Avtoargon.ru

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

Асинхронные электродвигатели

Асинхронные электродвигатели

Система трехфазного переменного тока, позволившая создать устройства для получения вращающегося магнитного потока, вызвала появление наиболее распространен ного в данное время электродвигателя, называемого а с инхронным. Это название обусловлено тем, что вращающаяся часть машины— ротор всегда вращается со скоростью, не равной скорости магнитного потока, т. е. не синхронно с ним. Изготовляемый на мощности от долей ватта до тысяч киловатт при напряжениях 127, 220, 380, 500, 600, 3 000, 6 000 и 10 000 в этот электродвигатель прост по конструкции надежен в эксплуатации и дешев по сравнению с другими электродвигателями. Он применяется во всех видах работ, где не требуется поддержания постоянной скорости вращения, а также в быту в однофазном исполнении при малой мощности.

В изобретенном в 1889 г, М. О. Доливо-Добровольским трехфазном асинхронном электродвигателе использовано открытое им трехфазное вращающееся магнитное поле.

Рис. 10-1. Суммирование мгновенных значений магнитных потоков трехфазного трансформатора.

Кроме того им созданы трехфазный генератор, трехфазный трансформатор и выполнена первая в мире передача электрической энергии при помощи трехфазного тока, неотъемлемыми звеньями которой и явились перечисленные выше генератор — двигав тель — трансформатор.

ПОЛУЧЕНИЕ ВРАЩАЮЩЕГОСЯ МАГНИТНОГО ПОТОКА

При рассмотрении трехфазных трансформаторов было показано, что сумма мгновенных значений пульсирующих (переменных) магнитных потоков трех стержней всегда равна нулю. Происходит это потому, что оси трех обмоток АХ, BY, CZ параллельны друг другу, как показано на рис. 10-1. Направление мгновенных токов нанесено для момента времени а диаграммы трехфазного тока (рис. 10-2). Такой же эффект получается, если обмотки расположены по одной, общей оси (рис. 10-3).

Рис. 10-2. Кривые трехфазного тока.

Однако дело существенно меняется, если обмотки расположены в пространстве под углом 120 эл, град, так же как и оси. Такое размещение

обмоток на внутренней поверхности стального цилиндра показано на рис. 10-4. Токи в проводах обмотки нанесены для момента времени а диаграммы на рис. 10-2 и соответствуют показанным на рис.

Намагничивающая сила обмотки BYFВ м направлена по оси обмотки by и имеет максимальное значение, так как iв = IВм Намагничивающая сила обмотки АХ — FA направлена по оси своей обмотки ах, но равна 0,5 FВ м , так как ток iA — 0,5 IВм .

Рис. 10-3. Суммирование магнитных потоков трех обмоток, расположенных на одной оси.

Точно так же Fc — 0,5 F Вм и направлена по оси сх. Легко видеть, что обмотки при данном расположении создают суммарную н. с:

рассмотреть явление через 1 /6 периода (точка б рис. 10-2), то можно видеть (рис. 10-5), что результирующая н. с., сохранив свое значение, повернулась на 1 /6 окружности, т.е. на 60°. Вместе с н. с. трехфазной обмотки вращается и суммарный магнитный поток Ф, созданный ею. При дайной конструкции обмоток поток оказался двухполюсным (p = 1), что и показано на рис. 10-5.

Легко видеть, что за один период тока магнитный поток сделает один оборот, а за f периодов в секунду или за f 60 периодов в минуту двухполюсный поток сделает:

n = ((f 60)/p)об/мин.

Рис. 10-4. Суммарный магнитный поток трехфазной обмотки асинхронного двигателя. Рис. 10-5. Суммарный магнитный поток двигателя для момента времени б (рис. 10-2).

Если сконструировать обмотки так, чтобы число пар полюсов было больше единицы (р = 2, 3, 4…), то скорость вращения магнитного потока уменьшается во столько раз, во сколько р > 1.

Трехфазный ток, обтекая трехфазную обмотку, создает вращающийся с постоянной скоростью магнитный поток, сохраняющий свою амплитуду в 1V2 раза большую амплитуды потока одной фазы

В асинхронных электродвигателях трехфазная обмотка располагается в пазах внутренней цилиндрической поверхности неподвижной части машины — статора (рис. 10-6).

Статор состоит из внешнего стального корпуса 1, в который запрессован стальной сердечник статора 2, имеющий пазы. Сердечник собирается из стальных штампованных листов (рис. 10-7), изолированных друг от друга с обеих сторон специальным лаком. Корпус статора у показанного электродвигателя с внешней стороны обдувается воздухом при помощи вентилятора, и для увеличения охлаждаемой поверхности она выполнена ребристой.

Рис. 10 -6. Статор асинхронного двигателя без обмотки.

Благодаря специальному устройству обмоток (рис. 10-12) величины магнитных потоков отдельных фаз и суммарного потока трехфазного распределены в воздушном зазоре статора синусоидально.

Так как внутри статора должна помещаться вращающаяся часть — ротор, то лобовые части обмотки, не лежащие в пазах, должны укладываться не так, как показано на рис. 10-4, а на торцовых сторонах сердечника статора 2 (рис. 10-8).

Рис. 10-8. Стальной лист статора. Рис 10-8. Расположение обмотки статора в пазах.

Кроме того, активные части секций располагаются в пазах не рядом, как на рис. 10-4, а в два слоя (верхний и нижний), подобно обмоткам якоря машины постоянного тока (рис. 8-9). Начала фаз А, В, С смещены в пространстве одно за другим на 120 эл. град (рис. 10-8), а выводы от них помещены в распределительную коробку 3 (рис. 10-6).

Статья на тему Асинхронные электродвигатели

Изменение числа пар полюсов статора

Наиболее широко применяется, так как этот способ регулирования угловой скорости пригоден для короткозамкнутых АД. Изменяя число пар полюсов р переключением фазных обмоток статора с одной схемы соединения на другую (рис.4.15) можно в обратно пропорциональной зависимости изменить синхронную угловую скорость АД под нагрузкой. При этом число пар полюсов короткозамкнутого ротора изменяется автоматически. Так как р — целое число, то регулирование данным способом ступенчатое. В простейшем и наиболее распространенном случае полюса переключают со схемы соединения «звезда» на схему соединения «двойная звезда» (рис.4.16,а). Каждая фазная обмотка специального 2-скоростного АД состоит из двух секций. Начала и концы каждой из половин фазных обмоток, расположенных на панели выводов АД, соединяют последовательно или параллельно (во втором случае — звезда»). Число пар полюсов при этом уменьшается вдвое.

Читать еще:  Электромеханические характеристики двигателя постоянного тока последовательного возбуждения

Рис.4.15. Схемы соединения двух половин фазной обмотки 2-скоростного короткозамкнутого АД: а–последовательное соединение, б–параллельное соединение.

Это становится очевидным из сопоставления принципиальных схем соединения обеих половин обмотки одной фазы АД. На рис.4.15, а обе половины соединены последовательно перемычкой 1К–2Н между концом первой половины и началом второй. Рассматривая направление тока в активных сторонах секции обмотки в определенный момент времени, устанавливаем, что в АД создано вращающееся магнитное поле, образованное восемью полюсами. На рис.4.15,б обе половины обмотки соединены параллельно перемычками 1К —2Н и 1Н—2К. Теперь в не которых соседних сторонах секций ток в данный момент времени течет в одинаковом направлении, вследствие чего образуется всего 4 полюса. Угловая скорость ротора АД в результате такого переключения увеличивается вдвое. То же получается при переключении обмоток со схемы «треугольник» на схему «двойная звезда» (рис. 4.16,б).

В качестве примера рассмотрим простейшие переключения обмоток 2-скоростных АД: со «звезды» или «треугольника» на «двойную звезду» (см. рис.4.16).

Рис. 4.16. Схемы переключения обмоток статора асинхронного 2-скоростного короткозамкнутого двигателя:

а—со звезды» на «двойную звезду»; б—с «треугольника» на двойную звезду»

При переключении двух частей каждой фазы с последовательного соединения на параллельное число пар полюсов уменьшается вдвое, а угловая скорость поля статора во столько же раз увеличивается, и соответственно в такой же степени возрастает угловая скорость ротора. Отличие соответствующих механических характеристик (рис. 4.17) при различных способах переключения пар полюсов состоит в неодинаковости критических моментов и объясняется следующими обстоятельствами.

Рис. 4.17. Механические характеристики 2-скоростного асинхронного двигателя:

а — при переключении обмотки статора со «звезды» на «двойную звезду; б — с «Треугольника» на «двойную звезду»

1. При переключении со «звезды» на «двойную звезду» вдвое уменьшается число пар полюсов и вдвое увеличивается магнитный поток одного полюса. Последнее объясняется тем, что у «двойной звезды» по отношению к «звезде» при том же значении фазового напряжения число последовательно соединенных витков одной фазы будет меньше в 2 раза, а это ведет к увеличению в 2 раза тока статора и соответственно в 2 раза увеличивается магнитный поток одной пары полюсов. Так как вращающий момент АД, и в частном случае критический момент, пропорционален числу полюсов, то его значение может быть выражено следующей формулой: Мкр = с1рI2Ф соs j2. Из этого уравнения ясно, что поскольку при переключении числа пар полюсов по первому способу значение рФ не изменяется, критический момент АД, определяющий его перегрузочную способность, остается таким же.

В случае переключения с «треугольника» на «двойную звезду» фазное напряжение уменьшается в √3 раз, а число последовательно соединенных витков одной фазы — в 2 раза. Поэтому ток возбуждения и магнитный поток здесь увеличиваются всего на 14%. Значение рФ при уменьшении вдвое числа пар полюсов также уменьшается. Следовательно, уменьшается и критический момент АД, т. е. снижается перегрузочная способность.

При переключении многоскоростного АД с большей скорости на меньшую в первоначальный момент скорость вращающегося по инерции ротора оказывается больше угловой скорости поля статора, снизившейся в 2 раза. Вследствие этого скольжение становится отрицательным, ЭДС ротора Е2s становится противоположной по фазе и соответственно меняется на 180° по фазе ток ротора I2. Изменившийся по фазе ток создает во взаимодействии с магнитным потоком противоположный по направлению момент : Мт = kI2Ф соs j2, который для вращающегося в том же направлении ротора будет являться тормозным. Это явление в схемах ЭП судовых грузоподъемных механизмов широко используют для облегчения работы механических электромагнитных тормозов.

Возможны и другие переключения схем соединения обмоток, причем каждая фазная обмотка может состоять не только из двух половин, но и из трех, четырех и даже пяти частей. В этих случаях отдельные части обмоток соединяют, кроме указанных выше схем, «двойным» и «тройным треугольником», «тройной звездой»; применяют комбинированное соединение нескольких частей обмоток и т. п. В результате можно получать не только две, но и три, четыре угловые скорости. Такие полюсопереключаемые АД называются многоскоростными.

В судовых ЭП применяются многоскоростные 2- и 3-обмоточные АД серии МАП, у которых есть 2 или 3 независимые одна от другой 3-фазные обмотки статора. Каждая из обмоток выполнена на разное число пар полюсов. Одна из обмоток называется тихоходной, другая–быстроходной и т.д. Любую из этих обмоток можно переключить со схемы «треугольник» на схему «двойная звезда» и получить таким образом большее число скоростей. Наибольшее распространение в 2-скоростном исполнении получили АД с кратностью скоростей 2:1, а в 3-скоростном исполнении — с кратностью 4:2:1 и 6:2:1. Полюсопереключаемые АД могут иметь обычный ротор с короткозамкнутой обмоткой, а также ротор с переменными параметрами (двойная беличья клетка и т. п.).

Читать еще:  Что такое хонинговка блока цилиндров двигателя

Способ регулирования скорости переключением числа пар полюсов прост в реализации и экономичен, поскольку АД работают с малыми скольжениями. Основной недостаток этого способа — ограниченное число скоростей в заданном диапазоне регулирования: для 1-обмоточньих АД—обычно 2 скорости, для 2-обмоточных–3. Обеспечить плавное регулирование скорости здесь невозможно, нельзя получить также «ползучие» скорости. При ступенчатом изменении числа пар полюсов угловая скорость поля статора, а соответственно и скольжение также изменяются ступенчато. Это приводит к ступенчатому изменению значений ЭДС, тока ротора, вращающего момента, и АД испытывает дополнительные динамические нагрузки. Кроме того, многоскоростные АД, при прочих равных условиях, больше по габаритным размерам, и для управления ими нужна более сложная и дорогая аппаратура.

|следующая страница ==>
Изменение частоты тока|Тормозные режимы

Дата добавления: 2014-04-17 ; просмотров: 2129 ; Нарушение авторских прав

Регулирование скорости асинхронного двигателя изменением числа пар полюсов

Данный способ регулирования используется в АД с короткозамкнутым ротором.

Как известно синхронная скорость вращения определяется

(9.2.1)

Если частота задана, то при изменении меняется , а значит и . Регулирование при этом производится ступенями. В настоящее время в России выпускаются 2, 3 и 4-х скоростные асинхронные двигатели.

Переключать число можно:

а) переключая зажимы полуобмоток одной статорной обмотки;

б) выполнить на статоре две независимые обмотки;

в) выполнить две независимые статорные обмотки – каждую с переключением полюсов.

Каждая фаза обмотки с переключением пар полюсов состоит из двух частей, или половинок, с одинаковым количеством катушечных групп в каждой части. Переключение пар полюсов производится изменением направления тока в полуобмотках. Когда обе части обмотки обтекаются токами одного направления, обмотка создает поле с большим числом полюсов, когда направление тока в обмотке меняется на противоположное, то число полюсов уменьшается вдвое.

Переключения производятся во всех фазах одновременно и переключаемые части обмотки могут соединяться последовательно (рис. 92.2) или параллельно (9.2.3).

В семеме рисунок (9.2.1) полуобмотки и обтекаются током одного направления, , ( при Гц)

Рисунок 9.2.1 – Схема включения полуобмоток с р=2

На рисунках (9.2.2) и (9.2.3) полуобмотки обтекаются токами разного направления ,

Рисунок 9.2.2 – Схема последовательного включения полуобмоток с р=1

Рисунок 9.2.3 – Схема параллельного включения полуобмоток с р=1

Рисунок 9.2.4 –К определению числа полюсов обмотки статора

Переключение обмоток с 4 полюсов на 2 может производиться либо при постоянном моменте, либо при постоянной мощности. Известно, что

(9.2.2)

Можно показать, что .

Схема (9.2.1): ; ; ; ; ; .

Схема (9.2.2): ; ; ;

Схема (9.2.3): ; ; ; т. е. ;

; . Таким образом, регулирование скорости переключением числа полюсов может производиться:

I (рисунок 9.2.5) – при постоянном моменте (с 1на 3);

II (рисунок 9.2.5) – при постоянной мощности (с 1 на 2).

Рисунок 9.2.5 – Механические характеристики АД при изменении числа полюсов

Регулирование скорости изменением

Такой способ требует, как и в синхронном генераторе источника переменной частоты может служить либо синхронным генератором с переменной скоростью вращения, либо полупроводниковый частотный преобразователь. Поэтому способ используется в случае, когда требуется повысить (направленный ручной металлообрабатывающий инструмент и т. п.) или плавно регулировать обороты в широких пределах 9 (прокатный стан, транспорт и т. п.)

Как известно и если положить, , то , т. е. если изменять при постоянном U сети, то будет меняться Ф. Это явление нежелательно, так как при снижении потока ведет к недоиспользованию машины, увеличении – перегрузке магнитной системы. Вообще, асинхронная машина проектируется для . Поэтому при таком типе регулирования необходимо поддерживать , т. е. при снижении одновременно снижать и , что создает дополнительные сложности.

Частотное регулирование угловой скорости электроприводов переменного тока с двигателями с короткозамкнутым ротором находит все большее применение в различных отраслях техники. Например, в установках текстильной промышленности, где с помощью одного преобразователя частоты, питающего группу асинхронных двигателей, находящихся в одинаковых условиях, плавно и одновременно регулируются их угловые скорости. Примером другой установки с частотно-регулируемыми асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором могут служить транспортные рольганги в металлургической промышленности, некоторые конвейеры и др.

Экономические выгоды частотного регулирования особенно существенны для приводов, работающих в повторно-кратковременном режиме, где имеет место частое изменение направления вращения с интенсивным торможением.

Регулирование скорости уменьшением

При уменьшении падает пропорционально , меняется механическая характеристика и при заданном меняется величина рабочего скольжения; не меняется.

Рисунок 9.2.6 – Механические характеристики АД при изменении питающего напряжения

Большой диапазон получается при больших значениях . Применяют способ для плавного регулирования в ограниченном диапазоне ( ).

Такой способ приводит к возникновению больших электрических потерь и к снижению к. п. д. поэтому используется для двигателей малой мощности. Для получения пониженного использует:

Наиболее распространенные схемы:

− схема с управляемым реактором (магнитный усилитель);

− схема импульсного питания статора;

Читать еще:  Что стучит в двигателе ваз 2109 при оборотах

При автотрансформаторном регулировании в цепь перед статором включается автотрансформатор. Если снижать напряжение на выходе АТ, то двигатель будет работать на пониженном напряжении. Это приводит к снижению скорости. Но при этом снижается и перегрузочная способность двигателя, т.к. М U 2 снижается быстрее, чем I. При этом растут потери.

Рисунок 9.2.7 – Схема с управляемым реактором

В 1-м случае имеет две обмотки: рабочую и управляющую. По управляющей обмотки течет постоянный ток, изменяющий проницаемость сердечника реактора. Чем больше ток управляющей обмотки, тем меньше проницаемость => меньше

,(9.2.3)
,(9.2.4)
,(9.2.5)

снижается. Именно таким способом можно получить диапазон регулирования от 0 до .

При импульсном регулировании меняется включением в цепь статора импульсных ключей различного типа. При этом двигатель все время находится в переходном режиме ускорения или замедления скорости вращения ротора. В зависимости от частоты и продолжительности импульсов двигатель работает с некоторой постоянной скорости вращения. Данный способ применим в двигателях малой мощности.

Рисунок 9.2.8 – Схема импульсного питания статора

Регулирование со стороны ротора

Этот тип регулирования осуществляется по той же схеме, что и реостатный пуск асинхронного двигателя с фазным ротором, только пусковой реостат должен быть рассчитан на длительный режим. Плавность регулирования при реостатном регулировании небольшая и определяется плавностью изменения дополнительного резистора R2д. Скорость АД изменяется только вниз от основной.

Электрические потери в роторной цепи рэл2, называемые потерями скольжения. Чем больше скольжение s, тем больше потери в роторной цепи, поэтому реализация большого диапазона регулирования скорости приводит к значительным потерям энергии и снижению КПД электропривода.

Регулирование скорости этим способом применяется в тех случаях, когда требуется небольшой диапазон регулирования скорости и работа на пониженных скоростях непродолжительна. Например, этот способ нашел широкое применение в электроприводе ряда подъемно-транспортных машин и механизмов.

Способ мало экономичен, так как связан с большими потерями, поэтому применяется редко.

РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ПЕРЕКЛЮЧЕНИЕМ ЧИСЛА ПАР ПОЛЮСОВ

Регулирование скорости вращения асинхронных двигателей изменением чис^а пар полюсов возможно только в специальных двигателях, для которых каждая фаза статорной обмотки выполняется из отдельных частей. Например, двухскоростной двигатель имеет обмотку каждой фазы, состоящей из двух оди­наковых частей. Изменяя направление тока в различных частях обмотки каждой фазы, получают в двигателе две различные скорости.

Электромашиностроительные заводы изготовляют двух-, трех — и четырех­скоростные двигатели. Трехскоростные имеют две независимые статорные об­мотки, из которых одна обеспечивает получение двух скоростей переключением, а третью скорость дает вторая обмотка, имеющая отличное от первой обмотки число пар полюсов.

Четырехскоростные двигатели имеют по две статорные обмотки, каждая из которых обеспечивает получение дву» различных скоростей.

Такие двигатели обеспечивают ступенчатое регулирование скорости в диа­пазоне 8:1. При этом регулирование скорости вращения может быть осуще­ствлено как при постоянном — моменте, так и при постоянной мощности.

  • РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ ИЗМЕНЕНИЕМ ЧАСТОТЫ ПИТАЮЩЕГО НАПРЯЖЕНИЯ
  • РЕГУЛИРОВАНИЕ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
  • Рекомендации по выбору бизнеса
  • Строительное оборудование МСД
  • Тепловые насосы

АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД В ПРОКАТНОМ ПРОИЗВОДСТВЕ

ЧАСТОТНЫЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА

■Ч- В случае подачи на вход разомкнутой одноконтурной системы гармониче­ского колебания синусоидального типа с угловой частотой ш (для удобства сину­соидальную функцию, изображаемую на комплексной плоскости вектором, за­меняют показательной функцией с …

ОСОБЕННОСТИ ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМОВ

В замкнутых системах автоматического управления под дей­ствием различных возмущений возникает переходный процесс, характеризующий переход системы из одного установившегося состояния к другому. Характер переходного процесса зависит от свойств и характеристик системы, …

ТИРИСТОРНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ЧАСТОТЫ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Электромашинные преобразователи частоты включают вра­щающиеся электрические машины, имеют механический метод управления частотой, громоздки в своем исполнении. Развитие силовой полупроводниковой техники привело к созданию регули­руемых электроприводов переменного тока, получающих питание от …

Продажа шагающий экскаватор 20/90

Цена договорная
Используются в горнодобывающей промышленности при добыче полезных ископаемых (уголь, сланцы, руды черных и
цветных металлов, золото, сырье для химической промышленности, огнеупоров и др.) открытым способом. Их назначение – вскрышные работы с укладкой породы в выработанное пространство или на борт карьера. Экскаваторы способны
перемещать горную массу на большие расстояния. При разработке пород повышенной прочности требуется частичное или
сплошное рыхление взрыванием.
Вместимость ковша, м3 20
Длина стрелы, м 90
Угол наклона стрелы, град 32
Концевая нагрузка (max.) тс 63
Продолжительность рабочего цикла (грунт первой категории), с 60
Высота выгрузки, м 38,5
Глубина копания, м 42,5
Радиус выгрузки, м 83
Просвет под задней частью платформы, м 1,61
Диаметр опорной базы, м 14,5
Удельное давление на грунт при работе и передвижении, МПа 0,105/0,24
Размеры башмака (длина и ширина), м 13 х 2,5
Рабочая масса, т 1690
Мощность механизма подъема, кВт 2х1120
Мощность механизма поворота, кВт 4х250
Мощность механизма тяги, кВт 2х1120
Мощность механизма хода, кВт 2х400
Мощность сетевого двигателя, кВ 2х1600
Напряжение питающей сети, кВ 6
Более детальную информацию можете получить по телефону (063)0416788

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector