Раздел III. Теория электропривода переменного тока

Лекция 8

тема занятий: Механические характеристики

асинхронного двигателя

Вопросы:

8.1. Принцип работы асинхронного двигателя

8.2. Соединение выводов обмотки статора

8.3. Построение механической характеристики асинхронного двигателя

8.4. Вращающий момент AD

Принцип работы асинхронного двигателя

При подключении трехфазной обмотки статора к сети, по ней потечет трехфазный ток, вокруг обмоток статора наведется магнитное поле. Трехфазный ток создает вращающее магнитное поле, которое вращается с синхронной угловой скоростью.

Это поле, пересекая проводники обмотки ротора, индуцирует эдс E2, под действием которой по цепи ротора потечет ток:

Ток ротора, взаимодействуя с магнитным полем статора, создает вращающий электромагнитный момент

- постоянная величина для данного двигателя,

- активная составляющая тока ротора.

Под действием этого момента ротор вращается в ту же сторону, что и магнитное поле статора, но с отставанием от него

Поле статора относительно вращающегося ротора вращается с угловой скоростью

ω = ω₁ – ω₂

с этой скоростью поле статора пересекает обмотку ротора и индуктирует в ней эдс E_2S с частотой скольжения ƒ₂

Частота тока в роторе изменяется от 50 Гц при пуске, когда s =1

до 1-2 Гц при номинальном режиме: s_Н =0,02 0,04 .

В связи с изменением во вращающемся роторе частоты, изменяется и

зависящая от нее эдс Е₂, индуктивное сопротивлениеХ₂, ток ротора I₂ и cos f₂.

Эдс Е₂ при скольжении обозначают Е_2S

Е_2S= Е₂ s

соответственно при обозначают

Соединение выводов обмотки статора

Выводы обмотки статора соединяют звездой или треугольником для того, чтобы двигатель можно было подключить к двум разным напряжениям.

Обмотка статора рассчитана на фазное напряжение, напряжение в сети – это линейное напряжение. Если обмотку статора соединить треугольником, то к двигателю придет то же напряжение, что и в сети. Если обмотку статора соединить звездой, то на фазу двигателя придет напряжение на √3 меньше чем напряжение в сети.

Соединение звездой Υ. Uаb , Ubc , Uac- линейные напряжения, напряжения приложенные между разными фазами.

Ua Ub Uc- фазные напряжения- напряжения, приложенные между началом

и концом одной фазы (рис.8.1).

Рис.8.1 Соединение обмоток статора звездой.

U_AB, U_CA, U_BC – линейное напряжение, U_ab, U_bc, U_ca,-фазное напряжение,

I_A, I_B, I_C, -линейные токи, I_ab, I_bc, I_ca –фазные токи.

Соединение треугольником Δ: U_л=U_ф I_л=3I_ф (рис.8.2)

Рис.8.2 Соединение обмоток статора треугольником.

U_АВ, U_СА, U_ВС - линейные напряжения; U_ав, U_вс, U_са, - фазные напряжения;

I_А, I_В, I_С –линейные токи; I_ав, I_вс, I_са - фазные токи.

Пример: Эл. двигатель рассчитан на напряжение 220/380в.

Как необходимо соединить выводы обмотки при подключении к сети а)220в

б) 380в.

Решение: Напряжение сети – это линейное напряжение. Напряжение на двигателе - фазное. Фазным является меньшее напряжение, указанное на двигатели, второе U указывают для того, чтобы знать к каким двум напряжениям можно подключить данный двигатель, но на фазу в любом случае придёт одно и тоже U. В данном примере U_ф=220в (меньшее)

Если U_c=220в U_Л=220в U_ф=220в

Если U_c=380в U_Л=380в U_ф=220в Υ

Построение механической характеристики AD

Механическая характеристика AD – это зависимость частоты вращения от момента или зависимость момента от скольжения . Механические характеристики показаны на рис.3.3

На рис3.3 а) показана характеристика . Она строится по трем точкам:

m.1 M=M_n S=1 m.3 M=M_n S=S_n

m.2 M=M_max S=S_kp m.4 M=0 S=0

а) б)

Рис.8.3. а) Механическая характеристика АД ; б) Механическая характеристика АД .

Чтобы построить х-ку необходимо повернуть х-ку на 90⁰.

m.1 M=M_n m.3 M=M_n

m.2 M=M_max m.4 M=0

Вращающий момент AD

8.1

Вывод формулы:

Из схемы замещения (рис.3.4) видим, что мощность потребляемая из сети двигателя определяется выражением:

U₁,I₁ - фазные значения соответственно U, I

cos - коэффициент мощности двигателя.

Рис.8.4 Схема замещения АД

Пренебрегая потерями в статоре можно считать, что мощность полностью передается от статора, поле которого вращается с угловой скоростью к ротору

т.к. E₁ E₂ и обмотки электрически не связаны, для того чтобы производить вычисления, необходимо привести параметры обмоток ротора к обмотке статора.

Приведение осуществляется, исходя из соотношения и условия ,что все мощности до приведения должны быть равны мощности после приведения: ; ; r₂^/=k²r₂; x₂^/=k²x₂; z₂^/=k²z₂.

Из формулы момента следует, что вращающий момент AD: