действует |
суммарный |
момент |
обеих обмоток. На |
рис. 22.13 |
изображены |
кривые |
вращающих моментов |
электродвигателя. |
|
|
Принцип работы электродвигателя с глубоким пазом аналогичен принципу работы электродвигателя с двой
ной |
клеткой. Вследствие |
неравномерности |
потОкосцепле- |
ний |
по высоте |
стержня |
индуктивное сопротивление его |
в нижней |
части |
больше, чем в верхней. Благодаря этому |
в момент |
пуска |
ток вытесняется в верхнюю |
часть |
стерж |
|
|
|
|
ня, и его сечение как бы |
|
|
|
|
уменьшается. |
Это |
эквива |
лентно увеличению активно го сопротивления обмотки ротора, в результате чего сила пускового тока умень шается, а пусковой момент повышается.
При номинальной часто те вращения, когда частота тока ротора мала, индуктив ное сопротивление незначи тельно и ток распределяется по сечению стержня почти
Рис' 22.13. Кривые моментов равномерно. Электродвига тель работает как обычный короткозамкнутый.
Электродвигатели с глубоким пазом проще по устройству, чем электродвигатели с двойной клеткой. Од нако последние при прочих равных условиях имеют не сколько больший пусковой момент. Поэтому электродви гатели с глубоким пазом применяются в тех случаях, когда не требуется очень большого пускового момента.
§ 22.6. РЕВЕРС, ТОРМОЖЕНИЕ И РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ АСИНХРОННЫХ
ЭЛ ЕКТРОДВИ ГАТЕЛ ЕИ
Реверс асинхронных электродвигателей можно осу ществить путем изменения направления вращения поля машины, что достигается переключением любых двух проводов, соединяющих обмотку статора с сетью. Тор можение же асинхронных электродвигателей можно про изводить: а) с помощью механических тормозов; б) по способу противовключения, когда изменяют направление
вращения поля путем переключения любой пары прово дов, питающих обмотку статора; в) режимом генератор ного торможения с возвратом энергии в сеть; г) элек тродинамическим способом, путем отключения электро двигателя от сети и включения обмотки его статора под напряжение постоянного тока или на батарею конден саторов.
Рис. 22.14. Характеристики |
M=f(S) |
Регулирование частоты вращения трехфазных асин хронных электродвигателей, как это видно из выраже ния
л = Л і ( 1 _ я ) = ^ ( 1 ^ 5 ) > |
(22.40) |
может быть осуществлено: а) изменением |
скольжения; |
б) изменением числа пар полюсов; в) изменением ча стоты тока статора.
Регулирование частоты вращения изменением сколь жения применяется только в электродвигателях с фаз ным ротором с помощью регулировочного реостата, включаемого в цепь ротора. Схема включения регули
|
|
|
|
|
|
|
ровочного |
реостата |
такая же, как и схема |
включения |
пускового |
реостата |
(рис. 22.9). При увеличении сопро |
тивления |
реостата |
характеристики |
M — f ( s ) |
делаются бо |
лее мягкими |
(рис. 22.14), скольжение при |
этом увели |
чивается,. а |
частота вращения |
электродвигателя |
п = |
— п\(\—s) |
уменьшается. Таким путем можно изменять |
частоту вращения |
двигателя от |
номинальной до |
нуля. |
Но при таком регулировании получаются относительно
18—716 501
большие |
потери в |
реостате, а следовательно, снижается |
к. п. д. двигателя. |
Недостатком данного способа регули |
рования |
является |
и то, что на пониженных частотах вра |
щения механические характеристики становятся мягки
ми, |
т. е. частота вращения двигателя резко меняется |
при |
изменениях момента нагрузки на валу машины. |
Регулирование частоты вращения изменением числа пар полюсов основано на изменении частоты вращения магнитного поля, которая определяется из соотношения ni = 60fi/p. Действительно, при изменении числа пар по люсов р будет изменяться частота вращения поля щ и,
Рис. 22.15. Схема |
переключения |
обмотки |
статора |
|
с двух на четыре полюса |
|
следовательно, |
частота |
вращения |
ротора |
« = ( 1 — s ) t i \ . |
Для изменения |
числа пар полюсов |
на статоре двигателя |
укладывают две независимые обмотки на разные числа пар полюсов, или каждую фазную обмотку делают из двух катушек, из которых, комбинируя разные соедине
ния, получают то или иное число |
пар полюсов. На |
рис. 22.15 |
показана схема переключения фазной |
обмот |
ки с двух |
на |
четыре полюса. В ряде случаев комбини |
руют первый и второй способы. |
|
|
Электродвигатели, обмотка статора которых позво |
ляет изменять |
часло |
пар полюсов, |
называются |
много |
скоростными. |
Такие |
электродвигатели обычно выпуска |
ются двух-, трех- и четырехскоростными. Например, при
частоте |
/і = 50 |
Гц синхронные частоты вращения этих |
машин |
могут |
быть 500, 750, 1000, 1500 и 3000 об/мин. |
В большинстве случаев многоскоростные двигатели вы полняются короткозамкнутыми, так как в фазных дви гателях переключение обмотки на разное число полюсов надо производить не только на статоре, но и на роторе.
Короткозамкнутый |
же ротор автоматически образует |
то число полюсов, |
которое имеет обмотка статора. |
Недостатками |
многоскоростных электродвигателей |
являются: ступенчатость регулирования частоты враще ния, разрыв цепи при переключениях, наличие громозд кого многоконтактного переключающего устройства.
Регулирование частоты вращения двигателей измене нием частоты тока так же основано на изменении часто
ты вращения |
поля |
статора. В этом случае |
регулировать |
частоту |
вращения |
можно плавно и в широких пределах. |
Однако |
для |
такой |
регулировки требуется |
специальный |
источник питания регулируемой частоты. Это обстоя тельство ограничивает применение данного способа ре гулирования.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
§ 22.7. РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ |
ТРЕХФАЗНЫХ |
|
|
АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ |
|
|
Под рабочими характеристиками асинхронных элек |
|
тродвигателей |
понимаются |
зависимости п, I u |
М, costp |
|
и т)= (Р2 ) |
при J7=(/H |
= const и |
|
|
|
|
fi —const. На |
рис. 22.16 приведе |
|
|
|
|
ны рабочие |
характеристики |
трех |
|
|
|
|
фазного |
асинхронного |
электро |
|
|
|
|
двигателя. |
Характеристика |
п = |
|
|
|
|
= / ( Р 2 ) , называемая |
скоростной, |
|
|
|
|
показывает, |
что при |
|
изменении |
|
|
|
|
нагрузки от холостого хода до |
|
|
|
|
номинальной |
частота |
|
вращения |
|
|
|
|
асинхронного двигателя изменяет |
|
|
|
|
ся незначительно (у |
электродви |
Рис. 22.16. |
Рабочие ха |
|
гателей |
общего применения |
от 1 |
|
рактеристики |
асинхрон |
|
до 6% |
номинальной |
величины). |
|
|
ного двигателя |
|
Благодаря |
этому скоростная ха |
|
|
|
рактеристика асинхронного двигателя называется же сткой.
Вращающий момент М, развиваемый электродвига телем, складывается из момента холостого хода Мо и по лезного момента М 2 на валу машины. Момент холостого хода, затрачиваемый на покрытие механических потерь, почти не зависит от нагрузки электродвигателя. Полез ный момент Лі2 = Л>Аор, если бы o)p = const, изменялся бы линейно. Но так как шр немного уменьшается с увеличе-
ниєм Р 2 , то кривая M = / ( P 2 ) немного изгибается вверх. Начальная точка кривой соответствует моменту холо стого хода.
Коэффициент мощности cos 9 сильно зависит от на грузки. При холостом ходе cos ф обычно не превышает 0,2—0,3. Объясняется это тем, что в этом случае асин хронный двигатель потребляет из сети большой намаг ничивающий ток. При увеличении нагрузки на валу cos 9 вследствие увеличения активной составляющей тока бы стро увеличивается, достигая при нагрузке, близкой к номинальной, максимального значения 0,8—0,9. При дальнейшем увеличейии нагрузки выше номинальной коэффициент мощности снова уменьшается вследствие увеличения скольжения и, следовательно, увеличения ин дуктивного сопротивления ротора. Для того чтобы cos 9 был высоким, необходимо загружать асинхронный дви гатель в соответствии с его мощностью.
|
|
|
|
|
|
Характер изменения к. п. д. асинхронных |
двигателей |
зависит от потерь, которые в асинхронных |
двигателях, |
как отмечалось, слагаются из электрических |
потерь в об |
мотках |
статора Рих—шх^/х |
и ротора Рт |
— Т42%Гъ |
по |
терь в |
стали рс, механических потерь р |
м х |
и добавоч |
ных р д . Электрические потери, зависящие от силы токов, считаются переменными. Сумма потерь Ро+рмх + Ря со ставляет потери холостого хода. Эти потери почти не зависят от нагрузки и поэтому называются постоянными потерями электродвигателя.
К. п. д. асинхронных электродвигателей определяет ся формулой
где Pi — мощность, |
подводимая к электродвигателю; |
Р 2 — полезная |
мощность |
электродвигателя. |
Обычно номинальный к. |
п. д. для большинства со |
временных асинхронных двигателей составляет 80—90%, а для мощных электродвигателей 90—95%. Таких зна чений к. п. д. достигает при нагрузках, близких к номи нальной. При дальнейшем увеличении нагрузки к. п. д. уменьшается за счет значительного увеличения электри ческих потерь в обмотках электродвигателя.
§ 22.8. ОДНОФАЗНЫЕ АСИНХРОННЫЕ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ
Однофазные асинхронные электродвигатели, как и трехфазные, состоят из двух основных частей —статора и ротора. Статор имеет однофазную обмотку, которая за нимает примерно две трети пазов статора, а в осталь ные пазы уложена так называемая пусковая обмотка. Ротор однофазного асинхронного электродвигателя обычно короткозамкнутый.
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 22.17. Принцип действия |
однофазного |
|
|
|
асинхронного двигателя |
|
|
Переменный |
ток, проходя |
по |
обмотке статора |
(рис. 22.17, а), |
возбуждает в машине пульсирующий |
маг |
нитный поток |
<D = (bm sin<o/. Этот |
поток |
наводит в |
про |
водниках обмотки ротора токи, которые, |
взаимодействуя |
с пульсирующим |
потоком статора, создают электромаг |
нитные силы. Эти силы в правой и левой половине ро тора направлены в противоположные стороны. В резуль тате на ротор действуют два суммарных вращающих момента противоположного направления, и, следователь но, ротор не может тронуться с места.
Таким образом, однофазный асинхронный двигатель не имеет начального пускового момента. Но если пред
варительно его развернуть с помощью |
внешней силы, то |
в дальнейшем он |
будет |
продолжать |
вращаться - само |
стоятельно. Для |
объяснения этого явления пульсирую |
щий поток Ф разлагают |
на два вращающихся в проти- |
Рис. 22.18. Механическая ха рактеристика однофазного асинхронного двигателя
воположные |
стороны потока Ф п |
и Ф 0 , каждый |
из кото |
рых |
равен 0,5Ф (рис. 22.17,6) |
и |
вращается с |
синхрон |
ной |
частотой |
rti=60 fjp. Если |
теперь ротор развернуть в |
какую-либо сторону, то один поток будет вращаться в
сторону |
ротора — прямое поле |
Ф п , а другой — в |
проти |
воположную |
сторону — обратное поле |
Ф 0 . Эти |
потоки |
индуцируют |
в обмотке ротора |
токи разных частот: |
/ г п — |
1 п |
/ і |
— sf\i |
/г о • |
пх |
+ п / х = ( 2 - * ) / , . |
(22.42) |
В результате |
вращающие |
|
моменты, |
обусловленные |
прямым |
и обратным |
полями, |
различны: |
|
|
го (2 — s)<o,'
Так как вращающие моменты направлены в противо положные стороны, то результирующий момент (рис. 22.18) определится раз
ностью М^=Мп~М0 (22.43)
и направлен в сторону вра щения прямого поля. Оче видно, если ротор электро двигателя привести во вра щение в сторону, противопо ложную рассмотренной, то поля и моменты поменяются местами (правая часть кри вой момента). Следователь но, направление вращения однофазного асинхронного
двигателя определяется направлением начального раз гона ротора.
Д л я создания начального пускового момента и, сле довательно, самостоятельного разгона двигателя в боль шинстве случаев предусматривается пусковая обмотка, ось которой ориентируется перпендикулярно оси рабочей обмотки. На рис. 22.19 изображена схема включения однофазного двигателя с пусковой обмоткой. В цепь пусковой обмотки обычно включается элемент с актив ным сопротивлением г или емкостью С, с тем чтобы
обеспечить сдвиг по фазе токов обмоток на угол, близ кий к 90°. При этом создается вращающееся магнитное поле, под действием которого ротор и начинает вра щаться. Когда электродвигатель разовьет нормальную частоту вращения, пусковая обмотка отключается, так как она не рассчитана на длительный режим работы.
Отечественной промышленностью выпускаются одно фазные асинхронные электродвигатели типа АОЛБ спу-
|
|
Рис. 22.19. Схемы пуска однофазных |
асин« |
|
|
|
|
|
хронных |
двигателей |
|
|
|
|
|
|
сковым резистором (табл. |
22.1) напряжением 127, 220 |
и 380 |
В |
промышленной |
частоты. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
22.1 |
Основные технические данные некоторых однофазных |
|
|
асинхронных электродвигателей типа АОЛБ |
|
|
|
|
Номинальные данные |
Сила |
тока |
статора |
|
|
|
|
|
• (А) при |
UH (В) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
'п |
Мп |
Мт |
Тип двигателя |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ч. |
|
|
|
|
|
|
'„ |
Мп |
|
|
|
Р, |
я. |
|
127 |
|
220 |
380 |
|
|
|
Вт |
об/мин |
"1о |
|
|
|
|
|
|
|
COS <? |
|
|
|
|
|
|
АОЛБ |
011-4 |
18 |
1370 |
22 |
0,62 |
1,05 0,61 |
0,35 |
6.5 |
1.0 |
1.4 |
АОЛБ |
12-4 |
80 |
1420 |
41 |
0,62 |
2.50 |
|
1.45 |
0,85 |
7,5 |
L.0 |
1.8 |
АОЛБ |
22-4 |
180 |
1420 |
53 |
0.62 |
4,30 |
|
2,50 |
1.45 |
7.5 |
1.2 |
1.8 |
АОЛБ |
011-2 |
30 |
2880 |
41 |
0,68 |
0,85 |
|
0.49 |
0,28 |
8,0 |
1.0 |
1.4 |
АОЛБ |
11-2 |
80 |
2890 |
51 |
0.72 |
1,45 |
|
1.00 |
0.60 |
7,5 |
1,0 |
2.2 |
АОЛБ |
12-2 |
120 |
2890 |
55 |
0,72 |
2,40 |
|
1,40 |
0. 80 |
7.5 |
1.0 |
2.2 |
АОЛБ |
21-2 |
180 |
2890 |
59 |
0,72 |
3,30 |
|
1,90 |
1. Ю |
7.5 |
1.0 |
2.2 |
АОЛБ |
31-2 |
400 |
2920 |
66 |
0,72 |
6,55 |
|
3,80 |
2,15 |
9.0 |
1,0 |
2,2 |
АОЛБ |
32-2 |
600 |
2930 |
69 |
0,72 |
9,50 |
|
5,50 |
3,20 |
9.0 |
1.0 |
2.2 |
Имеются и такие однофазные асинхронные двигате ли, у которых вспомогательная пусковая обмотка, вклю чаемая через конденсатор, служит не только для пуска, а остается включенной и при работе. Такие электродви
гатели называются |
конденсаторными. Они имеют |
срав |
нительно высокие |
T] = 60-f-75% и cos <р = 0,8-н 0,95, |
а по |
рабочим характеристикам приближаются к трехфазному асинхронному двигателю.
Короткозамкнутый виток
Рис. 22.20. Однофазный асинхронный дви гатель с короткозамкнутыми витками на полюсах
Выпускаются также однофазные двигатели мощно стью от 0,5-ь300 Вт, но другой, конструкции (рис. 22.20). На статоре таких двигателей имеются явновыраженные полюса, на которых расположена однофазная обмот ка О. Часть каждого полюса охватывается короткозамкнутым витком k. В этих витках под влиянием пульсирую щего потока обмотки О возникают токи, которые воз буждают второй поток двигателя, сдвинутый по фазе относительно первичного потока полюсов. В результате два переменных потока, смещенные в пространстве и сдвинутые по фазе, образуют вращающееся магнитное ноле. Это поле, воздействуя на короткозамкнутый ротор, создает вращающий момент. С целью увеличения вра щающегося момента между полюсами помещают маг нитные шунты. Такие двигатели могут вращаться только
водну сторону.
Вусловиях эксплуатации обычные трехфазные асин хронные электродвигатели также могут переходить в ре жим однофазных. Это может быть при обрыве или пере-
|
|
|
|
горании предохранителя в одном |
из проводов |
питания. |
Если это произошло при вращении |
двигателя, то он бу |
дет |
продолжать вращаться как однофазный. |
Если же |
это |
будет при пуске двигателя, то он не тронется с ме |
ста. В обоих случаях электродвигатель может |
перегреть |
ся и выйти из строя. |
|
|
§ 22.9. ТИПЫ ТРЕХФАЗНЫХ АСИНХРОННЫХ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ МОРСКОГО ИСПОЛНЕНИЯ
На флоте в качестве трехфазных асинхронных элек тродвигателей обычно применяются электродвигатели се рий АОМ, AM, МАП, МАФ и МА. Все они предназнача ются для работы от корабельной сети напряжением 127/220 и 220/380 В при соединении обмоток статора Д/Y. Электродвигатели серий МАП предназначены для кратковременной и повторно-кратковременной работы.
Таблица 22.2
Некоторые типы корабельных трехфазных асинхронных электродвигателей
|
Се[5ия |
|
Мощность, кВт |
Число |
|
|
Примечание |
|
|
ПОЛЮСОВ, |
|
|
|
|
|
|
АМ011-2 |
-АМ042-6 |
0,14-1-4,8 |
2р |
1 |
|
|
|
-Г |
|
|
2; 4; 6 |
|
|
|
|
АМ51АМ81--22-Г-І-АМ72АМШ-8-8 . . . |
3.2-Г-25 |
2; 4; 6 |
> Единая серия |
|
2; 4; 6; 8 |
|
|
|
|
МАГ1111-4/12-Т- |
|
25-Г-185 |
4/12 |
|
|
|
|
МАП611-4/12 . . . . |
О.З-г-65 |
1 |
|
Двухскорост- |
|
МАП112-4/8Н- |
|
|
|
|
|
|
|
|
j |
|
ные |
|
МАП511-4/8 |
|
|
4/8 |
|
|
|
1.5-Г-28 |
|
|
|
|
МАП411МАП612-4/8/16-4/8/16-Г- • . • |
4/8/16 |
Трехскоростные |
|
1.6-г-ЗО |
|
МАФ83-62/2-Г- |
|
9.5-Г-85 |
2 |
П)=3000 об/мин |
|
МАФ83-62/4-г- |
|
|
|
|
|
|
9.5-Г-75 |
4 |
nj = 1500 об/мин |
|
МАФ83-62/6-Г- |
|
6 |
|
|
|
|
|
6.5-Г-58 |
Пі = 1000 об/мин |
|
МАФ83-62/8-Г- |
|
8 |
|
|
12/17/20/254.5-Г-42 |
|
П]=750 об/мин |
|
АОМ93-12/8/6/4 . . . . |
12/8/6/4 |
1 |
|
|
|
|
62,5/83,5/125 |
8/6/4 |
|
Многоскорост- |
|
|
|
|
j |
|
ные |
|
МА91-10/1-^МА91-62/2 |
Ю-г-295 |
2 |
п 1 = 3 0 0 0 об/мин |
|
П/4-Г- |
- 4 |
Ю-г-240 |
4 |
п, = 1500 об/мин |
|
|
6 |
п, = 1000 об/мин |
|
МА91-11/6 |
-МА91-63/6 |
7.5-Г-250 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
