Avtoargon.ru

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

Свойства и область применения асинхронных электродвигателей

Свойства и область применения асинхронных электродвигателей

Электродвигатели применяются достаточно широко. Асинхронные электродвигатели могут применяться как в бытовой технике, так и на промышленных предприятиях.

Асинхронный электродвигатель благодаря простоте в производстве и надёжности в эксплуатации широко применяют в электрическом приводе. Электродвигатели асинхронные имеют свои специфические свойства, области применения и ограничения использования.

У асинхронного электродвигателя ограничен диапазон регулирования частоты вращения и значительное потребление реактивной мощности в режиме малых нагрузок. Создание регулируемых статических полупроводниковых преобразователей частоты существенно расширяет область применения электродвигателей асинхронных в автоматических регулируемых электроприводах.

Электродвигатель состоит из двух основных частей – статора и ротора. Статором называется неподвижная часть машины. С внутренней стороны статора сделаны пазы, куда укладывается трехфазная обмотка, питаемая трехфазным током. Вращающаяся часть машины называется ротором, в пазах его тоже уложена обмотка. Статор и ротор собираются из отдельных штампованных листов электротехнической стали толщиной 0,35-0,5 мм. Отдельные листы стали изолируются один от другого слоем лака. Воздушный зазор между статором и ротором делается как можно меньше (0,3-0,35 мм в машинах малой мощности и 1-1,5 мм в машинах большой мощности).

В зависимости от конструкции ротора асинхронные электродвигатели бывают с короткозамкнутым и с фазным роторами. Электродвигатели с короткозамкнутым ротором наиболее распространены, они достаточно просты по устройству и удобны в эксплуатации.

Свойства и область применения

Электродвигатели асинхронные с короткозамкнутым ротором имеют следующие преимущества:

  • Электродвигатели асинхронные имеют практически постоянную скорость при разных нагрузках;
  • Есть возможность непродолжительных механических перегрузок;
  • Электродвигатели асинхронные просты в конструкции;
  • Простота пуска электродвигателя асинхронного, легкость его автоматизации;
  • Более высокие cos φ и КПД, чем у двигателей с фазным ротором.

Однако асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором имеют и свои недостатки. К ним относятся:

  • затруднения в регулировании скорости вращения электродвигателя;
  • большой пусковой ток;
  • низкий cos φ при недогрузках.

Применение асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором ограничено, они применяются в тех случаях, когда не требуется регулирование скорости вращения двигателя.

Преимущества асинхронных электродвигателей с фазным ротором:

  • большой начальный вращающий момент;
  • возможность кратковременных механических перегрузок;
  • приблизительно постоянная скорость при различных перегрузках;
  • меньший пусковой ток по сравнению с двигателями с короткозамкнутым ротором;
  • возможность применения автоматических пусковых устройств.

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

Перегрузочная способность электродвигателей асинхронныххарактеризуется отношением максимального момента двигателя Мм к его номинальному моменту Мн. В зависимости от величины мощности и назначения двигателя отношение Мм/Мн колеблется примерно в пределах 1-3.

Посмотреть ассортимент асинхронных электродвигателей

Расчет естественной статической электромеханической и механической характеристик асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Страницы работы

Содержание работы

Для асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, параметры которого представлены в таблице 12, получающего питание от источника напряжения, необходимо решить 6 заданий.

Таблица 12 – Технические данные асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

1). Рассчитать и построить естественные статические электромеханическую I2 ¢ =f(S) механическую характеристику M=f(S).

Скорость идеального холостого хода, для n=1000 об/мин

Активное сопротивление короткого замыкания

Индуктивное сопротивление короткого замыкания

Критическое скольжение, знак “+” соответствует двигательному, а знак “–” генераторному режиму

Коэффициент, входящий в формулу Клосса

Критический момент двигателя, знак “+” соответствует двигательному, а знак “–” генераторному режиму

Естественная механическая характеристика, формула Клосса

Естественная электромеханическая характеристика

На рисунке 25 приведена естественная механическая характеристика, а на рисунке 26 электромеханическая характеристика двигателя.

Читать еще:  Что такое номинальная скорость и синхронная скорость двигателя

Рисунок 25 – Естественная механическая характеристика

Рисунок 26 – Естественная электромеханическая характеристика

2). Рассчитать и построить две механические характеристики динамического торможения (Mmax1=Mке и Mmax2=0.7∙Mке). Определить параметры источника постоянного тока для этих случаев.

Режим динамического торможения асинхронного двигателя является частным случаем питания обмоток статора от источника тока, когда частота тока статора равна нулю. Расчет механических характеристик в этом случае будет вести с учетом нелинейности кривой намагничивания. На рисунке 27 приведена универсальная кривая намагничивания и зависимость реактивного сопротивления цепи намагничивания.

Рисунок 27 – Универсальная кривая намагничивания и зависимость реактивного сопротивления цепи намагничивания

Ток возбуждения в режиме динамического торможения

Обмотки статора включены по схеме «звезда», следовательно, эквивалентный ток статора определим по формуле

ЭДС фазы статора

Реактивное сопротивление цепи намагничивания

Эквивалентный ток статора в относительных единицах к току холостого хода

Основные расчетные формулы для режима динамического торможения

Электромагнитный момент двигателя

Угловая скорость двигателя

Результаты расчетов представлены в таблице 13.

Принцип действия трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Принцип действия трехфазного АД с КЗ ротором основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля и расположенного в этом поле проводника. Вращающееся магнитное поле создается статором асинхронного двигателя, которая является неподвижной частью двигателя. Статор асинхронного электродвигателя представляет собой стальной сердечник, с пазами в которых расположена обмотки, намотанная медным изолированным проводом.Это поле пересекая обмотку ротора наводит в ней ЭДС. Под действием этой ЭДС по обмотке будет протекать ток. Этот ток будет взаимодействовать с магнитным потоком. Взаимодействие вращающего магнитного поля статора с током в роторе создает вращающий момент, за счет которого ротор будет вращаться в ту же сторону, что и поле, но с небольшим отставанием.Обмотки статора намотаны таким образом, что образуют три катушки, смещенные друг, относительно друга на 120°. Между собой их соединяют либо в «звезду», либо в «треугольник» и пропускают трехфазный переменный ток. При частоте тока 50 Гц, магнитное поле будет вращаться со скоростью 3000 об./мин. Магнитное поле, образованное тремя катушками, называется двухполюсным.Особенностью асинхронного двигателя является то, что появление ЭДС в роторной обмотке ротора возможно только при различии частоты вращения магнитного поля ротора, обозначаемое букой n и магнитного поля статора n0. Разница n0 и n создает электромагнитный момента асинхронного двигателя. Характеризует эту разность скольжение S, определяемое по формуле:
S=(n0-n)/n0,где n0=60f/P синхронная частота вращения магнитного поля статора об/мин, f- частота питающей сети, Гц, p-число пар полюсов статора. В такой конструкции двигателя, магнитное поле статора опережает скорость вращения ротора. Т.е. поле ротора вращается асинхронно со скоростью вращения поля статора. Отсюда и пошло название двигателя асинхронный двигатель переменного тока. Если нагрузка на валу двигателя отсутствует, частота вращения поля ротора n, стремиться достичь частоты вращения поля ротора, но никогда не достигает ее, так как если n0-n=0, то и электромагнитный момент двигателя М будет равен 0. В паспорте и на шильдике асинхронного электродвигателя производитель указывает номинальную частота вращения двигателя, замеряемую при номинальной мощности. При увеличении нагрузки на валу двигателя, частота вращения двигателя уменьшается, а ток статора увеличивается. Асинхронные двигатели могут изготовляться с 1,2,3 ,4,5,6 парами полюсов. Соответственно синхронная скорость вращения асинхронного двигателя соответственно будет составлять 3000, 1500, 1000, 750, 600 и 500 об/мин. На смену классической конструкции асинхронного двигателя приходят энергоэффективные конструкции асинхронных двигателей обладающие более высоким КПД и технико-экономическими показателями. Применение частотно-регулируемого привода в тандеме с энергоэффективными двигателями, позволит существенно улучшить энергетические показатели и снизить затраты на электроэнергию.

Читать еще:  Двигатель mitsubishi 4g63 на каких авто

16Пуск в ход трехфазный АД с фазным ротором

Рис. 1. Пуск трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором: а — графики зависимости вращающего момента двигателя с фазным ротором от скольжения при различных активных сопротивлениях резисторов в цепи ротора, б — схема включения резисторов и замыкающих контактов ускорения в цепь ротора. Так, при замкнутых контактах ускорения У1, У2, т. е. при пуске асинхронного двигателя с замкнутыми накоротко контактными кольцами, начальный пусковой момент Мп1 = (0,5 -1,0) Мном, а начальный пусковой ток Iп = (4,5 — 7) Iном и более. Малый начальный пусковой момент асинхронного электродвигателя с фазным ротором может оказаться недостаточным для приведения в действие производственного агрегата и последующего его ускорения, а значительный пусковой ток вызовет повышенный нагрев обмоток двигателя, что ограничивает частоту его включений, а в маломощных сетях приводит к нежелательному для работы других приемников временному понижению напряжения. Эти обстоятельства могут явиться причиной, исключающей использование асинхронных двигателей с фазным ротором с большим пусковым током для привода рабочих механизмов. Введение в цепь ротора двигателя регулируемых резисторов, называемых пусковыми, не только снижает начальный пусковой ток, но одновременно увеличивает начальный пусковой момент, который может достигнуть максимального момента Mmax (рис. 1, а, кривая 3), если критическое скольжение двигателя с фазным ротором sкр = (R2′ + Rд’) / (Х1 + Х2′) = 1, где Rд’ — активное сопротивление резистора, находящегося в фазе обмотки ротора двигателя, приведенное к фазе обмотки статора. Дальнейшее увеличение активного сопротивления пускового резистора нецелесообразно, так как оно приводит к ослаблению начального пускового момента и выходу точки максимального момента в область скольжения s > 1, что исключает возможность разгона ротора. Необходимое активное сопротивление резисторов для пуска двигателя с фазным ротором определяют, исходя из требований пуска, который может быть легким, когда Мп = (0,1 — 0,4) Mном, нормальным, если Мп — (0,5 — 0,75) Мном, и тяжелым при Мп ≥ Мном.

17 Тормозные режимы работы асинхронного двигателя

Электромеханические и механические характеристики асинхронного двигателя

  • Выдержка
  • Похожие работы
  • Помощь в написании

Электромеханические и механические характеристики асинхронного двигателя ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Общие сведения. Электромеханической характеристикой АД называют зависимость между угловой скоростью ротора со (или скольжением) и током статора 1 или током ротора Г2.

Электромеханические характеристики АД рассчитывают согласно схеме замещения (рис. 2.24) по формуле.

где Uф — фазное напряжение сети, В; l’2(s) — электромеханическая характеристика двигателя по току ротора, А.

В режиме идеального холостого хода через обмотки статора протекает только ток намагничивания УД, который создает магнитный поток в статоре, поэтому ток статора — это геометрическая сумма приведенного тока ротора и намагничивающего тока:

Механической характеристикой АД называют зависимость электромагнитного момента М от скольжения, то есть М =/(s) или со = f вывод которой приведен ниже. Электромагнитная мощность трех фаз, которая передается через воздушный зазор ротору двигателя, равна:

Эта же мощность через электромагнитный момент

Зависимость (2.46) с учетом выражения (2.42) представляет собой механическую характеристику для двигательного режима.

Скольжение, при котором момент двигателя будет максимальным, называют критическим:

Знак «плюс» соответствует двигательному режиму, а знак «минус» — генераторному режиму с отдачей энергии в сеть. Если подставить в уравнение (2.47) значение sK, то получим выражение критического момента

Из формулы (2.49) следует, что Л/к в генераторном режиме будет отрицательным и по абсолютному значению в 1,5…3 раза больше критического момента в двигательном режиме.

Читать еще:  Что такое модификация двигателя kia picanto

Разделив уравнение (2.47) на уравнение (2.49), после соответствующих преобразований получим уравнение механической характеристики, применяемое для двигателей малой мощности.

где Мк, 5к — соответственно критические момент и скольжение асинхронного двигателя; а = Ri/R’2.

Для двигателей средней и большой мощности, полагая R *0, механическую характеристику строят по упрощенной формуле, позволяющей использовать лишь паспортные данные двигателя:

где Л/к = Л/НХ, X — перегрузочная способность двигателя; 5k =5н (1 +7^—1).

Расчет механических и электромеханических характеристик. Его проводят в следующем порядке.

  • 1. На основании паспортных данных двигателя определяют его номинальный Мн и критический Мк моменты, а далее рассчитывают механическую характеристику по формуле (2.50) для двигателей мощностью до 100 кВт и (2.51) для двигателей средней и большой мощности.
  • 2. Электромеханическую характеристику, определяющую зависимость между скоростью вращения ротора и и током ротора Г2, рассчитывают по формуле (2.42), а током статора 1 по формуле профессора В. А. Шубенко

где /[ — ток статора, А; / — ток холостого хода двигателя, А; 1″ — номинальный ток статора двигателя, А; М— момент двигателя при скольжении s, определяемый по естественной механической характеристике, Н • м; Л/» — номинальный момент двигателя, Н • м.

3. Для асинхронных двигателей при наличии неполных каталожных данных параметры двигателя определяют приближенно [14]. При этом для машин малой мощности принимают, а = 1. Сначала находят критическое скольжение sK, полагая л =5″, затем вычисляют критический момент Мк = ткМн, где тк — отношение критического момента’к номинальному, тк = X.

Дальнейший расчет электромеханических характеристик выполняют аналогично п. 2.

4. Расчет искусственных электромеханических характеристик удобно проводить по формулам проф. Шубенко: /1(5) по формуле (2.52), a /2(i) по формуле (2.52, а)

где / — номинальный ток ротора двигателя, А.

Методика расчета и построения естественных и искусственных механических и электромеханических характеристик подробно освещена в учебной литературе [2, 14]. В качестве примера на рисунке 2.25 представлены механическая (а) М =f (s) или со =^(ЛД и электромеханические (б) Г2 =/3(ш) и /[ =/*(со) характеристики асинхронного двигателя.

В заключение следует отметить, что механическую характеристику по формуле Клосса рассчитывают для скольжений 0 0,7 используют паспортные данные пускового и минимального моментов. При этом минимальный момент находится в диапазоне скольжений 0,7…0,9 (если в паспорте двигателя отсутствует конкретное значение $пйП).

Пример 2.8. Паспортные данные асинхронного двигателя серии 4А255М4УЗ.

Номинальная мощность Р, кВт 55 [18, «https://referat.bookap.info»].

Номинальное напряжение двигателя, В 220/38′.

Синхронная частота вращения (щ), мин -1 1500.

Номинальное скольжение (5^), % 1,4.

Коэффициент мощности (cos 2 ) 0,64.

Кратность пускового момента (тп) 1,3.

Кратность минимального момента (п^^) 1.

Кратность критического момента (тк) 2,5.

Критическое скольжение (jJ 0,1.

Допустимая кратность пускового тока (/») 7.

Данный двигатель имеет следующие параметры схемы замещения в относительных единицах: Л^ = 4,2; R = 0,027; = 0,086; /^ = 0,015; Л^ = 0,14.

По паспортным данным определим пусковой и минимальный моменты:

Определим частоту, соответствующую минимальному моменту. Для этого примем 5min = 0,8 и определим а),™, по формуле

Далее приведена механическая характеристика асинхронного двигателя серии 4А255М4УЗ с учетом его паспортных данных.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector