книги из ГПНТБ / Сафонов А.С. Специальная электротехника учеб. для воен.-мор. команд.-инженер. училищ

Другая же большая часть подводимой к статору мощ­ ности электромагнитным путем передается ротору. Эта мощность называется электромагнитной и определяется формулой

в машине полей рассеяния и пульсацией поля в зубцах ротора и статора. Поэтому полезная мощность на валу асинхронного электродвигателя равна

Процесс преобразования электрической мощности в механическую сопровождается возникновением в асин­ хронном электродвигателе электромагнитного вращаю­ щего момента. Последний создается взаимодействием тока ротора с магнитным потоком машины. Установим выражение для вращающего момента и рассмотрим ме­ ханическую характеристику асинхронного электродвига­ теля.

Вращающий момент электродвигателя М может быть определен по величине механической мощности Рм на

490

Рис. 22.6. Упрощенная схема заме­ щения асинхронного двигателя

так.1 как по условию приведения' ротора к статору рм2=*

= ЩР/ї = Щ12 Г2 = ЗГ2Г2-

Пренебрегая током холостого хода в схеме (рис. 22.3), получим упрощенную схему замещения (рис. 22.6). Из этой схемы имеем

где р — число пар полюсов асинхронной машины.

491

Из выражения (22.31) следует, что, во-первых, вра­ щающий момент асинхронного электродвигателя пропор­ ционален квадрату напряжения. Это означает, что асин­ хронный электродвигатель весьма чувствителен к коле­

Под действием пускового момента ротор электродви­ гателя начинает вращаться и по мере разгона скольже­ ние уменьшается, а вращающий момент увеличивается. При скольжении sK вращающий момент достигает Мт. При дальнейшем уменьшении скольжения вращающий момент уменьшается примерно пропорционально сколь­ жению.

Для нахождения максимального момента и соответ­ ствующего ему критического скольжения sK необходимо взять производную dM/ds и приравнять ее к нулю. Опу­ ская процесс дифференцирования и последующие преоб­ разования, приведем конечный результат этого решения:

Го

(22.33)

492

Однако величина этого сопротивления оказывает влия­ ние на величину критического скольжения. Возможность увеличения критического скольжения за счет увеличения активного сопротивления ротора при неизменном мак­ симальном моменте широко используется при пуске в ход асинхронных электродвигателей. Практически уве­ личение активного сопротивления г2 осуществляется включением реостата в цепь фазного ротора, а короткозамкнутые роторы с этой целью иногда выполняются с повышенным сопротивлением клетки ротора.

Рассматриваемая механическая характеристика име­ ет два принципиально различных участка. Первый из них ОВ соответствует устойчивой работе электродвига­ теля, так как на этом участке в случае увеличения на­ грузки скольжение увеличивается и вместе с этим уве­ личивается вращающий момент, поддерживающий устойчивую работу двигателя. Наоборот, второй уча­ сток ВА соответствует неустойчивой работе электро­

нения.

493

§ 22.5. ПУСК В ХОД ТРЕХФАЗНЫХ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ

Основными величинами, определяющими способы пу­ ска в ход трехфазных асинхронных электродвигателей, является пусковой момент и сила пускового тока. Дей­ ствительно, для того чтобы асинхронный электродвига­ тель тронулся с места и развил установившуюся частоту вращения, пусковой момент должен быть больше момен­ та сопротивления. В общем случае, т. е. при пуске элек­ тродвигателя под нагрузкой, пусковой момент должен превышать момент сопротивления, равный сумме момен­ тов холостого хода Мо, полезной нагрузки Ма и сил инерции системы Mj, т. е.

по возможности должна быть наименьшая и не превы­ шать допустимого предела для данного источника или системы питания.

П у с к к о р о т к о з а м к н у т ы х э л е к т р о д в и г а т е л е й

Пуск в ход трехфазных короткозамкнутых асинхрон­ ных электродвигателей может быть осуществлен пря­ мым включением в сеть или при пониженном напряже-

494

о

Рис. 22.8. Схемы пуска короткозамкнутых асинхронных двигателей

сительно невелика по сравнению с мощностью источника питания и, кроме того, не требуется плавного пуска. Если выполнено первое из этих условий, то сила пуско­ вого тока не вызывает недопустимого падения напряже­ ния в сети питания. Для самого же электродвигателя сила пускового тока не опасна, так как продолжитель­ ность пуска невелика.

Пуск асинхронных электродвигателей при понижен­ ном напряжении обычно осуществляется переключением обмотки статора со звезды на треугольник, включением статора через автотрансформатор и введением в цепь статора реактора или пускового реостата. Во всех этих случаях понижается напряжение на зажимах электро­ двигателя и, следовательно, уменьшается сила пуско-

495

вого тока. Но при этом пусковой момент электродвига­ теля уменьшается пропорционально квадрату снижен­ ного напряжения. Поэтому такой способ применим толь­

ключатель ставят в положение «Пуск» (Y) и замыкают трехполюсный рубильник. Когда электродвигатель ра­ зовьет номинальную частоту вращения, переключатель быстро переводят в положение «Работа» ( А ) . Этим и заканчивается процесс пуска. Сила пускового тока при этом способе пуска уменьшается в три раза по сравне­ нию с силой тока при пуске электродвигателя прямым включением в сеть, когда обмотка статора соединена треугольником. Действительно, если фазные обмотки электродвигателя соединить звездой и включить его под

теля.

Если же обмотки электродвигателя при его пуске бу­ дут соединены треугольником и подключены под то же

Однако величина пускового момента в этом случае уменьшается также в три раза.

Пуск короткозамкнутого электродвигателя посредст­ вом автотрансформатора (рис. 22.8, а) заключается в том, что статор включается в сеть через автотрансфор­ матор AT. Когда электродвигатель разовьет номиналь-

496

пуіо частоту вращения, обмотка статора включается на полное напряжение сети, а автотрансформатор отклю­ чается. Приэтом сила пускового тока уменьшается в k2 раз, где k — коэффициент трансформации автотранс­ форматора.

П у с к ф а з н ы х э л е к т р о д в и г а т е л е й

Пуск фазных электродвигателей, как правило, про­ изводится с помощью пускового реостата, вводимого а

личину сопротивления пускового реостата, можно по­

э л е к т р о д в и г а т е л е й

Невысокие пусковые свойства короткозамкнутых асинхронных электродвигателей нормального типа при-

вели к созданию короткозамкнутых асинхронных элек­ тродвигателей специального исполнения — электродвига­ телей с двухклеточной обмоткой ротора (рис. 22.11) и электродвигателей с глубоким пазом (рис. 22.12). Обе

Рис. 22.10. Пусковые характеристики фазного асинхронного двига­

теля

клетки представляют собой короткозамкнутые обмотки ротора. Верхняя клетка изготовляется с повышенным

4 9 8

превышает его ширину в 10—15 раз. Верхняя часть стержня является пусковой, а нижняя—рабочей. Ста­ тор же подобных двигателей имеет обычную форму исполнения.

Сущность работы специальных электродвигателей за­

повышенное индуктивное сопротивление х2р. В резуль­ тате пусковая обмотка, имея повышенное г2п и малое х2п, создает повышенный пусковой момент при пониженной силе пускового тока. Наоборот, рабочая обмотка, имея малое г 2 р и большое х2р, создает малую силу пускового тока и, следовательно, малый пусковой момент. По мере разгона ротора частота его тока уменьшается f2 = sfu благодаря чему индуктивные сопротивления обмоток уменьшаются. И когда ротор достигнет нормальной ча­ стоты вращения, индуктивные сопротивления становятся настолько малыми, что токи в обмотках определяются в основном их активными сопротивлениями. В резуль­ тате сила тока рабочей обмотки значительно больше силы тока пусковой обмотки. Соответственно этому вра­ щающий момент рабочей обмотки значительно больше вращающего момента пусковой обмотки. На ротор же