Вопросы для самоконтроля

1. Составьте энергетическую диаграмму трёхфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, расшифруйте буквенные обозначения.

2. Что такое постоянные потери мощности в трёхфазном асинхронном электродвигателе?

3. Что такое переменные потери мощности в трёхфазном асинхронном электродвигателе?

4. Запишите и расшифруйте выражения потерь мощности в обмотках трёхфазного асинхронного электродвигателя.

5. Как определить коэффициент полезного действия трёхфазного асинхронного электродвигателя?

6. Как определить коэффициент мощности трёхфазного асинхронного электродвигателя?

7. Как влияют потери мощности в элементах конструкции асинхронного электродвигателя на его работу?

Подключение, пуск, регулирование скорости вращения, реверсирование и торможение

Подключение трёхфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором к питающей сети осуществляется тремя проводами, которые подключают к началам обмоток статора. Обмотки статора асинхронного электродвигателя соединяют по схеме звезды (С4, С5, С6 объединяют в общий узел) или по схеме треугольника (С4 с С2, С5 с С3, С6 с С1).

Момент, развиваемый на валу электродвигателя, зависит от магнитного потока, силы тока в обмотке ротора и коэффициента мощности обмотки ротора:

М = kФI₂ cos₂ , (7.10)

где М – вращающий момент, Нм;

Ф – действующее значение магнитного потока, Вб;

I₂ – действующее значение силы тока в обмотке ротора, А;

₂ – угол сдвига фаз э.д.с. и тока ротора, рад.

В результате того, что магнитный моток пропорционален приложенному напряжению, то можно доказать, что момент, развиваемый двигателем, пропорционален квадрату приложенного напряжения, то есть

М  U² , (7.11)

где U – действующее значение приложенного напряжения, В.

Следовательно, при пониженном напряжении на зажимах обмоток статора электродвигателя момент на валу будет равен:

, (7.12)

где М’ – момент на валу электродвигателя при пониженном напряжении, Нм;

М_н – момент на валу электродвигателя при номинальном напряжении, Нм;

U’ – пониженное напряжение на зажимах обмоток статора, В;

U_н – номинальное напряжение на зажимах обмоток статора, В.

В начальный момент пуска ротор электродвигателя неподвижен и относительное скольжение равно единице, поэтому сила тока в обмотках электродвигателя при пуске больше номинального значения в 5 – 7 раз. Пуск асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором осуществляют при номинальном напряжении (прямой пуск) и при пониженном напряжении:

1. Прямой пуск электродвигателя производится непосредственным его включением в сеть без каких-либо устройств понижения напряжения. Применяется в тех случаях, когда номинальная мощность двигателя намного меньше электрической мощности силового трансформатора. При таком способе пуска ток, потребляемый электродвигателем при пуске, не вызовет из-за скоротечности значительного перегрева двигателя и падения напряжения сети (то есть не нарушит работу других устройств, включённых в сеть).

2. Пуск при пониженном напряжении производится с помощью устройств, понижающих напряжение на зажимах электродвигателя (автотрансформатора, индукционного регулятора и других), а также с помощью переключения обмоток статора электродвигателя со звезды на треугольник (то есть в начальный момент пуска обмотки статора соединены по схеме звезды, а после кратковременного процесса пуска переключаются на схему треугольника).

Запишем уравнение скорости вращения ротора электродвигателя:

. (7.13)

Из выражения (7.13) следует, что регулировать частоту вращения асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором можно следующими способами:

1. Изменением частоты тока в обмотке статора электродвигателя (f). Для этого используют регулятор частоты, позволяющий производить плавную регулировку скорости в широких пределах.

2. Изменением числа пар полюсов электродвигателя (р). Для этого применяют двигатели со специальной обмоткой статора, которая позволяет производить ступенчатую регулировку скорости (1:2:3:4). Электродвигатель в этом случае имеет большие габариты и стоимость, а также специальное переключающее устройство. Наиболее простым из таких электродвигателей является тот, который позволяет регулировать скорость в соотношении 1:2.

3. Изменением скольжения (s). Для этого изменяют подводимое к обмоткам статора напряжение с помощью регулятора напряжения.

Для изменения направления вращения ротора (реверсирования) асинхронного электродвигателя надо поменять местами два любых провода из трёх, которыми к обмоткам статора подводится напряжение.

Существуют следующие основные способы торможения асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором:

1. Самоторможение состоит в отключении электродвигателя от питающей сети, в результате чего происходит его естественное торможение по мере прекращения действия инерционных сил.

2. Торможение противовключением состоит в реверсировании электродвигателя и его отключении от питающей сети при остановке ротора.

3. Динамическое торможение состоит в отключении электродвигателя от питающей сети и последующей подаче на обмотки статора постоянного напряжения.