Электромагнитный момент асинхронного двигателя. Асинхронный двигатель момент


4. Моменты асинхронного двигателя.

Чем создается электромагнитный (вращающий) момент асинхронного двигателя? Запишите выражение зависимостии поясните физическую сущность. Запишите выражение зависимостипри(акт.Rвторичн. обмотки +Rреостата). Запишите выражение расчетной формулы момента и поясните физическую сущность.

М - электромагнитный момент, создаваемый в результате взаимодействия вращающего магнитного поля с током в роторе. Электромагнитный момент двигателя должен уравновесить момент на валу – М2и момент холостого хода М = М2+ М0.

Пояснение зависимости M = f(S):

1.Область от S = 0 Sкр

При малом скольжении X2S=Х2S0, тогда ток в ротореактивному току, с увеличением МВSФ=constM

В области Mmaxначинает проявляться индуктивное сопротивление X2S. При Mmaxсамая большая.

2.Область скольжений S = Sкр1

SX2S(угол сдвига)M

3.Ток, при S = 1 равен пусковому, который в 57 раз больше номинального. И момент равен начальному пусковому моменту.

4.При S = 0 ток I10, т.к. при S = 0 двигателем потребляется реакт. мощность для создания вращающего поля, кроме того, двигателем потребляется активная мощность на покрытие потерь в статоре.

При S = 0 ток ротора , т.к.

Кривая зависимости M = f(S) характеризуется тремя моментами: 1) пусковой момент Мппри S = 1; 2) максимальный момент МmaxSкр; 3) номинальный момент МНSН.

Отношение макс. (критического) момента к номинальному, называется перегрузочной способностью. Максимальный (критический) момент АМ

соотв. макс. моменту.

Зависимость электромагнитного момента от скольжения называется механической характеристикой. Из выражения видно, что электромагнитный момент асинхронного двигателя зависит от квадрата подведенного напряжения, т.е. если U уменьшить на 10%, то момент уменьшится на 19%.

Знак ‘+’ ­­­­­­­­­­­­ соотв-т двигат. режиму, ‘-‘ генерат. режиму.

При генераторном режиме .

Из выражения Мкропр-тся квадратом напряж., не зависит от акт. сопр. роторной цепи, но влияет на его расположение. Если сопротивление рот. цепи, то Sкри кривая момента смещается вправо,

Чем больше акт. сопр. в роторной цепи, тем больше пуск. момент и меньше пуск. ток. Это ценное свойство используется в двигателях с фазным ротором.

Расчетная формула момента:, показывает, что момент асинхронного двигателя пропорционален потоку и активной составляющей тока ротора.

5. Поясните устройство и принцип действия генератора и дв-ля постоянного тока. Назначение и устройство коллектора в машинах постоянного тока (покажите принцип выпрямления эдс).

Устройство и принцип действия машин постоянного тока

ЭДС, наводимая в проводнике, получается за счет того, что проводник пересекает магнитное поле со скоростью.

1.Неподвижная часть – индуктор создает магн.поток. К станине (1) крепятся шматованные полюса (2) на которых располагается обмотка возбуждения (3) (рис. 1).

ОВ создает магн. поток при протекании по ней постоянного тока.

2.Якорь (индуцируется ЭДС). Якорь вращается. Представляет собой цилиндр, набранный из листов электротехнической стали (4).В наружной части якоря расположены пазы, где укладываются секции обмотки (5). Каждая секция соединяется с пластинами коллектора (6).

Кслужит для выпрямления переем. ЭДС в постоянную величину (режим генератора). Эта ЭДС снимается с помощью щеток (7), рис. 2. Рассмотримпринцип выпрямления: (рис.4). Виток подсоединен к двум кольцам и вращается в магнитном поле. При вращении витка в проводниках (1,2) будет наводиться переменная ЭДС (под северным полюсом одно направление, а под южным другое). Снятое со щеток напряжение будет иметь sin хар-р.

Ксостоит из двух изолир-х между собой медных пластин, выполненных в форме полуколец, к которым присоединены концы витка обмотки якоря. Пластины коллектора соприкасаются с неподвижными контактными щетками, которые связаны с внешней электрической цепью. При работе К вращается вместе с витками обмотки якоря. Щетки устан-тся таким образом, что в то время, когда ЭДС витка меняет свой знак на обратный, коллект. пластина перемещается от одной полярности к другой, приходя в соприкосновение со щеткой другой полярности. В результате этого на щетках возникает пульсирующее напряжение, постоянное по направлению. Для внешней цепи «+» будет на нижней щетке, а «-» на верхней. При одном витке выпрямленная ЭДС будет иметь большую пульсацию.

При одном витке с ↑числа коллект-х пластин на полюс пульсация ЭДС↓: если, то. При,, то, то.

4-6-4. Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока

Можно регулировать скорость за счет изменения сопротивления в цепи якоря, потока и подводимого напряжения. Это видно из формулы:

4-6-5. Регулирование частоты вращения сопротивлением в цепи якоря.

Уравнения токов до и после введения сопротивления

,, откуда, т. е. токи момент уменьшается () .

При этом и скоростьуменьшается. С уменьшением скороститок якоря возрастает, и он достигнет исходного тока якоря, но при меньшей скорости.

Переходный процесс показан на рис. 230.

Регулирование частоты вращения сопротивлением в цепи якоря осуществляется в сторону уменьшения скорости, рис. 231.

Но так как ток якоря протекает по Rр, то увеличиваются общие потери, и снижается кпд. При постоянном токе, за счет увеличения падения напряжения, скорость двигателя уменьшается.

4-6-5-2. Регулирование частоты вращения за счет изменения потока.

Ток якоря до и после изменения потока,, их отношение. Уравнение моментов. Уменьшим поток на, т. е.,. Напряжение примем за единицу, тогда.

Ток якоря возрос в 3,3 раза, тогда , тои(возрастает). Переходный процесс представлен на рис. 232.

С увеличением скорости вращения, ток якоря будет уменьшаться, но он будет больше исходного, т. к. уменьшен поток.

При уменьшении потока частота вращения возрастает, рис 233.

Как правило, регулирование частоты вращения изменением потока производят в сторону увеличения. В сторону уменьшения регулирования малоэффективно из-за насыщения магнитной цепи.

4-6-5-3. Регулирование частоты вращения изменением подводимого напряжения.

Регулирование частоты вращения изменением подводимого напряжения производится следующими способами:

А) Система генератор-двигатель (Г-Д).

Б) Тиристорный преобразователь-двигатель (ТП-Д).

В) Широтно-импульсное регулирование.

А) Система Г-Д, рис.234.

Увеличивая ток возбуждения генератора iвг, возрастает поток Фги Ег, а следовательно увеличивается напряжение на якоре двигателя и скорость возрастает. Регулирование происходит плавно при малых потерях энергии, рис. 234.

Эта система используется при большой мощности двигателя (подъёмники, прокатные станы, экскаваторы и т.д).

Б) Тиристорный преобразователь-двигатель.

В системе Г-Д используется большое число машин, что увеличивает стоимость установки и снижает надежность.

Поэтому в последнее время для регулируемого напряжения все чаще используются статические преобразователи, рис.235.

Увеличивая угол управления - площадь полупериода уменьшается, уменьшается среднее значение напряжения -Uср, а следовательно уменьшается скорость вращения.

В) Широтно-импульсное регулирование.

И дея регулирования напряжения подводимого к двигателю заключается в том, что, изменяя длительность подключения двигателя ключом (К) к сети, изменяется среднее значение напряжения, рис. 236. В качестве ключа используются схемы на базе тиристоров или транзисторов.

Изменяя время импульса tиизменяется скважность,

где tи- время импульса;

tп- время паузы.

С

Рис. 236

реднее значениеUср=U0.

.

Как видим, изменяя среднее значение напряжения, можно регулировать частоту вращения двигателя. Эта система широко используется вместо контактарно-резисторных систем.

6. Синхронный двигатель. Пояснить устройство синхронного двигателя и принцип его работы. Поясните работу СД при недовозбужденнии и перевозбужденнии (ib=var), используя векторную диаграмму.

Синхронной машиной переменного тока называется такая машина, скорость которой находится в строгой зависимости от частоты. Ротор вращается с такой же скоростью, что и поле статора. .

Статор (якорь) синхронной машины аналогичен асинхронной машине. Он набирается из листов электротехнической стали (1). В пазах статора расположены три фазы, сдвинутые относительно друг друга на 120 электрических градусов (2), (3) индуктор явнополюсной машины, (4) обмотка возбуждения, (5) контактные кольца. На роторе расположена обмотка возбуждения (2), которая питается от источника постоянного тока. Обмотку возбуждения в такой машине размещают в пазах сердечника ротора, выполненного из массивной стальной поковки высококачественной стали, и укрепляют немагнитными клиньями.

При мощности выше 300 КВт, синхронные двигатели имеют по сравнению с асинхронными большое преимущество, заключающееся в том, что благодаря возбуждению постоянным током они могут работать с cosφ= 1 и не потребляют при этом реактивной мощности из сети, а при работе с перевозбуждением даже отдавать реактивную мощность в сеть. В результате улучшается коэффициент мощности сети и уменьшается падение напряжения и потери в ней.

Из рис. 35-15 следует, что при непрерывном изменении тока возбуждения - токитакже беспрерывно изменяются, причем при некотором значениивеличинаминимальна и= 1, а при увеличении(режим перевозбуждения) и уменьшении(режим недовозбуждения) против указанного значениявеличина токавозрастает, так как растет его реактивная составляющая.

На рис. 35-16 представлен характер зависимостей при разных значениях.

Минимальное значение для каждой кривой определяет активную составляющую тока якоряи величину мощностидля которой построена данная кривая. Нижняя кривая соответствуетР = 0, причем— значение тока возбуждения приЕ = U.

, E0sinθ=const, P=mUcIcosφ=const, Icosφ=Ia=const.

Правые части кривых соответствуют перевозбужденной машине и отдаче в сеть индуктивного тока и реактивной мощности, а левые части — недовозбужденной машине, отдаче в сеть емкостного тока и потреблению реактивной мощности. Точка А на рис. 35-16 соответствует холостому ходу невозбужденной машины. Если изменятьiB, то величина тока статораIбудет измен. по величине и по фазе, т.е. можно рег-тьcosφ. Это св-во и определяет использование СД. Выпускаются СД обычно с опережающимcosφ=0.8.При Ia=I1и будет минимальным. При этом режиме СД будет работать сcosφ=1 и реактивная мощность, не будет ни потребляться, ни отдаваться в сеть.

Асинхронный пуск двигателя. СД на время пуска превращается в асинхр. В пазах полюсных наконечников явнополюсного дв-ля помещается пуск. КЗ обмотка.

Ротор разгоняется до скольжения близкого к нулю (S=0,05), до подсинхр. скорости. На этом заканчивается первый этап.

Чтобы ротор дв-ля втянулся в синхронизм, необходимо создать в нем магнитное поле. Так как ротор разогнан до скорости близкой к синхронной, то относительная скорость поля статора и ротора небольшая. Полюса плавно притянутся, и ротор втянется в синхронизм. После чего ротор будет вращаться с синхронной скоростью, и частота вращения его будет постоянной (второй этап).

7. Потери в установившихся и переходных режимах электроприводов. Потери электроэнергии в установившемся режиме нерегулируемого и регулируемого электропривода.

Мощность потерь в нерегулируемом электроприводепри работе егов установившемся режимена естественной механической характеристике складывается измощности потерь в двигателе и в механических передачах от двигателя к рабочему органу, т.е.

, гдеKиV– постоянные и переменные потери в двигателе.

К постоянным потерямотносятся потери в стали, механические, а для двигателей постоянного тока независимого возбуждения и синхронных двигателей – еще и потери на возбуждение. Постоянные потери в действительности не являются постоянными, а изменяются при изменении скорости, напряжения и частоты сети.Переменные потери– это потери в обмотках, зависящие от тока нагрузки. Для двигателей постоянного тока, для АД, здесьx – кратность тока нагрузки.Переменные потери для различных двигателей, а суммарные потери в двигателе, где- коэффициент потерь.Потери мощности и энергии в установившемся режиме регулируемого электропривода.

У ДПТс независимым возбуждением без большой ошибки можно принять, что механические потери Кми потери в сталиКсравны

, где(Км+Кс)н– механические потери и потери в стали при номинальной скорости. Переменные потери в якорной цепи, где0р- скорость идеального холостого хода двигателя, соответствующая его регулировочной характеристике.

Суммарные потери в регулируемом приводе с двигателем независимого возбужденияс учетом потерь на возбуждениеКв . ВАДк постоянным потерямотносят механические потери Км, потери в стали статораКс1и ротораКс2, в меди статора от намагничивающего токаI, т.е.

.

Переменные потерив роторной цепиVротопределяются моментом и скольжением, а в статорной цепиVстатони зависят только от момента. Если регулирование осуществляется приМс=const, то потери в статоре постоянны, а в роторной цепи≡ S.

Потери энергии при переходных процессах в нерегулируемом электроприводе.

В общем случае суммарные потериэнергии в переходном процессе определяются выражением

, здесь∆Р–суммарные потери мощности, зависящие от нагрузки на валу, механической и электромагнитной инерции и ряда других факторов.

Мощность переменных потерь в якорной цепи ДПТ и роторе АД можно представить одним и тем же выражением и выражение потерь энергии записать в виде

С точки зрения уменьшения пусковых потерьв статоре целесообразно применять АД с повышенным скольжением, имеющее большееr2, а также к.з. АД с глубоким пазом, т.к. последние имеют повышенное сопротивление ротора.Ступенчатое изменениенапряжения у ДПТ. Потерь будет меньше, если медленно разгонять двигатель. Момент инерции меньше у двух двигателей по 50 кВт, чем у 1 – 100 кВт. При малых скоростях на жесткой характеристике.

При торможении под нагрузкой потери энергии меньше, чем при торможении вхолостую.

studfiles.net

Вращающий момент асинхронного двигателя

На ротор и полюсы статора действуют электромагнитные вращающие моменты, одинаковые по величине и направленные в противоположные стороны. Мощность, необходимая для вращения статорных полюсов с синхронной частотой,

,

где - угловая скорость.

Механическая мощность, развиваемая ротором,

где - угловая скорость ротора.

Разность мощностей

где РЭ2 - электрические потери в роторной обмотке; m2 - число фаз обмотки ротора; R2 - активное сопротивление обмотки ротора; I2 - ток ротора.

откуда

 

Вращающий момент:

 

(12.4).

 

 

где КТ - коэффициент трансформации двигателя с заторможенным ротором,

U1 - напряжение сети,

- константа.

На рис. 12.5 изображена зависимость электромагнитного момента от скольжения в виде сплошной линии.

Рис. 12.5

Пусть исполнительный механизм, приводимый во вращение данным двигателем, создает противодействующий тормозной момент М2. На рис.12.5 имеются две точки, для которых справедливо равенство Мэм = М2;это точки а и в. В точке а двигатель работает устойчиво. Если двигатель под влиянием какой-либо причины уменьшит частоту вращения, то скольжение его возрастет, вместе с ним возрастет вращающий момент. Благодаря этому частота вращения двигателя повысится, и вновь восстановится равновесие Мэм = М2;. В точке в работа двигателя не может быть устойчива: случайное отклонение частоты вращения приведет либо к остановке двигателя, либо к переходу его в точку а. Следовательно, вся восходящая ветвь характеристики является областью устойчивой работы двигателя, а вся нисходящая часть - областью неустойчивой работы. Точка б, соответствующая максимальному моменту, разделяет области устойчивой и неустойчивой работы. Максимальному значению вращающего момента соответствует критическое скольжение Sk. Скольжению S = 1 соответствует пусковой момент. Если величина противодействующего тормозного момента М2больше пускового МП, двигатель при включении не запустится, останется неподвижным.

Механической характеристикой асинхронного двигателя называется зависимость частоты вращения двигателя от момента на валу n2 = f (M2). Механическую характеристику получают при условии U1 - const, f1 - const. Механическая характеристика двигателя является зависимостью вращающего момента от скольжения, построенной в другом масштабе. На рис. 12.6 изображена типичная механическая характеристика асинхронного двигателя.

С увеличением нагрузки величина момента на валу возрастает до некоторого максимального значения, а частота вращения уменьшается. Как правило, у асинхронного двигателя пусковой момент меньше максимального. Это объясняется тем, что в пусковом режиме, когда n2 = 0, а S = 1 асинхронный двигатель находится в режиме, аналогичном короткому замыканию в трансформаторе. Магнитное поле ротора направлено встречно магнитному полю статора.

 

Рис. 12.6

 

Результирующий, или основной, магнитный поток в воздушном зазоре машины в пусковом режиме, а также ЭДС в статоре и роторе Е1 и Е2 значительно уменьшаются. Это приводит к уменьшению пускового момента двигателя и к резкому возрастанию пускового тока.

 

12.4. Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей.Реверсирование асинхронного двигателя

Из формулы (12.2) получим

. (12.11)

Из формулы (12.11) видно, что частоту вращения асинхронного двигателя можно менять тремя способами:

1. изменением частоты питающего напряжения;

2. изменением числа полюсов двигателя. Для этого в пазы статора закладывают обмотку, которую можно переключать на различное число полюсов;

3. изменением скольжения. Этот способ можно применить в асинхронных двигателях с фазным ротором. Для этого в цепь ротора включают регулировочный реостат. Увеличение активного сопротивления цепи ротора приводит к увеличению скольжения от Sa к Sг (см. рис. 12.5), а, следовательно, и к уменьшению частоты вращения двигателя.

Асинхронные двигатели имеют простую конструкцию и надежны в эксплуатации. Недостатком асинхронных двигателей является трудность регулирования их частоты вращения. Чтобы реверсировать трехфазный асинхронный двигатель (изменить направление вращения двигателя на противоположное), необходимо поменять местами две фазы, то есть поменять местами два любых линейных провода, подходящих к обмотке статора двигателя.

Похожие статьи:

poznayka.org

Электромагнитный момент асинхронного двигателя. Вывод формулы момента.

асинхронного двигателя пропорционален его электромагнитной мощности, Н*м М=Рэм/w1, где w1=2пиf1/p—угловая синхронная частота. Электромагнитная мощность Pэм=Pэ2/s=m2*r2*I2^2/s, или Pэм=m1*I'2^2*r'2/s, где r'2-приведенное активное cопротивление обмотки ротора; r'2=r2*kz, kz=m1*w1^2*kоб1^2 /(m2*w2^2*kоб2^2) - коэффициент приведения соп­ротивлений обмотки ротора. Приведенный ток ротора прямо пропорционален на пряженик) сети, А: I2=U1/sqrt((r1+r'2/s)^2+(x1+x'2)^2), где x'2=x2*kz — приведенное индуктивное сопротивление рассеяния обмотки ротора. Запишем зависимость электромагнитного момента асинхронного двигателя от скольжения, Н*м: T.к. r1, r'2, x1 u x'2 при работе Д с различными частотами вращения ротора (скольженьями s) остаются приблизительно одинако­выми, а также неизменными остаются и параметры пи­тающей сети U1 и fi, то М=... дает возможность устано­вить зависимость электромагнитного момента М от скольжения s. Графическая зависимость М=f(s) пред­ставляет собой механическую характеристику АД (рис. 3.7).

 

Анализ механической характеристики показывает, что при включении двигателя в сеть, когда вращающееся поле имеет частоту вращения n1 , а ротор еще неподвижен (n2=0, s=1), на роторе создается начальный пусковой момент Мп, выражение для которого получим из при s=1: Под действием момента Мп ротор двигателя приво­дится во вращение, при этом скольжение уменьшается, а вращающий момент увеличивается. При критическом скольжении sкр момент достигает максимального значе­ния. Критическое скольжение sкр пропорционально актив­ному сопротивлению обмотки ротора: sкр=r'2/(x1+x'2).

Максимальный электромагнитный момент асинхрон­ного двигателя, Нм, После достижения моментом значения Мmax частота вращения ротора продолжает увеличиваться, а момент — уменьшаться. Так продолжается до тех пор, пока электромагнитный момент М не станет равным сумме противодействующих моментов: М=Мо+М2=Мст, где Мо — момент холостого хода, М2—полезный нагрузочный момент, создаваемый рабочей машиной, приводимой во вращение двигателем. Пусть M2 соответствует номинальной нагрузке дви­гателя, тогда установившийся режим работы двигателя определится точкой на механической характеристике с координатами М=Мном и s=sном, где Мном и sном—но­минальные значения электромагнитного момента и сколь­жения. Из анализа механической характеристики следует, то устойчивая работа асинхронного двигателя будет при скольжениях s<sкр, т.е. на участке ОА механической характеристики, где изменения нагрузки на валу Д сопровождаются соответствующими изменениями эл-маг момента. Так если Д работал в режиме номинальной нагрузки, а затем нагрузочный момент М2 на валу увеличился до M'2 то равенство моментов нарушится (Мном<Мо+М'2) частота вращения ротора начнет убывать, скольжение s -увеличиваться. Это приведет к росту эл-маг момента до значения М', равного сумме противодействующих восстановится. Асинхронные двигатели общего назначения малой мощ­ности имеют перегрузочную способность l=2,0—2,2 .

Дугогасительные устройства.

 

Билет №23

cyberpedia.su

Open Library - открытая библиотека учебной информации

Механика Вращающий момент асинхронного двигателя. Вывод формулы. Номинальный, критический и пусковой моменты.

просмотров - 913

Для каждого асинхронного двигателя может быть определœен номинальный режим, т. е. режим длительной работы, при котором двигатель не перегревается сверх установленной температуры. Момент Мном, соответствующий номинальному режиму, принято называть. номинальным моментом. Соответствующее ему номинальное скольжение составляет для асинхронных двигателœей средней мощности sH0M = 0,02...0,06, ᴛ.ᴇ. номинальная скорость nиом находится в пределах

nном=n0(1 - s0)= (0,94...0,98) п0.

Отношение максимального момента к номинальному км = = Mmах/Mном принято называть перегрузочной способностью асинхронного двигателя. Обычно кт = 1,8.. .2,5.

При пуске в ход, т. е. при трогании с места и при разгоне, асинхронный двигатель находится в условиях, существенно отличающихся от условий нормальной работы. Момент, развиваемый двигателœем, должен превышать момент сопротивления нагрузки, иначе двигатель не сможет разгоняться. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, с точки зрения пуска двигателя важную роль играет его пусковой момент.

Отношение пускового момента Мп развиваемого двигателœем в неподвижном состоянии, т. е. при n = 0, к номинальному моменту kп= Мп/Мном принято называть кратностью пускового момента.

Максимальный момент Мтах принято называть критическим моментом асинхронной машины. Работа машины с моментом, превышающим номинальный, возможна лишь кратковременно, в противном случае срок службы машины сокращается из-за ее перегрева.

В результате взаимодействия вращающегося магнитного потока с токами, индуктированными им в проводниках роторной обмотки, возникают силы, действующие на эти проводники в тангенциальном направлении. Найдем значение момента͵ создаваемого этими силами на валу машины.

Электромагнитная мощность, передаваемая ротору вращающимся магнитным полем, ровна:

где Мэм - электромагнитный момент действующий на ротор.

В соответствии со схемой замещения одной фазы машины:

Из этих выражений найдем:

Учитывая действующий ток ротора, ЭДС, индуктивное сопротивление получим:

Введем постоянную и пренебрегая моментом трения, представим выражение момента на валу в виде:

В случае если магнитный поток Ф выражен в веберах, ток I2— в амперах, то вращающий момент получится в ньютон-метрах (Нм).

Вращающий момент машины зависит от изменяющихся при нагрузке ф, I2и , но его можно представить в виде функции однойпеременной. В качестве такой переменной для асинхронного двигателя наиболее удобно выбрать скольжениеs.

Согласно ранее изученным формулам:

Тогда

Полагая, что частота сети неизменна введем

Получим следующее выражение для вращающего момента:

42. Энергетическая диаграмма АД.В электрической машинœе часть энергии теряется в виде тепла в различных частях - потери в обмотках, в стали, механические потери.

На диаграмме: Р1 - мощность, подводимая из сети. Основная часть её за вычетом потерь в статоре, передаётся электромагнитным путём на ротор через зазор; Рэм принято называть электромагнитной мощностью.

Потери в статоре складываются из потерь в обмотке и в стали:

Рис. 42. Энергетическая диаграмма АД.

рс1 и рс2. рс1 теряется на вихревые токи и перемагничивание сердечника. Потери в стали имеются и в сердечнике ротора, но они невелики и их можно не учитывать, т.к. n0 во много раз больше скорости магнитного потока относительно ротора n0 - n, если n соответствует устойчивой части естественной механической характеристики.

Механическая мощность, развиваемая на валу ротора, меньше Рэм на значение роб2потерь в обмотке ротораРмх = Рэм - роб2 Мощность на валу Р2 = Рмх - рмх , где рмх - мощность механических потерь, равная сумме потерь на трение в подшипниках, на трение о воздух и трение щеток о кольца.

Электромагнитная и механическая Р равныРэм = ω0М, Рмх = ωМ, где ω0 и ω - скорости синхронная и ротора, М - момент, развиваемый двигателœей, ᴛ.ᴇ. момент, с которым вращающееся поле действует на ротор.

Добавочные потери обусловлены зубчатостью ротора и статора, вихревыми токами в различных узлах и другими причинами. При полной нагрузке потери Рд принимаются равными 0,5% его номинальной мощности.

К.п.д. двигателя: h = P2/P1 = [P1 - (роб + рс + рмх + рд )] / Р1 .

Т.к. общие потери зависят от нагрузки, то и КПД является функцией нагрузки. Машина конструируется так, чтобы максимум ее коэффициента полезного действия h имел место при нагрузке, несколько меньше номинальной. Для большинства двигателœей к.п.д. равен 80-90%, а для мощных двигателœей 90-96%.

43. Устройство синхронного двигателя. Схема замещения, уравнения энергетического состояния фазы обмотки статора, векторная диаграмма синхронного дв.Основными частями статора являются неподвижный пакет маг­нитопровода и трехфазная обмотка. Пакет магнитопрово­да изготовлен в виде полого цилиндра, набранного, так же как и магнитопровод трансформатора, из тонких листов электротехнической стали. Листы имеют форму колец с пазами, симметрично расположенными вдоль внутренней окружности. В пазы пакета статора уложены стороны многовитковых мягких катушек, образующих три фазы обмотки. Пакет статора с обмоткой запрессован в алюминие­вый или чугунный корпус-оболочку, неподвижно закрепляемый при установке машины на фундаментной плите. С корпусом прочно соеди­нены два боковых литых щита со сквозными центральными отверстия­ми для подшипников, в которых вращается вал ротора.

Начала и концы фаз обмотки статора присоединœены к зажимам, расположенным в коробке выводов, укрепленной на корпусе. Боль­шинство машин имеет коробку выводов с шестью зажимами, что по­зволяет соединять фазы обмотки треугольником или звездой.

Применяются два типа роторов синхронных машин — неявнопо-люсный, или с неявно выраженными полюсами, и ротор явнополюс-ный, или с явно выраженными полюсами. В первом случае сердечник ротора представляет массивное цилиндрическое тело из стали (бочка ротора), вдоль его поверхности выфрезерованы пазы, в которых заклады­вается обмотка возбуждения. Пазы и обмотка возбуждения размещают­ся так, чтобы получить по возможности синусоидальное распределœение индукции в зазоре между сердечниками ротора и статора. Общий вид неявнополюсного ро­тора показан на рис.

Явнополюсный ротор состоит из мас­сивного стального колеса, посаженного на вал. К его ободу по внешней поверхности крепятся стальные сердечники полюсов. Последние, а иногда и обод выполняются из листовой стали. Для малых машин и при не слишком большом числе полюсов вместо колеса на вал насаживается стальная втулка, к которой крепятся полюса. Обмотка возбуждения в виде катушек разме­щается на сердечниках полюсов. Такая конструкция ротора позво­ляет разместить на нем большое число полюсов, что крайне важно для машин с небольшой скоростью вращения.

44. Регулирование реактивной мощности синхронного двигателя осуществляется изменением тока возбуждения Iв

1) Номинальный режим Iв= Iв ном. cosφ=1.

2) Iв< Iв ном cos φ<1

реактивная составляющая увеличивается, носит индуктивный характер-режим работы АСД

3) Iв> Iв ном cos φ<1

ток якоря увеличивается ,Емкостной характер

При этом способе реактивная мощность отдается в сеть ,что является большим плюсом.

Изменяя ток возбуждения меняем ток якоря.

45. Регулирование активной мощности синхронного двигателя осуществляется изменением угла согласования. При увеличении нагрузки угол увеличивается, при уменьшении- уменьшается. Угол рассогласования определяет перегрузочную способность двигателя.

Отношение максимального момента к номинальному:

46. Устройство, принцип действия двигателя постоянного тока. Способы возбуждения. ЭДС обмотки якоря и электромагнитный моментУстройство и принцип действия двигателя постоянного тока Двигатель постоянного тока состоит из неподвижной час­ти -статора и вращающейся части - якоря, разделœенных воздушным зазором. К внутренней поверхности статора крепятся главные в добавочные полюсы. Главные полюсы с обмотками возбуждения слу­жат для создания в машинœе основного магнитного потока Ф, а до­бавочные - для уменьшение искрения.

Якорь состоит из вала, сердечника, обмотки и коллектора. Коллектор содержит изолированные друг от друга медные пластины, которые соединяются с секциями обмотки якоря. На коллектор накла­дываются неподвижные щётки; соединяющие обмотку якоря с внешней электрической цепью. В результата взаимодействия тока якоря Iя И магнитного потока Ф создается вращающий момент, М=СмФIя , где См- постоянная момента͵ зависящая от кон­структивных данных машины. Вращающий момент М, двигателя уравновешивается моментом сопротивления Мс рабочей машины. При вра­щении якоря с частотой n его обмотка пересекает магнитный поток Ф и в ней, согласно закону электромагнитной индукции, наводится противо-ЭДС E =СеФп , где Се _ конструктивная постоянная.

Напряжение на эажимаx якоря U равно сумме ЭДС и падения напряжения на сопротивлении якорной цепи U=E +RяIя=CеФn, откуда ток якоря Iя=(U-CеФn)/Rя, а частота вращения n=(U- RяIя)/ CеФ/

Учитывая зависимость отспособа питания обмотки возбуждения генераторы постоянного тока бывают:

Рис. 50. Возбуждение генератора: а - независимое, б - параллельное, в - последовательное, г - смешанное.

При независимом возбуждении ОВ питается от постороннего источника. Применяется в случаях, когда крайне важно в широких пределах регулировать ток возбуждения Iв и напряжение U на зажимах машины. Ток якоря равен току нагрузки Iя = Iн (рис. 50, а)

Генераторы с самовозбуждением имеют ОВ, питаемые от самого генератора.

При включении ОВ параллельно с обмоткой якоря имеем генератор с параллельным возбуждением (рис. 50, б), у которого Iя = Iн + Iв. У мощных машин нормального исполнения Iв обычно составляет 1-3%, а у малых машин - до нескольких десятков % от тока якоря. У генератора с последовательным возбуждением (рис. 50, в) ОВП включён последовательно с якорем, ᴛ.ᴇ.

Iя = Iн = Iв.

Генераторы со смешанным возбуждением имеют две обмотки возбуждения, ОВ включёна параллельно якорю, а другая ОВП - последователь но (рис. 50, г). Основной обычно является ОВ. ОВП подмагничивает машину при увеличении тока нагрузки, чем компенсируется падение напряжения U в обмотке якоря и размагничивающее влияние реакции якоря.

47. Нагрузочный режим двигателя постоянного тока с параллельным возбуждением. Механическая характеристика.Подадим на зажимы неподвижного якоря напряжение. Напряжение вызовет ток в цепи якоря. При этом возникает электромагнитным момент. Этот момент начнёт вращать якорь, совершая механическую работу. Машина начнет работать в режиме электродвигателя. Чтобы преодолеть сопротивление механической нагрузки на валу, электродвигателя должен потреблять энергию из внешнего источника.

48. Способы пуска двигателя постоянного тока.Нормальная машина постоянного тока имеет цилиндрический ротор с обмоткой, называемый якорем, который вращается в неподвижном магнитном поле. В витках 1-3 и 2-4 обмотки якоря индуктируются переменные ЭДС и для получения постоянного направления тока i в сопротивлении нагрузки r, применяется коллектор К, состоящий из медных изолированных друг от друга пластин, образующих цилиндр, по которому скользят щетки а - B. Наличие коллектора, к пластинам которого присоединяются начала и концы витков обмотки якоря, является отличительной особенностью м. п. т. В положении на рисунке стороны 1-3 витка пересекают магнитные линии перпендикулярно, в связи с этим между щетками будет Емах.

Рис. 47. Схема генератора постоянного тока с двумя витками и четырьмя коллекторными пластинами.

oplib.ru

Электромагнитный момент асинхронного двигателя

⇐ ПредыдущаяСтр 69 из 111Следующая ⇒

Электромагнитный момент М пропорционален электромагнитной мощности:

М = Рэм /ω1 (13.11)

 

где

ω1 = 2 π n1 /60 = 2π f1 (13.12)

- угловая синхронная скорость вращения.

Подставив в (13.11) значение электромагнитной мощности по (13.5), получим

М = Рэ2/ (ω1 s) = m1 I ′ 22 r′2 /(ω1 s) (13.13)

т. е. электромагнитный момент асинхронного двигателя пропор­ционален мощности электрических потерь в обмотке ротора.

Если значение тока ротора по выражению (12.25) подставить в (13.13), то получим формулу электромагнитного момента асин­хронной машины (Н м):

М = (13.14)

Параметры схемы замещения асинхронной машины r1, r '2 , х1 и х'2 , входящие в выражение (13.14), являются постоянными, так как их значения при изменениях нагрузки машины остается практически неизменными.

Для определения величины критического скольжения sкр, со­ответствующего максимальному моменту, необходимо взять пер­вую производную от (13.14) и приравнять ее нулю: dM /ds = 0. В результате

sкр = ± r/2 / (13.15)

Подставив значение критического скольжения (по 13.15) в выражение электромагнитного момента (13.14), после ряда преоб­разований получим выражение максимального момента (Н м):

Mmax = ± (13.16)

Для асинхронных машин общего назначения активное сопро­тивление обмотки статора r1 намного меньше суммы индуктивных сопротивлений: r1 << (x1 +х'2). Поэтому, пренебрегая величиной r1, получим упрощенные выражения критического скольжения

Sкр ≈ ± r/2 /(x1 +x/2) (13.17)

и максимального момента (Н м)

Mmax = ± (13.18)

 

20. Приведение параметров обмотки ротора и векторная диаграмма асинхронного двигателя. Схема замещения асинхронного двигателя. Потери и кпд асинхронных машин.

 

Чтобы векторы ЭДС, напряжений и токов обмоток статора и ротора можно было изобразить на одной векторной диаграмме, следует параметры обмотки ротора привести к обмотке стато­ра, т. е. обмотку ротора с числом фаз m2, обмоточным коэффици­ентом ko62 и числом витков одной фазной обмоткиω2 заменить об­моткой с m1, ω1 и kоб1. При этом мощности и фазовые сдвиги векторов ЭДС и токов ротора после приведения должны остаться такими же, что и до приведения. Пересчет реальных параметров обмотки ротора на приведенные выполняется по формулам, анало­гичным формулам приведения параметров вторичной обмотки трансформатора (см. § 1.6).

При s = 1 приведенная ЭДС ротора

E'2 = E2 ke, (12.17)

где ke = E1/ E2 =ko61 ω1 /(ko62/ ω2) - коэффициент трансформации напряжения в асинхронной машине при неподвижном роторе. Приведенный ток ротора

I′2 = I2/ ki, (12.18)

где ki = m1 ω1 koб1/ (m2 ω2 ko62) = m1 ke/ m2 - коэффициент трансфор­мации тока асинхронной машины.

В отличие от трансформаторов в асинхронных двигателях ко­эффициенты трансформации напряжения и тока не равны ( kе ≠ ki ). Объясняется это тем, что число фаз в обмотках статора и ротора в общем случае не одинаково ( m1 ≠ m2 ). Лишь в двигателях с фазным ротором, у которых m1 = m2, эти коэффициенты равны.

Активное и индуктивное приведенные сопротивления обмотки ротора:

r′2 = r2 ke ki ;

x′2 = x2 ke ki. (12.19)

Следует обратить внимание на некоторую специфику опреде­ления числа фаз m2 и числа витков ω2 для короткозамкнутой об­мотки ротора (см. рис. 10.3). Каждый стержень этой обмотки рас­сматривают как одну фазу, а поэтому число витков одной фазы короткозамкнутой обмотки ротора ω2 = ,0,5; обмоточный коэффи­циент такой обмотки kоб2 = 1, а число фаз m2 = Z2, т. е. равно числу стержней в короткозамкнутой обмотке ротора.

Подставив в (12.9) приведенные значения параметров обмотки ротора Е′2, I′2, r2 и x′2 , получим уравнение напряжений обмотки ротора в приведенном виде:

′2 - j ′2 x′2 - ′2 r′2/ s =0 (12.20)

Величину r′2/ s можно представить в виде

= - + r′2 = r′2 + r′2 (12.21)

тогда уравнение ЭДС для цепи ротора в приведенных параметрах примет вид

0 = ′2 - j ′2 x2 - ′2 r′2 r′2(1-s)/ s . (12.22)

Для асинхронного двига­теля (так же как и для транс­форматора) можно построить векторную диаграмму. Осно­ванием для построения этой диаграммы являются уравнение токов (12.14) и уравнения напряжений обмоток статора (12.3) и ротора

(12.22).

Угол сдвига фаз между ЭДС ′2и током ′2

Ψ2 = arctg(x′2s/ r′2).

Так как векторную диа­грамму асинхронного двига­теля строят по уравнениям напряжений и токов, анало­гичным уравнениям транс­форматора, то порядок по­строения этой диаграммы такой же, что и векторной диаграммы трансформатора (см. § 1.7).

 

Рис. 12.1 Векторная диаграмма

асинхронного двигателя

На рис. 12.1 представлена векторная диаграмма асинхронного двигателя. От векторной диаграммы трансформатора (см. рис. 1.19) она отличается тем, что сумма падений напряжения в обмот­ке ротора (во вторичной обмотке) уравновешивается ЭДС ′2об­мотки неподвижного ротора (n2 = 0), так как обмотка ротора замкнутой накоротко. Однако если падение напряжения = ′2 r′2 (1-s)/ sрассматривать как напряжение на некоторой активной нагрузке r′2 (1-s)/ s, подключенной на зажимы неподвижного ротора, то векторную диаграмму асинхронного двигателя можно рассматривать как векторную диаграмму трансформатора, на зажимы вторичной обмотки которого подключено переменное активное сопротивление r2 (1-s)/ s. Иначе говоря, асинхронный двигатель в электрическом отношении подобен трансформатору работающему на чисто активную нагрузку. Активная мощность вторичной обмотки такого трансформатора

Р′2= m1 I′22 r′2(1-s)/s (12.23)

представляет собой полную механическую мощность, развивае­мую асинхронным двигателем.

Уравнениям напряжений и токов, а также векторной диаграм­ме асинхронного двигателя соответствует электрическая схема замещения асинхронного двигателя.

 

Рис. 12.2. Схемы замещения асинхронного

 

На рис. 12.2, а представлена Т-образ­ная схема замещения. Магнитная связь обмо­ток статора и ротора в асинхронном двигателе на схеме замещения заменена электрической связью цепей статора и ротора. Активное со­противление можно рассматривать как внешнее сопротивление, включенное в обмотку неподвижного ротора. В этом случае асинхронный двигатель аналогичен трансформатору, работающе­му на активную нагрузку. Сопротивление– единст­венный переменный параметр схемы. Значение этого сопротивле­ния определяется скольжением, а следовательно, механической нагрузкой на валу двигателя. Так, если нагрузочный момент на валу двигателя М2 = 0, то скольжение s ≈ 0. При этом r2' (1 - s )/ s = ∞, что соответствует работе двигателя в режиме х.х. Если же нагрузочный момент на валу двигателя превышает его вращающий момент, то ротор останавливается (s = 1). При этом r2'(1 - s )/ s = О, что соответствует режиму к.з. асинхронного дви­гателя.

Более удобной для практического применения является Г- образная схема замещения (рис. 12.2, б), у которой намагничиваю­щий контур (Zm = rm+ j xm) вынесен на входные зажимы схемы замещения. Чтобы при этом намагничивающий ток I0 не изменил своего значения, в этот контур последовательно включают сопро­тивления обмотки статора r1 и х1. Полученная таким образом схе­ма удобна тем, что она состоит из двух параллельно соединенных контуров: намагничивающего с током 0 и рабочего с током - ′2. Расчет параметров рабочего контура Г-образной схемы заме­щения требует уточнения, что достигается введением в расчетные формулы коэффициента с1 (рис. 12.2, б), представляющего собой отношение напряжения сети U1 к ЭДС статора Е1 при идеальном холостом ходе (s = 0) [1]. Так как в этом режиме ток холостого хода асинхронного двигателя весьма мал, то U1 оказывается лишь немногим больше, чем ЭДС Е1, а их отношение с1 =U1/ E1 мало отличается от единицы. Для двигателей мощностью 3 кВт и более с1 = 1,05 ÷ 1,02, поэтому с целью облегчения анализа выражений, характеризующих свойства асинхронных двигателей и упрощения практических расчетов, примем с1 = 1. Возникшие при этом не­точности не превысят значений, допустимых при технических расчетах. Например, при расчете тока ротора I′2 эта ошибка соста­вит от 2 до 5 % (меньшие значения относятся к двигателям боль­шей мощности).

Воспользовавшись Г-образной схемой замещения и приняв с1 = 1, запишем выражение тока в рабочем контуре:

I′2 = (12.24)

или с учетом (12.21) получим

I′2 = . (12.25)

Знаменатель выражения (12.25) представляет собой полное сопротивление рабочего контура Г-образной схемы замещения .асинхронного двигателя.

mykonspekts.ru

Какие моменты бывают у асинхронного электродвигателя?

Обзор моментов которые изучают в рамках анализа асинхронных двигателейВ рамках современной теории асинхронных электрических машин применяют ряд терминов связанных с понятием момента. Часть этих терминов относится к моменту создаваемому на валу (на роторе) электродвигателя. Другая группа терминов определяет моменты создаваемые механической нагрузкой подключенной к валу электрического двигателя.

Эти термины определяют как сам момент развиваемый двигателем, так и различный состояния момента на выходном валу двигателя. Под состоянием подразумевается значение момента в кретических точках. Например номинальный момент или пусковой момент.

Вот перечень терминов, которые нам приходилось встречать в литературе:

Электромагнитный момент под которым понимают момент ротора двигателя возникающий при воздействии электромагнитного поля. Данный термин часто заменяют синонимами: вращающий момент или крутящий момент. На нашем сайте есть более полная статья про электромагнитный момент асинхронного двигателя.

Пусковой момент - это значение момента в момент трогания ротора. Данный момент в литературе часто называют моментом трогания или начальным пусковым моментом электродвигателя. Более полную информацию можно получить в материале про пусковой момент асинхронника.

Номинальный момент - значение момента создаваемое электромагинитным полем на валу двигателя при номинальных параметрах двигателя и номинальных внешинх условиях. Дополнительные сведения про термин номинальный момент можно получить в статье про асинхронные двигатели и их номинальный момент.

Под критическим моментом понимают наивысшее или максимльно возможное значение. В случае если момент нагрузки превысит величину критического момента, то двигатель остановится. Поэтому в литературе в качестве синонима встречается так же термин: максимальный вращающий момент электродвигателя переменного тока. Данный термин подробно рассмотрен в статье про критический момент асинхронного  двигателя.

Тормозной момент - момент возникающий под действием электромагнитных сил на роторо асинхронного двигателя и противоположный по знаку вращающему моменту. Часто встречается в литературе термин синоним: тормозящий момент. Подробное обсуждение понятия тормозной момент асинхронного двигателя здесь.

Момент нагрузки, называемый еще и момент сопротивления - параметр относящийся к механической системе подключенной к валу асинхронного двигателя. Здесь более полный анализ термина момент сопротивления.

Другие статьи про момент электродвигателя на нашем сайте:

Нужно ли рассчитывать крутящий момент асинхронного двигателя?

www.i380.ru

Вращающий момент - асинхронный двигатель

Вращающий момент - асинхронный двигатель

Cтраница 2

Вращающий момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату напряжения. Незначительное падение напряжения на клеммах двигателя в момент пуска приводит к резкому снижению пускового момента. При маломощных сетях возможны случаи, когда холодильный агрегат даже при полной разгрузке не может быть пущен в ход.  [16]

Вращающий момент асинхронного двигателя, или так называемый асинхронный момент, возникает при скольжении ротора относительно вращающегося магнитного поля статора.  [17]

Максимальный вращающий момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату напряжения на его зажимах. Мг - 7И2, причем Мг пропорционален квадрату напряжения прямой последовательности, а М2 - квадрату напряжения обратной последовательности. Так как напряжение прямой последовательности близко к номинальному, то MI - С.  [18]

Минимальный вращающий момент асинхронного двигателя - наименьший момент, развиваемый асинхронным двигателем с короткозамкнутым ротором в процессе разгона от неподвижного состояния до частоты вращения, соответствующей максимальному моменту при номинальных напряжении и частоте.  [19]

Почему вращающий момент асинхронного двигателя растет относительно быстрее, чем возрастает мощность на валу.  [20]

Максимальный вращающий момент асинхронного двигателя пропорционален квадрату магнитного потока ( а значит, и квадрату напряжения) и обратно пропорционален индуктивности рассеяния обмотки ротора.  [21]

Тогда вращающий момент асинхронных двигателей не будет меньше 0 49 УИН, этого в большинстве Случаев достаточно для привода производственных механизмов.  [22]

Зависимость вращающего момента асинхронного двигателя от скольжения [ Mf ( s) J называется его естественной механической характеристикой.  [23]

Чему равен вращающий момент асинхронного двигателя, если скольжение ротора равно нулю.  [24]

Следовательно, вращающий момент асинхронного двигателя [ см. ( 213а) ] пропорционален квадрату магнитного потока.  [25]

Чему равен вращающий момент асинхронного двигателя при оптимальном скольжении.  [26]

Как зависит вращающий момент асинхронного двигателя от сдвига фаз между ЭДС и током в роторе.  [27]

Как изменяется вращающий момент асинхронного двигателя во время пуска.  [28]

Как зависит вращающий момент асинхронного двигателя от тока в роторе.  [29]

Как зависит вращающий момент асинхронного двигателя от скольжения.  [30]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru