Elektrotehnika_i_elektronika_2008
.pdfЭлектротехника и электроника ' |
222 |
|
А |
380/220 B |
|
с3 . |
Верно |
.с2 С. 3 • |
Неверно |
. с2 |
|
|
. |
Рис. 2.93. Возможные схемы включения обмотки статора (при. номинальном напряжении на фазе двигателя Иф.н = 220 В) в трехфазную сеть 380/220 B:
a -- правильное включение (Y) на фазу двигателя подается 220 В; б — неправильное (Л) — 380 В (линейное напряжение сети)
Линейные 'провода'
A В С
СЮ С2 с36.
Рис. 2.94. Соединение обмоток статора Ад звездой .на клеммном щитке асинхронного двигателя, где С1(U1), С2 (V1), С3 '(W1) -- начала фаз;
С4 (U2,),, С5 (v2,), C6 (W2) -- концы ,фаз
380 220 B
B
.
т
С3'Неверно |
Сз |
Верно . |
С2 |
Рис. 2.95. Возможные схемы включения обмотки ; статора (при номинальном напряжении на фазе двигателя Иф.н = 220 B) в трехфазную сеть 120/127 B:
анеправильное включение (Y) на фазу двигателя подается 127 B ;
б— правильное (Л) 220 В
223 Глава 2. Электромагнитные устройства, и электрические машины
Ли ейные провoда.
Рис. 2:96. Соединение обмоток статора АД треугольником на клеммном щитке двигателя .
2.47. Возникновение вращающегося магнитного поля в неподвижном статоре
На рис. 2.97, б--г схематично изображен статор трёхфазного асин хронного двигателя, y которого каждая из трех фаз А., В, C статор-
ной обмотки представлена одной многовитковой катушкой, сторо- ны которой уложены в два диаметрально противоположных паза.
Начала фаз обозначены ' а, в, с, а концы - x, y, z соответственно.
Плоскости катушек расположены под_ .углом 120° друг к другу. При
подключении обмоток к тpехфазной сети, т. e. подаче на них трехфазной симметричной системы напряжений: и4, иЬ, и', в них уста-
навливаются синyсоидaльные токи iQ, .4= и i (рис. 2.97, a) .
Прёжде чем определять картину магнитного толя статора, условимся о следующем: ._' . . .
-- если ток в данный момент времени положителен (имеет знак. . «+» на. графике рис . 2.97, а), то он. в катушке статора направлен от
ее начала к концу (см. рис. 2.97, б— г); :
-- если ток на графике имеет' знак <<=v, то в катушке статора он направлен от конца к началу. .
Каждая катушка при прохождении по ней переменного тока создает собственное магнитное поле, а три магнитных поля, склады-
ваясь, образуют результирующее магнитное поле статора асинхронной машины. .
Картину этого результирующето поля построим для трех момен- |
||
тов времени ,11, 12, 13 (см: рис: 2.97, а). . |
. |
|
Согласно графику i, .4, i |
момент времени 11 ток i положите- |
|
лен, следовательно, в $азе A .этот ток будeт идти от ее начала (а) к
конце .(х). Направление тока в: сечений витков фазы А обозначим, как это общепринято, точкой и крестиком (см. рис. '2.97, б). Из этого
же графика видно, что в рассматриваемый момент времени (t 1 ) токи
Электротехника и электроника |
|
|
|
|
|
|
224 |
|||||
1• |
|
|
` |
|
|
|
02 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
^ |
. |
|
||
|
|
♦4 |
. |
|
|
|
. |
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(д7н |
о |
зо |
60 |
0о |
120 |
150 |
1 |
21о |
24о |
27 о |
300 |
330 |
360 |
|
. |
|
|
^ |
|
|
• |
. |
. |
' ь |
• |
|
|
i |
I |
|
|
|
во |
ао |
1so |
1во |
1ео |
г1о |
24о |
27 о |
|
з |
|
эао |
эео |
|
... |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
:%‚.О |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
`ьввв. |
r |
ав |
i |
|
^ |
|
|
|
|
|
|
^ |
|
ь |
|
|
i |
. |
|
. |
iв+вв.^w |
1 |
|||||
/ |
|
|
|
|
|
|
|
• |
|
' |
|
|
|
|
Г•+■ ■iт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
W \ |
|||
4 |
|
эо |
в |
оо |
1 2о |
16 |
|
210 |
24023 |
|
300 |
|
330 |
360 |
|
^ |
- |
|
_ |
: ^ |
|
_ |
|
^ |
^ |
_ |
• _ |
' |
_ |
. |
|
a
Рис: 2.97. Графики трехфазной системы тока статорной обмотки трехфазного асинхронного двигателя (a)
во второй (фаза В). и третьей (фаза С) катушках отрицательны , т. е. направлены от концов катушек к их началам.
Используя правило правоходового винта; можно представить силовые линии проводов каждой фазы так, как это сделано на рис. 2.97, 6. .
на этом же рисунке приведена картина результирующего магнит=
ного поля -статора для этого момента времени. В' левой половине магнитной системы стaтора силовые линии поля направлены из стали в воздух, т. е. в этом месте находится . северный полюс No магнитного поття статора, а в правой половине -- из воздуха :в сталь (юж-
ный полюс so). Ось резулХтирующе'го магнитного поля занимает, таким образом, горизонтальное положение.
Электротехника и электроника |
228 |
«Если расположить ловую руку так, чтобы силовые линии входили в ладонь, a четыре .вытянутых пальца показывали направление тока в проводнике, то отогнутый большой палец покажет направ-
пение выталкивающей' силы ,"действующей на проводниь~».
Если применить это правило, то окажется, что верхний проводник выталкивается из поля вправо, a нижний влево, т. е. электро= магнитные силы , приложенные к неподвижному ротору; создают пусковой . момент, стремящийся повернуть ротор в направлении дви-
жения магнитного .поля. .
Когда электромагнитный момент, действующий на неподвижный ротор, превышает тормозной момент на валу, ротор получает ускоренное движение в направлении вращения магнитного поля двига- теля.
По мере возрастания частоты вращения п1 ротора относительная разность частот п 1 -- п2 сокращается, вследствие чего .уменьшаются величины ЭДС и тока в проводниках ротора, что влечет за собой соответствующее уменьшение вращающего момента.
Процессы изменения . ЭДС, тока, момента и частоты вращения
ротора прекратятся, как только наступит устойчивое равновесие между электромагнитным моментом, вызывающим вращение рото-. ра, 'и тормозным моментом (моментом сопротивления), создавае-- мым производственным. механизмом, который приводится. в движе
.-ние-электродвигателемвращаться.Приэтомротормашиныбудет постоянной частотой п2, a в, короткозамкнутых контурах его обмотки установятся токи, обеспечивающие создание вращающего момента, равного моменту тормозному.
Таким образом, принцип работы асинхронных двигателёй основан на взаимодействии вращающегося магнитного поля статора с токами, которые наводятся этим полем в проводниках ротора.. очевидно, что возникновение токов в роторе и создание вращающегося момента возможны лишь при движении проводников ротора относительно магнитного поля машины, т. e, при наличии разности частот вращения магнитного поля статора п 1 и ротора п2 (п1 - п2) должно быть больше О.
Для примера определим, что же произойдет, если частота вращения ротора п2 'сравнится c частотой вращения магнитного поля статора п 1 (п 1 = п2) . , ,
, Магнитное поле статора и ротор будут в этом случае 'неподвижны относительно друг друга. Силовые линий .магнитного поля ста-
тора не будут пересекать обмотку' ротора, следовательно, в ней не
будет наводиться ЭДС; не появится ток, не 'будет и выталкивающей
силы.
Ротор несколько притормозится,. но как только возникает разность частот вращения п 1 — п2, вновь .в обмотке ротора наведется ЭДС, появится ток и начнут действовать выталкивающая сила и электромагнитный момент.
229 Глава 2. Электромагнитные устройства и электрические машины
Таким образом, ротор 'вращаться с синхронной частотой п 1 в ес-
тественных условиях не может. |
. |
Отсюда следует важный вывод o толе, что магнитное поле' стато-
ра и ротор А д вращаются 'в tтростраистве °в одном направлении, но c разной частотой: частота вращения ротора двигателя п 2 всегда меньше частоты вращения п j магнитного поля статора. С этим связано, кстати, и название машины: асинхронный двигатель.
При анализе работы асинхронных машин пользуются безразмер-
ным параметром S, называемым скольжением и.определяемым раз-
ностью частот вращения магнитного поля статора п1 и ротора п2,
выраженной в относительных .единицax (отнесённой , к п 1) :
S =
п1
Это выражение часто записывают. следующим образом:
п2 = п1 (I — ).
В' соответствии c этим соотношением 'зависимость частоты вра-
щения ротора п2 от скольжения при зaданной п 1 графически выра-
жается прямой, построенной в двух гpаничнъх режимах при запус
ке двигателя п2 = 0, т. e. скольжение' s = 1, a при, п2 = п 1 (так
называемый идеальный холостой ход? S 0 (рис. '2.100). Следова^- тельно, режим двигателя характеризуется. скольжением, изменяю-
щимся от 1 до 0. . .
Номинальное же скольжение S современных машин общепро-
мыцтленного исполнения s =1-3 90. Например, при п 1 = 3000 об/мин и S = 1 % ротор будет вращаться c частотой, всего на 30 об/мин
меньше, чем п1 (п2 = 2970 об/мин).
п2
.. п2 = п1
|
|
|
|
S |
0 . |
0,25 |
0,5 |
0,75 |
1,0 |
Ркс: 2.100. График зависимости частоты вращения ротора трехфазного асинхронного двигателя от скольжения
Электротехника и электроника |
230 |
2.4.9. Реверсирование трехфазного двигателя
Для нормального функционирования значительного количества
'механизмов, машин и устройств, использующихся на производстве, необходимо изменение направления вращения (реве:рсирование) приводных электродвигателей. .
в таких режимах работают, например, двигатели механизмов пе-
редвижения и поворота, a также грузовых лебедок башенных кранов, строительных подъемников и лифтов,. задвижек на трубопро-
водах и др.
Определим,' что произойдет, если изменить направление вращения
магнитного поля статора трехфазного АД (рис. 2.99, a) на противополoжное изображенному на рис. 2.101, а.. '
Рассуждая аналогичным образом, получим, что ротор двигателя также изменит направление вращения на противоположное и будет
F следовать за магнитном полем статора. То есть для реверсирования
АД необходимо изменить, направление вращения магнитного поля
'статора. Этого 'можно достичь, поменяв местами ;любые две фазы
сeти двигателя (например, С 'и B на рис. 2.101, б, в) .
п2
a |
в |
Рис. 2.101. Изменение направления вращения ротора АД при изменении на
•правления вращения магнитного поля статора (а); схемы присоединения об- мотки статора к сети для получения вращения ротора по часовой стрелке (б) и против нее (в)