Механические характеристики двигателей переменного тока.
Паспортные данные асинхронных двигателей.
А; АО; АОЛ – старые обозначения
А – асинхронный, чугунный корпус без обдува
АОЛ – асинхронный обдуваемый, алюминиевый корпус
АО – асинхронный обдуваемый, чугунный корпус
4А – общего назначения
4АК – с фазным ротором
4АС – с повышенным скольжением
4АР – с повышенным пусковым моментом
Иногда после 4А ставиться латинская буква, обозначающая материал.
4AK180S2У3
4А – серия
К – особенности (с фазным ротором)
180 – расстояние от лап до оси врщения
S – габарит
2 – число пар полюсов
УЗ – климатическое исполнение
АИР; 5А – новые
Данные в паспорте указываются
Рн – номинальная мощность, та наибольшая мощность, которую может развивать в своем режиме при температуре окружающей среды +40оС, при исправной системе охлаждения, не перегреваясь.
Мн – номинальное напряжение
Y/D – 380/220 номинальное линейное напряжение при соответствующей схеме соединения
f – частота сети
Iн – номинальный ток, максимальный линейный ток, который длительное время могут пропускать обмотки электрического двигателя не перегреваясь.
О нагрузке можно судить по потребляемому току.
h – К.П.Д. h = Рполез / Рполн
При номинальной нагрузке К.П.Д. составляет 85-99%
hх.х.=0
cos j - коэффициент при номинальной нагрузке 80-90%
cos jх.х. = 0,1
nн – номинальная частота вращения об/мин [мин-1]
У серии 4А, 5А, АИ указывается класс изоляции
m – масса в кг.
Заводской номер
Разметка концов обмоток статора и соединения
U V W U V W
С1 С2 С3 u v w
С6 С4 С5
w u v
;
частота вращения магнитного поля
Механическая характеристика
Вывод и уравнение:
1
x1
R`2
I1
. Рисуем схему замещения.
x`2
xм
Rм
R1
Iм
I`2
R`2/S
U
I1=I`2+I`м
Пренебрегаем током намагничивания Iм
Iм=0; I1=I2 – ток ротора приведенный к току статора
;
Принимаем что сумма индуктивных сопротивлений равна индуктивному сопротивлению двигателя при коротком замыкании.
х1+х`2=xn
Р1=Р2+DР
Р1 – мощность подведенная к статору
Р2 – мощность, которая передается ротору
DР – потери на перемагничивание
; m
– число фаз.
;
механическая характеристика асинхронного
двигателя
Параметрическое уравнение
Позволяет выразить момент в зависимости от воздействия на его параметры .
Анализ уравнений механической характеристики асинхронного двигателя
Исследование на экстремум
Sк – критическое скольжение
R`2 - сопротивление ротора приведенное к обмотке статора
При S=1 найдем пусковой момент двигателя
Подставив в S=Sк получим момент критический – максимальное значение момента.
;
критический момент
хn – сопротивление индуктивное при коротком замыкании
Для генеративного режима
Асинхронный двигатель чувствителен к напряжению так как момент пропорционален напряжению в квадрате M=U2.
;
а – коэффициент сопротивления
В генеративном режиме максимальный момент больше на 40%
Вывод формулы Клосса. Так как параметрическое уравнение механической характеристики неудобно для ??? и конструкционных расчетов то чаще используют формулу Клосса.
;
уточненная формула Клосса.
Справедлива для двигателей генераторного режима.
Упрощенная формула Клосса:
Анализируем формулу Клосса и строим механическую характеристику асинхронного двигателя.
Из паспортных данных берем Рн; из каталога н – кратность критического момента.
Находим
Определяем номинальное и критическое скольжение
Для построения характеристики по формуле Клосса необходимо задаться скольжением равным 0; 0,1…1 и подставить это в формулу.
Упрощенная (уточненная) формула Клосса дает не точные результаты (заниженные) в области в области скольжения.
Часто пользуются на практике построением характеристики по четырем точкам.
1
точка S=0; =0;
n=n0
М=0 точка идеального холостого хода
2 точка. Точка номинального момента
S=Sном; =ном;
н=0(1-Sн);
М=Мн=Рн/н
3 точка. Критический (мах) момент
н=0(1-Sн);
=n=nМн
4 точка. Точка пуска (пускового момента)
S=1; =0; M=Mп=nМн
ав – ветвь разгона
вс – рабочая ветвь
Sн – составляет 3…6%
Существует стандарт (ГОСТ) на пусковой момент n=Мп/Мн, по ГОСТ n=1,1…1,7
n=mп=m0 – пусковой момент
практически n>1,2…2,2
Так же нормируется величина критического момента (перегрузочная способность двигателя) n>1,6…2,2; 1,7…2,8.
Магнитный поток в магнитопроводе не синусоидален в виду ярко выраженной третей гармоники, следовательно на ветви разгона (ав) существует провал момента, а значит нельзя работать на пониженных скоростях.
Искусственные механические и скоростные характеристики асинхронного двигателя.
хn=2fL; 0=2f / P;
1. Изменяем подводимое напряжение U
U1>U2
M=U2
2. Изменяем R2 при помощи сопротивления ротора Rд
Rд3>Rд2>Rд1
3 . Изменяем R1 – сопротивление статора Rдс
S возрастает => М уменьшается
Rдс2>Rдс1
ограничить пусковые токи
4. Изменяем f – частоту питающей сети
r1<<xn => r1=0
=f/fн; U=U/Uн;
0=2f / P = 0=;
xL=xn=xnн
5. Изменяем одновременно частоту и напряжение
U/f = const => =u
Момент критический не зависит от изменения частоты и напряжения если их изменять в одинаковых пропорциях.