Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 1 сентября 2014 года; проверки требуют 24 правки.
Механическая характеристика асинхронной машины: а — режим рекуперации энергии в сеть (генераторный режим), б — двигательный режим, в — режим противовключения (режим электромагнитного тормоза).
Скольжение асинхронного двигателя — относительная разность скоростей вращения ротора и изменения переменного магнитного потока, создаваемого обмотками статора двигателя переменного тока. Скольжение может измеряться в относительных единицах и в процентах.
,
где 
— скорость вращения ротора асинхронного двигателя, об/мин
— скорость циклического изменения магнитного потока статора, называется синхронной скоростью двигателя.
,
где f — частота сети переменного тока, Гц
p — число пар полюсов обмотки статора (число пар катушек на фазу).
Из последней формулы видно, что скорость вращения двигателя n практически определяется значением его синхронной скорости, а последняя при стандартной частоте 50 Гц зависит от числа пар полюсов: при одной паре полюсов — 3000 об/мин, при двух парах — 1500 об/мин, при трёх парах — 1000 об/мин и т. д.
Режим холостого хода[править | править код]
Холостой ход асинхронного двигателя подразумевает отсутствие на валу нагрузки в виде рабочего органа или редуктора. В режиме холостого хода скольжение составляет
.
В режиме холостого хода ротор вращается с частотой лишь немного меньшей синхронной частоты вращения и скольжение весьма мало отличается от нуля.
Следует заметить, что так же существует режим идеального холостого хода, при котором 
, что практически реализовать невозможно, даже если учесть отсутствие силы трения в подшипниках. Сам принцип работы двигателя подразумевает отставание ротора от вращающегося магнитного поля статора. При 
поле статора не пересекает обмотки ротора и не может индуцировать в нём ток, а значит не создаётся магнитное поле ротора
Генераторный режим[править | править код]
Если обмотку статора включить в сеть, а ротор посредством приводного двигателя вращать в направлении вращения магнитного поля с частотой 
, то направление движения ротора относительно поля статора изменится на обратное (по сравнению с двигательным режимом), так как ротор будет обгонять поле статора. При этом скольжение станет отрицательным, а ЭДС, наведенная в обмотке ротора изменит свое направление. Таким образом, в генераторном режиме скольжение может изменяться в диапазоне 
, то есть оно может принимать любые отрицательные значения.
Режим торможения противовключением[править | править код]
В режиме электромагнитного торможения частота вращения ротора является отрицательной, поэтому скольжение принимает положительные значения больше единицы
![{displaystyle s=[n_{1}-(-n)]/n_{1}=(n_{1}+n)/n_{1}>1}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f7dc87f3dc0378759f68eb38b2d99074d1b1340a)
Таким образом, скольжение в режиме торможения противовключением может изменяться в диапазоне 
.
Критическое скольжение[править | править код]
Если постепенно повышать нагрузку двигателя, то скольжение будет расти (ротор будет все сильнее отставать от вращающегося магнитного поля), при этом пропорционально скольжению будет расти ток, наводимый в роторе, а пропорционально ему будет расти и момент. Поэтому при малых нагрузках можно считать, что момент пропорционален скольжению. Но при росте скольжения возрастают активные потери в роторе, которые снижают ток ротора, поэтому момент растет медленнее чем скольжение, и при определенном скольжении момент достигает максимума, а потом начинает снижаться. Скольжение, при котором момент достигает максимума, называется критическим.
Литература[править | править код]
- Хомяков Н. М., Денисов В. В., Панов В. А. Электротехника и электрооборудование судов. — Ленинград: Издательство «Судостроение», 1971. — 368 с.
Что нужно знать о скольжении асинхронного двигателя
Содержание
- 1 Устройство и принцип работы
- 2 Что такое скольжение АД
- 3 Зависимость режимов работы мотора от скольжения
- 4 Способы измерения
- 5 Видео по теме
Одним из основных электромоторов в мире является асинхронный двигатель. Чтобы его использовать в качестве привода, надо понимать, как поведет себя одна из главных переменных характеристик при пуске, изменении нагрузки на валу, колебании электронапряжения и частоты. Этот параметр называется скольжением электродвигателя.
Устройство и принцип работы
Двигатель переменного электротока, в котором скорость вращения ротора меньше скорости вращающегося электромагнитного поля статора, называется асинхронным.
Обмотки статора подключаются к сети синусоидального трехфазного электротока, после чего электромагнитный поток начинает вращаться и пересекает замкнутые токопроводящие витки подвижной части мотора. Под действием наведенной в них ЭДС возникает переменный электроток. Он создает свое магнитное поле, которое заставляет вращаться ротор с асинхронной скоростью следом за полем статора.
Статор представляет собой набранный из изолированных листов электротехнической стали корпус, в который различным способом уложены обмотки возбуждения. Ротор тоже шихтуется из изолированных листов. Они имеют пазы, в которых закрепляются штыри короткозамкнутого ротора или укладывается фазная обмотка. На концах вала ротора расположены подшипники, вставленные в торцевые крышки статора.
Короткозамкнутый ротор (его также называют «беличьей клеткой») состоит из набора стержней из алюминия или меди. По торцам они закольцованы вместе. Это наиболее простая и распространенная конструкция АД.
Мотор, ротор которого содержит 3-х фазную обмотку, называется фазным. Полноценные изолированные витки трех обмоток концами соединены вместе, а их начала выведены на контактные кольца. При помощи щеточного скользящего контакта катушки выведены на внешнее управление.
Что такое скольжение АД
Создание вращающегося магнитного поля (МП) в неподвижной части электрической машины происходит за счет разнесенных на 120 градусов по окружности корпуса витков 3-х катушек. Они образуют одну пару полюсов (p), на практике их может быть больше. Обмотки соединяются «треугольником» или «звездой». Запитываются они от трехфазной сети переменного электротока.
Электроток, сдвинутый по фазе на 120 градусов, протекая по размещенным по окружности виткам 3-х катушек, создает вращающееся МП с синхронной частотой:
Вращающееся МП, пересекая набор замкнутых токопроводящих витков подвижной части машины, создает в них ЭДС. Образовавшаяся в замкнутых рамках ротора электродвижущая сила способствует возникновению переменного электротока, воспроизводящего свое вращающееся электромагнитное поле.
Подвижная часть машины начинает вращаться вслед за вращающимся полем со скоростью n2 (об/мин), стремясь засинхронизировать свое электромагнитное поле с вращающимся полем неподвижной части, то есть, достичь скорости n1 (об/мин). Величина разницы скоростей в относительных единицах или процентах называется коэффициентом скольжения (S):
Асинхронная скорость n2 при нормальной эксплуатации электродвигателя всегда меньше синхронной скорости n1, поэтому скольжение асинхронного двигателя меньше единицы и ста процентов.
Зависимость режимов работы мотора от скольжения
Для АД скольжение рассматривается:
- В режиме холостого хода (ХХ);
- при номинальном значении нагрузки;
- генераторном применении;
- критической нагрузке;
- во время пуска.
Асинхронная скорость n2 в режиме ХХ при отсутствии нагрузки на валу практически равна синхронной скорости вращения электромагнитного поля статора n1. Скольжение в этом случае будет не более 3% и даже в режиме идеального ХХ (если пренебречь трением в подшипниках), оно не будет нулевым.
При номинальном напряжении и нагрузке скольжение S находится в диапазоне 2–8% для большинства моторов. Номинальная скорость или скольжение указываются на шильдике асинхронного двигателя. По ним строится график механической характеристики.
В генераторном режиме скольжение может быть отрицательным, то есть, меньше 0. Ротор в этом случае вращается под действием механической силы навстречу вращающемуся электромагнитному полю статора.
С увеличением нагрузки на валу мотора увеличивается момент торможения, вследствие чего увеличивается и скольжение. При этом растет электроток, наводимый в роторе, наряду с моментом вращения. При небольших нагрузках между моментом и скольжением наблюдается прямо пропорциональная зависимость. Но рост скольжения способствует возрастанию активных потерь в роторе, снижающих наводимый электроток. По этой причине момент увеличивается с меньшей скоростью, чем скольжение, а при определенном значении последнего момент становится максимальным и начинает снижаться. Скольжение, соответствующее максимальному моменту, называется критическим.
При пуске мотора асинхронная скорость равняется нулю, скольжение — единице, электроток в двигателе максимальный, а значение момента вращения вала выше значения момента торможения нагрузки. С увеличением скорости вращения МП ротора скольжение уменьшается, а когда скорость достигает своего номинального значения, устанавливается нормальный режим.
Из графика видно, что скольжение мотора меняется от 0 до 1. До того момента, пока не возникнет критическое скольжение, мотор работает устойчиво, а в промежутке от Sкр до 1 возникает неустойчивый режим, который зависит от характера и величины нагрузки на валу. Для управления в этом диапазоне применяют либо переключение «звезда-треугольник», либо фазный ротор, либо частотное регулирование.
Способы измерения
Измерение скольжения в двигателе должно осуществляться согласно требованиям ГОСТ 7217–89 с помощью амперметра постоянного тока, катушки индуктивности или стробоскопического эффекта.
Основная задача — подсчитать количество полных N отклонений стрелки от 0 за период времени T. После того, как нашли данный параметр, можно определить частоту электротока ротора:
Затем по соотношению частоты электротока статора и ротора следует найти скольжение:
Косвенными методами при использовании электромагнитной катушки или стробоскопического эффекта определяют количество оборотов ротора К за период времени Т (сек). Затем вычисляется скольжение. Для этого используется формула:
При больших значениях скольжения для измерения применяются тахогенераторы или тахометры, установленные на валу двигателя.
Видео по теме
Как найти скольжение?
Скольжение асинхронного двигателя — относительная разность скоростей вращения ротора и изменения переменного магнитного потока, создаваемого обмотками статора двигателя переменного тока. Скольжение может измеряться в относительных единицах и в процентах.
Как определить критическое скольжение?
Критическое скольжение определяется отношением сопротивления ротора к эквивалентному сопротивлению (обусловлено активным сопротивлением статора и индуктивным сопротивлением рассеяния статора и ротора).
В каком случае скольжение равно 1?
Величина скольжения s =1, когда ротор электродвигателя не вращается при включенной обмотке статора. Этот режим называют режимом короткого замыкания электродвигателя (или режимом стоянки под током).
Как определить скольжение S асинхронного двигателя если известны n1 частота вращения магнитного поля n2 частота вращения ротора?
Если частота вращения электродвигателя значительно отличается от синхронной, ее измеряют тахометром или тахогенератором, который присоединяется непосредственно на валу электродвигателя, а скольжение двигателя определяют по формуле S = (n1 — n2) / n1, где n1 = 60f /p – синхронная частота вращения; n2 – фактическая …
Как определить количество пар полюсов электродвигателя?
Общее число пазов статора разделите на число пазов, приходящихся на одну секцию обмотки одной из фаз. Если получится 2, то перед вами двигатель с двумя полюсами — с одной парой полюсов. Следовательно синхронная частота составляет 3000 оборотов в минуту или примерно 2910 с учетом скольжения.
Как найти частоту вращения двигателя формула?
Исходя из формулы n = (1 — S)60f/p где n — скорость вращения ротора, S — скольжение, f- частота питающей сети, p — количество пар полюсов. Существует три способа регулирования скорости вращения асинхронного двигателя: — изменение скольжения. Этот способ используется в двигателях с фазным ротором.
Почему называется асинхронным двигателем?
Разность между частотой вращения магнитного поля статора и частотой вращения ротора характеризуется скольжением. Двигатель называется асинхронным, так как частота вращения магнитного поля статора не совпадает с частотой вращения ротора.
Что такое скольжение?
Скольжение — в асинхронной электрической машине, безразмерная величина, равная разности частоты вращения магнитного поля n1 и частоты вращения ротора машины п2, отнесённой к n1: S = (n1 п2)/n1. С.
Что значит скольжение?
скольжение — сдвиг, плавное движение; сползание, глиссирование, портаменто, глиссада, съезжание, микроскольжение, юз, серфинг Словарь русских синонимов.
Как определить выводы электродвигателя?
Определение начала и конца обмоток трехфазного электродвигателя
- Первый щуп тестера подсоединяют к одному из выводов
- Вторым поочередно касаются остальных проводов.
- Если на какой-то паре покажется целостность цепи – это и будет одна из фазных обмоток
- Аналогично выделяются все обмотки
- Каждую из обмоток помечают
17 февр. 2020 г.
Какой из способов регулирования частоты вращения асинхронного двигателя самый экономичный?
Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя изменением частоты питающей сети является наиболее экономичным способом регулирования и позволяет получить хорошие механические характеристики электропривода.
Как изменить направление вращения трехфазного двигателя?
Для смены направления движения нужно:
- обесточить электродвигатель;
- снять крышку клеммной коробки;
- переставить жилы силового кабеля в соответствие со схемой изображенной на рис. 3: жилу с изоляцией черного цвета (L3) переподключить на контакт V1 в клеммной коробке, а жилу коричневого цвета (L2) на контакт W1.
Какие существуют способы пуска асинхронных двигателей?
Пуск асинхронных двигателей можно производить при полном напряжении (прямой пуск) и при пониженном напряжении. Прямой пуск осуществляется при помощи рубильников, переключателей, пакетных выключателей, магнитных пускателей, контакторов и контроллеров. При прямом пуске к двигателю подается полное напряжение сети.
Кто впервые сконструировал трёхфазный асинхронный электродвигатель год?
В 1889 М. О. Доливо-Добровольский испытал сконструированный им первый в мире трёхфазный А. э., в котором применил ротор типа «беличье колесо» (германский патент № 51083), а обмотку статора разместил в пазах по всей окружности статора.
Как устроены асинхронные двигатели с фазным ротором?
Конструктивно фазный ротор представляет из себя трехфазную обмотку (аналогичную обмотки статора) уложенную в пазы сердечника фазного ротора. Концы фаз такой обмотки ротора обычно соединяются в «звезду», а начала подключают к контактным кольцам, изолированным друг от друга и от вала.
Сколько полюсов в трехфазном двигателе?
Трехскоростные двигатели имеют следующие соотношения количества полюсов и частот вращения вала: — шесть, четыре и два полюса (6/4/2) соответствуют тысячи, полутора и трем тысячам оборотов в минуту (1000/1500/3000);
Как узнать сколько полюсов у двигателя?
Про асинхронные электродвигатели (смотрите — Виды электродвигателей) принято говорить, что тот или иной двигатель имеет одну, две, три или четыре пары полюсов. Минимум — одна пара полюсов, то есть минимум — два полюса.
Определение. При нагрузке ротор вращается с частотой п, а поле – с частотой n1. Отношение разности между ними, т. е. n1—п, к частоте вращения поля называется скольжением s :
(3.2)
Частота вращения.
Частота вращения поля статора n1 называется синхронной, а частота вращения ротора п — асинхронной. В зависимости от мощности и исполнения двигателя скольжение в номинальном режиме составляет 2—8 %. Например, при s=3 % частота вращения ротора при числе пар полюсов р=1, 2, 3 соответственно составляет 2910, 1445, 970 об/мин. Из (3.2) можно определить частоту вращения ротора при известном скольжении:
При неподвижном роторе, например, в момент пуска двигателя, п=0 и, следовательно, s= 1.
Добавил:
Upload
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:
Методичка по электротехнике.pdf
Скачиваний:
519
Добавлен:
02.04.2015
Размер:
2.91 Mб
Скачать
|
В двигательном |
режиме частота |
вращения |
ротора (n) всегда мень- |
|
|
ше частоты |
вращения |
магнитного поля |
статора |
(n1 ). Эта особенность и |
|
определяет |
название |
двигателя асинхронный. |
||
|
Величина, характеризующая разность частот вращения ротора и маг- |
||||
|
нитного поля статора, |
выраженная в относительных единицах или про- |
|||
|
центах, называется скольжением |
|
s= ( n1 n )/ n1 , |
s ((n |
n) / n )100 % . |
|
1 |
1 |
Из приведенной формулы следует, что скольжение асинхронного двигателя изменяется в диапазоне 0 s 1.
В режиме работы двигателя без нагрузки на валу (режим холостого хода) ротор вращается с частотой лишь немного меньше частоты вращения магнитного поля, которую в дальнейшем будем называть синхронной частотой. В этом случае скольжение весьма мало отличается от нуля. Однако ток холостого хода статора примерно на порядок больше тока холостого хода трансформатора. Напомним, что ток холостого хода трансформатора составляет (2…8) % от номинального значения тока первичной обмотки. Ток холостого хода двигателя составляет (20…40) % от номинального тока статора. Такое увеличение тока холостого хода объясняется тем, что воздушный зазор между статором и ротором увеличивает магнитное сопротивление цепи двигателя для магнитного потока.
Скольжение, соответствующее номинальной нагрузке двигателя, называют номинальным скольжением. Для асинхронных двигателей номинальное скольжение составляет (1…8) %. Меньшие значения соответствуют двигателям большей мощности, большие значения скольжения соответствуют двигателям малой мощности.
Частота вращения ротора (об/мин) может быть определена, если известны синхронная частота магнитного поля статора и скольжение:
n = n1 ( 1 s ) .
Например, для двигателя общепромышленного назначения (f =50 Гц), имеющего четыре полюса и номинальное скольжение 4 %, частота вращения
|
ротора равна n = 6 0 f |
( 1 s )/ p = 3000(1 0,04 )/ 2 = 1440 об/мин. Часто- |
|
|
та |
тока в обмотке |
ротора, пропорциональная абсолютной разности |
синхронной частоты и частоты вращения ротора, называется частотой
|
скольжения. |
Ее значение вычисляется по формуле f2 = ( n1 n ) р / 60 , Гц. |
|
Если |
числитель и знаменатель выражения для частоты скольжения |
умножить на значение синхронной частоты, то получим возможность вы-
181
|
числять частоту |
скольжения |
через известные значения частоты питаю- |
|
щего напряжения |
и величину |
скольжения: |
|
f2 = ( n1 n ) n 1 ּ р / 60ּn1 = r1 ּ s. |
Для f1 = 50 Гц и скольжения s = (2…8) % частота f2 = 1…4 Гц.
Влияние частоты скольжения проявляется на параметрах ротора: ЭДС и реактивном сопротивлении. Выражение для ЭДС обмотки ротора имеет вид E2S = 4,44w2f2Фmкoб, где коб коэффициент, учитывающий специфику выполнения обмотки ротора (обмоточный коэффициент).
Вслучае неподвижного ротора, когда s = 1, частота скольжения f2 равна частоте питающего двигатель напряжения. Поэтому E2S = E2.
Вслучае вращающегося ротора, когда f2 = f1 s, выражение для ЭДС при-
мет вид E2S = 4,44w2fФmko6s = E2 ּs.
Аналогичную связь можно установить и между индуктивными сопротивлениями неподвижного x2S и вращающегося ротора х2:
x2S = x2ּs
Пример 13.1. Для трехфазного асинхронного двигателя известно, что при частоте f1 = 50 Гц. ЭДС и индуктивное сопротивление неподвижного ротора равны: Е2 =120 В., х2 =130 Ом.
Определить значения f2S, Е2S и х2S при скольжении s = 4 % . Воспользовавшись вышеприведенными формулами, получим:
f2S = f1 ּs = 2 Гц; E2S = E2 ּs = 4,8 В; x2 = x2ּs = 5,2 Ом.
13.5. Механическая мощность асинхронного двигателя
Трехфазный асинхронный двигатель нагружает питающую активной мощностью Р1 = 3UФIФcosφФ = 
3U лI л cos Ф . Здесь индексом ” ф ” обозначены
фазные значения напряжения и тока обмотки статора; индексом ” л ” линейные значения напряжения питающей сети и тока, потребляемого двигателем.
Вдальнейшем будем обозначать индексом 1 параметры обмотки статора,
аиндексом 2 параметры обмотки ротора.
Процесс преобразования электрической энергии в механическую наиболее просто показать в виде энергетической диаграммы (рис. 13.8). На каждой ступени передачи происходят соответствующие потери энергии, обозначенные отдельными ручейками. Эта энергия считается потерянной, а отдельные ее составляющие называются потерями мощности.
На основании энергетической диаграммы двигателя можно определить механическую мощность РМЕХ, отдаваемую двигателем, путем вычитания из
182
Зазор
подведенной от сети мощности потерь на всех ступенях передачи. К ним относятся потери в обмотке статора, стали сердечника и потери в обмотке ротора.
Уравнение энергетического баланса двигателя запишем в виде
РМЕХ = 3U1I1 соsφ1 – 3I1 r12 pCT m2 I 2 r12 ,
где m2 число фаз обмотки ротора в случае фазного способа его исполнения или число стержней ротора, деленное на два, если обмотка ротора выполнена короткозамкнутой; рСТ потери в стали статора.
Потерями в стали ротора обычно пренебрегают по причине малой частоты тока ротора.
Электромагнитная мощность Рэм, передаваемая ротору, определяется произведением числа фаз, ЭДС, тока и коэффициента мощности ротора. Часть этой мощности выделяется в роторе в виде теплоты.
|
Р1 |
РЭМ |
Р2 |
|||||||||||||
|
рМ2 |
рМХ |
||||||||||||||
|
рСТ |
рМ1 |
Ротор |
Вал |
||||||||||||
|
Сеть |
Статор |
Рис. 13.8
Таким образом, механическую мощность асинхронного двигателя можно определить как разность между электромагнитной мощностью и потерями в обмотке ротора:
Рмех = m2Е2I2соsφ2 – m2 I 22 r2 .
Это уравнение можно представить в ином виде, если учесть, что Е2 = E2S / s, а произведение E2S соsφ2 = I 22 r2 определяет активную составляющую ЭДС ротора. На основании изложенного выражение для механической мощности примет вид Рмех = m2 I 22 r2 / s m2 I 22 r2, или после некоторого преобразования окончательно запишем:
Рмех = m2 I 22 r2 (1 s)/ s.
Если последнее выражение представить в виде sРмех / (1 s) = m2 I 22 r2 ,
то становится очевидным тот факт, что с увеличением скольжения увеличивается нагрев ротора.
183
Поэтому современные асинхронные двигатели рассчитываются так, чтобы в рабочем режиме скольжение было минимальным.
Полезная механическая мощность на валу двигателя Р2 меньше механической мощности Рмех, развиваемой двигателем, нa величину механических потерь, определяемых трением в подшипниках, а также трением ротора о воздух.
13.6. Вращающий момент и его зависимость от скольжения
Вращающий момент двигателя связан с механической мощностью и угловой частотой вращения ротора известной из механики формулой
М РМЕХ / 2 .
Механическая мощность и ее зависимость от параметров ротора с учетом полученных выше соотношений может быть представлена в виде следующего соотношения:
Рмех = m2Е2I2соsφ2(1 s).
Связь между угловой частотой вращения ротора и магнитным полем статора может быть выражена через скольжение 2 1 (1 s). Если обмотка ста-
тора имеет одну пару полюсов, то 1 , т. е. угловая частота вращения магнитного поля статора равна круговой частоте тока. Однако в общем случае двигатель имеет несколько пар полюсов. Тогда 1 /р , а выражение для угловой частоты ротора примет вид 2 = ( 1 s ) / р .
Учитывая это обстоятельство, выражение для вращающего момента запишем в виде М = (рm2/ )Е2I2соsφ2. Обозначив отношение, стоящее в скобках, как некоторую постоянную СМ, запишем выражение для вращающего момента в виде
М = СМ Е2I2соsφ2.
Анализ полученного выражения показывает, что вращающий момент двигателя пропорционален произведению тока и ЭДС ротора и углу сдвига фаз между ними. Покажем влияние скольжения на отдельные сомножители, опре-
|
деляющие |
вращающий момент двигателя. |
||||||||||||
|
Здесь |
СМ = рm2 / |
постоянная |
для данного |
типа двигателя |
|||||||||
|
величина, |
зависящая |
только |
от |
его |
конструктивных |
особенностей |
|||||||
|
E2 = 4,44w2f1Фmкoб – ЭДС, наводимая в обмотке неподвижного |
ротора; |
||||||||||||
|
I |
2 |
E |
2S |
/ z |
2 |
E |
2 |
s / |
r 2 (sx |
2 |
)2 |
ток в |
фазе обмотки вращающегося ро- |
|
2 |
|||||||||||||
|
тора, |
при |
увеличении |
скольжения увеличивается или уменьшается |
||||||||||
|
при его уменьшении; |
184
|
соsφ2 = r2/ |
r 2 (sx |
2 |
)2 фазовый угол между ЭДС и током в обмотке ротора, |
||||||
|
2 |
|||||||||
|
уменьшается при увеличении скольжения и увеличивается при его уменьшении. |
|||||||||
|
Таким образом, из трех основных параметров ротора только два зависят |
|||||||||
|
от скольжения, причем один изменяется прямо пропорционально, а второй |
|||||||||
|
обратно пропорционально скольжению. |
|||||||||
|
Графическая зависимость вращающего момента от скольжения су- |
|||||||||
|
щественна нелинейная (рис. 13.9,а). Характерными точками этой зависимости |
|||||||||
|
являются: МП пусковой момент, соответствующий s = 1, т. е. неподвижному |
|||||||||
|
ротору; MН номинальный момент, соответствующий номинальному скольже- |
|||||||||
|
нию sН, т. е. рабочему режиму; МКР критический момент, т. е. наибольшее |
|||||||||
|
значение |
вращающего |
момента, которому соответствует критическое значе- |
|||||||
|
ние скольжения sКР. |
|||||||||
|
Значение критического момента определяет границу между устойчивой и |
|||||||||
|
неустойчивой областями работы двигателя. Двигатель работает в устойчивой |
|||||||||
|
области, если при увеличении момента сопротивления на валу вращающий мо- |
|||||||||
|
мент возрастает. Скольжение в этой области изменяется от нуля до критическо- |
|||||||||
|
го значения. Если же при увеличении момента сопротивления скольжение уве- |
|||||||||
|
личивается, а вращающий момент уменьшается, то двигатель работает в неус- |
|||||||||
|
тойчивой области, что в конечном итоге ведет к его остановке. Скольжение в |
|||||||||
|
этой области больше критического, но меньше либо равно единице. Физически |
|||||||||
|
уменьшение величины вращающего момента в этой зоне объясняется уменьше- |
|||||||||
|
нием активной составляющей тока ротора, что приводит к уменьшению cosφ2. |
|||||||||
|
Зависимость вращающего момента от частоты вращения ротора называ- |
|||||||||
|
ется механической характеристикой. Вид характеристики показан на рис. 13.9,б. |
|||||||||
|
На механической характеристике можно выделить те же характерные точки, что |
|||||||||
|
и на зависимости М = ξ(s). |
|||||||||
|
а) |
М |
б) |
n |
||||||
|
MКР |
nH |
||||||||
|
nКР |
|||||||||
|
МП |
|||||||||
|
МН |
|||||||||
|
S |
М |
||||||||
|
0 |
SH SКР 0,4 |
0,6 |
0,8 |
1 |
0 |
МН МП |
МКР |
||
|
Рис. 13.9 |
|||||||||
|
185 |
13.7. Коэффициенты мощности и полезного действия асинхронного двигателя
Преобразование электрической энергии в механическую сопряжено не только с потреблением активной и реактивной мощностей, но и с потерями энергии. По этой причине коэффициенты мощности ( cosφ1) и полезного действия (η) асинхронного двигателя не остаются постоянными. Рассмотрим этот вопрос более подробно.
Изменение коэффициента мощности в процессе работы асинхронного двигателя обусловлено изменением составляющих тока статора. Реактивная составляющая тока статора не зависит от нагрузки на валу двигателя и при любом напряжении сети практически неизменна. В то же время, активная составляющая тока двигателя пропорциональна его механической нагрузке. Это приводит к тому, что с увеличением нагрузки относительное значение реактивного тока убывает, а коэффициент мощности увеличивается. При холостом ходе двигателя его коэффициент мощности довольно низок порядка 0,2…0,3. С увеличением нагрузки он быстро возрастает и достигает максимального значения 0,7…0,9 при номинальной нагрузке.
При увеличении нагрузки двигателя свыше номинального значения увеличивается реактивная составляющая тока и коэффициент мощности начинает уменьшаться. Причиной увеличения реактивной составляющей тока является влияние магнитных потоков рассеяния, что и приводит к увеличению реактивной мощности двигателя.
Значение коэффициента мощности трехфазного асинхронного двигателя можно вычислить по формулам
|
cos |
1 |
P / |
3U |
1 |
I |
1 |
P / |
P 2 |
Q 2 . |
|
1 |
1 |
1 |
1 |
Коэффициент полезного действия ( КПД ) определяется отношением полезной мощности Р2 к подводимой Р1. Следует помнить, что полезной является механическая мощность, развиваемая двигателем на его валу, тогда как подводимая мощность является электрическим параметром и определяется произведением напряжения, тока и коэффициента мощности.
Из приведенной выше энергетической диаграммы следует, что мощность Р1 равна сумме полезной мощности и всех видов потерь в двигателе
Р1 = Р2 + РП .
Потери мощности можно разделить на постоянные, практически не зависящие от нагрузки, и от нее зависящие – переменные. К группе постоянных потерь относятся потери в стале сердечника от гистерезиса и вихревых токов, а
186
также механические потери. Эти потери определяются экспериментально из опыта холостого хода. Переменными потерями являются потери, обусловленные сопротивлением проводников протекающему по ним току:
Р1 = 3 I12 r1; Р2 = m2 I 22 r2, Вт.
КПД двигателя (о.е.) можно вычислить по формуле
η = (Р2 + РП ) / Р1.
Максимальное значение КПД достигается при равенстве постоянных и переменных потерь. Обычно максимум КПД имеет место при нагрузке, равной 75 % от номинальной. Это объясняется тем, что двигатели проектируются с учетом того обстоятельства, что в процессе эксплуатации они не всегда полностью загружены.
13.8. Расчет механической характеристики двигателя по паспортным данным
Основными точками механической характеристики асинхронного двигателя являются: номинальный, пусковой и максимальный моменты, а также соответствующие им частоты вращения. Покажем, как, пользуясь информацией, приведенной в паспорте двигателя, можно рассчитать характерные точки механической характеристики. В табличке, закрепленной на корпусе статора, приведены значения номинальной механической мощности и частоты вращения ротора. По этим данным можно вычислить значения номинального момента на валу двигателя (Н.м):
|
М Н Р2 Н / Н , |
|
|
и номинального скольжения |
sH (n n) / n1, |
где ΩН = πn / зо круговая частота вращения ротора.
Для расчета значений пускового и максимального моментов следует взять справочник по электрическим машинам и найти в нем для данного двигателя два параметра: кратность пускового момента КП и кратность максимального момента КМ. Значения коэффициентов определяются соотношением соответствующих моментов к его номинальному значению:
КП = МП / МН , КМ = МКР / МН .
Из приведенных соотношений, находим значения пускового и макси-
мального моментов: МП = КП МН , ММ = КМ МН .
Скольжение, соответствующее пусковому моменту, равно единице. Следовательно, n = 0 об/мин, т. е. ротор неподвижен. Скольжение, соответствующее максимальному ( критическому ) моменту, вычисляется по формуле
187
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
