1824

Недостатки данного способа регулирования:

1)процесс регулирования ступенчатый;

2)при одних и тех же габаритах большей частоте вращения соответствует большая номинальная мощность; при снижении частоты вращения значительно снижаются номинальная мощность двигателя и его технические показатели (ηн, cosφн).

Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя возможно и

изменением частоты питающего напряжения f1.

При этом также в соответствии с формулой (161) изменяется частота вращения магнитного поля.

При уменьшении f1 (частоты тока I1) магнитный поток возрастает, токи

вобмотке увеличиваются, а КПД и cоsφ1 снижаются. Для сохранения неизменной величины магнитного потока при частотном регулировании осуществляется одновременное пропорциональное изменение как частоты тока I1, так и амплитуды фазных напряжений (рис. 71). При этом Мкр двигателя остается почти неизменным, незначительно снижаясь с уменьшением f1 (см. рис. 71).

М

Mн Mкр

Рис. 71. Механические характеристики при изменении частоты тока в цепи статора

зависит от нагрузки на валу двигателя и пропорциональна квадрату тока обмоток статора и ротора:

РЭ1≈7,5%∙Р1; РЭ2≈4,5%∙Р1; (172)

∆РС1, ∆РС2 – потери в стали машины, т.е. потери, обусловленные перемагничиванием сердечников статора и ротора, причем потери ∆РС2 в сердечнике ротора очень малы и практически не учитываются; потери в сердечнике статора

Наибольшее значение КПД достигает при номинальной нагрузке (рис.

73).

η

ηн

Р2

Р2н

Рис. 73. Зависимость коэффициента полезного действия от нагрузки на валу асинхронного двигателя

КПД современных трехфазных асинхронных двигателей в номинальном режиме составляет 80–95%.

4.9. Коэффициент мощности асинхронного двигателя

Кроме необратимого процесса расхода энергии, учитываемого величиной активной мощности Р1, в асинхронном двигателе происходит обратимый процесс периодического изменения запаса энергии магнитного поля.

Коэффициент мощности асинхронного двигателя

зависит от нагрузки на валу двигателя.

В режиме холостого хода энергия расходуется в основном только на покрытие небольших потерь мощности в статоре и незначительных механических потерь. Энергия, запасенная во вращающемся магнитном поле, практически не зависит от расхода энергии на совершение полезной

Такой режим имеет место при работе двигателя в грузоподъемных механизмах при спуске легких грузов или при переключении числа пар полюсов многоскоростного двигателя с большей частоты вращения на меньшую. При этом частота вращения ротора не может измениться

Вэтом режиме скольжение и электромагнитный момент будут отрицательными, т.е. электромагнитный момент становится тормозным, а вращение ротора происходит за счет сторонних сил.

4.10.2.Режим торможения противовключением

Врежиме торможения противовключением ротор вращается в сторону, противоположную вращению магнитного поля статора. В этом режиме

S>1.

Режим противовключения может возникнуть у двигателя, работающего

вгрузоподъемных механизмах, при спуске тяжелых грузов. При этом двигатель включен на подъем, но под действием веса груза ротор двигателя вращается в обратную сторону. Этот режим называется режимом электромагнитного тормоза (рис. 76).

n2 (S)

n1 S=0 Двигательный режим

Rд1

Rд2

Режим

противовключения

S>1

Rд3

Рис. 76. Механические характеристики асинхронного двигателя в режиме противовключения (Rд3>Rд2>Rд1)

В режиме противовключения S>1, следовательно (так как Е2=Е2к·S), ЭДС, наводимая в роторе, увеличивается по отношению к двигательному режиму. При этом в цепь ротора вводят добавочные сопротивления, уменьшающие ток ротора.

4.11. Пример расчета режима работы

трехфазного асинхронного двигателя

Номинальная мощность трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором Р2н=10 кВт; номинальное напряжение Uн=380

В; номинальная частота вращения ротора n2н=1420 об ; номинальный

мин

коэффициент полезного действия ηн=0,84; номинальный коэффициент

способность двигателя по моменту λ=1,8.

Определить: мощность, подводимую к двигателю Р1н; номинальный Мн и максимальный Мкр моменты двигателя; пусковой ток двигателя Iп; номинальное Sн и критическое Sкр скольжение. Рассчитать и построить механическую характеристику двигателя n2 f М .

Решение.

1. Мощность, подводимая к двигателю,

2. Номинальный момент двигателя

Мн 9550 Р2н 9550 10 67,3 Н м. n2н 1420

3.Максимальный (критический) момент

Мкр Мн 1,8 67,3 121 Н м.

4.Номинальный ток

7. Критическое скольжение

Sкр Sн 2 1 0,0531,8 1,82 1 0,175.

8. Рассчитаем и построим механические характеристики двигателя

М=f(S) и n2 f М (рис. 77).

Задаваясь скольжением S от 0 до 1, рассчитаем вращающий момент и частоту вращения двигателя в соответствии с уравнениями:

Расчетные данные приведены в табл. 3.

Контрольные вопросы по асинхронным двигателям

1.Асинхронным двигатель называется потому, что: 1) поле статора опережает при своем вращении ротор; 2) поле статора отстает от поля ротора; 3) поле статора и поле ротора совпадают;

4) поле статора находится в противофазе с полем ротора.

2.Каким образом следует соединить обмотку статора асинхронного трехфазного двигателя при его подключении к сети, если в его паспорте указано напряжение 220 В, а напряжение сети 220/380 В?

1)на данное напряжение включить нельзя;

2)«треугольником»;

3)«звездой»;

4)безразлично, по какой схеме.

3.Как изменится ЭДС обмоток ротора Е2 от момента запуска двигателя до набора оборотов холостого хода?

1)уменьшится; 2) увеличится; 3) останется неизменной.

4.Каким способом соединены обмотки статора асинхронного двигателя?

A B C

1) «звездой» без нейтрального провода;

2) «звездой» с нейтральным проводом; 3) «треугольником».

5.Ротор четырехполюсного асинхронного двигателя, подключенного

ксети трехфазного тока с частотой f=50 Гц, вращается с частотой n2=1440 об/мин. Чему равно скольжение?

1)0,04; 2) 0,1; 3) 0,02; 4) 0,08.

6.Как изменится скольжение асинхронного двигателя при изменении нагрузки на валу от 0 до Мн?

1) увеличится; 2) уменьшится; 3) останется неизменным.

7.Будет ли работать трехфазный асинхронный двигатель при обрыве электрической цепи ротора?

1) нет, так как в обмотке ротора не будет ЭДС; 2) нет, так как в обмотке ротора не будет тока; 3) будет.

8.Каким образом можно увеличить пусковой момент асинхронного двигателя с фазным ротором?

1) применить ротор с двойной «беличьей клеткой»;

2) применить ротор с глубоким пазом;

3) увеличить количество фаз;

4) ввести пусковые реостаты в цепь обмотки ротора.

9.В каком положении находится скользящий контакт пускового реостата во время пуска асинхронного двигателя? Указать номер положения:

10. Какое из перечисленных уравнений используется для расчета номинального момента асинхронного двигателя?

сопротивлений, включенных в цепь ротора асинхронного двигателя, на приведенных графиках механических характеристик?

12. Какое из перечисленных уравнений соответствует уравнению механической характеристики асинхронного двигателя?

Sкр S

13.Как изменить направление вращения вращающегося магнитного поля асинхронного двигателя?

1)изменить частоту трехфазного тока; 2)поменять местами два любых провода, подводящих к двигателю

трехфазное питающее напряжение; 3)поменять местами все три провода трехфазной сети.

14.Какая из приведенных схем позволяет осуществить реверс асинхронного двигателя?

15. Какой участок механической характеристики асинхронного

двигателя соответствует устойчивой работе в двигательном режиме? n2