Характеристики асинхронного двигателя. Двигатели асинхронные характеристики


Характеристики асинхронного двигателя

2018-01-11 Статьи  

Асинхронные двигатели давно и прочно заняли свою нишу в промышленном и частном секторе. Без них невозможно представить себе ни одно производство, да и в загородном хозяйстве они широко применяются. Я думаю любой, даже далекий от электрики человек имеет представление о том, что они из себя представляют. А вот многие ли обращали внимание на металлические таблички или по другому шильды, прикрепленные к двигателю и на те технические данные, которые на них указаны?

Я думаю, что ответ будет отрицательный. А ведь эта информация может многое рассказать о самом двигателе и его технических характеристиках. Это своего рода техпаспорт электродвигателя. Давайте же разберемся с этим вопросом.

Итак, согласно требованиям ГОСТ 183-74 «МАШИНЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ВРАЩАЮЩИЕСЯ Общие технические условия» на корпусе электродвигателя должна быть установлена табличка-шильда, на которой указываются основные характеристики двигателя. На фото ниже показана шильда от довольно распространенного двигателя АИР71А2У3.

Шильда асинхронного двигателя

На ней в первую очередь указан сам тип двигателя. Первые буквы АИР обозначают серию (тип) двигателя. Следующие цифры 71 обозначают высоту в мм оси вращения вала от плоскости, на которой установлен эл.двигатель. Далее буква А показывает установочный размер по длине станины двигателя: А, S – короткая; В, М –средняя; С, L – длинная. Цифра 2 — число полюсов электродвигателя. Может иметь значение 2 (3000 об/мин), 4 (1500 об/мин), 6 (1000 об/мин), 8 (750 об/мин), 12 (600 об/мин). Буква У показывает климатическое исполнение, в данном случае для умеренного климата. Может также иметь значение Т — тропический климат, УХЛ — умеренно холодный климат, ХЛ — холодный климат, ОМ — на судах морского и речного флота. И наконец последняя цифра 3 обозначает категорию эксплуатации — в помещении. Также бывают категории 5 — в помещении с повышенной влажностью, 4 — в помещении с искусственно регулируемыми климатическими условиями, 2 — на улице под навесом, 1 — на открытом воздухе.

Далее у нас идет заводской серийный номер N который идентифицирует конкретный двигатель.

На следующей строке значение 3Ф~ 50Hz говорит нам о том, что двигатель подключается к трехфазной сети переменного тока с частотой 50Hz. Значок Y указывает нам на схему подключения обмоток. В данном случае двигатель подключается только по схеме «звезда». Номинальное напряжение при этом должно быть 380 V. Чаще можно встретить схему подключения ∆/Y, указывающаю на возможность подключения как «треугольником», так и «звездой». Номинальное напряжение будет указано как 220/380 V, то есть по схеме «треугольник» двигатель подключается на 220 V, а по схеме «звезда» на 380 V. Также в этой строке указан номинальный ток двигателя — 1.8 А.

Далее указана номинальная полезная мощность на валу — 0.75 kW, или 750 W. 2820 r/min означает номинальную частоту оборотов двигателя в минуту. Следующее значение коэффициент полезного действия (КПД). У данного двигателя он составляет 79.0% ((η = 0,79). И в конце строки указан коэффициент мощности cos φ равный 0.80. Этот параметр показывает соотношение между полной и активной мощностью. Чем выше cos φ, тем меньше тока требуется для преобразования электроэнергии в другие виды энергии.

Следующей строкой на шильде указан режим работы электродвигателя S1 — продолжительный режим работы, характеризуется работой электродвигателя при постоянной нагрузке и потерях на протяжении длительного времени, пока все части машины не достигнут неизменной температуры. Также может иметь значение:

  • S2 – кратковременный режим работы – это работа электродвигателя на протяжении небольшого отрезка времени под постоянной нагрузкой.
  • S3 – периодический повторно-кратковременный режим работы, представляет собой последовательность одинаковых циклов, работа в которых происходит при постоянной, неизменной нагрузке.
  • S4 – повторно-кратковременный режим работы с влиянием пусковых процессов.
  • S5 – Повторно-кратковременный режим с электрическим торможением.
  • S6 – перемежающийся режим работы – последовательность циклов, при которой работа происходит в течении времени с нагрузкой, и время работает на холостом ходу.
  • S7 – Перемежающийся режим с влиянием пусковых токов и электрическим торможением.
  • S8 — Периодический перемежающийся режим с периодически изменяющейся частотой вращения.

Далее указан класс изоляции двигателя F — параметр определяющий максимальную температуру нагрева обмоток двигателя, при которой его допускается эксплуатировать. По стандарту подразделяются на класс А — 105°C, B — 130°C, F — 155°C и H — 180°C. То есть в нашем случае допускается эксплуатировать двигатель с температурой обмоток 155°C.

Также на шильде указан вес двигателя — 8.7 Kg и степень защиты — IP54. Первая цифра обозначает защиту от пыли:

  • 0 — без защиты
  • 1 — защита от твердых объектов свыше 50мм
  • 2 — защита от твердых объектов свыше 12мм
  • 3 — защита от твердых объектов свыше 2,5мм
  • 4 — защита от твердых объектов свыше 1мм
  • 5 — защита от пыли (без осаждения опасных материалов)
  • 6 — полная защита от пыли

Вторая цифра обозначает защиту от влаги:

  • 0 — без защиты
  • 1 — защита от вертикально падающих капель
  • 2 — защита от капель воды падающих на оболочку наклоненную под углом не более 15 градусов к вертикали
  • 3 - защита от капель воды падающих на оболочку наклоненную под углом не более 60 градусов к вертикали
  • 4 — защита от брызг воды любого направления
  • 5 — защита от струй воды любого направления
  • 6 — защита от воздействий, подобных морским накатам.

В заключении стоит отметить, что обозначения на импортных двигателях могут немного отличаться от российских стандартов, однако основные параметры, такие как габариты, способ подключения обмоток, напряжение, мощность, частота легко читаемы на любом двигателе.

electric-blogger.ru

Механические характеристики асинхронного электродвигателя

Анализ работы асинхронного электродвигателя удобно про­водить на основе его механических характеристик, представ­ляющих собой графически выраженную зависимость вида п = f(М). Скоростными характеристиками в этих случаях пользуются весьма редко, так как для асинхронного электродвига­теля скоростная характеристика представляет собой зависи­мость числа оборотов от тока ротора, при определении которого встречается ряд трудностей, особенно, в случае асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором.

Для асинхронных электродвигателей, так же как и для электродвигателей постоянного тока, различают естественные и искусственные механические характеристики. Асинхронный электродвигатель работает на естественной механической ха­рактеристике в том случае, если его статорная обмотка подключена к сети трехфазного тока, напряжение и частота тока которой соответствует номинальным значениям, и если в цепь ротора не включены какие-либо дополнительные сопро­тивления.

На рис. 42 была приведена зависимость М = f(s), которая позволяет легко перейти к механической характеристике n = f(M), так как, согласно выражению (82), от величины скольжения зависит скорость вращения ротора.

Подставив формулу (81) в выражение (91) и решив полу­ченное уравнение относительно п2 получим следующее уравне­ние механических характеристик асинхронного электродвигателя

Член r1s опущен, ввиду его малости. Механические харак­теристики, соответствующие это­му уравнению, приведены на рис. 44.

Механические характеристики аснхронного электродвигателя

Для практических построений уравнение (95) неудобно, поэто­му на практике обычно пользу­ются упрощенными уравнениями. Так, в случае работы электродвигателя на естественной ха­рактеристике при вращающем моменте, не превышающем 1,5 его номинального значения, сколь­жение обычно не превышает 0,1. Поэтому для указанного случая в уравнении (95) можно пренебречь членом x2 s2 /kr’2·M , в результате чего получим следующее упрощенное уравнение естествен­ной характеристики:

являющееся уравнением прямой линии, наклоненной к оси абсцисс.

Хотя уравнение (97) является приближенным, опыт пока­зывает, что при изменениях момента в пределах от М = 0 до М=1,5Мн характеристики асинхронных электродвигателей действительно прямолинейны и уравнение (97) дает результа­ты, хорошо согласующиеся с опытными данными.

При введении в цепь ротора дополнительных сопротивлений характеристику п = f(М) с достаточной для практических це­лей точностью также можно считать прямолинейной в указанных пределах для вращающего момента и производить ее построение по уравнению (97).

Таким образом, механические характеристики асинхронного электродвигателя в диапазоне от М = 0 до М = 1,5 Мн при раз­личных сопротивлениях роторной цепи представляют семейство прямых, пересекающихся в одной точке, соответствующей син­хронному числу оборотов (рис. 45). Как показывает уравнение (97), наклон каждой характеристики к оси абсцисс определя­ется величиной активного сопротивления роторной цепи r’2. Очевидно, чем больше сопротивле­ние, введенное в каждую фазу ро­тора, тем больше наклонена к оси абсцисс характеристика.

упрощенные механические характеристики асинхронного электродвигателя

Как указывалось, обычно на практике скоростными характери­стиками асинхронных электродвига­телей не пользуются. Расчет же пусковых и регулировочных сопро­тивлений производят с помощью уравнения (97). Построение естест­венной характеристики можно вы­полнить по двум точкам — по синхронной скорости n­1= 60f /р при ну­левом моменте и по номинальной скорости при номинальном моменте.

Следует иметь в виду, что для асинхронных электродвигателей зависимость момента от тока ротора I2 носит более слож­ный характер, чем зависимость момента от тока якоря для

Скоростная характеристика асинхронного электродвигателя

электродвигателей постоянного тока. Поэтому скоростная ха­рактеристика асинхронного двигателя неидентична механиче­ской характеристике. Характеристика п = f(I2) имеет вид, показанный на рис. 46. Там же дана характеристика n = f (I1).

vdvizhke.ru

Механическая характеристика асинхронного двигателя - Help for engineer

Механическая характеристика асинхронного двигателя

К режимам работы асинхронного двигателя относятся (см. рисунок 1):

- двигательный режим;
- генераторный режим;
– режим противовключения;
– режим динамического торможения;
- режим холостого хода.

Рисунок 1 – Механическая характеристика асинхронного двигателя

Двигательный режим

Основным режимом работы асинхронного двигателя является двигательный режим, рассмотрим работу асинхронной электрической машины на примере рисунка ниже:

В этой статье мы не станем рассматривать, как происходит возбуждение обмоток и начало движения, почитать про то, как создается магнитное моле в асинхронном 3-х фазном двигателе Вы можете тут.

Начало движения происходит из точки 1 с определённым пусковым моментом Мп, который зависит от параметров самого асинхронного двигателя, обычно отношение к номинальному будет равно:

Далее происходит постепенный разгон до точки 2, которая имеет критический (максимальный) момент двигателя Мкр, после чего двигатель будет переходить в точку 3, которая является точкой номинальной работы электрической машины, в ней момент и скорость вращения вала равны номинальному моменту Мн и скорости n2 соответственно. Так же необходимо подметить, что действительный номинальный момент может не соответствовать тому, который указан на шилдике двигателя, это различие будет мало, оно зависит от характера и величины нагрузки на валу, износа внутренних деталей двигателя и т.д.

В номинальном режиме работы скорость вращения вала меньше скорости вращения магнитного поля, создаваемого статорной обмоткой, поэтому справедливо неравенство:

где n1 – скорость вращения магнитного поля статора;
n2 – скорость вращения вала.

Относительная разность этих скоростей является таким понятием как – скольжение асинхронного двигателя, которое рассчитывается по формуле:

Скольжение во время работы в двигательном режиме будет меньше единицы, и чем оно ближе к номинальной точке работы, тем становится меньше, и для этого справедливо неравенство:

Режим холостого хода

Холостой ход асинхронного двигателя имеет место в том случае, если на валу отсутствует нагрузка в виде рабочего органа или редуктора. При сборке нового двигателя всегда проводится испытания холостого хода, для того что бы определить потери в подшипниках, вентиляторе и магнитопроводе, а так же узнать значения намагничивающего тока. Во время холостого хода скольжение составляет: S=0,01÷0,08.

Следует заметить, что так же существует режим идеального холостого хода, при котором n2=n1, что практически реализовать невозможно, даже если учесть, что нет силы трения в подшипниках. На самом деле, суть заключается в том, что асинхронному двигателю необходимо, чтобы ротор отставал от магнитного вращающегося поля статора. При отставании поле статора индуцирует магнитное поле в ротор, что заставляет его вращаться за полем статора.

Генераторный режим

Для того чтобы перейти в данный режим, нужно двигатель разогнать с помощью некоторого внешнего воздействия, к примеру, другим двигателем, до скорости, которая превышала бы скорость вращения магнитного поля статора. В результате изменилось бы направление тока и ЭДС в роторной обмотке и асинхронный двигатель перешел бы в генераторный режим. При этом условии также изменит направление и электромагнитный момент, который в данном режиме работы будет тормозным.Следует заметить, что в генераторном режиме скольжение S

Для работы асинхронного двигателя в генераторном режиме необходим источник реактивной мощности, который создает магнитное поле. При отсутствии поле создают с помощью постоянных магнитов, или же за счет остаточной индукции машины и параллельно подключенных к фазам обмотки статора конденсаторам при активной нагрузке. В генераторном режиме двигатель потребляет большое количество реактивного тока, из-за чего необходимо наличие в сети генераторов реактивной мощности: синхронных компенсаторов, синхронных машин. Данный режим используется довольно часто, к примеру, в эскалаторах и пассажирских лифтах (в зависимости веса в кабине и противовеса), которые едут вниз.

Добавить комментарий

h4e.ru

Характеристики асинхронного двигателя | el-dvizhok.ru

У асинхронных двигателей, так же как и у двигателей постоянного тока, имеется 4 вида характеристик, которые позволяют оценить работу двигателя:1. Пусковые;2. Регулировочные;3. Рабочие;4. Тормозные.

Самым распространенным способом пуска является прямой пуск, при котором на зажимы статора сразу подается номинальное напряжение. При этом в цепи статора возникает бросок тока до величины Iп.

Iп = (5÷7)Iном

Затем по мере увеличения скорости происходит снижение тока до величины Iном.

Пусковые характеристики асинхронного двигателя при прямом пускеПусковые характеристики асинхронного двигателя при прямом пуске.

Прямой пуск используется в асинхронных двигателях с короткозамкнутым ротором мощностью до 10 кВт.

Чтобы ограничить величину пускового тока двигателей 10-100 кВт в цепь статора двигателя последовательно включается ограничивающее сопротивление Rп.

Ограничивающее сопротивление в цепи статора

Ограничивающие сопротивления статора выводятся из цепи статора, когда скорость двигателя становится близкой к номинальной путем шунтирования контактами контактора КМ2.

Асинхронные двигатели мощностью свыше 100 кВт пускают с помощью специальных устройств на пониженном напряжении: автотрансформатор, поворотный трансформатор, фазорегулятор. В этом случае пуск осуществляется плавно, но такая схема пуска во-первых очень громоздка, а во-вторых на пусковых устройствах возникают значительные потери.

В настоящее время в связи с развитием полупроводниковой техники разработаны специальные полупроводниковые устройства, позволяющие обеспечивать пуск асинхронного двигателя на пониженном напряжении. Асинхронные двигатели с фазным ротором имеют один единственный способ пуска с введенными сопротивлениями в цепь ротора.

Активные сопротивления в цепи ротора

Похожие материалы:

el-dvizhok.ru

Характеристики асинхронных двигателей

Расчет механических характеристик асинхронных двигателей в режиме динамического торможения. Динамическое торможение асинхронного двигателя возникает, если в обмотку статора по­дается постоянный ток, а ротор вращается в результате механи­ческой энергии, поступающей со стороны вала от постороннего источника, или собственного запаса кинетической энергии. Тор­мозной момент образуется в результате взаимодействия непо­движного магнитного потока машины с электрическим током, вызванным этим потоком, во вращающемся роторе.

Возможны две системы построения схем динамического тормо­жения: 1) с питанием от отдельного источника постоянного тока; 2) по схемам торможения с самовозбуждением (рис. 2.17).

Рассчитываем механические характеристики асинхронных двигателей с фазовым ротором в режиме динамического торможе­ния с. самовозбуждением по универсальным кривым (метод завода «Динамо»).

Для получения универсальных зависимостей между параме­трами двигателя расчетные соотношения представляют в относи­тельных единицах. При этом за базисные напряжения, силу тока статора и приведенную силу тока ротора, момент и скольжение принимают

где Io.н — сила тока холостого хода в двигательном режиме.

Учитывая указанные соотношения и схемы замещения асин­хронного двигателя, можно записать следующие зависимости между основными параметрами машины:

По формулам (2.44)—(2.46) и универсальной кривой намагни­чивания (рис. 2.18) крановых машин построены универсальны« графические зависимости I2*’ = f(s*)  (рис. 2.19, а) и I1* = f (s*) (рис. 2.19, б), на основании которых рассчитывают кривые I2*’ = f (I1*) (см. рис. 2.19, в) с параметрической зависимостью от М *'. В схеме самовозбуждения силы тока статора и ротора связаны соотношением

где Iп* — сила тока подпитки двигателя от внешнего источника; kc — коэффициент приведения тока ротора к току статора; kэкв — коэффициент приведения постоянного тока возбуждения, подводимого к статору, к эквивалентному по МДС трехфазному току, kэкв = 0,815.

Коэффициент приведения тока ротора к току статора

где kcx — коэффициент схемы выпрямления, для трехфазной мостовой схемы kcx = 0,815; kт— коэффициент трансформации двигателя от статора к ротору; kпc — коэффициент, определяемый схемой подключения выпрямительного моста; обычно для применяемой потенциометрической схемы на рис. 2.17 kпс =rсн /(rпc + r1) (здесь r1 — сопротивление фазы статора; rпс — внешнее сопро­тивление роторной цепи, параллельно которой включен выпрямительный мост; kпс= 0,8?0,92).

Совместное решение графических зависимостей I2’* = f (I1*) и зависимости (2.47), являющейся уравнением прямой линии, позволяет определить значения М* = f (I1*) и I2’* = f (I2*) и по ним значения s* = f (M*).

Значения s и М, необходимые для построения механических характеристик, определяются из выражений

R2’ ступень сопротивления в линии ротора;   r1kпсkт2 — дополнительное сопротивление цепи постоянного тока, приведенное к цепи переменного тока; kи — коэффициент, учитывающий потери напряжения в выпрямительном мосте при коммутации.

В практических расчетах зависимость kи =f(Id2) может быть принята линейной

где Id2 и Id2ном— сила выпрямленного тока ротора и номинальное значение ее.

Приведенная методика позволяет рассчитать характеристики и в схемах с источником постоянного тока. При этом следует принять I1* = const.

Как видно из рис. 2.19, в, введение двигателя в режим само­возбуждения характеризуется пересечением прямой I2’* = f(I1*), определяемой принятой схемой электропривода, и кривых I2’* = f (I2; М*), характерных для асинхронного двигателя. Кривые при заданных М и s* ? 0 и, следовательно, I2’* ? ?, как следует из выражения (2.43), асимптотически приближаются к кривой, определяемой зависимостью

Сопоставляя выражения (2.45) и (2.48), получим в аналити­ческом виде условие самовозбуждения асинхронной машины в режиме динамического торможения без подпитки от посторон­него источника

Коэффициент kc может быть назван коэффициентом само­возбуждаемости машины.

Если условие (2.49) не выполняется, необходимо обеспечивать подпитку двигателя от отдельного источника постоянного тока. Минимальная сила тока подпитки определяется требуемым макси­мальным моментом и может быть найдена путем нанесения на гра­фики I2’* =f(I1*; М*) (см. рис. 2.19, в) прямой bс, проходящей параллельно прямой Oа с уравнением I2’* = I1*/kc и являющейся касательной к кривой I2’* = f(I*; М*) для требуемого значения момента М*. Отрезок Оb в масштабе равен силе тока подпитки Iп*. Сила тока подпитки при заданных значениях М* и принятой схеме электропривода опре­деляется коэффициентом трансформации kт.

На рис. 2.20 построен график зависимости Iп/Io.п = f/(kт), рассчитанной для крановых двигателей при М* = 2,5. По найденной силе тока Iп может быть рассчитана схема узла подпитки. Следует отметить, что даже при выполнении условия самовозбуждения для обеспечения устойчивой работы электропривода в установившихся режимах следует сохранить узел подпитки. При этом сила тока подпитки может составить 3—5 % номинальной силы тока дви­гателя.

Электроприводы в режиме динамического торможения с само­возбуждением имеют сравнительно высокие показатели регулиро­вания скоростей. Отношение номинальной скорости подъема груза к минимальной скорости его спуска при одинаковом моменте нагрузки определяется степенью возбуждаемости машины и может быть найдено из выражения

где Dд* — диапазон регулирования при динамическом торможении, Dд* = 1/s*.

Зависимость Dд* в функции коэффициента трансформации для крановых механизмов также построена на рис. 2.20.

vdvizhke.ru

Механическая характеристика асинхронного двигателя / Школа электрика / Коллективный блог

Механическая характеристика асинхронного двигателя - зависимость частоты оборота ротора от момента вала n = f (M2). Потому что, во время нагрузки момент холостого хода не велик, то M2 ≈ M и механические свойства отображаются отношением n = f (M). Если принимать во внимание связь s = (n1 - n) / n1, поэтому механические свойства можно извлечь, построив ее графическое соотношение в положении n и М.

Механическая естественная характеристика асинхронного двигателя соответствует паспортной схеме его активации и номинальным параметрам напряжения. Неестественные характеристики создаются, если работают какие-либо второстепенные элементы: реакторы, резисторы, конденсаторы. При включении в сеть генератора не номинальным напряжением характеристики различаются от механической естественной характеристики.

Механические характеристики - полезный и удобный инструмент для анализа динамических и статических режимов электропривода.

Расчет механической характеристики асинхронного электродвигателя.Асинхронный трехфазный двигатель с короткозамкнутым ротором подключен в сеть с напряжением 380 В и частотой 50 Гц. Параметры двигателя cosφн= 0,85, nн= 960 об/мин, ηн= 0,88, Pн= 14 кВт, кратность наибольшего момента 1,8.Требуется найти: количество пар полюсов, номинальный ток в фазе обвивки статора, номинальное скольжение, критический момент, критическое скольжение, номинальный валовый момент, составить механическую характеристику двигателя.Расчет. Значение номинальной мощности, которая питается из сети:P1н =Pн / ηн = 16 кВт.Показатель номинального тока, питающегося из сети:Количество пар полюсовp = 60 f / n1 = 3Значение номинального скольженияsн = (n1 - nн) / n1 = 0,04Номинальный валовый момент:Показатель критического момента:Мк = kм х Мн =250,7 Н•мПоказатель критического скольжения:Чтобы построить механическую характеристику асинхронного двигателя, требуется найти точки: отметка холостого хода s = 0, n = 1000 об/мин, М = 0, отметка критического режима sк = 0,132, nк = 868 об/мин, Мк =250,7 Н•м, отметка номинального режима sн = 0,04, nн = 960 об/мин, Мн = 139,3 Н•м.Для отметки пускового режима n = 0, sп = 1:

ВложениеРазмер
1.jpg6.56 КБ
2.jpg3.68 КБ
3.jpg4.11 КБ
4.jpg4.95 КБ
5.jpg4.08 КБ

44kw.com