Характеристики асинхронного двигателя

К энергетическим характеристикам асинхронного двигателя относятся КПД двигателя(η) коэффициент мощности (cosφ) и скольжение S.
коэффициент полезного действия (η) вычисляется как отношение полезной мощности на валу двигателя Р2 кВт, к активной мощности, потребляемой двигателем из сети Р1 кВт;
η = Р2/ Р1 коэффициент мощности (cos(φ)вычисляется как отношение потребляемой активной мощности Р1 кВт, к полной мощности, потребляемой из сети S1 кВА;

По ГОСТ Р. 51677-2000 асинхронные двигатели общепромышленного назначения делятся на двигатели с нормальным КПД и двигатели с повышенным КПД. У асинхронных двигателей с повышенным КПД, суммарные потери не меньше, чем на 20%, чем у двигателей с нормальным КПД такой же мощности и частоты вращения. Коэффициенты мощностей (cosφ) асинхронных двигателей определены в ГОСТ.Р 51677. Значения КПД и cosφ конкретного асинхронного двигателя можно узнать по каталогу или по шильдику.

Причем КПД и cosφ асинхронного двигателя определяются и нагрузкой машины. В справочниках по электрическим машинам можно увидеть эти зависимости.

Линейный ток двигателя можно определить исходя из номинальной полезной мощность (Р2, кВт), номинального напряжения (UH, В ), КПД (η) и cosφ.

Мощность, потребляемая из сети можно определить из формулы:

Скольжение вычисляется как разницу между номинальной n1 и синхронной nc частотой вращения двигателя, приведенной к номинальной скорости двигателя n1:

Номинальную частоту вращения ротора n1 или скольжение (S, %)можно определить по каталогу двигателя или прочесть на его шильдике.

Механические и пусковые характеристики асинхронного двигателя

Одной из основных характеристик асинхронного двигателя, является механическая характеристика. Механической характеристикой называют зависимость скорости вращения или скольжения от вращающего момента на валу двигателя. Она позволяет сравнить и согласовать механические свойства двигателя и рабочего механизма. Соответственно, зависимость скорости вращения или скольжения от тока статора называют электромеханической характеристикой.

Механическая характеристика асинхронного двигателя определяет зависимость момента на валу двигателя от скольжения, при сохранении неизменного напряжении и частоты питающей сети

Пусковые характеристики определяют величину пускового моментаMп, минимального момента Мmin, максимального или критического момента Мкр., пускового тока Iп или пусковой мощности Sп или их отношениями. Диаграмма момента, приведенного к номинальному моменту, от скольжения получила название относительной механической характеристики.

Номинальный вращающий момент можно определить по формуле:

P2н- номинальная мощность , кВт,
N1н- номинальная частота вращенияю, об/мин.

Пусковые характеристики асинхронного двигателя

Пусковые характеристики асинхронного двигателя регламентирует ГОСТ 28327 ( МЭК 60034 — 12), а их значения приводятся в каталогах. Стандартные асинхронные двигатели могут иметь два исполнения по механическим характеристикам, которые определены в ГОСТ 28327 и МЭК 60034-12:
N – двигатели с нормальный моментом;
Н –двигатели с повышенным моментом.

Двигатели , изготовленные в исполнении N, рассчитывают на два последовательных пуска с остановкой между пусками из холодного состояния или на один пуск из нагретого состояния, после работы при номинальной нагрузке.

Момент сопротивления нагрузки при запуске прямо пропорционален квадрату частоты вращения и равняется номинальному моменту при номинальной частоте вращения, а значение внешнего момента инерции, γ , кг*м2, не должно превышать рассчитанного по формуле

где Р-номинальная мощность двигателя, кВт;
р — число пар полюсов;

При построении характеристики предполагается, что момент сопротивления нагрузки остается постоянным и равен номинальному моменту. Кроме того он не зависит от частоты вращения. Значение же внешнего момента инерции не превышаетт 50% величины, полученной по приведенной выше формуле.

Механические характеристики асинхронных мшин зависят в том числе и от типа ротора, его номинальной мощности, и от числа пар полюсов.

Ввиду того, что разность в значениях момента при соответствующих скольжениях у двигателей с различным числом пар полюсов невелика, и не превышает значения поля допуска на моменты. Различные механические характеристики для разных исполнений асинхронных двигателей показаны на рис

1 — исполнение N; 2 — исполнение Н; 3 — с повышенным скольжением. Механические характеристики группы двигателей, одной серии, или ее части обычно укладываются в некоторую зону. По средней линии этой зоны можно составить групповую механическую характеристику. Величина зоны групповой характеристики меньше поля допуска двигателей на моменты.

Читать еще: Шевроле авео загорается лампочка неисправность двигателя

Вращающий момент механическая характеристика асинхронного двигателя

Введение

Асинхронный двигатель (АД) — электрический двигатель, нашедший очень широкое применение в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. АД с короткозамкнутым ротором обладает особенностями, обуславливающими его широкое распространение: простота в изготовлении, а это означает низкую начальную стоимость и высокую надежность; высокая эффективность вместе с низкими затратами на обслуживание приводят в итоге к низким общим эксплуатационным расходам; возможность работы непосредственно от сети переменного тока.

Режимы работы асинхронного электродвигателя

Двигатели с короткозамкнутым ротором — асинхронные машины, скорость которых зависит от частоты питающего напряжения, числа пар полюсов и нагрузки на валу. Как правило, при поддержании постоянного напряжения питания и частоты, если игнорируется изменение температуры, момент на валу будет зависеть от скольжения.

Вращающий момент АД можно определить по формуле Клосса:

, (1)

где , — критический момент, — критическое скольжение.

Кроме двигательного режима асинхронный двигатель имеет ещё три тормозных режима: а) генераторный тормозной с отдачей энергии в сеть; б) торможение противовключением; в) динамическое торможение.

При положительном скольжении машина с короткозамкнутым ротором будет действовать как двигатель, при отрицательном скольжении — как генератор. Из этого следует, что ток якоря двигателя с короткозамкнутым ротором будет зависеть только от скольжения. При выходе машины на синхронную скорость ток будет минимальным.

Генераторное торможение АД с отдачей энергии в сеть наступает при частоте вращения ротора, превышающей синхронную. В этом режиме электродвигатель отдаёт в сеть активную энергию, а из сети в электродвигатель поступает реактивная энергия, необходимая для создания электромагнитного поля.

Механическая характеристика для генераторного режима является продолжением характеристики двигательного режима во второй квадрант осей координат.

Торможение противовключением соответствует направлению вращения магнитного поля статора, противоположному вращению ротора. В этом режиме скольжение больше единицы, а частота вращения ротора по отношению к частоте вращения поля статора — отрицательна. Ток в роторе, а следовательно, и в статоре достигает большой величины. Для ограничения этого тока в цепь ротора вводят добавочное сопротивление.

Режим торможения противовключением наступает при изменении направления вращения магнитного поля статора, в то время как ротор электродвигателя и соединённые с ним механизмы продолжают вращение по инерции. Этот режим возможен также и в случае, когда поле статора не меняет направления вращения, а ротор под действием внешнего момента изменяет направление вращения.

В данной статье рассмотрим построение механической характеристики асинхронного двигателя в двигательном режиме.

Построение механической характеристики с помощью модели

Паспортные данные АД ДМТ f 011-6у1: Uф =220 — номинальное фазное напряжение, В; p=3 — число пар полюсов обмоток; n=880 — скорость вращения номинальная, об/мин; Pн=1400 — мощность номинальная, Вт; Iн=5,3 — ток ротора номинальный, А; η = 0.615 — к.п.д. номинальный, %; cosφ = 0.65 — cos(φ) номинальный; J=0.021 — момент инерции ротора, кг·м 2 ; Ki = 5.25 — кратность пускового тока; Kп = 2.36 — кратность пускового момента; Kм = 2.68 — кратность критического момента.

Для исследования эксплуатационных режимов асинхронных двигателей используются рабочие и механические характеристики, которые определяются экспериментально или рассчитываются на основе схемы замещения (СЗ). Для применения СЗ (рис.1) необходимо знать её параметры:

R₁, R₂‘, R_M — активные сопротивления фаз статора, ротора и ветви намагничивания;
X₁, X₂‘, X_M — индуктивные сопротивления рассеяния фаз статора ротора и ветви намагничивания.

Эти параметры требуются для определения пусковых токов при выборе магнитных пускателей и контакторов, при выполнении защит от перегрузок, для регулирования и настройки системы управления электроприводом, для моделирования переходных процессов. Кроме того, они необходимы для расчета пускового режима АД, определения характеристик асинхронного генератора, а также при проектировании асинхронных машин с целью сопоставления исходных и проектных параметров [3].

Читать еще: Что такое тюнинг двигателя легкового автомобиля

Рис. 1. Схема замещения асинхронного двигателя

Воспользуемся методикой расчёта параметров схемы замещения [3] для определения активных и реактивных сопротивлений фаз статора и ротора. Значения коэффициента полезного действия и коэффициента мощности при частичных нагрузках, необходимые для расчётов, приведены в техническом каталоге [4 стр.10]: pf = 0.5 — коэффициент частичной нагрузки, %; Ppf = Pн·pf — мощность при частичной нагрузке, Вт; η _pf = 0.56 — к.п.д. при частичной нагрузке, %; cosφ_pf = 0.4 — cos(φ) при частичной нагрузке.

Значения сопротивлений в схеме замещения: X₁=4.58 — реактивное сопротивление статора, Ом; X₂‘=6.33 — реактивное сопротивление ротора, Ом; R₁=3.32 — активное сопротивление статора, Ом; R₂‘=6.77 — активное сопротивление ротора, Ом.

Построим механическую характеристику асинхронного двигателя по формуле Клосса (1).

Скольжение определяют из выражения вида:

, (2)

где — скорость вращения ротора АД, рад/сек,

синхронная скорость вращения:

. (3)

Критическая скорость вращения ротора:

. (4)

. (5)

Точку критического момента определим из выражения

. (6)

Пусковой момент определим по формуле Клосса при s=1:

. (7)

По произведенным расчетам построим механическую характеристику АД (рис. 4). Для ее проверки на практике проведем эксперимент.

Построение экспериментальной механической характеристики

При проведении эксперимента используется лабораторный стенд НТЦ-13.00.000 «Электропривод». Имеется система, состоящая из АД, к валу которого в качестве нагрузки подключен двигатель постоянного тока (ДПТ) независимого возбуждения. Необходимо построить механическую характеристику асинхронного двигателя, используя паспортные данные асинхронной и синхронной машин и показания датчиков. Имеем возможность изменять напряжение обмотки возбуждения ДПТ, измерять токи на якоре синхронного и асинхронного двигателя, частоту вращения вала. Подключим АД к источнику питания и будем нагружать его, изменяя ток обмотки возбуждения ДПТ. Проведя эксперимент, составим таблицу значений из показаний датчиков:

Таблица 1 Показания датчиков при нагрузке асинхронного двигателя

Механические характеристики 3х-фазного асинхронного двигателя.

Механические характеристики ЭД.

Механической характеристикой ЭД называется зависимость его частоты вращения от вращающего или тормозного момента на валу или от потребляемого тока n=f(M) или п=f(J).

М= (б)

Полученные уравнения представляют собой уравнения механической характеристики асинхронного двигателя.

Из формулы видно, что величина вращающего м-та асинхронного электродвигателя зависит от параметров электродвигателя подводимого напряжения и величины скольжения.

Вращающийся момент прямо пропорционален квадрату подводимого напряжения. Поэтому асинхронные двигатели весьма чувствительны к изменению напряжения. Это понятно, т.к. магнитный поток Ф и ток в роторе I2 зависит от напряжения U1. Исследуем зависимость вращающего момента от скольжения при условии, что U1 и f – сonst. В момент пуска электродвигателя S =1 и развиваемый электродвигатель пусковой м-т

Мn =

т.е. величина пускового м-та зависит от активного сопротивления цепи обмотки ротора.

Поэтому для увеличения пускового м-та в цепь ротора вводят на время пуска пусковой реостат ( для двигателем с фазным ротором).

Для определения значения максимального вращающего м-та Мmax, который может развивать электродвигатель при изменении скольжения от 1 до 0 найдем величину скольжения Sк, при котором этот момент наступает. Для этого берут производную и приравнивают ее к нулю. После преобразования получим

xk=x1+x’2 – индуктивное сопротивление К.З.

величина Sк — называется критическим скольжением.

Следовательно, изменяя величину активного сопротивления ротора, можно изменить величину скольжения, при котором электродвигатель развивает максимальный момент.

Подставляя величину Мmax

Знак (+) относится к двигательному режиму, (-) — к тормозному. Величина Мmax пропорциональна квадрату прим. напряжения и не зависит от активного сопротивления ротора.

Зависимость М= f · (S) — механическая характеристика имеет вид:

Механическая характеристика асинхронного электродвигателя

Характерными участками этой кривой являются:

1. участок O Мсопр). Это приводит к тому, что ротор электродвигателя начинает вращаться постоянно увеличивая скорость. Скольжение наоборот падает. По мере уменьшения скольжения вращающий момент электродвигателя пройдет через максимум и начнет спадать. При равенстве Мсопр. = Мвращ ротор двигателя будет вращаться с постоянным числом оборотов.

Читать еще: Электрическая схема газель с двигателем 402 карбюратор

Если механическая нагрузка электродвигателя увеличится и соответственно возрастет момент сил сопротивления ( Мсопр> М), то W ротора начнет уменьшаться, а скольжение и вращающий момент электродвигателя — увеличиваются. В итога вновь наступит динамичное равновесие ( М = Мсопр), но уже при меньшей W.

Максимальное значение вращающего момента не зависит от активного сопротивления роторной цепи. Однако при изменении (ротора) изменяется величина скольжения Sк. Следовательно, путем изменения R ротора можно добиться того, чтобы Мmax получался при любом скольжении.

Кроме увеличения пускового момента введения реостата позволяет ограничивать пусковой ток Jn.

Дата добавления: 2018-02-15 ; просмотров: 681 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Электромагнитный вращающий момент асинхронного двигателя

Электромагнитный вращающий момент асинхронного двигателя. Электромагнитный момент асинхронного двигателя создается взаимодействием вращающегося магнитного поля машины и тока Ротора. Величину этого момента можно определить по электромагнитной силе я ^〜 iost: M =где yo-угловая скорость синхронизации. b2o Как видно из Формулы (3.3), n = sopz1 M = M0 | M2 = Mst-чистая мощность двигателя P2 = M & (7.30)） Здесь-угол поворота скорости вращения ротора. Мощность на холостом ходу Po = Rms * + RDO B = M0Y. (7.31） Общая мощность машины, развиваемая роторами、 PmxP2 =(Mi + Mg) = = Λ1. (7.32） Как видно из энергетического рисунка, потери мощности Ротора медные(рисунок 7.5）、 Rm2 = Ram-Rmx = LSh-M = M (a0-P)= «• = MPo ° -= rem$ = MJoh. (7.33） 12o Учитывая равенство(7.28)、 (7.34)） MI ^ = m11r ^ r2 М = tx1g ’* yy’ / $ Oo (7.35 утра).

Поскольку величина электромагнитного момента пропорциональна мощности напряжения, приложенного к двигателю, следовательно, асинхронные двигатели очень чувствительны к изменениям напряжения. Людмила Фирмаль

Откуда он взялся Получить зависимость момента от напряжения клемм статора и параметров двигателя、 Используя L-образную эквивалентную схему (рис. 7.4), из которой следует текущее значение =. C V(Cr1 + C * Gg ’/ 8) * +(Cx1 + & b’)* ’ Отсюда (7.36)） Я / = UTO + SG7 / 5U2 +(x%+ Cxg ’）* 0. = 2л ^ 60. 60. _ п 2л /（ M =получается Т ^ зыы / г 2π&[(r,+ Cl> ’/ x) 2+(A-1 b C * a’）*] сказал он. 31. (7.37)） Подставим значение и величину 1g из уравнения (7.35) в уравнение момента (7.35 Выражение этого момента полезно для анализа работы двигателя. Это связано с тем, что 6 = soP51 содержит практически только 1 переменную (slip 5 Из Формулы (7.37), 5 = const!

B ’ ^ const зависимость M = 1 ($)!И/ 1 = sop $ 1 показано на рисунке. 7.6.Из графика видно, что на старте(5 = 1; n = 0) двигатель генерирует пусковой момент Mn, и его значение можно получить, подставив 5 = 1 в Формулу (7.37). Когда M больше, чем статический момент, двигатель rotates. In в этом случае с увеличением скорости вращения (уменьшением на 5) электромагнитный момент возрастает, достигая максимального значения М при некотором скольжении 5 К, что называется критичностью, и момент уменьшается до тех пор, пока МСТ не уравновесится. А если приравнять его к нулю、 (США ’S / T» = 0 1.После преобразования Критическое значение скольжения$ » можно найти, используя производную уравнения момента(7.37), но、 (7.38） Y G1 * +(X1 + CX2′) 2 Подставляя значение формулы (7.37), можно увидеть максимальный крутящий момент.

При анализе уравнений (7.38) и(7.39) можно сделать вывод, что критическое скольжение$пропорционально активному сопротивлению Ротора, не зависит от напряжения

голоса

Рейтинг статьи