Вопросы для самоконтроля

1. Что понимается под силовой цепью и цепью управления трёхфазного асинхронного электродвигателя?

2. Составьте принципиальную электрическую схему управления трёхфазным асинхронным электродвигателем с короткозамкнутым ротором, расшифруйте буквенные обозначения.

3. Опишите пуск трёхфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, используя составленную принципиальную электрическую схему управления.

4. Опишите отключение трёхфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, используя составленную принципиальную электрическую схему управления.

Задания для самоконтроля

Трёхфазный асинхронный электродвигатель типа 4А100S4У3 имеет следующие паспортные и каталожные данные:

• номинальная мощность – 3,0 кВт;

• номинальный к.п.д. – 82,0 %;

• номинальный коэффициент мощности – 0,83;

• номинальное фазное напряжение – 220 В;

• номинальная скорость – 1435 об/мин;

• кратность критического момента – 2,4;

• кратность минимального момента – 1,6;

• кратность пускового момента – 2,0;

• критическое скольжение – 0,13;

• скольжение при минимальном моменте – 0,80.

Асинхронный электродвигатель приводит в движение рабочую машину с линейно-возрастающей механической характеристикой. Момент трогания (М₀) составляет 20 % от номинального момента электродвигателя (М_н), номинальный момент сопротивления рабочей машины (М_с.н) равен номинальному моменту электродвигателя (М_н). Номинальная скорость рабочей машины (_с.н) равна номинальной скорости электродвигателя (_н).

1. Рассчитать номинальное значение силы фазного тока трёхфазного асинхронного электродвигателя.

2. Рассчитать номинальные суммарные потери активной мощности трёхфазного асинхронного электродвигателя.

3. Рассчитать механическую характеристику трёхфазного асинхронного электродвигателя по пяти точкам. Результаты расчёта свести в таблицу.

4. Построить данную механическую характеристику трёхфазного асинхронного электродвигателя по пяти точкам.

5. Пересчитать механическую характеристику трёхфазного асинхронного электродвигателя при снижении напряжения питающей сети на 20 %.

6. Построить данную механическую характеристику трёхфазного асинхронного электродвигателя по пяти точкам на той же плоскости (пункт 4).

7. Рассчитать механическую характеристику рабочей машины. Результаты расчёта свести в таблицу.

8. Построить данную механическую характеристику рабочей машины на той же плоскости (пункт 4). Показать рабочие точки при номинальном и пониженном напряжениях.

7.2. Однофазные двигатели переменного тока

Ротор однофазного асинхронного электродвигателя устроен так же, как и у трёхфазного двигателя с короткозамкнутым ротором. На статоре электродвигателя (в пазах магнитопровода) уложена однофазная рабочая обмотка, которая занимает 2/3 пазов статора. В остальной части (1/3 пазов) статора уложена пусковая обмотка, сдвинутая в пространстве относительно рабочей на угол 90.

Пусковая обмотка включается только на период пуска и после достижения двигателем установившейся скорости вращения она отключается, а электродвигатель продолжает работать с одной рабочей обмоткой, поэтому пусковая обмотка выполняется из провода меньшего сечения, чем рабочая обмотка. Обмотки статора подключаются к однофазной сети, причём пусковая обмотка подключается через фазосмещающий элемент (как правило, конденсатор или резистор). Это необходимо, чтобы создать в момент пуска фазовый сдвиг между токами в обмотках статора на угол 90.

В результате того, что обмотки статора сдвинуты в пространстве на угол 90, а токи в обмотках статора сдвинуты по фазе на угол 90, в однофазном электродвигателе образуется вращающееся магнитное поле. Физические явления и процессы в роторе аналогичны трёхфазному двигателю с короткозамкнутым ротором.

Механическая характеристика однофазного электродвигателя показана на рис.7.8:

• участок 1 – работа электродвигателя с пусковой обмоткой;

• участок 2 – работа электродвигателя без пусковой обмотки;

Серийно выпускаются однофазные асинхронные электродвигатели мощностью от 18 Вт до 600 Вт с пусковым резистором (АОЛБ) и пусковым конденсатором (АОЛГ), причём стоимость конденсатора выше стоимости резистора. Двигатели АОЛБ применяются в стиральных машинах, холодильниках, центрифугах и других установках, в которых не предъявляются требования к высокому пусковому моменту. Двигатели АОЛГ используются при повышенных требованиях к пусковому моменту.

В качестве однофазного электродвигателя при необходимости может быть использован трёхфазный двигатель. Обмотки статора такого электродвигателя, как правило, соединяют следующим образом. Концы двух фазных обмоток статора соединяют в общий узел, а на начала этих фаз подают фазное напряжение. Третью обмотку статора тоже подключают на фазное напряжение, но через фазосдвигающий элемент (например, конденсатор). Ёмкость конденсатора при частоте тока 50 Гц определяют так:

, (7.15)

где С_р – ёмкость рабочего конденсатора, мкФ;

I_н – номинальный ток электродвигателя, А.

Номинальный ток электродвигателя определяют по паспортным данным:

. (7.16)

Если пуск электродвигателя осуществляется с большой нагрузкой на валу, то параллельно рабочему конденсатору включают пусковой конденсатор (на период пуска). При ёмкости пускового конденсатора С_п = (6…8)С_р пусковой момент электродвигателя приближается к максимальному.

При использовании трёхфазного электродвигателя в указанном выше однофазном режиме его мощность на валу снижается до 75 % от номинальной мощности.