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

Что такое скольжение электрического двигателя

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:  Чем отличаются двигатели вертолетов

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

Что такое скольжение асинхронного двигателя

В результате взаимодействия магнитного поля с токами в роторе асинхронного двигателя создается вращающий электромагнитный момент, стремящийся уравнять скорость вращения магнитного поля статора и ротора.

Разность скоростей вращения магнитного поля статора и ротора асинхронного двигателя характеризуется величиной скольжения s = (n 1 – n 2 ) / n 1, где n 1 – синхронная скорость вращения поля, об/мин, n2 – скорость вращения ротора асинхронного двигателя, об/мин. При работе с номинальной нагрузкой скольжение обычно мало, так для электродвигателя, например, с n 1 = 1500 об/мин, n2 = 1 460 об/мин, скольжение равно: s = ((1500 – 1460) / 1500) х 100 = 2,7%

Асинхронный двигатель не может достичь синхронной скорости вращения даже три отсоединенном механизме, так как при ней проводники ротора не будут пересекаться магнитным полем, в них не будет наводиться ЭДС и не будет тока. Асинхронный момент при s = 0 будет равен нулю.

В начальный момент пуска в обмотках ротора протекает ток с частотой сети. По мере ускорения ротора частота тока в нем будет определяться скольжением асинхронного двигателя : f2 = s х f1, где f1 – частота тока, подводимого к статору.

Сопротивление ротора зависит от частоты тока в нем, причем чем больше частота, тем больше его индуктивное сопротивление. С увеличением индуктивного сопротивления ротора увеличивается сдвиг фаз между напряжением и током в обмотках статора.

При пуске асинхронных двигателей коэффициент мощности поэтому значительно ниже, чем при нормальной работе. Величина тока определяется эквивалентным значением сопротивления электродвигателя и приложенным напряжением.

Величина эквивалентного сопротивления асинхронного двигателя с изменением скольжения изменяется по сложному закону. При уменьшении скольжения в пределах 1 – 0,15 сопротивление увеличивается, как правило, не более чем в 1,5 раза, в пределах от 0,15 до s н ом в 5-7 раз по отношению к начальному значению при пуске.

Ток по величине изменяется обратно пропорционально изменению эквивалентного сопротивления Таким образом, при пуске до скольжения порядка 0,15 ток опадает незначительно, а в дальнейшем быстро уменьшается.

Момент вращения может быть также определен по электромагнитной мощности на валу как отношение этой мощности к угловой скорости ротора. Величина момента пропорциональна квадрату напряжения и обратно пропорциональная квадрату частоты.

Характерными значениями момента в зависимости от скольжения (или скорости) являются начальное значение момента (когда электродвигатель еще неподвижен), максимальное значение момента (и соответствующее ему сколь жение, называемое критическим) и минимальное значение момента в пределе скоростей от неподвижного состояния до номинальной .

З начения момента для номинального напряжения приводятся в каталогах для электрических машин. Знание минимального момента необходимо при расчете допустимости пуска или самозапуска механизма с полной нагрузкой механизма. Поэтому его значение для конкретных расчетов должно быть либо определено, либо получено от завода-поставщика.

Величина максимального значения момента определяется индуктивным сопротивлением рассеяния статора и ротора и не зависит от величины сопротивления ротора.

Критическое скольжение определяется отношением сопротивления ротора к эквивалентному сопротивлению (обусловлено активным сопротивлением статора и индуктивным сопротивлением рассеяния статора и ротора).

Увеличение только активного сопротивления ротора сопровождается увеличением критического скольжения и перемещением максимума момента в область более высоких скольжений (меньшей скорости вращения). Таким путем может быть достигнуто изменение характеристик моментов.

Изменение скольжения возможно увеличением сопротивления цени ротора или потока. Первый вариант осуществим только для асинхронных двигателей с фазным ротором (от S = 1 до S = Sном ) , но не экономичен. Второй вариант осуществим при изменении питающего напряжения, но только в сторону уменьшения. Диапазон регулирования мал, так как S возрастает, но одновременно уменьшается перегрузочная способность асинхронного двигателя. По экономичности оба варианта, примерно, равноценны.

В асинхронных двига т елях с фазным ротором изменение момента при различных скольжениях осуществляется с помощью сопротивления, вводимого в цепь обмотки ротора. В асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором изменение момента может быть достигнуто за счет применения двигателей с переменными параметрами или с помощью частотных преобразователей .

В результате взаимодействия магнитного поля с токами в роторе асинхронного двигателя создается вращающий электромагнитный момент, стремящийся уравнять скорость вращения магнитного поля статора и ротора.

Разность скоростей вращения магнитного поля статора и ротора асинхронного двигателя характеризуется величиной скольжения s = (n 1 – n 2 ) / n 1, где n 1 – синхронная скорость вращения поля, об/мин, n2 – скорость вращения ротора асинхронного двигателя, об/мин. При работе с номинальной нагрузкой скольжение обычно мало, так для электродвигателя, например, с n 1 = 1500 об/мин, n2 = 1 460 об/мин, скольжение равно: s = ((1500 – 1460) / 1500) х 100 = 2,7%

Асинхронный двигатель не может достичь синхронной скорости вращения даже три отсоединенном механизме, так как при ней проводники ротора не будут пересекаться магнитным полем, в них не будет наводиться ЭДС и не будет тока. Асинхронный момент при s = 0 будет равен нулю.

В начальный момент пуска в обмотках ротора протекает ток с частотой сети. По мере ускорения ротора частота тока в нем будет определяться скольжением асинхронного двигателя : f2 = s х f1, где f1 – частота тока, подводимого к статору.

Сопротивление ротора зависит от частоты тока в нем, причем чем больше частота, тем больше его индуктивное сопротивление. С увеличением индуктивного сопротивления ротора увеличивается сдвиг фаз между напряжением и током в обмотках статора.

При пуске асинхронных двигателей коэффициент мощности поэтому значительно ниже, чем при нормальной работе. Величина тока определяется эквивалентным значением сопротивления электродвигателя и приложенным напряжением.

Величина эквивалентного сопротивления асинхронного двигателя с изменением скольжения изменяется по сложному закону. При уменьшении скольжения в пределах 1 – 0,15 сопротивление увеличивается, как правило, не более чем в 1,5 раза, в пределах от 0,15 до s н ом в 5-7 раз по отношению к начальному значению при пуске.

Ток по величине изменяется обратно пропорционально изменению эквивалентного сопротивления Таким образом, при пуске до скольжения порядка 0,15 ток опадает незначительно, а в дальнейшем быстро уменьшается.

Момент вращения может быть также определен по электромагнитной мощности на валу как отношение этой мощности к угловой скорости ротора. Величина момента пропорциональна квадрату напряжения и обратно пропорциональная квадрату частоты.

Характерными значениями момента в зависимости от скольжения (или скорости) являются начальное значение момента (когда электродвигатель еще неподвижен), максимальное значение момента (и соответствующее ему сколь жение, называемое критическим) и минимальное значение момента в пределе скоростей от неподвижного состояния до номинальной .

Читать еще:  Двигатель 21127 характеристики клапана гнет

З начения момента для номинального напряжения приводятся в каталогах для электрических машин. Знание минимального момента необходимо при расчете допустимости пуска или самозапуска механизма с полной нагрузкой механизма. Поэтому его значение для конкретных расчетов должно быть либо определено, либо получено от завода-поставщика.

Величина максимального значения момента определяется индуктивным сопротивлением рассеяния статора и ротора и не зависит от величины сопротивления ротора.

Критическое скольжение определяется отношением сопротивления ротора к эквивалентному сопротивлению (обусловлено активным сопротивлением статора и индуктивным сопротивлением рассеяния статора и ротора).

Увеличение только активного сопротивления ротора сопровождается увеличением критического скольжения и перемещением максимума момента в область более высоких скольжений (меньшей скорости вращения). Таким путем может быть достигнуто изменение характеристик моментов.

Изменение скольжения возможно увеличением сопротивления цени ротора или потока. Первый вариант осуществим только для асинхронных двигателей с фазным ротором (от S = 1 до S = Sном ) , но не экономичен. Второй вариант осуществим при изменении питающего напряжения, но только в сторону уменьшения. Диапазон регулирования мал, так как S возрастает, но одновременно уменьшается перегрузочная способность асинхронного двигателя. По экономичности оба варианта, примерно, равноценны.

В асинхронных двига т елях с фазным ротором изменение момента при различных скольжениях осуществляется с помощью сопротивления, вводимого в цепь обмотки ротора. В асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором изменение момента может быть достигнуто за счет применения двигателей с переменными параметрами или с помощью частотных преобразователей .

Что это такое

Принцип работы трехфазного асинхронного двигателя довольно прост. На обмотку статора подается питающее напряжение, которое создает магнитный поток, в каждой фазе он будет смещен на 120 градусов. При этом суммирующий магнитный поток будет вращающимся.

Обмотка ротора является замкнутым контуром, в ней наводится ЭДС и возникающий магнитный поток придает вращение ротору, в направлении движения магнитного потока статора. Вращающий электромагнитный момент пытается уравнять скорости вращения магнитных полей статора и ротора.

Величина определяющая разность скоростей вращения магнитных полей ротора и статора, называется скольжение. Так как ротор асинхронного двигателя всегда вращается медленнее, чем поле статора — оно обычно меньше единицы. Может измеряться в относительных единицах или процентах.

Высчитывается она по формуле:

где n1— это частота вращения магнитного поля, n2 – частота вращения магнитного поля ротора.

Скольжение, это важная характеристика, характеризующая нормальную работу асинхронного электродвигателя.

Величина скольжения в разных режимах работы

В режиме холостого хода скольжение близко к нулю и составляет 2-3%, ввиду того, что n1 почти равняется n2. Нулю оно не может быть равным, потому как в этом случае поле статора не пересекает поле ротора, простыми словами, двигатель не вращается и питающее на него напряжение не подается.

Даже в режиме идеального холостого хода, величина скольжения, выраженная в процентах, не будет равной нулю. S может принимать и отрицательные значения, в том случае, когда электродвигатель работает в генераторном режиме.

В генераторном режиме (вращение ротора противоположно направлению поля статора) скольжение ЭД будет в значениях -∞

Поэтому, для детального исследования характеристик АД устанавливается зависимость, изображенная на рисунке выше. Таким образом, изменение момента (при различных значениях скольжения) в АД с фазным ротором может регулироваться путем ввода сопротивления в цепь обмоток ротора. В электродвигателях с короткозамкнутым ротором момент вращения регулируется или с помощью преобразователей частоты или использованием двигателей с переменными характеристиками.

При номинальной нагрузке электродвигателя значение скольжения будет в диапазоне 8%-2% (для двигателей малой и средней мощности), номинальное скольжение.

При увеличении нагрузки на валу (момента на валу) будет увеличиваться скольжение, простым языком, магнитное поле ротора будет все сильнее отставать (тормозить) от магнитного поля статора. Увеличение скольжения (S) приведет к пропорциональному увеличению тока ротора, следовательно, пропорционально увеличится момент. Но при этом увеличиваются активные потери в роторе (увеличивается сопротивление), которые уменьшают рост силы тока, поэтому момент увеличивается медленнее, чем скольжение.

При определенной величине скольжения момент достигнет максимального значения, потом начнет снижаться. Величину, при которой момент будет максимальным, называют критической (Sкр).

В графической форме механическую характеристику асинхронного электродвигателя можно выразить с помощью формулы Клосса:

где, Мк — это критический момент, который определяется критическим скольжением электродвигателя.

График строится исходя из характеристик, указанных в паспорте АД. При возникновении вопросов по приводу, в качестве движителя, использующего асинхронный электродвигатель, используется данный график.

Критический момент определяет величину допустимой мгновенной перегрузки электродвигателя. При развитии момента более критического (следовательно, более критического скольжения) происходит, так называемое, опрокидывание электродвигателя и двигатель останавливается. Опрокидывание — один из аварийных режимов.

Способы измерения

Существует несколько способов измерения скольжения асинхронного двигателя. Если частота вращения значительно отличается от синхронной, то ее можно измерить с помощью тахометра или тахогенератора, подключенного на валу ЭД.

Вариант измерения стробоскопическим методом с помощью неоновой лампы подходит при величине скольжения не более 5%. Для этого на валу двигателя либо наносят мелом специальную черту, либо устанавливают специальный стробоскопический диск. Освещают их неоновой лампой, и отсчитывают вращение за определенное время, потом, по специальным формулам производят вычисления. Также возможно использование полноценного стробоскопа, подобно тому что показано ниже.

Также, для измерения величины скольжения всех видов машин подходит способ индуктивной катушки. Катушку лучше всего использовать от реле или контактора постоянного тока, из-за количества витков (там 10-20 тысяч), количество витков должно быть не менее 3000. Катушку с подключенным к ней чувствительным милливольтметром, располагают у конца вала ротора. По отклонениям стрелки прибора (числу колебаний) за определенное время высчитывают по формуле величину скольжения. Помимо этого, у асинхронного двигателя с фазным ротором скольжение можно замерить с помощью магнитоэлектрического амперметра. Амперметр подключается к одной из фаз ротора и по числу отклонений стрелки амперметра производят вычисления (по формуле из способа с индуктивной катушкой).

Вот мы и рассмотрели, что собой представляет скольжение асинхронного двигателя и как его определить. Если остались вопросы, задавайте их в комментариях под статьей!

Статические характеристики асинхронного двигателя. Понятие критического скольжения, момента, мощности. «Опрокидывание» асинхронного двигателя.

Асинхронные машины относятся к классу электромеханических преобразователей, т.е. преобразователей электрической энергии в механическую или механической в электрическую. В первом случае они называются двигателями, а во втором — генераторами. Все электрические машины обладают свойством обратимости и могут осуществлять преобразование энергии в обоих направлениях, поэтому при изучении процессов в машинах пользуются понятиями двигательного и генераторного режимов. Однако при разработке и изготовлении машины оптимизируются для условий работы в одном из режимов и используются в соответствии с назначением. Асинхронные машины не являются исключением из этого правила, но асинхронные генераторы значительно уступают синхронным по многим параметрам и редко используются на практике, в то время как асинхронные двигатели являются самыми распространёнными электромеханическими преобразователями. Суммарная мощность асинхронных двигателей составляет более 90% общей мощности всех существующих двигателей, поэтому в данном курсе мы ограничимся рассмотрением только этого типа машин.

Асинхронные двигатели относятся к бесколлекторным машинам переменного тока или машинам с вращающимся магнитным полем. Название асинхронные (несинхронные) объясняется тем, что в статическом режиме работы скорость вращения ротора (вращающейся части) двигателя отличается от скорости вращения магнитного поля, т.е. ротор и поле вращаются несинхронно.

Причиной широкого распространения асинхронных двигателей является их предельная простота, надёжность и экономичность. Конструкция асинхронных двигателей не претерпела существенных изменений с 1889 года, когда эти двигатели были изобретены М.О. Доливо-Добровольским. Можно сказать, что асинхронные двигатели совместно с синхронными генераторами и трёхфазными линиями передачи и распределения электрической энергии образуют систему передачи механической энергии на расстояние.

Читать еще:  Что такое нейтраль в двигателе постоянного тока

В последнее время в связи с появлением полупроводниковых преобразователей частоты для питания асинхронных двигателей область их применения существенно расширилась. Они стали широко применяться в высокоточных приборных приводах там, где ранее использовались в основном двигатели постоянного тока.

При анализе процессов в асинхронном двигателе и в справочных данных используют понятие скольжения как разности между скоростями вращения магнитного поля ( ) и ротора ( ), отнесённой к скорости вращения поля. При известной частоте сети и числе пар полюсов по скольжению можно определить скорость вращения. Например, скорость вращения двигателя с двумя парами полюсов при питании от промышленной сети (n = 60*50/2 = 1500 об/мин) и скольжении 0,05 составляет 1425 об/мин. Скольжение при неподвижном роторе (n = 0) равно единице, а при синхронном вращении (n =n1) — нулю. Скорость или частота вращения магнитного поля называется также синхронной скоростью (частотой), т.к. ротор при этой скорости вращается синхронно с полем. Синхронный режим работы асинхронного двигателя называется идеальным холостым ходом. Он возможен только в том случае, если ротор приводится во вращение другим двигателем или механизмом, присоединённым к валу.

Вращающий электромагнитный момент двигателя в соответствии с законом электромагнитных сил

где См — конструктивная постоянная; j2s- фазовый сдвиг между током и магнитным потоком. Отношение максимального момента Мmax к номинальному Мн определяет перегрузочную способность двигателя и составляет 2,0-2,2 (дается в каталожных данных). Максимальный момент соответствует критическому скольжению sк, определяемому активными и индуктивными сопротивлениями двигателя, и пропорционален активному сопротивлению цепи ротора.

Потери в асинхронном двигателе

Потери делятся на потери в статоре и в роторе. Потери в статоре состоят из электрических потерь в обмотке Рэ1 и потерь в стали Рст, а потери в роторе — из электрических Рэ2 и механических Рмех плюс добавочные потери на трение и вентиляцию Рдоб.

где К = 2,9-3,6 определяется диаметром статора D1.

Потери в стали в рабочем режиме во много раз меньше электрических потерь в роторе и ими обычно пренебрегают.

КПД асинхронного двигателя составляет от 0,75 до 0,95.

Рабочий момент двигателя пропорционален квадрату напряжения, что необходимо учитывать при включении двигателя в протяженных распределительных сетях. Номинальному моменту соответствует номинальное скольжение, а пусковому — sп.

Зависимость момента двигателя от скольжения М=f(s) приведена на рисунке. На участке от 0 до Мmax двигатель работает в устойчивом режиме, а участок от Skназывается режимом опрокидывания двигателя, при котором двигатель в результате перегрузки останавливается и не может вернуться в рабочий режим без очередного запуска. Пусковые свойства двигателя определяются соотношением пускового момента Мп и номинального. В соответствии с каталожными данными оно составляет 1,6-1,7. При пуске асинхронного двигателя cosj очень мал и пусковой ток в обмотке статора может возрастать в 5-7 раз по сравнению с номинальным. Ограничение его осуществляется изменением частоты питающего напряжения для двигателя с короткозамкнутым ротором и увеличением активного сопротивления в цепи ротора для двигателя с фазовым ротором. Для механизмов, имеющих тяжелые условия пуска, где желательно использовать асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, применяются двигатели с улучшенными пусковыми свойствами: с большим пусковым моментом и меньшим пусковым током, чем у двигателей общего назначения.

Характеристики асинхронного электродвигателя, крутящий момент скольжения.

Крутящий момент скольжения, характеристики трёхфазного асинхронного электродвигателя

Кривая крутящего момента скольжения для асинхронного двигателя даёт информацию об изменении крутящего момента со скольжением. Скольжение определяется как отношение разности синхронной скорости и фактической скорости ротора к синхронной скорости устройства.

Изменение скольжения может быть достигнуто вместе с изменением скорости, когда скорость меняется, будет меняться и скольжение, и крутящий момент, соответствующий данной скорости, также будет изменяться. Кривая может быть описана в трёх режимах работы:

Моторный режим

Идёт подача в область статора, и двигатель всегда вращается медленнее синхронной скорости. Крутящий момент асинхронного двигателя меняется от нуля до крутящего момента полной нагрузки, так же как и скольжение.

Скольжение претерпевает изменения от нуля до единицы. При отсутствии нагрузки скольжение составляет ноль, а при состоянии покоя оно равно единице. Кривая показывает, что крутящий момент прямо пропорционален скольжению. Это означает, что чем больше скольжение, тем больше производимый крутящий момент, и наоборот. Линейные взаимоотношения сильно упрощают расчёт параметра двигателя.

Генерирующий режим

Асинхронный двигатель работает быстрее синхронной скорости, и он должен управляться основным движителем. Обмотка статора подсоединена к трёхфазной подаче, за счёт которой поступает электрическая энергия. В действительности, в данном случае, скольжение и крутящий момент отрицательны, так что двигатель получает механическую энергию и производит электроэнергию.

Асинхронный двигатель не часто используется как электрогенератор, поскольку ему нужна для такой работы реактивная энергия.

Реактивную энергию в таком случае пришлось бы подавать извне, и если бы двигатель работал медленнее синхронной скорости по какой-либо причине, он бы скорее потреблял электроэнергию, чем бы производил её. Так что асинхронные электрогенераторы стараются не использовать.

Разрывающий режим

Два провода или полярность поставляемого напряжения меняются, так что двигатель начинает вращаться в обратном направлении, в результате чего электродвигатель останавливается. Этот метод разрыва известен как торможение противовключением.

Метод применяют, когда нужно остановить двигатель в течение очень маленького промежутка времени. Кинетическая энергия, накопленная во вращающейся нагрузке, рассеивается в качестве тепла. Также двигатель всё ещё получает энергию от статора, которая также рассеивается в виде тепла.

В результате двигатель производит много тепловой энергии. Для этого статор отключается от подачи, до того как двигатель войдёт в разрывающий режим. Если нагрузка, которой управляет двигатель, ускорит двигатель в том же направлении, что и направление его вращения, скорость двигателя может возрасти до уровня выше синхронной скорости.

В этом случае он ведет себя как асинхронный генератор, который поставляет электроэнергию в сеть электроснабжения, которая стремится замедлить двигатель до синхронной скорости, в этом случае двигатель останавливается. Этот тип разрывающего принципа зовётся динамическим или регенерирующим разрыванием.

Крутящий момент скольжения, характеристики однофазного асинхронного электродвигателя

Из рисунка видно, что когда скольжение едино, переднее и заднее поле производят одинаковый крутящий момент, но его направление противоположно друг другу, так что производимый крутящий момент равен нулю, поэтому двигатель не может стартовать. Отсюда можно сделать вывод, что эти двигатели не запускаются сами, в отличие от трёхфазных.

Должны быть средства, чтобы обеспечить стартовый крутящий момент. За счёт некоторых средств можно достичь увеличения передней скорости устройства, в силу чего переднее скольжение будет уменьшаться, передний крутящий момент будет усиливаться, и обратный крутящий момент будет уменьшаться. В результате двигатель стартует.

Отсюда можно сделать вывод, что для старта однофазного двигателя, должна быть разница крутящего момента между передним и задним полем. Если крутящий момент переднего поля больше, чем заднего поля, то двигатель вращается вперед, или против часовой стрелки. Если крутящий момент заднего поля больше, то электродвигатель крутится назад, или по часовой стрелке.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector