Методичка по подготовке к лабораторным работам

ротор АД вращается, преодолевая момент сил сопротивления в подшипниках и трение о воздух. На создание этого момента

первичной обмотке трансформатора IТР1.

2. В АД имеется воздушный зазор между ротором и статором,

Вопрос 7. Чему равно скольжение в номинальном, критическом, пусковом режимах и при холостом ходе?

Ответ 7:

a) При пуске n2=0 s=(n1-n2)/n1= 1

б) При идеальном холостом ходе n2= n1, s=(n1-n2)/n1=0.

В) В номинальном режиме sном=ΔРэ2/Рэм= (Рномэм -Рноммех)/ Рномэм. Рэ2 электрические потери в роторе, Рэм- электромагнитная

мощность

Рномэм = 2π· n1 · Мном , Рноммех - указывается в техническом паспорте двигателя.

Обычно sном =1,5÷7%.

активное сопротивление ротора, к – обмоточный коэффициент, r1 – активное сопротивление статора, хК= х1+х,2 – сумма индуктивных сопротивлений статора и приведенного индуктивного сопротивления ротора.

Вопрос 8. Показать на механической характеристике основные режимы работы асинхронного двигателя.

Ответ 8 . Механическая характеристика двигателя это зависимость числа оборотов ротора от момента на валу n2=f(Мн).

54

В установившемся (статическом) режиме электромагнитный момент на валу двигателя равен моменту сил нагрузки (моменту сил сопротивления) Мэм=Мн . На графике механической характеристики (рис.42) можно выделить характерные области:

1.М=0, М → Мпуск →пуск двигателя , разгон от n2=0 до n2= n1 (1-S). Если нагрузка на валу МН=0, то n2=n1 →холостой ход.

2.Если 0<М<Мном → область недогрузки, 3.М=Мном→номинальный режим ,

4.Мкр>М>Мном →область перегрузки, 5.М >Мкр → n2→0, остановка двигателя.

Рис. 43

Асинхронный двигатель может работать в 3-ех режимах.

55

пускового тока .

1)Уменьшают напряжения питающей сети используя переключение с треугольника на звезду, используя автотрансформаторы.

2)Используют роторы в виде 2-го беличьего колеса. В момент пуска при больших токах суммарное индуктивное

Это позволяет создавать хороший пусковой момент и уменьшать пусковой ток.

Вопрос 11. Перечислить и сравнить различные способы пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Ответ 11: Пусковые свойства АД определяются следующими величинами:

Пусковым током, начальным пусковым вращающим моментом, плавностью и экономичностью пускового процесса, длительностью пуска.

Способы пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором:

1)Прямойнепосредственное подключение к сети. При этом пусковой ток IП составляет 6-8 Iном, пусковой момент 1-2 Мном. Метод применим для двигателей малой и средней мощности <200квт. Частые прямые включения мощного двигателя могут привести к колебаниям энергии в силовой сети, что опасно для нее.

2)Уменьшают напряжение питающей сети используя переключение с треугольника на звезду, Метод применим для двигателей малой и средней мощности <200квт. Уменьшение

напряжения на обмотках происходит в 3 раз, а пусковой ток в 3 раза.

**) Уменьшение напряжения на обмотках может уменьшать пусковой момент и он станет меньше требуемого т.е меньше момента нагрузки. Ротор просто не сможет вращаться.

3) используя регулируемые автотрансформаторы, при этом уменьшение напряжения в 2 раз вызывает уменьшение пускового тока и пускового момента в 2 раза.

4. Включают в каждую фазу по дросселю (реактору). Дроссель ограничивает пусковой ток, но одновременно уменьшается

57

пусковой момент.

5) Используют роторы в виде двойного беличьего колеса. В таком роторе суммарное индуктивное сопротивление 2-х беличьих колес зависит от скольжения. С увеличением скольжения оно увеличивается, при уменьшении уменьшается. Это позволяет создавать хороший пусковой момент и уменьшать пусковой ток.

Вопрос 12: Объяснить особенности рабочих характеристик асинхронного двигателя.

Ответ 12: Рабочие характеристик асинхронного двигателя это зависимости n, M, сosφ, I1, P1 , КПД – η от полезной мощности на валу Р2. представлены на рис.45.

n

а) Зависимость η=f(P2)

КПД двигателя η= P2/ P1= P2/ Р+ P2

P1 – мощность, поступившая из сети в двигатель, P2 – полезная мощность на валу двигателя,

P1= Р+ P2

Р= мощность всех потерь в двигателе: электрических и магнитных потерь в статоре, электрических потерь в роторе и механических потерь ( трение в подшипниках , трение о воздух)

.Потери в обмотках изменяются как I2 . Т.о. по мере роста нагрузки

58

поэтому М эм= P2/ ω2

где ω2= ω1 ·(1-S) угловая частота вращения ротора.

ω1- угловая частота вращения магнитного поля , S-скольжение. Поэтому зависимость М=f(P2) линейная.

в) Зависимость сosφ =f(P2)

В АД имеет место два энергетических процесса: а) Необратимый расход активной энергии Р1 и

б) Обратимый процесс периодического изменения запаса энергии магнитного поля, мерой которая является реактивная мощность Q1,

Соотношение между активной мощностью и реактивной

небольших электрических и магнитных потерь в статоре и незначительных механических потерь в подшипниках., Это означает, что активная мощность мала, а реактивная велика, поэтому сosφ мал. Обычно сosφхх =0,08÷0,15. С увеличением нагрузки активная мощность Р1 так же увеличивается , а реактивная Q1 изменяется незначительно. При нагрузке Р2 =Р2ном сosφ достигает максимума сosφmax =0,75÷0,95. ри дальнейшем увеличении нагрузки из за увеличения потоков рассевания Q1

n2=n1(1-S).

В режиме холостого хода скольжение S~0 и скорость вращения ротора близка к скорости вращения магнитного поля: n2~n1. С

59

увеличением нагрузки ток ротора возрастает и вызывает нагрев его обмотки. На этом участке электрические потери в роторе Р2э пропорциональны скольжению:

Р2Э=s·Р2ЭМ

где Р2ЭМ – электромагнитная мощность, предаваемая от статора к ротору.

Можно говорить , что АД имеет жесткую характеристику. При

Рис. 46

В режиме холостого хода скольжение

S = 0. С увеличением нагрузки скольжение увеличивается. При нагрузке Р2 =Р2ном скольжение номинальное sном, =1.5÷7%. При дальнейшем увеличении нагрузки P2

(область перегрузки) скольжение быстро возрастает и достигает критического значения Sкр. Дальнейшее увеличение нагрузки приводит к увеличению скольжения и неустойчивому режиму работы двигателя или к его остановке.

е) Зависимость I1=f(P2)

60