58.Использование трёхфазного асинхронного двигателя в режиме однофазного.

Трехфазный двигатель будет работать в режиме однофазного двигателя, если произойдет обрыв одной фазы цепи статора (например, перегорание защитного плавкого предохранителя в одной фазе). При этом наступает опасный для двигателя режим работы.

Действительно, полезная мощность двигателя в трехфазном режиме

.

При переходе трехфазного двигателя в однофазный режим скорость вращения практически не изменится, и поэтому мощность на валу Рх « Р3. Если бы к. п. д. и cos ф не изменились, то ток в однофазном режиме /г был бы в ]Аз раза больше тока в трехфазном режиме /3. В действительности ц и cos ф уменьшаются и увеличение тока будет больше. Если двигатель нес большую нагрузку, то при переходе в однофазный режим ток будет значительно больше номинального, и если двигатель при этом не будет отключен, то в результате перегрева он выйдет из строя. Работа «на двух фазах» является нередкой причиной повреждения трехфазных двигателей при их защите плавкими предохранителями, так как ток перегорания плавкой вставки приходится выбирать равным около 2,5 /и, чтобы плавкая вставка не перегорала при пуске двигателя.

Основы теории однофазного двигателя. Режим работы однофазного двигателя целесообразно исследовать как несимметричный режим работы трехфазного двигателя.

В соответствии с рис. 30-1, а.

.

Асинхронная машина в режиме генератора.

.

Генераторный режим асинхронной машины:

а) схема создания режима; б) векторная диаграмма.

Это означает, что асинхронная машина не потребляет активную мощность из сети, а, наоборот, отдает ее. Следовательно, машина перешла в генераторный режим. Частоты тока и напряжения сети одинаковы. Практически асинхронные генераторы на электростанциях не применяют, так как для создания магнитного потока они потребляют из сети большой реактивный ток. Генераторный режим используют для подтормаживания асинхронных двигателей при плавных спусках грузов.

Режим, при котором направление вращения ротора асинхронной машины противоположно направлению вращения магнитного потока, называется режимом электромагнитного тормоза. Его применяют для экстренного торможения асинхронного двигателя, осуществляемого путем изменения направления вращения магнитного потока статора, в то время как ротор продолжает вращение в прежнем направлении. Этот способ торможения называется также торможением противовключением. В таком режиме ротор быстро тормозится и, когда частота его вращения станет равной нулю, напряжение сети должно быть отключено.

В режиме электромагнитного тормоза скольжение

Следовательно, сопротивление ротора уменьшается по сравнению с сопротивлением в момент пуска (s = 1), а ток ротора и соответственно ток статора становятся больше пускового тока. Поэтому режим электромагнитного тормоза применяют только для двигателей с фазным ротором. Одновременно с изменением направления вращения магнитного потока статора к фазной обмотке ротора обычно подключают добавочный реостат для уменьшения токов ротора и статора.

.

Преобразователь частоты -–это статическое преобразовательное устройство, необходимое для управления скоростью вращения асинхронных электрических двигателей. Асинхронные электрические двигатели переменного тока существенно отличаются от устройств постоянного тока. Отличие приходится на простоту конструкции и удобство использования. Именно этот фактор объясняет такую популярность асинхронных электродвигателей.

Единые серии асинхронных двигателей.

Единая серия 4А охватывает диапазон мощностей от 0,06 до 360 кВт. В основу разделения двигателей на типоразмеры положен конструктивный параметр — высота от оси вращения h, определяемая расстоянием от оси вращения (для машин с горизонтальной осью вращения) до опорной плоскости. Двигатели единой серии 4А изготавливаются с высотами оси вращения 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 132, 160, 180, 200, 225, 250, 280, 315, 355 мм. Двигатели каждой высоты оси вращения выполняются двух типоразмеров с разной длиной пакетов сердечников, но одинаковым штампом пластин этих сердечников. Двигатели изготавливаются на синхронные частоты вращения 3000, 1500,1000, 750, 600 и 500 об/мин.

Двигатели единой серии 4А изготавливаются в двух исполнениях: закрытый обдуваемый и защищенный с внутренней самовентиляцией. Двигатели закрытого исполнения всего диапазона осей вращения изготовляются с короткозамкнутым ротором, а осей вращения 200, 225 и 250 мм — еще и с фазным ротором (4АК). Двигатели защищенного исполнения изготовляются с короткозамкнутым ротором (4АН) при высоте оси вращения h > 160 мм, а при высоте оси вращения h > 200 мм — еще и с фазным ротором (4АНК).

В двигателях единой серии с высотами оси вращения от 50 до 132 мм применяется изоляция класса нагревостойкости В, а в двигателях с высотами оси вращения от 160 до 355 мм — изоляция нагревостойкости F.

Асинхронные двигатели единой серии 4А предназначены для самого широкого применения во всех отраслях народного хозяйства и помимо основного имеют несколько электрических модификаций и специализированных исполнений.

Двигатели трехфазные асинхронные короткозамкнутые серии 4А* с высотой оси вращения 50...355 мм (ГОСТ 19523—81Е). Основное исполнение: электродвигатель с короткозамкнутым ротором, /ном = 50 Гц, привод механизмов основного применения в условиях умеренного климата (У) категорий размещения 2 и 3, для продолжительной работы S1. Электродвигатели изготовляются защищенными (IP23) и закрытыми обдуваемыми (IP44).

Погружные асинхронные двигатели.

Погружные двигатели состоят из электродвигателя и гидрозащиты.

Двигатели трехфазные асинхронные короткозамкнутые двухполюсные погружные унифицированной серии ПЭД в нормальном и коррозионностойком исполнениях, климатического исполнения В, категории размещения 5 работают от сети переменного тока частотой 50 Гц и используются в качестве привода погружных центробежных насосов в модульном исполнении для откачки пластовой жидкости из нефтяных скважин.

Двигатели предназначены для работы в среде пластовой жидкости (смесь нефти и попутной воды в любых пропорциях) с температурой до 110°С, содержащей:

механические примеси с относительной твердостью частиц не более 5 баллов по шкале Мооса -–не более 0,5 г/л;

сероводород: для нормального исполнения -–не более 0,01 г/л; для коррозионностойкого исполнения -–не более . 1,25 г/л;

свободный газ (по объему) -–не более 50%. Гидростатическое давление в зоне работы двигателя не более 20 МПа.

Асинхронные двигатели с дуговыми статорами и линейные.

В линейном асинхронном двигателе (рис. 4.67) зубчатый статор 1 развернут в плоскость и в пазах его помещена трехфазная обмотка 2. Подвижная часть линейного двигателя может иметь конструкцию, подобную ротору обычной асинхронной машины, но также развернутому в плоскость. Она может иметь сердечник 4 из листовой электротехнической стали и обмотку 3 типа «беличья клетка», расположенную в пазах этого сердечника или быть выполненной в виде плоской покосы из ферромагнитного или немагнитного проводящего материала. Линейный асинхронный двигатель можно также выполнить в виде двух статоров, обращенных друг к другу, между которыми перемещается проводящее тело. Для высокоскоростного пассажирского транспорта применяют линейные двигатели, в которых статор 1 (рис. 4.68) размещен на движущемся экипаже, а проводящее тело в виде шины 2 установлено на железнодорожном пути.

Принцип действия линейного двигателя подобен принципу действия асинхронного двигателя нормального исполнения. Трехфазная обмотка статора создает бегущее магнитное поле, которое индуцирует в короткозамкнутой обмотке подвижной части (бегуна) ЭДС. В результате взаимодействия тока в обмотке бегуна и магнитного поля возникают электромагнитные силы, приводящие бегун в движение.

Рис. 4.67. Схема линейного асинхронного двигателя.

Рис. 4.68. Общий вид линейного асинхронного двигателя.

Асинхронные тахогенераторы -–предназначены для следующих целей: измерения частоты вращения; выработки ускоряющих и замедляющих сигналов; выполнения операции дифференцирования и интегрирования в схемах счетно-решающих устройств. Требования, предъявляемые к точности тахогенератора, различны в зависимости от условий работы. При измерении частоты вращения требуется сравнительно невысокая точность; обычно допустима погрешность 1 -–2,5 %. Наибольшую точность должны иметь тахогенераторы, работающие в качестве дифференцирующих и интегрирующих звеньев в вычислительных устройствах. При этом ошибка в линейности выходной характеристики не должна превышать 0,05 — 0,1 % по амплитуде и 0,1 % по фазе.

Вращающийся трансформатор -–электрическая микромашина переменного тока (информационная электрическая машина), предназначенная для преобразования угла поворота в электрическое напряжение, амплитуда которого пропорциональна или является функцией (чаще всего, синус или косинус) угла или самому углу.

Вращающиеся трансформаторы применяются в аналого-цифровых преобразователях, системах передачи угла высокой точности, в качестве датчиков обратной связи в следящих системах, бортовой аппаратуре.

Сельсины -–электрические микромашины переменного тока, обладающие способностью самосинхронизации и применяемые в синхронных системах дистанционной передачи угла в качестве датчиков и приемников. Передача угловой величины в такой системе происходит синхронно, синфазно и плавно. При этом между устройством, задающим угол (датчиком), и устройством, принимающим передаваемую величину (приемником), существуют только электрические соединения в виде линии связи.

Сельсины бывают трехфазные силовые и однофазные, однако в системах управления практически используются только однофазные.

Однофазные сельсины работают в основном в двух режимах. В индикаторном режиме датчик поворачивается принудительно, а приемник устанавливается в согласованное с датчиком положение под воздействием собственного синхронизирующего момента. Этот режим используют в системах контроля угла поворота объекта. Погрешность передачи порядка 0,5°-1,5°.

В трансформаторном режиме датчик поворачивается принудительно, а приемник вырабатывает напряжение, являющееся функцией угла рассогласования. Этот режим наиболее часто используют в системах управления углом поворота объекта.

Для обоих режимов возможны следующие схемы:

а) парная: датчик – приемник;

б) многократная: датчик – несколько приемников;

в) дифференциальная: два датчика -–приемник.

Однофазный сельсин может работать как в индикаторном, так и в трансформаторном режимах в качестве датчика и приемника. Однако ввиду специфичности предъявляемых требований выпускаемые сельсины предназначаются для конкретного режима работы.