Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электротехника и электроника
.pdf
81
var=S
•
повышенные электрические потери в статорной обмотке
Область применения
• в
электроприводах подъемников, эскалаторов, где не требуется
:
плавное регулирование частоты вращения ротора
Третий способ регулирования
используется только для двига
n2.
.
телей с фазным ротором, при этом используется зависимость скольжения
от величины дополнительного сопротивления
ДR .
-
S
Изменяя величину
няется и частота вращения ротора
ДR ,
изменяют скольжение
n2.
Схема включения асинхронного дви
гателя с фазным ротором показана на рис
A (L1)
B (L2)
~
. 6.10.
С (L2)
~
A.Д.
Rд
S,
соответственно изме
-
-
Рис
. 6.10
Механические характеристики при этом способе регулирования пока
заны на рис
На рис
Достоинства
. 6.11.
6.11
показано изменение частоты вращения ротора с
:
•
плавность регулирования частоты вращения
•
большой диапазон
.
n2;
-
n’2 до n2Н.
82
2
)мH
(
⋅
с'
)мин/об(n
Недостатки
•
большие электрические потери в дополнительных резисторах
Область применения
• в
электроприводах насосов, вентиляторов большой мощности
где требуется плавное регулирование частоты вращения
Четвертый способ
теля
М от
величины фазного напряжения
с
'n
Hn2
2
0
Мн = Мс
Рис
. 6.11
Rд = 0
Rд > 0
М
:
ДR
:
,
n2.
var
U
1=Ф
использует зависимость момента двига
ФU1
согласно
(6.7).
Существует
-
несколько способов изменения подводимого напряжения
обмотке
:
•
питание обмотки через автотрансформатор, которым изменяют
подводимое напряжение от
•
включение последовательно со статорной обмоткой дополни
тельных резисторов
•
переключение схемы соединения статорной обмотки с
«∆» и
обратно
.
ДR ;
Реализацию этого способа
«0» до
var
U
1=Ф
напряжения сети
рассмотрим на примере пере
ключения статорной обмотки с треугольника «∆» на звезду
ФU1 к
СU ;
« ».
При этом реализуется зависимость момента двигателя М от величины
фазного напряжения
изменяется и частота вращения ротора
показана на рис
. 6.12.
ФU1;
так как изменяется момент, то соответственно
n2.
Схема реализации этого способа
статорной
« » на
-
-
83
2
)мH
(
⋅
С
с
с'
A (L1)
Wc
B (L2)
~
Uф =
Uл
~
3
С (L3)
A (L1)
Рис
. 6.12
B (L2)
~
Wc
Uл = Uф
С (L3)
~
M = 3M
Механические характеристики при этом способе регулирования пока
заны на рис
. 6.13.
)мин/об(n
∆
-
n
n
2
2
0
МН = М
М
Рис
. 6.13
На рис
режиму
Достоинства
. 6.13:
точка
«с»
соответствует номинальному
(
устойчивому
.
:
•
простота реализации этого способа регулирования, например, с
помощью магнитных пускателей (переключающих устройств
Недостатки
•
ступенчатое регулирование частоты вращения ротора
Область применения
•
электроприводы насосов, вентиляторов небольшой мощности
:
n2.
:
где не требуется качественного (плавного) регулирования
6.2.5. Способы пуска асинхронного электродвигателя
При пуске асинхронный двигатель потребляет пусковой ток, который
в
5÷10
раз превышает номинальный
HI1. Из за
большого пускового тока
)
).
,
.
84
S
−
−
S
0→S
−
S
→
0
I
шаются режимы работы остальных потребителей
происходит снижение питающего напряжения
Пуск
ФU1, из-за
.
этого нару
Рассмотрим причину повышения потребляемого тока при пуске на
примере упрощенной схемы замещения асинхронного двигателя
6.14).
I1
RK
X K
R'2 (1-S)
U1ф ~
На рис
RК, XК –
. 6.14:
2
Рис
. 6.14
активное и индуктивное сопротивление обмоток двигателя
SR )1('
–
активное сопротивление, обусловленное скольжением
S
(
рис
.
-
.
;
При пуске частота вращения
тивное сопротивление
мальный (пусковой) ток
2
0
I .
Пуск
По мере разгона ротора частота вращения
ние
уменьшается
)1('
2
SR
0
>
,
соответственно уменьшается ток статора
График изменения тока статора
n2 = 0,
)1('
SR
=
,
возрастает
поэтому скольжение
.
Двигатель потребляет из сети макси
n2
увеличивается, скольже
активное
1I
показан на рис
. 6.15.
S = 1 и ак-
сопротивление
II
1
I1 (A)
I
пуск
Рис
. 6.15
НI1
t (c)
Существуют следующие способы пуска асинхронного электродвига
теля
:
-
-
.
HП
-
•
прямой пуск
;
85
≤
•
пуск с ограничением пускового тока (параметрический пуск
При прямом пуске двигатель пускается непосредственно включением
в сеть. Схема реализации этого пуска показана на рис
. 6.16.
6-10 кВ
SHT
380/220 В
QF1 QF2
).
Д1
Д2
Рис
. 6.16
На рис
. 6.16
представлена трехфазная схема электроснабжения в од
нолинейном исполнении. Схема электроснабжения состоит из питающей
высоковольтной сети
нальной мощности
6 ÷ 10кВ на 380/220 В, от
QF1 и QF2
получают питание двигатели Д1 и Д
6 ÷ 10кВ и
HTS (
кВА
понижающего трансформатора Т номи
).
Этот трансформатор понижает напряжение
которого через автоматические выключатели
2.
Прямой пуск двигателей производится путем включения автоматов
QF1 и QF2.
При прямом пуске асинхронного двигателя накладывается следующее
ограничение: мощность
сти питающего трансформатора
При превышении этого предела используется второй способ пуска
НДS
двигателя не должна превышать
SS %30
HTНД
30%
мощно
.
При пуске с ограничением пускового тока изменяются следующие па
раметры
:
-
-
-
-
•
изменение (уменьшение) подводимого напряжения
ке статора на время пуска, при этом уменьшается пусковой ток
Φ1U к
обмот
.
-
86
=
(
)
=
M
ϕ
cos
(
)
=
ϕ
η
=
=
=
(
)
=
(
)
=
•
включением дополнительных резисторов в цепь обмотки ротора
на время пуска, только для двигателей с фазным ротором
Для изменения (уменьшения) подводимого напряжения
Φ1U к
.
обмотке
статора на время пуска существуют следующие способы реализации
•
питание обмотки статора через автотрансформатор, который
уменьшает подводимое напряжение, а по мере разгона ротора до
водит его до номинального
•
питание обмотки статора через последовательно включенные ре
;
зисторы. После завершения пуска резисторы закорачиваются
•
при пуске обмотку статора включают на «звезду
сле разгона ротора переключают на «треугольник
I
∆
пуск
пуск
=
λ
I
» (
рис
»,
при этом
. 6.12), по-
3
Из-за того, что пусковой момент пропорционален квадрату напряже
ния
n
применим для электроприводов с легкими условиями пуска
2
≡UM
,
момент значительно снижается, поэтому этот способ пуска
1Φ
.
Для двигателя с фазным ротором при пуске включают максимальное
дополнительное сопротивление
шить пусковой ток
I и
пуск
увеличить пусковой момент
вится равным критическому
ДR в
KPM
цепь ротора, что позволяет умень
nM ,
который стано
:
-
-
;
-
-
-
MM
.
KPn
По мере разгона ротора с помощью дополнительного устройства до
водят сопротивление
венной механической характеристике
ДR до
нуля
R и
Д
.
0
двигатель работает на естест
6.2.6. Рабочие характеристики асинхронного электродвигателя
Под рабочими характеристиками понимаются зависимости тока ста
тора
1I ,
момента
полезного действия
валу двигателя
Эти характеристики снимаются при следующих условиях
Вид рабочих характеристик показан на рис
2P .
,
частоты вращения
η, и
коэффициента мощности
constU
Φ1
, constf
2n ,
скольжения
cos,,,,, PfSnMI
S,
коэффициента
от
мощности на
221
:
1
, constR
Д
.
. 6.17.
Проанализируем полученные зависимости, изображенные на рис
6.17,
где
HP –
номинальная мощность двигателя (кВт
).
-
-
-
.
Ток статора
току холостого хода
I .
Ток статора при отсутствии нагрузки
1
II
,
который вследствие наличия воздушного за
101
P
2
0
равен
-
87
=
=
≈
=
≈
η
++++=
=
÷
=
η
зора между статором и ротором имеет существенную величину. При уве
личении мощности на валу ток возрастает, по линейному закону. При
мощности
ток
1I
PP
магнитная система машины насыщена и потребляемый
H
2
почти не изменяется
I,M,n2 S, η,
cosφ
n2 = n
1
.
I1
M
cos φ
n2
I10
0
P
S
η
Н
P (кВт)
Рис
. 6.17
Момент двигателя М.
на валу
2P
линейна (см. п
Зависимость момента двигателя
. 6.2.5),
поэтому с ростом нагрузки возрастает и
М и
мощности
-
момент двигателя
Частота вращения
щения ротора
nn
. С
ростом нагрузки
12
.
n .
При холостом ходе, когда
2
2n
примерно равняется частоте вращения магнитного поля
2P
частота вращения ротора уменьшается, при
0
P ,
2
частота вра
чем в рабочей части механической характеристики эта зависимость остает
ся линейной
Скольжение S.
имеет минимальную величину. С ростом нагрузки частота вращения
.
При холостом ходе
0
P ,
2
когда
nn
скольжение
12
2n
линейно уменьшается, соответственно линейно увеличивается скольжение
(6.2).
Коэффициент полезного действия
P
2
+==PP
2
PPPPPP
(
добмехЭЭM
где
1P –
Σ 21
активная мощность, потребляемая из сети
η
P
P
2
1
равные сумме потерь мощности в магнитопроводе
,
Σ
кВт
.
КПД определяется формулой
;
) –
суммарные потери мощности
MP ,
электрических по
:
-
-
-
,
-
терь в статоре
потерь мощности
При отсутствии нагрузки
1ЭP и
P .
доб
роторе
2ЭP ,
0
P
2
механических потерь
КПД равен нулю. С увеличением на
грузки КПД растет и принимает наибольшее значение
P и
мех
85,083,0
добавочных
max
-
88
+
+
+
≈
ϕ
cos
ϕ
cos
=
ϕ
cos
÷
=
ϕ
ϕ
cos
=
ϕ
cos
(
)
=
(
)
=
при условии, что постоянные потери мощности в электродвигателе
PPP
оказываются равными переменным потерям мощности
добмехM
PP
в
нем
(
при
21 ЭЭ
уменьшается
.
Коэффициент мощности
ляется выражением
:
cos
При холостом ходе, когда
ния
3,02,0cos
0
. С
тигает при номинальной нагрузке
PP
).
При дальнейшем росте нагрузки КПД
H
2
:
Характер зависимости
P
ϕ
=
1
.
3
IU
11
P
,
0
2
достигает наименьшего значе
увеличением нагрузки
PP
значения
H
2
увеличивается и дос
0,83÷0,89. С
опреде
увеличе
нием нагрузки больше номинальной наблюдается некоторое снижение
за
счет увеличения падения напряжения на индуктивном сопротив
лении обмотки статора асинхронного двигателя
.
6.3. Синхронный двигатель трёхфазного переменного тока
6.3.1. Устройство и принцип работы
Конструктивная схема трехфазного синхронного двигателя показана
на рис
. 6.18.
-
-
-
-
-
A(L1)
2
B(L2)
С(L3)
RB
+
3
1
OB
n2
n1
UB
-
Рис
. 6.18
Синхронный двигатель
нуемой
статором, и
подвижной
(СД)
3,
состоит из неподвижной части
именуемой
ротором.
Статор выполнен
1,
име
аналогично статору асинхронного двигателя. По окружности статора в па
зах размещена трехфазная статорная обмотка
единена или в «звезду
»
BU
380
Л
,
или в «треугольник
2,
которая может быть со
»
Л
220
BU
-
-
.
На роторе размещена обмотка возбуждения (ОВ
),
представляющая собой
89
≤
>
ρ
=
ρ
=
электромагнит постоянного тока и получающая питание от источника по
стоянного напряжения
Если частота вращения ротора
ся в явнополюсном исполнении (рис
ротор выполняется в неявнополюсном исполнении
.
1000
n об/
2
6.18),
мин, то ротор выполняет
если же
1000
n об/
2
мин, то
.
При подаче к трехфазной обмотке статора трехфазного напряжения в
ней образуется вращающееся магнитное поле с синхронной частотой вра
щения
60 f
ρ
1
мин
),
n = (об/
1
(6.21)
где
1f –
частота питающей сети (Гц
–
число пар магнитных полюсов
);
, ...3,2,1
Вращающееся магнитное поле, взаимодействуя с однонаправленным
магнитным полем обмотки возбуждения, создает электромагнитный (вра
щающий) момент, который разгоняет ротор до частоты вращения
60 f
nn == ,
12
1
ρ
-
-
-
-
(6.22)
Так как частоты вращения магнитного поля и ротора одинаковы, дви
гатель называется синхронным
Рассмотрим, как образуется электромагнитный момент
го двигателя (рис
. 6.12).
.
М
2
N
статор
а) Мс = 0
N
S
N
S
F1
F2
Рис
. 6.19
F1
S
S
б) Мс > 0
N
F2
На рис
обмотки
а) момент сопротивления
. 6.19
(N-S) и
показано взаимодействие магнитных полюсов статорной
обмотки возбуждения
0
M (
C
(S-N) в
двух случаях
холостой ход
:
);
синхронно
-
-
90
>
=
0=M
>
=
(
)
≡
б) момент сопротивления
При холостом ходе
0
возбуждения, а также силы взаимодействия
0
M .
M
C
C
оси магнитных полей статора и обмотки
, FF
между полюсами на
21
правлены по одной прямой и не создают вращающего (электромагнитного
момента
ждения образуют между собой угол
сами
компенсирует момент нагрузки
магнитным моментом
.
При нагрузке
21, FF
создают вращающий
0
M
C
.
оси магнитных полей статора и обмотки возбу
θ.
Силы взаимодействия между полю
(
электромагнитный) момент, который
MM
, и
двигатель работает с электро
C
Если синхронная машина работает с отставанием магнитного поля
обмотки возбуждения (угол
если опережает (угол
ный
режим
.
θ2), то
θ), то
такой режим называется
синхронная машина переходит в
двигательным,
генератор-
6.3.2. Схема замещения трёхфазного синхронного двигателя
Синхронный двигатель (С.Д
этому достаточно рассмотреть схему замещения одной фазы (рис
.)
состоит из трех симметричных фаз, по
. 6.20).
)
-
-
-
-
IC
X C
E0
U1ф ~
Рис
. 6.20
На рисунке
IU ,
1Φ
X –
E –
индуктивное сопротивление статорной обмотки (Ом
C
ЭДС, наводимая магнитным потоком обмотки возбуждения в
0
статорной обмотке. ЭДС
IEI
BB
0
Составим уравнение электрического состояния статорной обмотки
(6.23)
Векторная диаграмма для схемы замещения показана на рис
6.20
–
напряжение и ток статора статорной обмотки
C
показано
0E
:
пропорциональна току возбуждения
.
•
+=
Φ
1
0
••
IjXEU
C
C
;
);
:
. 6.21.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]