електричні машини 3 СР

Самостійна робота 3

Виконав Скудря М.О.

ЗАПИТАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. Проаналізуйте способи пуску трифазних асинхронних двигунів.

Трифазні асинхронні двигуни - це електричні двигуни, які зазвичай використовуються для роботи великих механізмів, таких як насоси, вентилятори та компресори. Для пуску таких двигунів існують різні способи, які можуть бути використані залежно від потреби і конкретних умов експлуатації. Ось деякі з найпоширеніших способів пуску трифазних асинхронних двигунів:

• Пуск прямого на пусковому пристрої: Цей спосіб використовується для невеликих машин, де потужність двигуна не перевищує 5-7 кВт. В цьому випадку, використовують пусковий пристрій, який забезпечує струм першої фази, і допомагає двигуну почати рух.

• Пуск з м'яким стартом: Цей метод використовується для запобігання різкому підвищенню струму і вібрації в момент пуску, що може призвести до пошкодження обладнання. При цьому методі використовується електронний пристрій для поступового збільшення напруги на кожній фазі, що дозволяє зменшити струм пуску та плавно збільшувати швидкість обертання двигуна.

• Пуск зі змінним опіром: Цей спосіб полягає в зміні опору в колі статора двигуна, що дозволяє зменшити струм пуску. Для цього використовують реостат (електричний регулятор опору), який зменшує опір при пуску, а потім повільно збільшує його під час руху двигуна.

• Пуск з використанням запасних обмоток: Цей метод використовується для великих машин, де потужність двигуна перевищує 30-

2. Проаналізуйте способи регулювання частоти обертання асинхронних двигунів.

Асинхронні електричні двигуни зазвичай мають фіксовану частоту обертання, яка залежить від частоти живлення мережі, в яку вони підключені. Але іноді для певних застосувань, таких як електроприводи механізмів зі змінною швидкістю, потрібно мати можливість регулювати частоту обертання двигуна. Ось декілька способів регулювання частоти обертання асинхронних двигунів:

• Регулювання частоти живлення: Цей метод передбачає зміну частоти живлення мережі, в яку підключений двигун. Це може бути зроблено за допомогою пристроїв, таких як частотні преобразувачі або мережеві інвертори, які забезпечують стабільну частоту живлення на виході.

• Регулювання напруги: Цей метод передбачає зміну напруги живлення мережі, в яку підключений двигун. Це можна зробити за допомогою реостату або трансформатора зі змінним відношенням витрат, який забезпечує зміну напруги в колі статора двигуна.

• Регулювання кута фаз: Цей метод передбачає зміну кута фаз між струмом живлення та напругою в колі статора двигуна. Це можливо за допомогою пристроїв, таких як електронні регулятори кута фаз або вбудованих в частотні преобразувачі.

• Регулювання кількості полюсів: Цей метод використовується для двигунів зі змінним числом полюсів, які можуть бути змінені за допомогою перемикання з'єднань в обмотках статора. Це дозволяє змінити частоту обертання двигуна.

• Використання частотних преобразувач

3. Проаналізуйте роботу трифазного асинхронного двигуна при U1≠Uн.

Трифазний асинхронний двигун працює за принципом взаємодії магнітного поля, що створюється статором, та струмів, які проходять через обмотки ротора. У випадку, коли напруга живлення фаз статора не рівна напрузі живлення обмоток ротора, тобто U1 ≠ Uн, можуть виникнути наступні ефекти:

• Зниження крутного моменту: Якщо напруга на одній з фаз статора знижується, то створене магнітне поле також знижується. Це призводить до зниження крутного моменту двигуна, оскільки крутний момент пропорційний інтенсивності магнітного поля.

• Підвищення струму: Якщо напруга на одній з фаз статора знижується, то опір обмоток ротора збільшується. Це призводить до збільшення струму в обмотках ротора, оскільки струм пропорційний опору. Підвищення струму може призвести до перевантаження двигуна та його перегріву.

• Підвищення швидкості: Якщо напруга на одній з фаз статора знижується, то зменшується магнітне поле, яке створюється статором. Це може призвести до збільшення швидкості обертання двигуна, оскільки кількість обертів пропорційна частоті магнітного поля. Підвищення швидкості може бути небезпечним для деяких застосувань.

• Нестабільність роботи: Якщо напруга на одній з фаз статора знижується, то це може призвести до нерівномірної роботи двигуна та нерівномірної швидкості обертання. Це може бути особливо небезпечним для деяких застосувань, таких як електроприводи з точ

4. Проаналізуйте роботу трифазного асинхронного двигуна у разі однофазного живлення.

Трифазний асинхронний двигун призначений для роботи від трьох фаз живлення, тому в разі однофазного живлення можуть виникнути наступні проблеми:

• Зниження потужності: Якщо двигун призначений для трьохфазного живлення, але живиться однією фазою, то його потужність може знизитися відповідно до формули: P = (3/2) * U * I * cos(φ), де U - напруга живлення, I - струм, φ - кут зсуву фаз між струмом і напругою. Оскільки при однофазному живленні значення φ не може досягти оптимального значення, то потужність двигуна знизиться.

• Нестабільність роботи: Оскільки в однофазному живленні струм тече тільки через одну фазу, то магнітне поле в роторі не є рівномірним, що може призвести до нерівномірної роботи двигуна та нерівномірної швидкості обертання. Це може бути особливо небезпечним для деяких застосувань, таких як електроприводи з точністю контролю швидкості.

• Перегрів: Оскільки струм в одній фазі може бути більшим, ніж в інших фазах при трьохфазному живленні, то це може призвести до перегріву двигуна, особливо при тривалому роботі.

• Зниження крутного моменту: У разі однофазного живлення крутний момент двигуна може бути зниженим через неоднаковість магнітних полів в роторі.

Уникнення цих проблем можливе за допомогою використання спеціальних однофазних двигунів, які мають додаткові обмотки або конденсатори для забезпечення рівномірного магнітного поля в роторі, а також електронних пристроїв для забезпечення стабільної роботи

5. Проаналізуйте робочі характеристики трифазного асинхронного двигуна в однофазному режимі живлення за наявності робочої ємності та без неї.

Робочі характеристики трифазного асинхронного двигуна в однофазному режимі живлення залежать від того, чи є на обмотках робоча ємність.

• Без робочої ємності: У разі відсутності робочої ємності, трифазний асинхронний двигун не може запуститися з однієї фази і має дуже низький крутний момент, що забезпечується лише однією фазою. Він може розвивати потужність меншу, ніж у трьохфазному режимі. Швидкість обертання двигуна може бути меншою за вказану значенням на його назві, і його робота може бути нерівномірною.

• З робочою ємністю: Якщо на обмотках встановлена робоча ємність, то відбувається компенсація реактивної потужності, що дозволяє забезпечити більш стабільну роботу двигуна при однофазному живленні. Робоча ємність допомагає вирівняти напругу на обмотках, забезпечуючи рівномірну роботу двигуна. Крутний момент в цьому випадку може бути більшим, ніж у випадку без робочої ємності, але все ж він нижчий, ніж у трьохфазному режимі.

Важливо зауважити, що при використанні робочої ємності на обмотках двигуна може збільшуватися споживання електроенергії через збільшення потужності фазного струму. Тому при проектуванні системи живлення необхідно уважно розглядати використання робочої ємності і забезпечувати достатньо потужну мережу для живлення двигуна.

6. Поясніть конструктивні відмінності та причини сильного іскріння щіток на колекторі машин змінного струму порівняно з колекторними машинами постійного струму.

Колекторні машини змінного струму та колекторні машини постійного струму мають конструктивні відмінності, які зумовлюють різний рівень іскріння на щітках під час роботи.

Одна з головних відмінностей полягає у тому, що у колекторних машин змінного струму колектор має складну форму зі зубчастими виступами, що дозволяє отримувати змінну напругу від обмотки статора, що має змінну напругу. У колекторних машинах постійного струму колектор має гладку поверхню, а напруга в обмотці ротора постійна.

Сильне іскріння на щітках в колекторних машинах змінного струму може виникати через кілька причин:

• Несиметричний струм: Відмінність у формі колектора призводить до того, що струм, що проходить через щітки, може бути несиметричним. Це створює нерівномірне розподілення струму між щітками, що може призводити до іскріння.

• Висока частота: У колекторних машинах змінного струму частота зміни напруги може бути високою, що також може призводити до іскріння на щітках.

• Низька індуктивність: У змінного струму індуктивність обмотки ротора зазвичай нижча, ніж у постійного струму. Це призводить до того, що в роторі можуть виникати високі пульсації струму, які можуть призводити до іскріння на щітках.

Для зменшення іскріння на щітках у колекторних машинах змінного струму можна використовувати спеціальні матеріали щіток, які зменшують тертя, а також регулювати напругу живлення