lekcii
.pdf
цьому ковзання s, що відповідають заданому моменту навантаження М2, зростає ( S1 < S2 < S3 < S4 )а частота
ротора зменшується (см(3,3)).
Таким чином, змінюючи активний опір в ланцюзі ротора, можна впливати на основні властивості асинхронного двигуна - частоту обертання і початковою пусковий момент. У асинхронних двигунах з фазним ротором регулювання опору ланцюга ротора здійснюється введенням в ланцюг ротора додаткового активного опору Rдоб
Під робочими характеристиками або робітниками кривими асинхронного двигуна зазвичай розуміються наступні залежності:
I1, cosφ1, η, s = f(P2) при U1 = const і f = const (мал. 3-54).
Рис. Робочі характеристики двигуні на 10 кВт, 220/380 В, 1500 про/хв.
Робочі характеристики двигунів невеликої потужності можуть бути знайдені шляхом безпосереднього виміру струму I1, потужності P1, частоти обертання n2 і моменту на валу Мв при різних навантаженнях двигуна. Навантаження двигуна при цьому здійснюється за допомогою якогонебудь гальма, що дозволяє виміряти створюваний ним гальмівний момент Мв, кг м.
При досвіді безпосереднього навантаження напругу U1 і частоту струму f1 встановлюють рівними номінальним значенням U 1н і f 1н. За даними вимірів розраховується потужність, Вт
Визначення робочих характеристик шляхом безпосереднього виміру вказаних величин зазвичай не дає досить точних результатів, оскільки виміри Mв і п2 практично важко виконати з належною точністю. Погрішність при визначенні P2 дає приблизно ту ж погрішність при визначенні η. Тому зазвичай не рекомендується визначати к.п.д. η електричних машин за даними безпосереднього виміру Р1 і Р2, якщо значення η>0,50. Проте останнім часом внаслідок удосконалення гальм, що дозволяють точніше виміряти момент, що обертає, метод безпосереднього визначення к.п.д. використовується і у тому випадку, коли приблизно значення η 0,70. Значення n2 близько до значення n1, тому погрішність, допущена при вимірі n2, сильно позначиться на значенні s. Ковзання s значно точніше визначається за даними виміру частоти f2 струму ротора.
91
PDF создан незарегистрированной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
При проектуванні асинхронних двигунів велика увага приділяється питанню отримання високого соs φ. В цьому відношенні заводи мають великі досягнення: що випускаються ними нині нормальні асинхронні двигуни мають високі значення соs φ. На малюнках наводяться значення соs φ при номінальній потужності на валу. При менших навантаженнях соs φ знижується (мал. 3-54), оскільки при цьому активна складова струму зменшується, тоді як його реактивна складова залишається майже без зміни. Тому для електроприводу слід вибирати двигун так, щоб він працював по можливості з номінальним навантаженням.
Контрольні питання
1.Як впливає напруга мережі на пусковий і максимальний момент?
2.Як впливає напруга мережі на критичне ковзання?
3.Як впливає активний опір обмотки ротора мережі на пусковий і максимальний момент?
4.Як впливає активний опір обмотки ротора мережі на критичне ковзання?
5.Які характеристики називаються робітниками?
6.Чому електромагнітний момент і струм обмотки статора не виходить з 0?
7.На основі, якого закону засновано приведення струмів?
8.Навіщо необхідно поліпшення коефіцієнта потужності?
9.Назвіть способи поліпшення коефіцієнта потужності?
10.Чому безпосередній вимір величин не застосовується?
92
PDF создан незарегистрированной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
Лекція 19 Тема: 3.6 Досвід холостого ходу і короткого замикання ПЕКЛО
План
1.Досвід холостого ходу
2.Досвід короткого замикання
Досвід холостого ходу.
Живлення асинхронного двигуна при досвіді холостого ходу здійснюється через індукційний регулятор напруги і регулювальний автотрансформатор, що дозволяє змінювати напругу в широких межах. При цьому вал двигуна має бути вільним від механічного навантаження.
Досвід розпочинають з підвищеної напруги живлення U1= 1,15U1н потім поступово зни-
жують напругу до 0,4U1н, так щоб зняти значення приладів в 5-7 точках. При цьому один з вимірів повинен відповідати номінальній напрузі. Вимірюють лінійні значення струмів і напруги і обчислюють їх середні значення. Потім залежно від схеми з'єднань обмотки статора знаходять їх фазні значення. Ватметр вимірює активну потужність споживану двигуном в режимі холостого ходу, яка включає електричні втрати в обмотці статора, магнітні втрати в сердечнику статора
і механічні втрати. Коефіцієнт потужності для режиму холостого ходу |
cosϕo |
= |
|
|
Pон |
|
|
|
|
||||
3ІомU ін |
||||||
|
|
|
|
|||
За результатами вимірів і обчислень будують характеристики холостого ходу, на яких відмічають значення величин І 0н, Р0н, Соs(він що відповідають номінальній напрузі U 1н.
Для асинхронних двигунів з фазним ротором в досвіді холостого ходу визначають коефіцієнти трансформації напруги між обмотками статора і ротора. Цей коефіцієнт з достатньою точністю може бути визначений по відношенню середньої арифметичної лінійної напруги статора до аналогічної напруги ротора.
Досвід короткого замикання.
Схема з'єднання асинхронного двигуна при досвіді короткого замикання залишається як і в досвіді холостого ходу. Але при цьому вимірювальні прилади мають бути вибрані відповідно до меж виміру струму, напруги і потужності. Ротор двигуна слід закріпити жорстко, заздалегідь встановивши його в положення, що відповідає середньому струму короткого замикання. З цією метою до двигуна підводять невелику напругу 0,1U1н і повільно повертаючи ротор, стежать за свідченнями амперметра. Граничне значення струму статора встановлюють виходячи з допустимих струмів навантаження живлячої мережі і можливістю провести досвід в мінімальний термін, щоб не викликати небезпечного перегрівання двигуна.
Визначившись з діапазоном струму статора при досвіді короткого замикання, досвід розпочинають з граничного значення струму, встановивши на регуляторі відпо-
93
PDF создан незарегистрированной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
відну напругу к.з... Потім поступово знижують напругу при якому струм досягне нижньої межі діапазону.
Тривалість досвіду має бути мінімально можливою. Після зняття останніх показань приладів двигун слід відключити і відразу ж зробити вимір активного вопротивления, щоб визначити температуру обмотки. Лінійну напругу і струми перераховують на фазні. Ватметр вимірює активну потужність споживану двигуном в режимі короткого замикання, яка включає електричні втрати в обмотці статора, магнітні втрати в сердечнику статора і механічні втрати. Коефіцієнт потужності для режиму
короткого замиканняcos ϕk = |
|
Pêí |
; |
||
|
|
|
|||
3 Iií U êí |
|||||
|
|
|
|||
За результатами вимірів і обчислень будують характеристики холостого ходу, на яких відмічають значення величин Ікн, Ркн, Соs(кн що відповідають номінальній напрузі U 1н
Контрольні питання
1.Як провадиться дослід холостого ходу?
2.Як провадиться дослід короткого замикання?
3.Навіщо проводять досвід холостого ходу?
4.Навіщо проводять досвід короткого замикання?
5.На основі, якого закону засновано приведення струмів?
6.На основі. якого закону засновано приведення напруги і ЭДС?
7.На основі. якого закону засновано приведення опорів?
8.Що показує векторна діаграма?
94
PDF создан незарегистрированной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
Лекція 20 Тема: 3.6 Визначення робочих характеристик по круговій діаграмі
План
1.Побудова кругової діаграми
2.Знаходження робочих характеристик по круговій діаграмі
Побудова кругової діаграми.
Круговою діаграмою називається геометричне місце точок кінця вектору струму І1 при зміні ковзання асинхронної машині і постійних значеннях напруги, що підводиться, і частоти. Вона дозволяє визначити величини. Що характеризують роботу асинхронної машини, і наочно показати залежність між ними при зміні режимів роботи.
Побудова кругової діаграми на основі двох дослідів: холостого ходу і короткого замикання.
Побудову кругової діаграми ведуть в такій послідовності:
Вибирають масштаби для величини:
|
|
т , |
|
А |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Масштаб струмів |
|
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кВт |
|
||||||
|
|
|
т |
|
= |
|
|
U |
|
|
×т ×10- 3 |
|
||||||||
Масштаб потужності |
р |
|
3 |
ін |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
мм |
|||||||||
|
|
тм |
|
|
|
|
3 |
тр |
|
Н |
1м |
; |
|
|
|
|||||
|
|
=10 |
|
|
|
× |
|
|
|
|
|
|
||||||||
Масштаб моментів |
|
w1 |
мм |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Масштаб напруги |
т |
и ; |
В |
|
; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Будують осі координат ОХ і ОУ. Вісь ОХ є лінією підведеної потужності. На осі |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
U 1 н ϕ |
||||
ОУ відкладають вектор напруги, рівний |
|
т и |
|
|||||||||||||||||
Під кутом (він |
|
|
до |
|
|
осі |
|
|
ОУ |
|
відкладають вектор ВІН струму Iон |
|||||||||
ОН = Іон ;мм т1
Під кутом (кн до осі ОУ відкладають вектор ОКИ струму Iкн
ОК = Iкн мм т1
Точки Н і До сполучають прямій і ділять цю пряму навпіл в точці М. Пряма ПК є лінією корисної потужності.
Зточки Н проводять пряму НС напрямлено осі ОХ
Зточки М відновлюють перпендикуляри до лінії ПК до перетину з прямою НС. Точка перетину О2 буде центром кола струмів.
Зточки О2 радіусом О2Н описують півколо, яке повинне пройти через точку До.
Зточки До опускають перпендикуляр на пряму ОХ і відмічають точки перетину
95
PDF создан незарегистрированной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
К1 і К3
Пряму КК3 ділять на дві частини (у точці К2) пропорційно опорам
тоді
r175 = К2 К3
rк КК3
Проводять лінію електромагнітних моментів НК2.
Відновлюють перпендикуляр АЛЕ до осі ОХ, Н., що проходить через точку. З точки Про проводять пряму ОЕ паралельно лінії електромагнітних моментів НК2. Лінію корисної потужності ПК продовжують до перетину з прямою ОЕ (у точці Е). Відрізок ділять на 100 рівних частин і отримують шкалу ковзання.
На осі ОУ відкладають відрізок Оf =100 мм і будують на нім, як на діаметрі, півколо для визначення коефіцієнта потужності (cos (1 ).
Визначення дані для побудови робочих характеристик.
На колі струмів відмічаємо декілька точок (Д, Д, Д .) і, опустивши з них перпендикуляри на вісь ОХ і з'єднавши точки на колі з початком координат О, визначаємо дані для побудови робочих характеристик при різних значеннях струму Ii. Наприклад, щоб визначити величини для точки Д1 необхідно:
З точки Д опустити перпендикуляр на вісь ОХ і отримати точки перетину а1, в1,
с1.
З'єднати точку Д1 з точкою Про і продовжити вектор ОД1 до перетину з півколом в точці.
Через точки Н і Д1 провести пряму до перетину з шкалою ковзання в точці.
За допомогою зроблених побудов визначаємо / вимірявши заздалегідь довжини відповідних відрізків / величину струму двигуна, потужність, що проводиться до дви-
гуна Р1 = Д1 ×а1 ×тр , кВт потужність на валу двигуна Р2 = Д1 ×в1 × тр
|
|
|
cos |
= |
On1 |
= |
|
On1 |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
Коефіцієнт |
потужності |
|
|
|
ϕ1 |
Of |
100 |
електромагнітний |
момент |
двигуна |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
М = Д1С1 × тм Н × м |
|
S = |
QS |
×100% |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
ковзання |
|
|
OE |
|
|
|
швидкість обертання |
ротора |
двигуна |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
w2 |
= w1 (1- S)1 |
h = |
Р2 |
×100% |
|
|
|
|
|
|
|
||||
Р1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
c ККД двигуна |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Величини, визначувані по круговій діаграмі для різних точок заносять в таблиці. 6.4, а потім будують робочі характеристики, аналогічно робочим характеристикам (мал.
Таблиця 6.4
96
PDF создан незарегистрированной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
Точки на колі |
І1 А |
Р1 Вт |
Р2 Вт |
cos (1 |
М Н м |
S |
w1 / з |
η% |
|
струмів |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Контрольні питання
1.Поясніть призначення кругової діаграми.
2.На основі яких дослідів будується векторна діаграма?
3.Як побудувати лінію електромагнітної потужності?
4.Як побудувати лінію корисної потужності?
5.Як побудувати лінію електромагнітного моменту?
6.Як, користуючись круговою діаграмою, визначити по заданому струму споживану і повну потужність?
7.Як, користуючись круговою діаграмою визначити по заданому струму момент, ковзання
8.Як, користуючись круговою діаграмою визначити по заданому струму ККД двигуна?
9.Як визначити по діаграмі режими роботи асинхронних машин?
10.Як визначити по діаграмі пусковий струм і момент?
97
PDF создан незарегистрированной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
Лекція 21 Тема: 3.7 Пуск і регулювання частоти обертання асинхронного двигуна
План
1.Пуск в хід асинхронних двигунів
2.Регулювання частоти обертання
Пуск в хід
Питання, пов'язані з пуском в хід електричних двигунів, мають велике практичне значення. При їх дозволі доводиться зважати на умови роботи мережі, до якої трапляється двигун, і з вимогами, які пред'являються до електроприводу. Під електроприводом розуміється пристрій, що складається з електродвигуна разом з апаратурою, що відноситься до нього, і призначене для приведення в обертання робочої машини (яко- го-небудь верстата, насоса, вентилятора, екскаватора, прокатного стану, конвеєра та ін.).
Для оцінки пускових властивостей електродвигуна встановлені наступні основні показники:
початковий пусковий струм Iнач або його кратність Iнач/Iн; початковий пусковий момент Мнач або його кратність Мнач/Мн.
Крім того, у ряді випадків має значення тривалість розгону двигуна разом з приведеним їм в обертання механізмом і іноді плавність розгону.
Частота обертання трифазних асинхронних двигунів можна регулювати, змінюючи ковзання, частоту струму в ланцюги статора або число пар полюсів обмотки статора.
Двигун з контактними кільцями, що пускається в хід за допомогою пускового реостата, має хороші пускові характеристики. Тут за весь час розгону ми можемо мати великий пусковий момент і тим самим скоротити час розгону. При цьому пусковий струм має відносно невелике значення і, отже, підключення двигуна до електричної мережі, особливо малопотужної, не викликатиме різких змін режиму її роботи.
Пускові реостати виготовляються з дроту або стрічки, зазвичай намотаної у вигляді спіралі на фарфорові стовпчики. Для дроту або стрічки беруть метал підвищеного питомого опору (ніхром, фехраль та ін.), що має високу зносостійкість, і іноді залізо або чавун. Такі реостати мають повітряне охолодження, якщо вони призначаються для частих пусків в хід, або масляне охолодження. У останньому випадку спіралі поміщаються у баку з олією. Перемикання східців реостата, приєднаних до контактів, поміщених на дошці з ізоляційного матеріалу, робиться за допомогою ручки, що ковзає по контактах.
98
PDF создан незарегистрированной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
Застосовуються також рідинні пускові реостати, що складаються зазвичай з бака з содовим розчином і пластинів, що опускаються у бак. Пластини з'єднуються з щітками, накладеними на контактні кільця.
Слід мати на увазі, що пускові реостати розраховуються на короткочасне навантаження, і тому їх східці не можна залишати на довгий час під струмом щоб уникнути надмірного нагріву.
Іноді двигуни з контактними кільцями забезпечуються пристосуванням, що дозволяє замкнути кільця накоротко, коли виведений увесь реостат, і при цьому підняти щітки. Таким. образом, усуваються втрати на тертя щіток об кільця і електричні втрати в їх перехідних контактах. Останніми роками від таких пристосувань відмовляються, оскільки їх застосування здорожує двигун і ускладнює відхід за ним.
При пуску в хід двигуна з контактними кільцями треба до включення рубильника або масляного вимикача переконатися в тому, що увесь реостат введений в ланцюг ротора. Після включення потрібно пусковий опір виводити поступово, щоб стрілка амперметра, який має бути включений в ланцюг статора, не відхилялася далі за допустиме значення.
Короткозамкнуті двигуни зазвичай пускаються в хід шляхом безпосереднього включення їх в мережу. Такі двигуни виконуються, як відзначалося, з роторною обмоткою у вигляді білячої клітини.
Круглі пази на роторі і круглі мідні стержні, що відповідають їм, нині застосовуються тільки для малих машин, причому і для таких машин частіше застосовується алюмінієва клітина, отримана шляхом заливки пазів розплавленим алюмінієм. У малих машинах опір r2 виходить відносно великим, тому тут і при круглих пазах створюється достатній момент Мнач. Що стосується початкового пускового струму, то у разі малих машин він зазвичай не має великого значення.
Для короткозамкнутих машин з алюмінієвою обмоткою потужністю понад 2 3 кВт пазам ротора надається форми, показаної на мал. 3-20, би, в і г, причому при великих потужностях (> 20 30 кВт) застосовуються тим більше глибокі пази, чим більше потужність машини.
При потужності понад 120-150 кВт на роторі застосовуються вузькі глибокі пази (при ширині паза 5-6 мм і глибині його до 50 55 мм). У них закладаються вузькі високі мідні стержні. Такий паз разом із закладеним в нього стержнем показаний на мал. 3-61. Тут же приведена зразкова картина поля пазового розсіяння.
М.О. Доливо-Добровольский уперше застосував для короткозамкнутих двигунів подвійну клітину на роторі (1893 р.). Вживані при цьому пази показані на мал. 3-64.
PDF создан незарегистрированной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com
Рис Пази ротора з подвійною клітиною |
Мал. Ротор з подвійною клітиною. |
У верхніх пазах поміщають стержні підвищеного активного опору, в нижніх пазах — стержні з відносно малим активним опором.
Індуктивний опір нижніх стержнів виходить у декілька разів більше індуктивного опору верхніх стержнів відповідно до відмінності потокосцеплений тих і інших. Потокосцепление нижніх стержнів визначається головним чином розмірами прорізу між верхньою і нижньою частинами паза. Оскільки розподіл струму між стержнями при великих ковзаннях залежить в основному від їх індуктивних опорів, що значно перевищують їх активні опори, то струм витісняється у верхні стержні, що утворюють клітину, що називається пусковою
При малих ковзаннях розподіл струму залежатиме в основному від активних опорів клітин. Струм при цьому проходитиме головним чином по нижній клітині, яка називається робочою.
При пуску, коли струм проходить головним чином по верхніх стержнях, вони сильно нагріваються. Щоб нагрів верхніх стержнів за час пуску не вийшов надмірним, їх виконують з латуні або бронзи, чим досягається збільшення теплоємності стержнів внаслідок збільшення їх ваги при одночасному збільшенні їх активного опору (в порівнянні з мідними стержнями).
Неоднакове нагрівання верхніх і нижніх стержнів при пуску призводить до неоднакового їх подовження. Тому для двигунів з великою довжиною ротора доводиться застосовувати окремі короткозамыкающие кільця для верхніх і нижніх стержнів (рис
3-65; см також рис 3-126).
При виконанні подвійної клітини з алюмінію застосовуються пази форми, показаної на рис справа. На торцях обидві клітини в цьому випадку мають загальні короткозамыкающие кільця.
Двигуни з подвійною клітиною на роторі дозволяють отримати кращі пускові характеристики чим двигуни з глибокими пазами на роторі, що досягається шляхом вибору належних співвідношень між параметрами верхньої і нижньої клітин. Тому у разі потреби мати короткозамкнутий двигун з підвищеним пусковим моментом при відносно невеликому пусковому струмі його виконують з подвійною клітиною на роторі.
100
PDF создан незарегистрированной версией pdfFactory Pro www.pdffactory.com