Avtoargon.ru

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

СВОЙСТВА АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И ОБЛАСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

СВОЙСТВА АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ И ОБЛАСТИ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

Максимальное значение к.п. д. для асинхронных двигателей средней и большой мощности составляет 0,75—0,95 (машины большой мощности имеют соответственно больший к. п. д.) Коэффициент мощности cosφ асинхронных двигателей средней и большой мощности при полной нагрузке равен 0,7—0,9. Следовательно, они загружают электрические станции и сети значительными реактивными токами (от 70 до 40% номинального тока), что является существенным недостатком этих двигателей. При нагрузках 25— 50% от номинальной, которые весьма часто встречаются при эксплуатации различных механизмов, коэффициент мощности уменьшается до весьма неудовлетворительных с энергетической точки зрения значений (0,5- 0,75).

При снятии нагрузки с двигателя (при холостом ходе) коэффи­циент мощности уменьшается до 0,25—0,3; поэтому нельзя допускать работу асинхронных двигателей при холостом ходе и значительных недогрузках.

Преимущества асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором следующие:

1. приблизительно постоянная скорость при разных нагрузках;

2. возможность кратковременных механи­ческих перегрузок;

3. простота конструкции;

4. простота пуска и легкость его автоматизации;

5. более высокие соsφ и к. п. д., чем у двигателей с фазным ротором.

Их недостатки:

1.затруднения в регулировании скорости враще­ния;

2. большой пусковой ток;

3. низкий соsφ при недогрузках.

4. невысокий пусковой момент.

Практически асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором применяются в тех случаях, когда не требуется регу­лирования скорости вращения двигателя и возможен пуск на холостом ходу.

Преимущества асинхронных электродвигателей с фазным ротором:

1. большой начальный вращающий момент;

2. возможность кратко­временных механических перегрузок;

3. приблизительно постоянная скорость при различных нагрузках;

4. меньший пусковой ток по срав­нению с двигателями с короткозамкнутым ротором;

5. возможность применения автоматических пусковых устройств.

Практически асинхронные электродвигатели с фазным ротором применяются в тех случаях, когда требуется уменьшить пусковой ток и повысить пусковой момент, а также когда требуется регулиро­вание скорости в небольших пределах.

Перегрузочная способность электродвигателей характеризуется отношением максимального момента двигателя Мmaks к его номинальному моменту Мном. в зависимости от величины мощности и назначения двигателя отношение Мmaks/ Мном колеблется примерно в пределах 1-3.

Работа при пониженном напряжении и обрыве одной из фаз.

Понижение напряжения сети не оказывает существенного влияния на частоту вращения асинхронных двигателей. Однако, в этом случае сильно уменьшается максимальный вращающий момент, который может развить асинхронный двигатель (при понижении напряжения на 30% он уменьшается примерно в два раза). Поэтому при падении напряжения двигатель может остановиться, а при низком напряже­нии — не включиться в работу.

При обрыве одной из фаз двигатель продолжает работать, но по неповрежденным фазам будут протекать токи повышенной величины, вызывающие увеличенный нагрев обмоток такой режим является ненормальным и не должен допускаться. Пуск двигателя с оборванной фазой невозможен, т.к. при этом не создаётся вращающееся магнитное поле, поэтому ротор не будет вращаться.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Перегрузочную способность

Определение мощности двигателя для производственного механизма выполняется в соответствии с нагрузкой на его валу по условиям нагрева. После того как двигатель выбран по условиям нагрева по каталогу, его проверяют по перегрузочной способности и условиям пуска.

В ряде случаев момент нагрузки на отдельных участках может оказаться больше максимально допустимого момента двигателя. Асинхронный двигатель может при этом остановиться, а на коллекторе двигателя постоянного тока может возникнуть недопустимое искрение. Поэтому после выбора двигателя любым из описанных выше методов его необходимо проверить по перегрузочной способности, исходя из условия

Двигатель должен быть выбран так, чтобы его мощность использовалась возможно полнее. Во время работы двигатель должен нагреваться примерно до предельно допустимой температуры, но не выше ее. Кроме того, двигатель должен нормально работать при возможных временных перегрузках и развивать пусковой момент, требуемый для данной рабочей машины. В соответствии с этим мощность двигателя выбирается в большинстве случаев на основании условий нагрева (выбор мощности по нагреву), а затем производится проверка соответствия перегрузочной способности двигателя условиям пуска машины и временным перегрузкам. Иногда (при большой кратковременной перегрузке) приходится выбирать двигатель по требуемой максимальной мощности. В подобных условиях длительная мощность двигателя часто полностью не используется.

При использовании метода эквивалентных величин для расчета мощности двигателя или проверки его по нагреву необходимо предварительно произвести проверку двигателя по перегрузочной способности и пусковому моменту.

Требование лучшей загрузки и, следовательно, использования двигателя в случаях длительной работы с переменной нагрузкой удовлетворяется при выборе двигателя с номинальным моментом М„, близким к эквивалентному моменту Мэкв. При этом может оказаться, что в некоторые периоды времени двигатель будет нагружен моментами больше номинального, т. е. перегружен. Такие перегрузки допустимы только в пределах перегрузочной способности двигателя.

Асинхронные короткозамкнутые двигатели, кроме проверки по перегрузочной способности, особенно при кратковременной работе, выбирают по пусковому моменту. Поскольку эти двигатели обладают сравнительно небольшим пусковым моментом, необходимо сравнить начальный статический момент Мс пач, создаваемый рабочей машиной, и пусковой момент МП двигателя. Условию нормального пуска соответствует неравенство Л1п>Л1с.нач.

Так как в лопостях центробежного насоса, опущенного вместе с погружным элэктродэигатзлзм в скважину, всэгда имеется определенная часть пластовой жидкости, то условия пуска погружного двигателя тяжелые,и он должен развивать достаточно высокий пусковой момент. Поэтому кратности пусковых моментов погружных двигателей имеют высокие значения С f^u/^M * 1,8. 2,3), которые приближается к значений» коэффициентов их перегрузочной способности. Технические данные погружных двигателей сэрии 1Ш и центробежных электронасосов, работающих с ними, приведены в хабл.4.1 и 4.2 [1Д] . В табл.4.2 посла обозначения центробежного электронасоса С’ЗЦН) первое чило означает типоразмер насоса, второе число — производительность насоса, м3/сутки, а третье число — расчетный напор, развиваемый насосом, и.

Читать еще:  Что такое двигатель паук на бмв

Отступление от этого правила целесообразно только в том случае, когда момент статического сопротивления быстро уменьшается с уменьшением частоты вращения (например, приводы центробежных насосов и нагнетателей). При этом более быстрое уменьшение напряжения по сравнению с частотой улучшает энергетические показатели двигателя, и в то же время уменьшение максимального момента, с точки зрения перегрузочной способности, не опасно. К достоинствам частотного регулиро-

Таким образом, при правильном выборе двигателя будут обеспечены необходимая производительность исполнительного механизма, хорошие энергетические показатели электропривода и надежная работа. При выборе двигателя исходят из его нагрева при работе в требуемом режиме и кратковременной перегрузочной способности. Если номинальная мощность двигателя составляет Рн, это значит, что при продолжительной (длительной) нагрузке, равной Рн, и температуре окружающей среды 40° С двигатель нагреется до своей предельной температуры, определяемой классом изоляции обмоток двигателя. Обычно это происходит спустя несколько часов после начала работы.

Если при роторном бурении желательно иметь мягкую характеристику и минимальный момент инерции приводного двигателя для предотвращения поломки труб, то при бурении погружными двигателями этой опасности нет. С точки зрения улучшения отработки долот целесообразно, чтобы их частота вращения при толчках нагрузки мало изменялась. Толчки нагрузки должны преодолеваться за счет высокой перегрузочной способности двигателя. Диаметр погружных двигателей невелик, поэтому момент инерции их роторов незначителен. Вследствие этого двигатели электробуров должны иметь жесткую механическую характеристику и значительную кратность максимального момента.

Таким образом, при правильном выборе двигателя обеспечиваются необходимая производительность исполнительного механизма, хорошие энергетические показатели электропривода и надежная работа. При выборе двигателя исходят из его нагрева при работе в требуемом режиме и кратковременной перегрузочной способности. Если номинальная мощность двигателя составляет РНОМ, это значит, что при продолжительной (длительной) нагрузке, равной РНом, и температуре окружающей среды 40°С двигатель нагреется до своей предельной температуры, определяемой классом изоляции обмоток двигателя.

быстродействие; улучшенные условия коммутации, что увеличивает их перегрузочную способность; малые габаритные размеры и масса; повышенная надежность. К недостаткам микродвигателей с печатной обмоткой без коллектора можно отнести меньший срок службы из-за износа проводников печатной обмотки от трения щеток.

Отношение МК/М„ОМ характеризует перегрузочную способность двигателя.

Максимальный момент определяет перегрузочную способность асинхронного двигателя. Выражение (14.32) показывает, что М^ не

Введение гидравлических передач (турботрансформаторов) увеличивает перегрузочную способность привода по моменту, исключает ряд нежелательных явлений при совместной работе дизелей на общую трансмиссию, улучшает условия работы дизелей и в ряде случаев увеличивает скорости подъема инструмента.

Введение гидравлических передач (турботрансформа-торов) увеличивает перегрузочную способность привода по моменту, исключает ряд нежелательных явлений при совместной работе дизелей на общую трансмиссию, улучшает условия работы дизелей, в ряде случаев увеличивает скорости подъема инструмента.

При выборе типа генератора для автономных СЭ необходимо рассматривать рад критериев, характеризующих генераторы: предельную мощность, перегрузочную способность, механическую прочность, удельную массу, инерционность, КПД, надежность, стоимость.

Пунктиром нанесена внешняя характеристика генератора при работе только постоянных магнитов, регулировочная характеристика приведена на 1.11,6. Предельный ток 1пр определяет перегрузочную способность генератора и соответствует максимально возможному току в обмотке возбуждения.

Для генераторов смешанного возбуждения проблемы самовозбуждения нет, так как начальное напряжение определяется магнитами. Применение системы гармонического компаундирования позволяет стабилизировать выходное напряжение, а самое главное, устранить основной недостаток МЭГ — увеличить перегрузочную способность.

за счет увеличения мощности магнитоэлектрического подвозбудителя. В генераторах с постоянными магнитами, а также с внутризамкнутым магнитопроводом это требование не выполняется из-за плохого использования магнита и большого рассеяния в дополнительных зазорах генератора типа «сексин». Применение принципа гармонического компаундирования позволяет и здесь получить ощутимый эффект. Выполнение магнитоэлектрического генератора со смешанным возбуждением, т.е. применение генератора с постоянными магнитами в комплексе с «сексином» и питанием обмотки возбуждения «сексина» от гармонической обмотки основного генератора, позволяет увеличить перегрузочную способность.

Замедление. Для обеспечения интенсивного замедления инструмента при приближении элеватора к роторному столу целесообразно полностью использовать перегрузочную способность (максимальный момент) электротормоза за счет форсировки возбуждения. Для электромагнитного порошкового тормоза максимальный тормозной момент в широком диапазоне частот вращения постоянен. Для индукционного электротормоза и других электрических машин с нелинейными механическими характеристиками максимальный момент при замедлении до посадочной скорости ип поддерживается постоянным (т. е. до перехода в зону малых частот вращения, когда момент падает особенно интенсивно) регулированием тока возбуждения в функции частоты вращения. Как и в случае подъема, среднее значение максимального тормозного момента при расчете элементов диаграммы скорости может быть принято в размере 0,85 — 0,9 от теоретически максимального значения.

При выборе перегрузочной способности электродвигателя следует иметь в виду, что средние значения ускорений при разгоне в реальных спуско-подъемных агрегатах значительно ниже допустимых, что свидетельствует о возможности повышения производительности за счет форсировки переходных процессов (в допустимых пределах, ограниченных условиями безопасности, конструктивными и технологическими условиями). Исходя из этих положений, В. А. Шпилевой [107] рекомендовал довести перегрузочную способность асинхронных буровых двигателей до 3—3,5. Электродвигатели с такой перегрузочной способностью в настоящее время не выпускаются.

Читать еще:  Влияние износа кулачков на работу двигателя

Похожие определения:
Передаточные отношения
Передаточной характеристике
Передающей радиостанции
Передаются одновременно
Передаваемое сообщение
Передвижных энергетических
Перегрева двигателя

Тема: Исследование синхронного реактивного конденсаторного двигателя

Цель: Изучить устройство синхронного реактивного конденсаторного двигателя; получить подтверждение теоретическим сведениям о свойствах реактивных синхронных двигателей.

Задание

1. Зарисуйте схему включения.

2. Ответьте на контрольные вопросы.

Теоретические сведения

Отличительная особенность синхронных реактивных двигате­лей (СРД) — отсутствие у них возбуждения со стороны ротора. Основной магнитный поток в этом двигателе создается исключи­тельно за счет МДС обмотки статора. В двух- и в трехфазных СРД эта МДС является вращающейся.

Принцип действия СРД заключается в следующем. При вклю­чении обмотки статора в сеть возникает вращающееся магнитное поле.

Как только ось этого поля займет положение в про­странстве расточки статора, при котором она будет смещена относительно продольной оси невозбужденных полюсов ротора на угол в сторону вращения (рис. 23.4, а), между полюсами этого поля и выступающими полюсами невозбужденного ротора возникнет реактивная сила магнитного притяжения полюса ротора к полюсу вращающегося поля статора .

Вектор этой силы смещен относительно продольной оси ротора также на угол , поэтому сила имеет две составляющие: нормальную , направленную по продольной оси ротора, и тангенциальную , на­правленную перпендикулярно продольной оси полюсов ротора. Совокупность тангенциальных составляющих реактивных сил на всех полюсах невозбужденного ротора создаст вращающий ре­активный момент , который будет вращать ротор с синхронной частотой .

Рисунок 37.1 — Принцип действия синхронного реактивного двигателя

Схема соединений. Синхронный реактивный двигатель (рисунок 37.2) в отличие от обычного синхронного двигателя не имеет обмотки возбуждения. Его ротор представляет собой явнополюсную шихтованную конструкцию из тонколистовой электротехнической стали с короткозамкнутой пусковой клеткой.

Исследуемый двигатель является конденсаторным, т. е. на его статоре имеются две однофазные обмотки А и В, оси которых сдвинуты в пространстве относительно друг друга на 90 эл. град. В цепь обмотки В включен фазосдвигающий элемент — конденсатор Сраб. Емкость этого конденсатора выбрана таким образом, чтобы обеспечить в двигателе круговое вращающееся поле при номинальной нагрузке.

Для измерения активной мощности, потребляемой двигателем из сети, в схеме применен однофазный ваттметр. Для предохранения амперметра А от повреждения большим пусковым током в схему включен ключ К2. Подводимое к двигателю напряжение регулируют с помощью РНО.

Предполагается, что исследуемый двигатель имеет небольшую мощность (не более 50 Вт) и для его нагрузки используют ленточный тормоз маятникового типа МТ.

Рисунок 37.2 — Схема включения синхронного реактивного конденсаторного двигателя

Контрольные вопросы

1) Какова физическая сущность возникновения реактивного момента?

2) Какие применяются конструкции роторов в синхронных реактивных двигателях?

3) Чем объясняется значительная величина тока х. х. у реактивного двигателя?

4) Что такое момент входа в синхронизм и момент выхода из синхронизма?

5) От каких параметров зависит величина этих моментов?

6) Что такое перегрузочная способность реактивного двигателя и как ее определить экспериментально?

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 38

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Синхронные двигатели трехфазного тока

Страницы работы

Содержание работы

СИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА

§ 137. ОБРАТИМОСТЬ СИНХРОННЫХ ГЕНЕРАТОРОВ И ПРИНЦИП РАБОТЫ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Синхронные генераторы, как и генераторы постоянного тока, обладают свойством обратимости, поэтому каждый синхронный генератор можно использовать как двигатель без изменения конструкции. Известно, что при прохождении трехфазного тока через обмотки статора трехфазной машины в этом статоре создается вращающееся магнитное поле независимо от того, подводится ли ток в обмотки от постороннего источника (например, от другого генератора) или возникает в этих обмотках после замыкания внешней цепи, когда машина работает в качестве генератора. Число оборотов поля зависит от частоты тока, а также от количества пар полюсов, на которое выполнены ротор и обмотка статора. Эти обороты для ротора генератора называются синхронными. Представим себе, что ротор вращается механическим двигателем и совершает строго синхронное число оборотов. Если при этом в статор включить трехфазный ток от постороннего источника, а первичный двигатель отсоединить от генератора, то ротор будет продолжать вращаться с неизменным числом оборотов. Происходит это потому, что в момент включения трехфазного тока в статор в нем создается вращающееся магнитное поле, которое взаимодействует с полюсами ротора (одноименные полюсы отталкиваются, а разноименные притягиваются) и таким образом поддерживает неизменным его вращение. Направление вращения поля всегда можно получить такое же, как и у ротора, если соблюдать определенное чередование фаз в статоре при подведении к нему трехфазного тока. Строгое постоянство числа оборотов двигателя является одним из его положительных свойств, из-за которого двигатель называют синхронным (ротор вращается с такой же скоростью, что и магнитное поле статора). Таким образом, принцип действия синхронного двигателя основан на взаимодействии полюсов вращающегося магнитного поля статора и поля ротора. § 138. ПУСК СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ Работа синхронной машины в качестве двигателя происходит в соответствии с уравнением двигательного режима. Активное сопротивление фазы статора мало, и им можно пренебречь. Для лучшего понимания свойств двигателя рассмотрим несколько подробнее порядок его пуска. Так, как указывалось в предыдущем параграфе, можно пускать только двигатели небольшой мощности. При пуске же мощных двигателей необходимо соблюдать следующие условия. Перед подачей тока в статор в роторной обмотке устанавливают такой ток возбуждения, чтобы возникающие в фазах статора электродвижущие силы были равны в любой момент времени напряжениям в соответствующих фазах постороннего источника тока, но имели противоположное направление. О равенстве электродвижущих сил и напряжений судят по показаниям вольтметров, измеряющих линейные значения, а о направлениях этих величин — по электрическим лампам, соединяющим одноименные фазы источника и двигателя. При равенстве и противоположном направлении электродвижущих сил и напряжений в одноименных фазах ток в лампах отсутствует и они не светятся (электродвижущие силы и напряжения уравновешивают друг друга). В момент затухания ламп включают трехполюсный рубильник и отсоединяют вспомогательный двигатель, вращающий ротор. При этом ротор под действием собственных тормозящих усилий отстает от вращающегося поля на небольшой угол. Вследствие отставания ротора мгновенные значения напряжения источника тока уже не уравновешиваются мгновенными значениями противоэлектродвижущих сил в фазах статора, поэтому в фазы поступает трехфазный ток, который и создает в статоре вращающееся магнитное поле. Это поле в дальнейшем и обеспечивает синхронное вращение ротора. Ток в каждой фазе статора поддерживается благодаря напряжению постороннего источника, которое расходуется на преодоление противоэлектродвижущей силы и электродвижущей силы самоиндукции в виде внутреннего падения напряжения, как это следует из уравнения. Таким образом, пуск синхронного двигателя, в отличие от пуска других электрических двигателей (асинхронных или двигателей постоянного тока), связан с определенными трудностями (требует наличия вспомогательного двигателя, а также точного определения момента включения трехфазного тока в статор), и в этом, конечно, существенный недостаток синхронного двигателя. Как увидим дальше, трудности пуска в настоящее время устраняются благодаря небольшому изменению конструкции двигателя. § 139. ВРАЩАЮЩИЙ МОМЕНТ И СВОЙСТВА СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ Угол, на который отстает ротор двигателя от вращающегося поля статора при пуске, определяет собой величину вращающего момента Мвр в двигателе. Между вращающим моментом двигателя и углом существует зависимость. Из этой зависимости следует, что величина вращающего момента синхронного двигателя изменяется по закону синуса и поэтому имеет максимальное значение Ммакс при угле = 90°. При значениях тормозящего момента, превышающих максимальный момент, двигатель выпадает из синхронизма и быстро останавливается. У нормально выполненных синхронных двигателей перегрузочная способность не превышает 2-2,5. Выпадение синхронного двигателя из синхронизма при объясняется тем, что из-за увеличения угла > 90° полюсы ротора настолько отстают от вращающегося поля статора, что проходят своей серединой мимо середины направление вращения поля одноименных полюсов поля и в результате этого получают сильный толчок в сторону, противоположную направлению вращения. При выпадении из синхронизма двигатель нужно немедленно отключить от питающего его источника, чтобы статорные обмотки не перегрелись из-за больших токов (фактически короткое замыкание при остановке) и чтобы не создалась большая переменная электродвижущая сила в роторной обмотке при пересечении ее вращающимся магнитным полем (что опасно для изоляции обмотки). Рассмотрев физические процессы, происходящие в двигателе, можно сделать вывод, что синхронные двигатели обладают как положительными, так и отрицательными свойствами. Положительным свойством двигателей является строгое постоянство числа их оборотов при переменной нагрузке. К отрицательным свойствам двигателей относятся: 1) трудность пуска и реверсирования, 2) невысокая перегрузочная способность, 3) невозможность регулировки числа оборотов, 4) отсутствие начального вращающего момента. Для устранения трудностей пуска синхронные двигатели в настоящее время снабжают дополнительной короткозамкнутой обмоткой на роторе и пускают сначала как асинхронные (при этом роторная обмотка возбуждения замыкается на небольшое сопротивление и также используется как короткозамкнутая обмотка). После разворота ротора в его обмотку включают постоянный ток от возбудителя и ротор самостоятельно входит в синхронное вращение («догоняет» поле статора). Такой пуск синхронных двигателей называется асинхронным. Короткозамкнутая обмотка, укладываемая в закрытые пазы полюсных наконечников ротора, представляет собой медные или алюминиевые стержни, соединенные с двух сторон дугообразными пластинами. Наличие короткозамкнутых обмоток у синхронного двигателя позволяет ему развивать некоторый пусковой момент, а также несколько повышает его перегрузочную способность. § 140. РЕАКТИВНЫЕ СИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ Реактивные двигатели отличаются от синхронных тем, что их роторы не имеют обмоток возбуждения. Вследствие этого вращающий момент у реактивных двигателей значительно меньше, чем у синхронных (при одинаковых размерах), поэтому двигатели выполняют лишь на небольшие мощности (не более 0,5 квт). Ротор двигателей имеет явно выраженные полюсы из стали с высокой магнитной проницаемостью. Принцип работы двигателя заключается в том, что его ротор под действием поля статора намагничивается и, взаимодействуя с разноименными полюсами этого поля, следует за ним синхронно. Пускаются реактивные двигатели как обычные асинхронные благодаря возникающим вихревым токам в теле ротора при пересечении его вращающимся полем статора. После разворота ротор автоматически входит в синхронизм. На практике очень часто применяются однофазные реактивные двигатели, называемые также конденсаторными синхронными двигателями. Такое название двигатели получили потому, что у них вращающееся магнитное поле двухфазного тока создается с помощью конденсаторов.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector