Расчет магнитной цепи асинхронного двигателя

Расчет магнитной цепи асинхронного двигателя

Основные понятия

Магнитодвижущая сила обмотки статора созда­ет магнитный поток, который замыкается через эле­менты магнитной системы машины. Магнитную систему асинхронной машины называют неявнополюсной (рис. 11.1), так как она не имеет явно выра­женных магнитных полюсов (сравните с рис. 20.1). Количество магнитных полюсов в неявнополюсной магнитной системе определяется числом полюсов в обмотке, возбуждающей магнитное поле, в данном случае в обмотке статора. Магнитная система маши­ны, состоящая из сердечников статора и ротора, представляет собой разветвленную симметричную магнитную цепь. Например, магнитная система четырехполюсной машины состоит из четырех одина­ковых ветвей, в каждой из которых замыкается по­ловина магнитного потока одного полюса (рис. 11.1). В двухполюсной машине таких ветвей две, в шестиполюсной — шесть и т. д. Каждая из таких ветвей образует неразветвленную магнитную цепь, которая и является предметом расчета. На рис. 11.2 представлена магнитная цепь неявнополюсной ма­шины. Здесь видны участки магнитной цепи: воз­душный зазор δ, зубцовый слой статора h_z1, зубцовый слой ротора h_z1 , спинка ротора L_c2, спинка статора L_c1. Замыкаясь в магнитной цепи, магнитный поток проходит воздушный зазор и зубцовые слои статора и ротора дважды.

Каждый из перечисленных участков оказывавает магнитному потоку некоторое магнитное сопротив­ление. Поэтому на каждом участке магнитной цепи затрачивается часть МДС обмотки статора, называемая магнитным напряжением:

= 2F_δ + 2F_zl + 2F_z2 + F_cl+F_c2, (11.1)

где — МДС обмотки статора на пару полюсов в режиме х.х., A; F_δ, F_z1, F_z2, F_c1 и F_c2 — магнитные напряжения соответственно воздушного зазора, зубцовых слоев статора и ротора, спинки статора и ро­тора, А.

Таким образом, расчет МДС обмотки статора на пару полюсов сводится к расчету магнитных напряжений на всех участках маг­нитной цепи.

Полученное в результате расчета магнитной цепи значение МДС на пару полюсов

позволяет определить намагничиваю­щий ток (основную гармонику) обмотки

I_1μ = (11.2)

Исходным параметром при расчете магнитной цепи асин­хронного двигателя является максимальная магнитная индукция в воздушном зазоре В_δ. Величину В_δ принимают по рекомендуемым значениям в зависимости от наружного диаметра сердечника статора D_1нар и числа полюсов 2р. Например при D_1нар = 300 800 мм рекомендуемые значения

Рис. 11.1. Магнитное поле четырехполюсной Рис. 11.2. Магнитная цепь

асинхронной машины асин­хронной машины

В_δ = 0,80 1,1 Тл соответственно. При этом для двигателей с большим 2р принимают большие значе­ния В_δ.

Магнитная индукция В_δ определяет магнитную нагрузку двигателя: при слишком малом В_δ магнитная система двигателя недогружена, а поэтому габаритные размеры двигателя получаются неоправданно большими; если же задаться чрезмерно большим течением В_δ, то резко возрастут магнитные напряжения на участ­ках магнитной системы, особенно в зубцовых слоях статора и ротopa, в результате возрастет намагничивающий ток статора I_1μ снизится КПД двигателя (см. § 13.1).

Для изготовления сердечников статора и ротора асинхрон­ных двигателей обычно применяют холоднокатаные изотроп­ные листовые электротехнические стали, обладающие одинаковой магнитной проводимостью вдоль и поперек проката листов

Расчет магнитной цепи асинхронного двигателя

Расчет магнитной цепи электрической машины состоит в ос­новном в определении магнитных напряжений для всех ее участ­ков. Магнитное напряжение F_x для любого участка магнитной це­пи равно произведению напряженности поля на этом участке Н_х на его длину l_Х.

Участки магнитной цепи различаются конфигурацией, разме­рами и материалом. Наибольшее магнитное напряжение в воздуш­ном зазоре δ. Напряженность магнитного поля в воздушном зазоре

H_δ = B_δ/ μ, где μ = 4π/ 10 -7 Гн/м. Расчетная длина зазора l_δ = δk_δ , где k_δ, — коэффициент воздушного зазора, учитывающий увеличение магнитного сопротивления зазора, вызванное зубчато­стью поверхностей статора и ротора, ограничивающих воздушный зазор в асинхронном двигателе (k_δ > 1). Учитывая это, получим вы­ражение магнитного напряжения воздушного зазора (А):

где δ — значение одностороннего воздушного зазора, мм.

Обычно магнитное напряжение двух воздушных зазоров, вхо­дящих в расчетную часть магнитной цепи асинхронного двигателя (рис. 11.2), составляет — 85% от суммарной МДС на пару полю­сов . Из этого следует, насколько значительно влияние вели­чины воздушного зазора δ на свойства двигателя. С увеличением δ МДС значительно возрастает, что ведет к увеличению намаг­ничивающего тока статора I_1μ [см. (11.2)], а, следовательно, ведет к росту потерь и снижению КПД двигателя. И наоборот, с уменьше­нием δ уменьшается , что ведет к росту КПД, т. е. двигатель становится более экономичным в эксплуатации. Однако при слишком малых зазорах δ усложняется изготовление двигателя (он становится менее технологичным), так как требует более высокой точности при обработке деталей и сборке двигателя. При этом снижается надежность двигателя. Объясняется это тем, что при очень малых зазорах δ

Рис. 11.3. Магнитная харак­теристика асинхронной ма­шины

возрастает вероятность возникновения не­равномерности зазора и, как следствие, вероятность задевания ро­тора о статор.

Кроме воздушного зазора все остальные участки магнитной цепи двигателя выполнены из стали (зубцовые слои статора h_z1 и ротора L_c2, спинки статора L_c1 и ротора L_c2). Непосредственный расчет магнитных напряжений для этих участков затруднен, так как из-за магнитного насыщения стали между напряженностью магнитного поля Н_x и магнитной индукцией В_х нет прямой пропорциональности. Поэтому для определения напряженности Н_х по полученному значению магнитной индукции В_х необходимо пользоваться таблицами намагничивания H = f(B) для данной марки электротехничес­кой стали.

Асинхронные двигатели проектируют таким образом, чтобы их магнитная система была магнитно насыщена. На рис. 11.3 представлена магнитная характеристика асинхронного двигателя Ф_* = f( _*) представляющая собой зависимость относительного значения основного магнитного потока Ф_* = Ф/Ф_ном от относительного значения МДС _* = / _ном. Здесь Ф_ном и _ном — номинальные значения основного магнитного потока и МДС обмотки статора в режиме холостого хода, соответствующие истинному значению магнитной индукции В_δ. Магнитная характе­ристика в начальной части прямолинейна, а затем, когда в магнит­ной системе наступает магнитное насыщение, она искривляется.

Степень насыщения магнитной цепи машины количественно характеризуется коэффициентом магнитного насыщения, который может быть определен по магнитной характеристике следующим образом. Из начала координат проводим прямую — касательную, к магнитной характеристике — до пересечения с отрезком bа в точке с (рис. 11.3). Коэффициент магнитного насыщения определяется как отношение отрезка bа, представляющего собой полную МДС ( _*= 1), к отрезку bс, представляющему

собой магнитное напряжение удвоенного воздушного зазора (2F_δ* = 2F_δ / _ном):

Обычно для асинхронных машин k_μ = 1,2 1,5

Пример11.1. Воздушный зазор трехфазного асинхронного двигателя δ = 0,5 мм,

максимальное значение магнитной индукции В_δ = 0,9 Тл. Обмотка статора четырехполюсная, число последовательно соединенных витков в обмотке одной фазы

ω₁ = 130, обмоточный коэффициент k_об1 = 0,91. Определить значение намагничивающего тока обмотки статора I_1μ, если коэффициент воздушного зазора k_δ = 1,38, а коэффициент магнитного насыщения k_μ = 1,4.

Магнитное напряжение воздушного зазора по (11 .4)

F_δ = 0,8 В_δ δ k_δ • 10 3 = 0,8 • 0,9 • 0,5 • 1,38 • 10 3 = 497 A.

Так как коэффициент магнитного насыщения k_μ = _ном / (2F_δ), то МДС обмотки статора в режиме х.х. на пару полюсов

_ном = 2F_δ k_μ =2 • 497 • 1,4 = 1392 А.

Намагничивающий ток статора по (11.2)

I_1μ = p _ном / (0,9 m₁ ω₁ k_об1) = 2 • 1392 / (0,9 • 3 • 130 • 0,91) = 8,7 A

Если воздушный зазор данного двигателя увеличить на 20%, т. е. принять δ = 0,6 мм (при прочих неизменных условиях), то намагничивающий ток статора станет равным I_1μ = 10,4 А, т. е. он возрастет пропорционально увеличению воз­душного зазора.

Дата добавления: 2015-11-18 ; просмотров: 3346 ;

Способ управления двухфазным асинхронным двигателем и устройство для его осуществления

— электрический двигатель переменного тока с двумя обмотками, сдвинутыми в пространстве на 90°. При подаче на двигатель двухфазного тока, сдвинутого по фазе на 90°, образуется вращающееся магнитное поле. Короткозамкнутый ротор двигателя обычно изготавливается в виде «беличьего колеса». Обычно число стержней короткозамкнутого ротора не связано с числом пар полюсов статора, то есть при двух парах полюсов статора число стержней ротора может быть, например, 14 штук. Есть некие соображения, по которым число стержней ротора должно быть связано с числом полюсов ротора.

Асинхронный однофазный электродвигатель

Если прервать один из трех питающих проводов вращающегося асинхронного трехфазного электродвигателя, то при небольшой нагрузке он будет продолжать работу на одной фазе. В двигателе остается вращающееся поле. Однако при однофазном включении в состоянии покоя такой двигатель не будет работать даже без нагрузки. Если третью фазу обмотки подключить через конденсатор к одному из двух питающих проводов, то трёхфазный двигатель, подсоединенный к сети однофазного тока, начнет работать и его рабочие характеристики будут сходны с характеристиками обычного трехфазного асинхронного двигателя.

Модель цепи ротора

Когда к обмоткам статора приложено напряжение, в обмотке ротора индуцируется ЭДС. Чем больше относительное движение магнитного поля между ротором и статором, тем большее ЭДС индуцируется в роторе и тем больше частота вращения ротора.

Самое большое относительное движение магнитного поля происходит тогда, когда ротор находится в неподвижном состоянии. Такое состояние называется заторможенным ротором (
locked-rotor
) или состояние блокированного ротора (
blocked-rotor
). В этом состоянии максимальное ЭДС и максимальная частота вращающегося магнитного поля, которое проходит сквозь обмотку ротора. Наименьшее ЭДС и частота вращающегося магнитного поля, которое проходит сквозь ротор соответствует движению ротора с той же скоростью, что и скорость магнитного поля статора.

Здесь необходимо рассматривать генерацию ЭДС в роторе относительно движения ротора и магнитного потока. Если относительно ротора магнитное поле не движется, а значит, нет изменения магнитного потока, проходящего через витки ротора, тогда и ЭДС не возникает и потому ток в роторе отсутствует.

Величина и частота ЭДС, которая индуцируется в роторе при любой скорости ротора, между этими двумя крайностями, прямо пропорциональна скольжению ротора. Таким образом, если величину ЭДС ротора при условиях заторможенного ротора обозначается как ER0

, то величина ЭДС ротора при любом скольжении определяется следующим выражением:

А также частота вращения ротора при любом скольжении:

Это ЭДС индуцируется в роторе, которое содержит как активное, так и реактивное сопротивления. Активное сопротивление ротора RR

является постоянным и не зависит от скольжения, в то время как на реактивное сопротивление ротора скольжение оказывает сложное влияние.

Реактивное сопротивление ротора асинхронного двигателя зависит от индуктивности ротора, а также от частоты тока в роторе и от величины напряжения на обмотке ротора. При индуктивности ротора LR

, его реактивное сопротивление определяется уравнением:

В результате эквивалентная схема ротора приобретает следующий вид:

Ток в цепи ротора определяется следующим уравнением:

Таким образом, общий импеданс (общее сопротивление) ротора с учётом его скольжения в итоге будет равен:

В этом случае, с учётом преобразования, эквивалентная схема цепи ротора приобретает следующий вид:

В этой эквивалентной схеме, ЭДС ротора постоянное ER0

, а общее сопротивление ротора
ZR,EQ
имеет зависимость от скольжения (
s
) ротора. Из приведённого выше уравнения видно, что при малом скольжении активное сопротивление ротора во много раз больше по величине, чем реактивное сопротивление
XR0
. При больших значениях скольжения,
XR0
будет значительно больше, чем активное сопротивление ротора.

Асинхронный двухфазный электродвигатель

Двухфазные асинхронные двигатели: а — с короткозамкнутым ротором; б — с полым ротором

Схема подключения второй обмотки через резистор
Вращающиеся магнитные поля могут быть созданы и двухфазными обмотками, если эти обмотки пространственно смещены на 90° друг относительно друга. Если эти обмотки питать двумя токами, смещёнными на 90° по фазе, то получается, как и в трехфазном электродвигателе, вращающееся магнитное поле.

В двухфазном электродвигателе создается вращающий момент, обусловленный токами, вызванными вращающимся магнитным полем в стержнях ротора электродвигателя. Ротор получает ускорение до тех пор, пока он — как и в трёхфазном асинхронном двигателе — не достигнет определенной конечной частоты вращения, которая ниже частоты вращения поля.

Если обе обмотки статора питать от одной и той же сети однофазного тока, то сдвиг фазы в одной из обмоток, необходимый для получения вращающегося поля, может быть реализован последовательным включением конденсатора с достаточной емкостью[1]. На рисунке показана схема двухфазного асинхронного двигателя с конденсатором при питании от сети переменного тока.

Сдвиг фазы в одной из обмоток можно получить и последовательным включением резистора, но в этом случае увеличиваются потери активной мощности. Также сдвиг фазы получается, если взамен внешнего резистора на полюсе (или полюсах) одной из обмоток размещается короткозамкнутый виток. В этом случае увеличиваются потери активной мощности в соответствующей обмотке, зато исключается внешний резистор. Такие двигатели обычно имеют небольшую мощность и используются, например, в бытовых вентиляторах[2].

В настоящее время расширилась сфера применения двухфазного асинхронного двигателя в виде электродвигателя с полым ротором. В таком электродвигателе вместо обычного короткозамкнутого ротора применяется алюминиевый цилиндр, который может вращаться в воздушном зазоре между внешним и внутренним статорами.

Вращающееся поле вызывает в алюминиевом цилиндре вихревые токи, которые, взаимодействуя с магнитным полем в воздушном зазоре, создают вращающий момент. Цилиндр достигает конечной асинхронной частоты вращения, которая соответствует нагрузке на валу.

Небольшой момент инерции ротора электродвигателя обусловливает благоприятные рабочие характеристики. Электродвигатели с полым ротором рассчитаны прежде всего на небольшие мощности и применяются для автоматического регулирования в компенсационных и мостовых схемах. Одна из обмоток вместе с конденсатором подключается к сети с напряжением, а на вторую обмотку подается управляющее напряжение.

Моделирование асинхронного двигателя со статическим эксцентриситетом ротора

Представлена модель трехфазного асинхронного двигателя со статическим эксцентриситетом ротора; проанализирован гармонический состав тока статора при эксцентриситете ротора, выявлен диагностический критерий.

Ключевые слова: асинхронный двигатель, эксцентриситет ротора, спектр фазного тока.

Эксцентриситет ротора — достаточно часто встречающаяся на практике причина выхода из строя электрических машин. Эксцентриситет ротора вызывает периодическое изменение плотности электромагнитного поля в зазоре машины, тем самым изменяя тяговое усилие от минимума (при максимальном воздушном зазоре) до максимума (при минимальном воздушном зазоре). Данное обстоятельство вызывает дополнительные вибрации машины, негативно влияющие, прежде всего, на подшипники.

Рис. 1. Эксцентрично расположенный ротор

Зазор в такой машине можно представить в следующем виде:

— радиусы расточки статора и ротора соответственно; – воздушный зазор между статором и ротором;
d
— смещение осей статора и ротора, вызванное эксцентриситетом; θ — угол положения рассматриваемого радиального сечения ротора; относительный эксцентриситет ротора [1]:

С изменением величины зазора меняется удельная магнитная проводимость ротора в соответствии с выражением:

где – коэффициент Картера; – магнитная постоянная.

Таким образом, зависимость главной взаимной индуктивности от угла θ приобретает следующий вид:

где – главная взаимная индуктивность при отсутствии эксцентриситета.

Индуктивности обмоток статора и ротора, соответственно:

Рассмотрим известную математическую модель асинхронного двигателя (7) — уравнения обобщенной машины, записанные через потокосцепления в системе координат αβ [2]. При наличии статического эксцентриситета ротора элементы дифференциальных уравнений содержат периодически изменяющиеся значения индуктивностей. Такая особенность системы уравнений требует пересчета индуктивностей для каждого положения ротора.

Модель двигателя с эксцентриситетом ротора получаем заменой соответствующих индуктивностей в системе (7) на выражения (4–6). Модель реализуем в системе Matlab 7.8 с использованием базового инструментария Simulink.

При реализации модели были приняты следующие допущения:

1. Зазор между статором и ротором гладкий (не учитывается зубчатость магнитопроводов);

2. Магнитная система электрической машины ненасыщена.

Элементы системы дифференциальных уравнений представляем в виде соответствующих блоков и структур. Так выражение (4) примет следующий вид:

Рис. 2. Блок, реализующий зависимость главной взаимной индуктивности от угла θ

Рис. 3. Блок, реализующий зависимость индуктивности обмотки статора от угла θ

Функция (5) реализована блоком, изображенным на рис. 3. Аналогично можно представить функцию (6). Из подобных блоков набираются коэффициенты в системе дифференциальных уравнений асинхронного двигателя (а1 — a14).

В результате мы имеем модель, позволяющую исследовать работу двигателя при различной величине статического эксцентриситета ротора. Ограничим объем модели расчетом только проекции тока статора на ось α, соответствующей току статора в фазе А.

Рис. 4. Модель асинхронного двигателя со статическим эксцентриситетом ротора

В модели задаются проекции напряжения обмотки статора u

sα на ось α и
u
sβ на ось β, величина относительного эксцентриситета
ecc
и статический момент нагрузки
Mc
.

В модели регистрируются следующие величины: ток статора i

sα в фазе А, скорость вращения ротора ωr, электромагнитный момент
М
.

Система, представленная на рис. 4, содержит подсистему Subsystem (см. рис. 5), решениями которой являются проекции потокосцеплений. Потокосцепления в основной системе дают решение — искомые функции.

Разработанная модель двигателя с эксцентриситетом ротора позволяет рассматривать как установившийся режим работы, так и переходные процессы, также возможно добавление в модель нестационарной нагрузки.

Рис. 5. Подсистема Subsystem

Рис. 6. Осциллограмма тока статора в фазе А

На рис. 7 представлен спектр тока статора в фазе А при номинальной нагрузке и относительном эксцентриситете ecc=

0,8. На спектре видно, что при статическом эксцентриситете ротора имеют место гармоники, сдвинутые на одинаковый шаг относительно основной. Согласно [3], частоты данных гармоник могут быть вычислены по выражению (8).

где f1

= 50Гц — частота сети; s– скольжение двигателя в исследуемом режиме работы; p — число пар полюсов.

Рис. 7. Спектр тока статора в фазе А

Таким образом, разработанная модель предоставляет возможность изучения влияния статического эксцентриситета на потребляемый ток, электромагнитный момент и скорость вращения. Полученные данные о спектральном составе тока статора при эксцентриситете ротора показывают, что амплитуды составляющих тока на частотах fecc

могут служить диагностическим критерием оценки эксцентриситета ротора. Диагностика эксцентриситета является одной из мер повышения надежности электродвигателя.

1. Геллер Б. Высшие гармоники в асинхронных машинах /Б. Геллер, В. Гамата/ Пер. с англ. под ред. З. Г. Каганова. — М.: «Энергия», 1981. — 352 с.

2. Копылов И. П. Математическое моделирование электрических машин / И. П. Копылов. — М.: Высшая школа, 2001. — 327 с.

3. Dynamic Analysis of Mixed Eccentricity Signatures at Various Operating Points and Scrutiny of Related Indices for Induction Motors / J. Faiz, B. M. Ebrahimi, B. Akin, H. A. Toliyat // IET Electric Power Applications. — 2010. — Vol.4. — P.1–16.

Эксплуатация электрических машин и аппаратуры — Различные неисправности трехфазных асинхронных двигателей

Содержание материала

Повреждение одного или нескольких стержней беличьей клетки короткозамкнутого ротора.

В настоящее время указанная неисправность встречается относительно часто в роторах, залитых алюминием под давлением.
При работе двигателя с поврежденными роторными стержнями скорость вращения ротора с одинаковой нагрузкой будет меньше, чем в таком же двигателе с исправным ротором. В отдельных случаях двигатель с поврежденными стержнями ротора может вообще не развернуться до рабочей скорости вращения ротора даже при малой нагрузке. При значительном количестве поврежденных стержней ротор загруженного двигателя останавливается, двигатель терпит аварию, если он не отключается от сети действием защиты. Во всех случаях двигатель с поврежденными роторными стержнями, работающий под нагрузкой, потребляет из сети повышенный ток и перегревается больше исправного двигателя.
Иногда наблюдается выход из строя роторных стержней, сделанных из латуни или меди. Такие явления чаще всего бывают при внезапном заклинивании приводного механизма или при пуске двигателя, приводящего во вращение неисправные механизмы с большими маховиками.
Если при эксплуатации двигателя появятся признаки неисправности беличьей клетки ротора, необходимо двигатель разобрать и проверить роторные стержни. Рекомендуется проверять целость стержней при профилактических ремонтах двигателя.

Рис. 112. Проверка целости стержней короткозамкнутого ротора:1 — электромагнит переменного тока; 2 — проверяемый ротор; 3 — лист электрокартона со стальными опилками.

Проверять исправность беличьей клетки ротора лучше всего электромагнитом переменного тока и листом электрокартона с чугунными или стальными опилками.
Ротор ставят в раздвижной электромагнит, как показано на рисунке 112.

В обмотку электромагнита включают ток, переменным магнитным потоком наводится э. д. с. во всех роторных стержнях, ток протекает только по целым стержням. На поверхность ротора накладывают лист электрокартона со стальными опилками.
Вдоль целых роторных стержней опилки рассыпаются, на них действует магнитное поле стержней с током. Если стержни поврежденные, опилки не рассыпаются.

Обрыв одной фазы ротора двигателя с контактными кольцами.

При обрыве одной фазы в роторной цепи двигателей с контактными кольцами возникает так называемый эффект Гёргеса — при работе двигателя скорость ротора снижается примерно в два раза, статорный ток резко возрастает до опасных пределов; при пуске двигателя скорость ротора не превышает половины номинальной. Статорный ток большой.
Этот эффект возникает независимо от того, где произошел обрыв: в обмотке ротора, в щеточном аппарате или в реостате. Для выявления неисправности необходимо отсоединить реостат от роторной цепи и поочередно проверить целость цепей ротора, щеточного аппарата и реостата контрольной лампой. Сначала надо проверить целость обмотки ротора, касаясь концами контрольной лампы поочередно первого и второго, второго и третьего, первого и третьего колец.

Рис. 113. Проверка целости обмотки фазового ротора:
1 — ротор; 2 — контактные кольца.

Так же проверяют надежность контактов щеток с кольцами и целость проводников, соединяющих щетки с клеммником ротора, и реостат. Каждая из трех проверок должна быть сделана при всех положениях переключателя реостата. Если проверяемая цепь исправна, лампа горит Схема проверки целости обмотки показана на рисунке 113.

Обрыв одной фазы сети, питающей статор.

Если обрыв произошел во время работы двигателя и нагрузка его не превышает половины номинальной, двигатель продолжает работать с несколько большим потреблением энергии из сети, скорость его понижается незначительно. При больших нагрузках двигатель останавливается, обмотка выходит из строя, если нет надлежащей защиты. Двигатель после остановки не может быть запущен даже на холостом ходу, так как вместо вращающегося магнитного поля при трех фазах есть пульсирующее магнитное поле. Обрыв одной из фаз питающей сети чаще всего бывает вследствие перегорания одной из плавких вставок, защищающих двигатель. При подозрении на обрыв одной из фаз сети следует двигатель остановить и пустить его вновь на холостом ходу. Если фаза оборвана, двигатель гудит и не разворачивается.
Найти отсутствующую фазу легче токоизмерительными клещами. Для определения такой фазы достаточно двигатель включить на короткое время и быстро измерить ток во всех фазах. В оборванной фазе тока не будет.
Отсутствующие фазы можно проверить и контрольной лампой. Для этого питающие провода отсоединяют от двигателя и ставят под напряжение, трижды подключают один из концов лампы поочередно к каждому проводу, а другой — к корпусу двигателя. На поврежденном проводе лампа гореть не будет. Если трансформатор, питающий данную электроустановку, с изолированной нейтралью, лампу следует включить между линейными проводами первым и вторым, вторым и третьим, первым и третьим. Лампа будет гореть из трех включений только один раз на целых проводах.
При проверках напряжение лампы должно соответствовать

Рис. 114. Работа асинхронного электродвигателя по схеме открытого треугольника. Показания амперметра А2 в 1,73 раза больше показаний амперметров А1 и А3.
напряжению сети: в первом случае фазному, во втором линейному.

Внутренний обрыв одной фазы обмотки статора.

При соединении обмотки звездой внутренний обрыв одной фазы дает такие же результаты, как при обрыве одной фазы питающей сети. Соединяя обмотку статора треугольником, внутренний обрыв одной фазы трудно заметить сразу. В этом случае обмотки двух целых фаз двигателя окажутся подключенными к сети по схеме открытого треугольника, как показано на рисунке 114. Током, протекающим по обмотке статора, создается вращающееся магнитное поле, и двигатель хорошо берет с места, развивает нормальную скорость. Во время работы под нагрузкой двигатель потребляет из сети повышенный ток: две фазы статора, оставшиеся в работе, перегреваются. Двигатель потребляет из сети больше энергии, чем в нормальном режиме, и в отдельных случаях может развить момент, близкий к номинальному при сильном перегреве двух работающих фаз. Нередко обмотка двигателя полностью выходит из строя при работе двигателя по схеме открытого треугольника. Указанную неисправность можно определить, измерив линейный ток в фазах работающего двигателя. Ток в одной из фаз при открытом треугольнике примерно в 1,7 раза больше тока двух других фаз.

Витковое замыкание в обмотке статора.

При таком замыкании двигатель сильно гудит, величина тока во всех фазах неодинакова, если двигатель под нагрузкой, ротор вращается с пониженной скоростью. Через некоторое время после возникновения виткового замыкания двигатель дымит, появляется характерный запах горящей изоляции.

Витковое и междуфазное замыкание в обмотке ротора двигателя с контактными кольцами.

При таком замыкании обмотка ротора перегревается, ток в фазах статора колеблется, обмотка статора нагревается больше обычного, при пуске и работе с сопротивлением роторной цепи обмотка ротора дымит.
Если замкнутых витков много, ротор без нагрузки разворачивается даже при разомкнутых кольцах, а под нагрузкой двигатель долго разворачивается и сильно нагревается.
При междуфазном замыкании в обмотке ротора двигатель разворачивается при разомкнутых кольцах чаще всего до половинной скорости, а по обмотке статора протекает колеблющийся ток, который может быть больше номинального значения.

Неисправности щеточного аппарата в двигателях с контактными кольцами.

Эти неисправности внешне в конечном счете приводят к искрению щеток, иногда происходит пробой изоляции между кольцами в процессе пуска двигателя, так как напряжение между кольцами в этот момент имеет максимальное значение.
При эксплуатации щетки искрят чаще из-за ослабления щеточных пружин. Усилие, с которым пружина прижимает щетку к кольцу, можно определить динамометром. Ориентировочная величина усилия в килограммах должна соответствовать подсчитанной по формуле:
F = 0,255 [кГ],
где 0,25 — удельное давление на меднографитную щетку, кГ/см2;
S — площадь щетки, см2.
Повышенное давление на щетку также вызывает искрение, щетки перегреваются от повышенного трения. При замене сносившихся щеток новыми следует поставить щетки той же марки, в противном случае может появиться искрение. Новые щетки должны свободно двигаться в обойме щеткодержателя. Перед пуском двигателя щетки надо пришлифовать к кольцам.
Контактные кольца должны быть цилиндрическими, без биения. При биении колец щетки перемещаются в обоймах щеткодержателей, если биения нет, щетки неподвижны. Искрение щеток может
быть из-за слабого крепления колеи, из-за неровной контактной поверхности колец.
В процессе работы двигателя щеточный аппарат загрязняется меднографитовой пылью, а иногда и смазкой от ближайшего подшипника. Все это обусловит появление искрения и перекрытия щеточного аппарата дугой.

Отклонение напряжения питающей сети от номинального значения.

Напряжение сельских электрических сетей колеблется в значительных пределах, официально узаконено отклонение напряжения на ±7,5% от номинального. Однако эти отклонения бывают значительно больше. При повышенном напряжении сети активная сталь машины равномерно перегревается даже при отсутствии нагрузки, двигатель потребляет из сети повышенный намагничивающий ток. При значительных повышениях напряжения изоляция обмотки статора разрушается вследствие перегрева ее от высокой температуры активной стали и большой величины намагничивающего тока. Эксплуатировать электродвигатели при повышенных напряжениях не рекомендуется.
При пониженном напряжении сети активная сталь машины не перегревается, а обмотки перегреваются, так как двигатель потребляет повышенный ток при поминальной нагрузке. В случае понижения напряжения необходимо уменьшить нагрузку на двигатель, чтобы он потреблял из сети номинальный ток. При значительных уменьшениях напряжения затрудняется пуск двигателя — резко уменьшается его пусковой момент. При длительных понижениях напряжения сети его следует повысить перестановкой анцапф силового трансформатора. Понижение напряжения возможно также из-за недостаточного сечения линии электропередачи. В этом случае повысить напряжение можно, увеличив сечение линии или заменив марки проводов (например, вместо алюминиевых медные такого же сечения). При замене сечения или марки проводов следует учитывать механическую прочность опор линии электропередач, если новые провода тяжелее старых.

Неравномерный воздушный зазор между активной сталью ротора и статора.

Это может возникнуть вследствие износа замков подшипниковых щитов, слабой посадки подшипников в щиты, прогиба вала и т. д. При неравномерном воздушном зазоре активная сталь вращающегося ротора задевает за активную сталь статора, что вызывает межлистовые замыкания стали. В отдельных случаях обмотки двигателя выходят из строя, так как зубья активной стали статора могут сдвинуться, из-за чего возникнет витковое, или междуфазное, замыкание в обмотке статора. При неравномерном воздушном зазоре некоторые двигатели запускают из какого-нибудь одного определенного положения ротора.

Местные перегревы активной стали статора.

В отдельных случаях эта активная сталь неравномерно нагревается, что вредно отражается на изоляции обмотки. Отдельные места активной стали нагреваются из-за отсутствия изоляции между листами.
Межлистовые замыкания появляются тогда, когда ротор задевает статор или при наличии оплавлений активной стали вследствие витковых или междуфазных замыканий в обмотке статора. Обнаружить межлистовые замыкания можно при разборке двигателя.

Повышенная вибрация двигателя.

В условиях эксплуатации повышенная вибрация двигателя происходит из-за неправильной центровки его с приводным механизмом или ослабления крепления двигателя к фундаментной плите. Значительно реже в двигателе возникает вибрация, потому что не сбалансирован ротор. Эксплуатация двигателя с повышенной вибрацией недопустима.

Перегрузка двигателя.

Если двигатель перегружен, то при номинальном напряжении сети ток в фазах двигателя превышает номинальное значение, скорость ротора несколько ниже паспортной, обмотки двигателя равномерно перегреваются. При значительных перегрузках обмотки выходят из строя в короткий срок. В случае перегрузки двигателя необходимо немедленно уменьшить нагрузку до такой величины, чтобы ток в фазах не превышал паспортного значения.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Нагрузка — асинхронный двигатель

Нагрузка асинхронного двигателя осуществляется соединением двигатели через муфту пли ременную передачу с, рабочей машиной, загрузку которой можно поддерживать постоянной. [1]

Способов нагрузки асинхронного двигателя , используемых на практике, довольно много, каждый из них имеет свою область применения. Основные простейшие способы рассмотрены ниже. [2]

Ток нагрузки асинхронного двигателя является важнейшим показателем его работы, вследствие чего необходимо установить характер зависимости этого тока от других параметров двигателя. [3]

Простейшим способом нагрузки асинхронного двигателя является его торможение посредством одного из тормозных приспособлений. При этом энергия, полученная двигателем от источника питания, теряется в виде тепловых потерь. По указанной причине способ пригоден главным образом для испытания двигателей незначительных мощностей. [4]

Почему при увеличении нагрузки асинхронного двигателя растет ток в статоре. [5]

Добавочные потери при нагрузке асинхронных двигателей возникают за счет действия потоков рассеяния, пульсаций индукции в воздушном зазоре, ступенчатости кривых распределения МДС обмоток статора и ротора и ряда других причин, В короткозамкнутых роторах, кроме того, возникают потери от поперечных токов, т.е. токов между стержнями, замыкающихся через листы сердечника ротора. Эти: токи особенно заметны при скошенных пазах ротора. В таких двигателях, как показывает опыт эксплуатации, добавочные потери при нагрузке могут достигать 1 — 2 % ( а в некоторых случаях даже больше) от подводимой мощности. ГОСТ устанавливает средние расчетные добавочные потери при номинальной нагрузке, равные 0 5 % номинальной потребляемой мощности. [6]

Добавочные потери при нагрузке асинхронных двигателей возникают за счет действия потоков рассеяния, пульсаций индукции в воздушном зазоре, ступенчатости кривых распределения МДС обмоток статора и ротора и ряда других причин. [7]

Добавочные потери при нагрузке асинхронных двигателей возникают за счет действия потоков рассеяния, пульсаций индукции в воздушном зазоре, ступенчатости кривых распределения МДС обмоток статора и ротора и ряда других причин. Эти токи особенно заметны при скошенных пазах ротора. ГОСТ устанавливает средние расчетные добавочные потери при номинальной нагрузке, равные 0 5 % номинальной потребляемой мощности. [8]

Зависимость угла да от нагрузки асинхронного двигателя была рассмотрена в § 12 — 9 при анализе векторной диаграммы двигателя. На холостом ходу угол ср велик, так как двигатель потребляет почти чисто реактивный ток, идущий на создание основного магнитного потока машины. [9]

В этой схеме измерение нагрузки асинхронного двигателя производится с помощью измерительного трансформатора ТМ с двумя первичными обмотками — тока и напряжения. [10]

Таким образом, повышение коэффициента нагрузки асинхронных двигателей приводит благодаря повышению коэффициента мощности к уменьшению суммарных приведенных потерь активной мощности. [12]

Как изменяется скольжение при увеличении нагрузки асинхронного двигателя . [13]

Из аналитических расчетов известно, что чем больше нагрузка асинхронных двигателей за реактором, тем больше должно быть сопротивление реактора для надежной работы аппаратуры по динамическим условиям токов короткого замыкания. Еще в большей степени на выбор реакторов влияет нагрузка синхронных двигателей. [14]