается полное напряжение сети. Таким образом, автотрансформаторный пуск проходит тремя ступенями: на первой ступени к двигателю подводится напряжение U1 = (0,50÷0,60)U1ном, на второй — U1 = (0,70÷0,80)U1ном и, наконец, на третьей ступени к двигателю подводится номинальное напря­жение U1ном.

Как и предыдущие способы пуска при пониженном напряже­нии, автотрансформаторный способ пуска сопровождается умень­шением пускового момента, так как значение последнего прямо пропорционально квадрату напряжения. С точки зрения уменьше­ния пускового тока автотрансформаторный способ пуска лучше реакторного, так как при реакторном пуске пусковой ток в пи­тающей сети уменьшается в U / 1/ U1ном раз, а при автотрансформа­торном — в (U / 1/ U1ном) 2 раз.

Вопрос 48. Короткозамкнутые АД с улучшенными пусковыми характеристиками. Двигатель с глубокими пазами пазами на роторе и с двумя клетками на роторе. Конструкция, принцип действия, достоинства и недостатки.

Двигатель с глубокими пазами на роторе. От обычного асинхронного двигателя этот двигатель отличается тем, что у него пазы ротора сделаны в виде узких глубоких щелей, в которые уложены стержни обмотки ротора, представляющие собой узкие полосы. С обеих сторон эти стержни приварены к замыкающим кольцам. Обычно глубокий паз имеет соотношение размеров hп/ bп = 9÷10, где hп, bп — высота и ширина паза.

В момент включения двигателя, когда частота тока в роторе имеет наибольшее значение (f2 = f1), индуктивное сопротивление нижней части каждого стержня значительно больше верхней. Объясняется это тем, что нижняя часть стержня сцеплена с большим числом магнитных силовых линий поля рассеяния. Почти весь ток ротора проходит по верхней части стержня, поперечное сечение которой намного меньше сечения всего стержня. Это равноценно увеличению активного сопротивления стержня ротора, что, как известно, способствует росту пускового момента двигателя и некоторому ограни­чению пускового тока. Таким образом, двигатель с глубокими пазами на роторе об­ладает благоприятным соотношением пусковых параметров: большим пусковым моментом при сравнительно небольшом пус­ковом токе.

Двигатель с двумя клетками на роторе. Еще лучшими пусковыми свойствами обладают асинхронные двигатели с двумя короткозамкнутыми клетками на роторе: рабочей клеткой 1, стержни которой расположены в ниж­нем слое, и пусковой клеткой 2, стержни которой расположены в верхнем слое, ближе к воздушному зазору.

В момент пуска двигателя ток ротора проходит в основном по верхней (пусковой) клетке, обладающей малым индуктивным со­противлением. При этом плотность тока в стержнях пусковой клетки намного больше плотности тока в стержнях рабочей клетки. Повышенное активное сопротивление этой клетки обеспечивает двигателю значитель­ный пусковой момент при пони­женном пусковом токе. По мере увеличения частоты вращения ро­тора уменьшается частота тока в роторе, при этом индуктивное со­противление рабочей клетки уменьшается, и распределение плотности тока в стержнях пусковой и рабо­чей клеток становится почти оди­наковым. В итоге происходит пере­распределение вращающего момента между клетками: если в начальный период пуска момент создается главным образом токами пусковой клетки, то по окончании периода пуска вращающий момент создается в основном токами рабочей клетки. Максимальное значение момента пусковой клетки вследствие ее повышенного активного сопротивления смещено в сторону скольжений, близких к единице. Вращающие моменты от обеих клеток направлены в одну сторону, поэтому результирующий момент двигателя равен сумме моментов пусковой Мпк и рабочей Мраб.к клеток М = Мп.к + Мраб.к

Двигатели с двумя клетками на роторе по сравнению с асин­хронными двигателями обычной конструкции имеют повышенную стоимость, что объясняется сложностью конструкции.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector