11.Энергетические характеристики
Преобразование ЭЭ в МЭ связано с потерями энергии.
• Полезная мощность Р2 на валу АД
P2 M2н 2 0,1047M2нn2
•всегда меньше потребляемой мощности Р1
|
|
•P m U |
I |
|
|
cos |
|
|
|
U |
I |
|
cos |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
1ф |
1ф |
3 |
1 |
1ф |
|
|
|||||||||||
|
|
• |
1 1 1фн |
|
|
|
|
1н |
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P2 P1 P |
|
||||||
|
|
Магнитные потери только в |
|
||||||||||||||||
|
|
магнитопроводе |
|
||||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||
|
|
PM B |
2 |
f |
1,3...1,5 |
|
статора, т.к. f2<<f1 |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
Электричес. потери в обмотках статора и ротора:
|
|
|
|
2 |
2' |
' |
|
Pэ1 m1I1 R1 |
|
Pэ2 m1I2 |
R2 |
|
|
|
|
Электромагнитная мощность - передается из
статора в ротор через зазор Pэм P1 Pм Pэ1 M 1
Механическая мощность на валу АД
На ротор действует тот же М, что Никнаноровстатор,В.Б.но частота вращения21 2.
Тогда электрические потери в роторе по –иному
Pэ2 Pэм Pмех M 1 M 1(1 s) M 1s Pэмs
прямо пропорциональны s.
Pабота АД экономичнее при малых s, с ростом s Pэл2 растут, достигая максимума при пуске Поэтому sн=2… 5%
Механические потери Рмех – потери на трение в
подшипниках и на вентиляцию. Пропорциональны квадрату частоты вращения ротора.
Добавочные потери - трудно учитываемые потери, от высших гармоник МДС, пульсаций магнитного потока и т.д. Принимают Рдоб=0,005Р1.
Сумма всех потерь P PM PMEX Pэл1 Pэл2 Pдоб Pпост Pпер
Постоянные и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
Pпост Pм Pмех |
|
Pпер Pэ1 Pэ2 Pдоб I |
||
переменные потери |
|
|
|
||
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Коэффициент полезного действия (КПД)
|
P |
|
P |
|
|
|
P |
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
P1 |
P2 |
P |
P2 |
PM |
Pэ1 Pэ2 Pмех Pдоб |
|
|||
|
|
|
|
||||||
КПД зависит от нагрузки:
при х.х. Р2=0 и η=0;с ростом нагрузки увеличивается
и при (0,7…0,8)Рном достигает максимума. При этом постоянные потери равны переменным.
При перегрузке (Р2>Рном) КПД убывает из-за роста Рэл.
•КПД трехфазных АД общего назначения : для мощности
1..10 кВт - 75…88%, для мощности более 10 кВт – 90…94%.
•КПД определяет:
экономичность в процессе эксплуатации;
нагрев АД. При работе с малым КПД температура
нагрева обмотки статора выше, что ведет к снижению |
|
Никаноров В.Б. |
23 |
надежности и долговечности АД. |
|
|
|
|
12.Зависимость тока статора от |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
скольжения |
|
|
• |
Из упрощенной схемы замещения ток в роторе |
|
|||||||
|
|
I |
I' |
|
|
U1 |
|
|
|
|
|
1 |
|
2 |
|
(R R' / s)2 X |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
2 |
k |
|
|
•Ток максимален при пуске |
|
|||||||
|
I1п |
(при s=1). |
|
|
|
||||
|
•и минимален при хх I10 |
|
|||||||
|
•Отношение пускового |
|
|
||||||
|
тока к номинальному току |
|
|||||||
|
I1н |
при номинальном |
|
|
|||||
|
скольжении sн - |
|
|
||||||
|
кратность пускового |
|
|
||||||
|
тока |
|
|
|
|
|
|
||
|
k |
I1П |
I |
|
5...8 |
|
|
|
|
|
i |
|
|
1н |
|
|
Никаноров В.Б. |
24 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
13.Механическая характеристика
•- зависимость электромагнитного М от скольжения при U1=const.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P |
|
|
P |
|
m I'2R' |
|
|
|
|
M эм |
1 |
|
э2 |
|
|
1 2 2 |
|
|
s 1 |
|
s 1 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
После подстановки I1 I2’ |
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При s=0 и s=∞ - момент равен 0 кривая M(s) имеет максимум. |
Характерные точки мех. характеристики |
т.”0” – идеальный х. х., М=0, s=0; |
т.”н” – номинальн. режим: М=Мн, s=sн, |
•т. “п” – точка пуска s=1, |
|
|
m U 2R' |
|
|
|
|
|||
•т. “к” – критическая |
M П |
|
1 |
1 |
2 |
|
|
|
||
|
' |
2 |
2 |
|
|
|
||||
точка M=Mm, s=sk; |
|
|
1[(R1 R2) |
|
Xk |
] |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Никаноров В.Б. |
25 |
Критическое скольжение и максимальный момент |
|
|||||||||||||
Для определения Mm→dM/ds = 0 и находим sк – критическое |
|
|
||||||||||||
скольжение, при котором М=Мm. |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
' |
|
|
|
R |
' |
не зависит от напряжения питания, а |
||||||
|
|
R2 |
|
|
|
|
||||||||
s |
|
|
2 |
2 |
определяется в основном активным |
|||||||||
k |
2 |
|
|
Xk |
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
(R1 |
Xk ) |
сопротивлением ротора. |
|
|
|
|||||||
|
|
m U 2 p |
|
m U 2 p |
пропорционален U12 и от |
|
|
|||||||
M |
|
|
1 |
1 |
|
|
1 1 |
|
активного сопротивления ротора |
|||||
|
m 2 f [R |
|
R |
2 |
X |
2 ] 2 f1Xk |
не зависит |
|
|
|
|
|
||
|
|
1 1 |
|
1 |
|
k |
|
|
|
|
|
|
|
|
М≡U12 - даже небольшое снижение напряжения сети вызывает |
||||||||||||||
заметное уменьшение М. |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Участки механической характеристики |
|
|
m U 2 |
|||||||||||
- ОН - рабочий, механическая характеристика |
|
|
||||||||||||
здесь близка к линейной, поскольку при малых |
M(s) 1 |
1 s |
||||||||||||
|
|
|
|
R' |
||||||||||
|
|
|
|
! |
|
|
|
|
|
|
|
1 |
||
скольжениях R2 /s >> R1 и Xk |
|
|
|
|
|
2 |
||||||||
- НК – участок перегрузки. Коэффициент |
k |
Mm |
|
|
||||||||||
перегрузочной способности |
|
|
M |
1,7...2,5 |
||||||||||
|
Никаноров В.Б. |
|
|
н |
|
|
||||||||
- КП – участок запуска |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Статическая устойчивость АД
•- возможна на участке ОК при dM/ds>0 и скольжении s<sk.
При увеличении Мс ротор
тормозится, уменьшается частота вращения и увеличивается s.
Увеличению s соответствует
увеличение электромагнитного момента М. Наступает равенство моментов М=Мс при новой частоте вращения.
Участок КП при s>sk и dM/ds<0 – участок неустойчивой работы.
При незначительном увеличение Мс>Mm увеличивается скольжение больше sk, что приводит к уменьшению М
и к торможению АД до останова.
Упрощенное выражение для M(s)
•Для практических расчетов используют формулу Клосса, в которую входят только паспортные данные
АД |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
M |
2Mm |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
s / sk sk / s |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Критическое скольжение |
s |
k |
s |
н |
( |
k |
|
2 |
1) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
k |
|
|
|||||
Параметры sн, k, Мн или Р2н задаются в паспорте АД. При
заданной номинальной мощности на валу Р2н номинальный момент .
Mн |
|
P2н p |
|
|
|
2 f (1 s |
н |
) |
|
||
|
1 |
|
|
||
Применение упрощенной формулы целесообразно для рабочего |
|
Никаноров В.Б. |
28 |
участка, при скольжении s>sk ошибка велика до 15…17%. |
|
Лекция
№4
Никаноров В.Б. |
29 |
15.Регулирование частоты вращения АЭП
•Необходимость - связана с требованиями оптимизации работы технологического оборудования.
•Частота вращения АД
методы регулирования АЭП
изменением числа |
частотное |
изменением |
|
скольжения s |
|||
полюсов 2p |
регулирование |
||
|
|||
|
Никаноров В.Б. |
30 |