Практична робота №4 асинхронні машини

1. Короткі теоретичні відомості

Асинхронною називається машина змінного струму у якої тільки одна первинна обмотка вмикається до електричної мережі а друга вторинна обмотка замикається накоротко або на електричні опори. Асинхронні машини (АМ) принципово можуть бути генераторами або двигунами, але в основному АМ використовуються в якості двигунів, які порівняно з іншими типами електричних двигунів простіші, надійніші та мають більш високий коефіцієнт корисної дії (ККД). В залежності від конструкції ротора асинхронні двигуни (АД) поділяють на два типи: з короткозамкненим та з фазним ротором.

Найбільш поширеними в використанні є трифазні АД, в яких первинна обмотка статора виконується трифазною та створює обертове магнітне поле. Частота обертання поля залежить від кількості пар полюсів р АМ та частоти стуму мережі f₁:

.

Ротор АМ обертається асинхронно, тобто зі швидкістю , що відрізняється від . Відносна різниця між частотами обертання поля та ротора називається ковзанням

.

Діючі значення електрорушійної сили, які наводяться в фазах обмотки статора , нерухомого ротора та ротора, який обертається відповідно визначаються виразами:

; ,

де – кількість витків обмоток статора та ротора; – амплітудне значення магнітного потоку, – обмотковий коефіцієнт; – частота струму ротора, який обертається.

Відношення ЕРС обмоток називається коефіцієнтом трансформації АМ

.

Обертовий момент на валу АД пов’язаний з корисною механічною потужністю на валу співвідношенням

.

Потужність , яка споживається АД з мережі визначається виразом

,

де , – відповідно лінійні значення напруги та струму; – коефіцієнт потужності.

Струми в нерухомому роторі та в роторі, який обертається визначають зі співвідношень:

; ,

де – активний опір обмотки ротора; – індуктивний опір нерухомого ротора; – індуктивний опір ротора, який обертається.

ККД АД визначається відношенням механічної потужності на валу до потужності

,

де – сумарні втрати, які складаються з електричних втрат в обмотках статора та ротора, магнітних втрат, механічних та додаткових втрат.

Електромагнітна потужність

,

де – електромагнітний момент; – кутова швидкість обертання.

Число пазів в обмотці статора

,

де – число пазів, які приходяться на полюс і фазу; – кількість фаз обмотки.

2. Приклади рішення типових задач

Приклад 2.1

Трифазний АД з короткозамкненим ротором має номінальні данні: корисну потужність Р_ном2 = 11 кВт; напругу U_ном = 380 В; частота обертання ротора об/хв.; ККД _ном = 0,86; коефіцієнт потужності = 0,83. Частота струму в мережі f₁=50 Гц. Визначити наступні величини: потужність Р₁, яка споживається двигуном; номінальний момент М_ном; струм обмотки статора ; ковзання s; частоту струму в роторі f_2s; сумарні втрати Р.

Рішення.

Потужність, яка споживається двигуном з мережі

кВт.

Номінальний момент двигуна

Нм.

Струм фази обмотки статора

А.

Визначається ковзання

.

Сумарні втрати потужності визначаються за співвідношенням

Р = кВт.

Визначається частота струму в роторі

f_2s = f₁s = 500,025 = 1,25 Гц.

Приклад 2.2

Кожна з фаз обмотки статора трифазного АД з фазним ротором має = 150 витків і обмотковий коефіцієнт . Амплітуда магнітного потоку = 0,006 Вб. Частота струму мережі f₁=50 Гц. Активний опір фази обмотки ротора = 0,4 Ом, індуктивний опір фази нерухомого ротора = 4,2 Ом. При обертанні ротора з частотою об/хв. в фазі ротора наводиться ЕРС = 10 В. Визначити: ЕРС в фазі обмотки статора; ЕРС в фазі обмотки нерухомого ротора; струм в фазі ротора при нормальної роботі І₂ та в момент пуску І_2п.

Рішення.

Визначається ЕРС в фазі статора

В.

Визначається ковзання

.

ЕРС в фазі нерухомого ротора визначаємо зі співвідношення ,

В.

Струм в фазі ротора в момент пуску

А.

Визначається індуктивний опір ротора, який обертається

Ом.

Струм в фазі ротора, який обертається

А.