- •СОДЕРЖАНИЕ
- •ПРЕДИСЛОВИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •ГЛАВА 1. ЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ПОЛЕ
- •§1.1. Определение и изображение электрического поля
- •§ 1.2. Закон кулона. Напряженность электрического поля
- •§ 1.3. Потенциал. Электрическое напряжение
- •§ 1.4. Проводники в электрическом поле. Электростатическая индукция
- •§1.5. Диэлектрики в электрическом поле. Поляризация диэлектрика
- •§ 1.6. Электроизоляционные материалы
- •Газообразные диэлектрики.
- •Жидкие диэлектрики.
- •Твердые диэлектрики.
- •Твердеющие диэлектрики.
- •§ 1.7. Электрическая емкость. Плоский конденсатор
- •§ 1.8. Соединение конденсаторов. Энергия электрического поля
- •Параллельное соединение.
- •Последовательное соединение.
- •ГЛАВА 2 .ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ ПОСТОЯННОГО ТОКА
- •§ 2.1. Электрическая цепь
- •§ 2.2. Электрический ток
- •§ 2.3. ЭДС и напряжение
- •§ 2.4. Закон ОМА
- •§ 2.5. Электрическое сопротивление и проводимость
- •§ 2.6. Основные проводниковые материалы и проводниковые изделия
- •§ 2.7. Зависимость сопротивления от температуры
- •§ 2.8. Способы соединения сопротивлений
- •Параллельное соединение.
- •Последовательное соединение.
- •Смешанное соединение.
- •§2.9. Электрическая работа и мощность. Преобразование электрической энергии в тепловую.
- •§ 2.10. Токовая нагрузка проводов и защита их от перегрузок
- •§ 2.11. Потери напряжения в проводах
- •§ 2.12. Два режима работы источника питания
- •§ 2.13. Расчет сложных электрических цепей
- •Метод узловых и контурных уравнений.
- •Метод контурных токов.
- •Метод узлового напряжения.
- •§ 2.14. Нелинейные электрические цепи
- •Последовательное соединение.
- •Параллельное соединение.
- •ГЛАВА 3 ЭЛЕКТРОМАГНЕТИЗМ
- •§ 3.1. Характеристики магнитного поля
- •§ 3.2. Закон полного тока
- •§ 3.3. Магнитное поле прямолинейного тока
- •§3.4. Магнитное поле кольцевой и цилиндрической катушек.
- •§ 3.5. Намагничивание ферромагнитных материалов
- •§ 3.6. Циклическое перемагничивание
- •§ 3.7. Расчет магнитной цепи
- •Первый закон Кирхгофа.
- •Второй закон Кирхгофа.
- •Закон Ома.
- •§ 3.8. Электрон в магнитном поле
- •§3.9. Проводник с током в магнитном поле. Взаимодействие параллельных проводников с током
- •§ 3.10. Закон электромагнитной индукции
- •§ 3.11. ЭДС индукции в контуре
- •§ 3.12. Принцип Ленца
- •§ 3.13. Преобразование механической энергии в электрическую
- •§ 3.14. Преобразование электрической энергии в механическую
- •§3.15. Потокосцепление и индуктивность катушки
- •§ 3.16. ЭДС самоиндукции. Энергия магнитного поля
- •§ 3.17. ЭДС взаимоиндукции. Вихревые токи
- •ГЛАВА 4. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
- •§4.1. Определение, получение и изображение переменного тока
- •§ 4.2. Параметры переменного тока
- •§ 4.3. Фаза переменного тока. Сдвиг фаз
- •§ 4.4. Изображение синусоидальных величин с помощью векторов
- •§ 4.5. Сложение и вычитание синусоидальных величин
- •§ 4.6. Поверхностный эффект. Активное сопротивление
- •ГЛАВА 5. ОДНОФАЗНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ
- •§ 5.1. Особенность электрических цепей
- •§ 5.2. Цепь с активным сопротивлением
- •Мгновенная мощность.
- •Средняя мощность.
- •§ 5.3. Цепь с индуктивностью
- •Мгновенная мощность.
- •Реактивная мощность.
- •§5.4. Цепь с активным сопротивлением и индуктивностью
- •Мгновенная мощность.
- •Средняя мощность.
- •Реактивная мощность.
- •Полная мощность.
- •§5.5. Цепь с емкостью
- •Мгновенная мощность.
- •Реактивная мощность.
- •§ 5.6. Цепь с активным сопротивлением и емкостью
- •Мгновенная мощность.
- •Средняя мощность.
- •Реактивная мощность.
- •§5.7. Цепь с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью
- •§ 5.8. Резонансный режим работы цепи
- •§ 5.9. Резонанс напряжений
- •§ 5.10. Разветвленная цепь. Метод проводимостей
- •§ 5.11. Резонанс токов
- •§ 5.12. Коэффициент мощности.
- •ГЛАВА 6. ТРЕХФАЗНЫЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ
- •§6.1. Принцип получения трехфазной ЭДС. Основные схемы соединения трехфазных цепей
- •§6.2. Соединение трехфазной цепи звездой. Четырех и трехпроводная цепи
- •§ 6.3. Cоотношения между фазными и линейными напряжениями и токами при симметричной нагрузке в трехфазной цепи, соединенной звездой
- •§6.4. Назначение нулевого провода в четырехпроводной цепи
- •§6.5. Соединение нагрузки треугольником. Векторные диаграммы, соотношения между фазными и линейными токами и напряжениями
- •§6.6. Активная, реактивная и полная мощности трехфазной цепи. коэффициент мощности
- •§ 6.7. Выбор схем соединения осветительной и силовой нагрузок при включении их в трехфазную сеть
- •ГЛАВА 7. ТРАНСФОРМАТОРЫ
- •§7.1. Назначение трансформаторов и их применение
- •§7.2. Устройство трансформатора
- •§7.3. Формула трансформаторной ЭДС
- •§7.4. Принцип действия однофазного трансформатора. Коэффициент трансформации
- •§7.5. Трехфазные трансформаторы
- •§7.6. Aвтотрансформаторы и измерительные трансформаторы
- •§ 7.7. Cварочные трансформаторы
- •ГЛАВА 8. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
- •§8.1. Вращающееся магнитное поле
- •Вращающееся магнитное поле двухфазного тока.
- •Графическое пояснение процесса образования вращающегося магнитного поля.
- •Вращающееся магнитное поле трехфазного тока.
- •§ 8.2. Устройство асинхронного двигателя
- •§ 8.3. Принцип действия асинхронного двигателя. Физические процессы, происходящие при раскручивании ротора
- •§8.4. Скольжение и частота вращения ротора
- •§8.5. Влияние скольжения на ЭДС в обмотке ротора
- •§8.6. Зависимость значения и фазы тока от скольжения и ЭДС ротора
- •§8.7. Вращающий момент асинхронного двигателя
- •§8.8. Влияние активного сопротивления обмотки ротора на форму зависимости вращающего момента от скольжения
- •§ 8.9. Пуск асинхронного двигателя
- •§8.10. Регулирование частоты вращения асинхронного двигателя
- •§8.11. КПД и коэффициент мощности асинхронного двигателя
- •§8.12. Однофазный асинхронный двигатель
- •§8.13. Синхронный генератор
- •§8.14. Синхронный двигатель
- •ГЛАВА 9. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА
- •§9.1. Устройство электрических машин постоянного тока. Обратимость машин
- •§9.2. Принцип работы машины постоянного тока
- •Генератор постоянного тока.
- •Двигатель постоянного тока.
- •§9.3. Понятие об обмотке якоря. Коллектор и его назначение
- •§9.4. ЭДС, индуцируемая в обмотке якоря
- •§9.5. Реакция якоря
- •§9.6. Коммутация и способы ее улучшения. Дополнительные полюсы
- •§9.7. Генераторы постоянного тока независимого возбуждения
- •§ 9.8. Генераторы с самовозбуждением
- •Генератор параллельного возбуждения.
- •Генератор последовательного возбуждения.
- •Генераторы смешанного возбуждения.
- •§9.9. Двигатели постоянного тока независимого и параллельного возбуждения. Вращающий момент
- •§9.10. Механическая и рабочие характеристики двигателей постоянного тока независимого и параллельного возбуждения
- •§9.11. Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока независимого и параллельного возбуждения
- •§9.12. Двигатели постоянного тока последовательного и смешанного возбуждения
- •ГЛАВА 10. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ И МАГНИТНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ АВТОМАТИКИ
- •§10.1. Автоматы и автоматика
- •§10.2. Структура системы автоматического регулирования
- •§10.3. Устройства для измерения сигналов в автоматических системах
- •§10.4. Реле
- •§10.5. Магнитные усилители, их назначение и классификация
- •§10.6. Принцип действия дроссельного магнитного усилителя
- •§10.7. Принцип действия трансформаторного магнитного усилителя
- •§10.8. Влияние обратной связи на коэффициент усиления магнитного усилителя
- •§10.9. Дифференциальный магнитный усилитель с обмотками смещения
- •§10.10. Дифференциальный магнитный усилитель с обратной связью
- •§10.11. Магнитный усилитель, собранный по мостовой схеме
- •§10.12. Ферромагнитные стабилизаторы напряжения
- •ГЛАВА 11. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ И ПРИБОРЫ
- •§11.1. Сущность и значение электрических измерений
- •§11.2. Основные единицы электрических и магнитных величин в международной системе единиц
- •§11.3. Производные и кратные единицы
- •§11.4. Основные методы электрических измерении. Погрешности измерительных приборов
- •§11.6. Электроизмерительные приборы непосредственной оценки
- •§11.7. Приборы магнитоэлектрической системы
- •§11.8. Приборы электромагнитной системы
- •§11.9. Приборы электродинамической системы
- •§11.10. Цифровые приборы
- •§11.12. Расширение пределов измерения приборов непосредственной оценки
- •§11.13. Измерение мощности в трехфазных цепях
- •§11.14. Индукционный счетчик электрической энергии. Учет энергии в однофазных и трехфазных цепях
- •§11.15. Измерение сопротивлений
- •§11.16. Измерение сопротивлений с помощью моста постоянного тока
- •§11.17. Магнитоэлектрический осциллограф
- •ГЛАВА 12. ПЕРЕДАЧА И РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ
- •§12.1. Назначение и классификация электрических сетей, их устройство и графическое изображение
- •§12.2. Провода, кабели, электроизоляционные материалы в сетях напряжением до 1000В
- •§12.3. Электроснабжение промышленных предприятий
- •§12.4. Падение и потеря напряжения в линиях электроснабжения
- •§12.5. Расчет проводов по допустимой потере напряжения в линиях постоянного, однофазного и трехфазного тока
- •§12.6. Сопоставление двухпроводной однофазной системы передачи энергии с трехфазными системами по расходу цветного металла
- •§12.7. Расчет проводов по допустимому нагреву
- •§12.8. Плавкие предохранители
- •§12.9. Выбор плавких вставок
- •§12.10. Выбор площади сечения проводов в зависимости от установленных предохранителей
- •§12.11. Действие электрического тока на организм человека. Понятие о напряжении прикосновения. допустимые значения напряжения прикосновения
- •§12.12. Защитное заземление трехпроводных цепей трехфазного тока
- •§12.13. Защитное заземление четырехпроводных цепей трехфазного тока
- •§12.14. Устройство и простейший расчет заземлителей
- •ГЛАВА 13. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
- •§13.1. Понятие об электроприводе
- •§13.2. Нагревание и охлаждение электродвигателей
- •§13.3. Режимы работы электродвигателей. Выбор мощности
- •Длительный режим.
- •Кратковременный режим.
- •§13.4. Релейно-контакторное управление электродвигателями
- •Назначение релейно-контакторного управления.
- •Изображение схем релейно-контакторного управления.
- •Схема управления и защиты асинхронного двигателя с помощью реверсивного магнитного пускателя.
- •Схема автоматического пуска асинхронного двигателя с контактными кольцами.
- •§14.1. Общие сведения
- •§ 14.2. Электронная эмиссия
- •§14.3. Катоды электронных ламп
- •§14.4. Движение электронов в электрическом и магнитном полях
- •§14.5. Диоды
- •Параметры диодов.
- •Типы ламповых баллонов и система обозначений электронных ламп.
- •§14.6. Триоды
- •Устройство и принцип работы.
- •Характеристики триодов.
- •Параметры триодов.
- •Понятие о динамическом режиме работы триода.
- •Недостатки триода.
- •§14.7. Тетроды
- •§14.8. Пентоды. Лучевые тетроды
- •§14.9. Многоэлектродные и комбинированные лампы
- •ГЛАВА 15. ГАЗОРАЗРЯДНЫЕ ПРИБОРЫ
- •§15.1. Основные разновидности электрических разрядов в газе
- •§ 15.2. Газотрон
- •§ 15.3. Тиратрон
- •§15.4. Стабилитрон
- •§15.5. Газосветные сигнальные лампы и индикаторы
- •§15.6. Условные обозначения и маркировка газоразрядных приборов
- •ГЛАВА 16. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ
- •§16.1. Атомы
- •§16.2. Энергетические уровни и зоны
- •§16.3. Проводники, изоляторы и полупроводники
- •§16.4. Электропроводность полупроводников
- •§16.5. Электронно-дырочный переход
- •§16.6. Полупроводниковые диоды
- •§16.7. Биполярный транзистор
- •§16.8. Полевые транзисторы
- •№ 16.9. Тиристоры
- •§16.10. Области применения транзисторов и тиристоров
- •ГЛАВА 17. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРИБОРЫ
- •§17.1. Основные понятия и определения
- •§17.2. Электронные фотоэлементы с внешним фотоэффектом
- •§17.3. Фотоэлектронные умножители
- •§17.4. Фоторезисторы
- •§ 17.5. Фотодиоды
- •§17.6. Фототранзисторы
- •ГЛАВА 18ЭЛЕКТРОННЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛИ
- •§18.1. Основные сведения о выпрямителях
- •§18.2. Однополупериодный выпрямитель
- •§18.3. Двухполупериодный выпрямитель
- •§18.4. Трехфазный выпрямитель
- •§18.5. Выпрямитель на тиристоре. Стабилизатор напряжения
- •§18.6. Сглаживающие фильтры. выпрямление с умножением напряжения
- •§19.1. Общие сведения
- •Классификация усилителей.
- •Основные технические характеристики усилителей.
- •§19.2. Предварительный каскад УНЧ
- •§19.3. Выходной каскад УНЧ
- •§19.4. Обратная связь в усилителях
- •§19.5. Межкаскадные связи. усилители постоянного тока
- •§19.6. Импульсные и избирательные усилители
- •ГЛАВА 20. ЭЛЕКТРОННЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ И ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ПРИБОРЫ
- •§20.1. Общие сведения
- •§20.2. Транзисторный автогенератор типа
- •§20.3. Транзисторный автогенератор типа
- •§20.4. Генераторы линейно изменяющегося напряжения
- •§20.5. Мультивибратор
- •§20.6. Электронно-лучевые трубки
- •ЭЛТ с электростатическим управлением.
- •ЭЛТ с электромагнитным управлением.
- •§20.7. Электронный осциллограф
- •§20.8. Аналоговый электронный вольтметр
- •§20.9. Цифровой электронный вольтметр
- •§21.1. Общие сведения
- •§21.2. Гибридные интегральные микросхемы
- •§21.3. толстопленочные микросхемы
- •§21.4. Тонкопленочные микросхемы
- •§21.5. Фотолитография
- •§21.6. Полупроводниковые интегральные микросхемы
- •§21.7. Планарно-эпитаксиальная технология изготовления ИМС
- •§21.8. Элементы полупроводниковых микросхем и их соединение
- •§21.9. Применение интегральных микросхем
- •ГЛАВА 22. ЦИФРОВЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ МАШИНЫ. МИКРОПРОЦЕССОРЫ И МИКРОЭВМ
- •§22.1. Системы счисления
- •§22.2. Перевод чисел из одной системы в другую
- •§22.3. Арифметические операции с двоичными числами
- •§22.4. Структурная схема цифровой электронной вычислительной машины
- •§22.5. Принцип действия ЦЭВМ
- •§22.6. Триггеры
- •§22.7. Логические элементы
- •§22.8. Счетчики импульсов
- •§22.9. Регистры
- •§22.10. Сумматор
- •§22.11. Арифметическое устройство
- •§22.12. Оперативное запоминающее устройство
- •§22.13. Внешние запоминающие устройства
- •§22.14. Устройство управления
- •§22.15. Устройство ввода информации
- •§22.17. Понятие о программировании
- •§22.18. Технические характеристики и применение ЦЭВМ
- •§22.19. Микропроцессоры
- •§22.20. Микрокалькуляторы
- •§22.21. Микроэвм
- •§22.22. Робототехника
- •КОНСУЛЬТАЦИИ
- •Консультации к главе 1
- •Консультации к главе 2
- •Консультации к главе 3
- •Консультации к главе 4
- •Консультации к главе 5
- •Консультации к главе 6
- •Консультации к главе 7
- •Консультации к главе 8
- •Консультации к главе 9
- •Консультации к главе 10
- •Консультации к главе 11
- •Консультации к главе 12
- •Консультации к главе 13
- •Консультации к главе 14
- •Консультации к главе 15
- •Консультации к главе 16
- •Консультации к главе 17
- •Консультации к главе 18
- •Консультации к главе 19
- •Консультации к главе 20
- •Консультации к главе 21
- •Консультации к главе 22
Карточка № 8.5 (204).
Влияние скольжения на ЭДС в обмотке ротора
Можно ли использовать асинхронный двигатель в качестве |
Можно |
|
|
57 |
|
трансформатора? |
Нельзя |
|
|
111 |
|
Ротор асинхронного двигателя неподвижен. Как изменится |
Не изменится |
|
151 |
||
ЭДС, индуцируемая в обмотке ротора, при увеличении в 2 раза |
|
|
|
||
Увеличится в 2 раза |
|
147 |
|||
частоты тока питающей сети? |
|
|
|
|
|
Увеличится в 4 раза |
|
134 |
|||
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Частота вращения ротора асинхронного двигателя относительно |
60 Гц |
|
|
86 |
|
вращающегося магнитного поля 60об/мин. Определить частоту |
|
|
|
|
|
1 Гц |
|
|
18 |
||
тока в обмотке ротора при р=1 |
|
|
|
|
|
Для |
решения |
задачи |
40 |
||
|
|||||
|
недостаточно данных |
|
|||
Частота тока питающей сети 50 Гц. Ротор асинхронного |
50 Гц |
|
|
77 |
|
двигателя вращается со скольжением, равным 2%. Найти |
|
|
|
|
|
1 Гц |
|
|
81 |
||
частоту тока в обмотке ротора |
|
|
|
|
|
|
Для |
решения |
задачи |
3! |
|
|
недостаточно данных |
|
|||
При скольжении 2 % в одной фазе обмотки ротора |
0 |
|
|
90 |
|
индуцируется ЭДС 1В. Чему будет равна эта ЭДС, если ротор |
|
|
|
|
|
1В |
|
|
193 |
||
остановить |
|
|
|
|
|
50В |
|
|
201 |
||
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
§8.6. Зависимость значения и фазы тока от скольжения и ЭДС ротора
Втрансформаторе ЭДС вторичной обмотки создает напряжения на нагрузке и преодолевает внутреннее падение напряжения. В асинхронном двигателе обмотка ротора замкнута накоротко, поэтому ЭДС E2 расходуется в собственном активном и индуктивном сопротивлениях обмотки.
Вдвигателе с фазным ротором активное сопротивление обмотки ротора может изменяться за счет включения регулировочных реостатов. Индуктивное сопротивление рассеяния обмотки
ротора определяется по известной формуле X2=ϖ2L2=2πf2L2 и зависит от скольжения. Действительно, f2=sf1; X2=2πsf1L2=sω1L2
Величина w1L2 представляет собой индуктивное сопротивление обмотки неподвижного ротора Х2н; следовательно, X2=sX2н
На основании закона Ома для цепи переменного тока можно написать
|
|
|
I2 |
= |
|
E2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
R2 + X 2 |
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
2 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Здесь E2 и Х2 изменяются при изменении частоты вращения двигателя. Целесообразно |
|||||||||||||||
выразить ток через неизменные величины и скольжение: |
|
|
|
|
|||||||||||
I2 |
= |
|
|
sE2н |
|
= |
|
|
|
|
E2н |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
R22 + (sX2н )2 |
|
|
|
R2 |
ö2 |
|
|
||||||||
|
|
|
æ |
2 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ç |
s |
÷ + X |
2н |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
è |
ø |
|
|
Отсюда видно, что ток в обмотке неподвижного ротора (s=l) имеет наибольшее значение: По мере раскручивания ротора скольжение уменьшается, стремясь к нулю, ток в роторе
также уменьшается и при синхронной частоте вращения становится равным нулю: s=0, I2=0. Сдвиг фаз между током и ЭДС ротора может быть определен по его тангенсу:
tgj2=X2/R2=sX2н/R2.
Величины Х2н=ω1L2 и R2 не зависят от частоты вращения двигателя, поэтому tgj2 пропорционален скольжению двигателя.
При неподвижном роторе (в момент пуска), когда s=1, ток и ЭДС ротора сдвинуты по фазе на максимальный угол: tgj2=X2н/R2.
По мере раскручивания ротора сдвиг фаз между I2 и Е2 уменьшается. При s=0 tgj2= 0. Для определения ф2 можно воспользоваться также формулой
cosϕ2 |
= |
|
R2 |
|
= |
|
R2 |
||
|
|
|
|
|
|
||||
R22 |
+ X22 |
R22 + (sX2н )2 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
Карточка № 8.6 (190).
Зависимость значения и фазы тока от скольжения и ЭДС ротора
Активное и индуктивное сопротивления фазы обмотки |
R2=10Ом; Х2=10Ом |
187 |
|||||
неподвижного ротора равны 10Ом каждое. Чему равны их |
|
|
|
||||
R2=10м; Х2=10Ом |
149 |
||||||
значения при скольжении, равном 10%? |
|
|
|
|
|||
R2=10м; Х2=1Ом |
135 |
||||||
|
|
|
|||||
В предыдущем случае в фазе обмотки неподвижного ротора |
1А |
|
|
108 |
|||
индуцируется ЭДС 100 |
|
В. Чему равен ток? |
|
|
|
|
|
2 |
10А |
|
|
14 |
|||
|
|
|
10 |
|
А |
2 |
|
|
|
|
2 |
||||
Как будет изменяться ток в обмотке ротора по мере |
Увеличится |
12 |
|||||
раскручивания ротора? |
|
|
|||||
Уменьшится |
130 |
||||||
|
|
|
Останется неизменным |
157 |
|||
Чему равен сдвиг фаз между ЭДС и током в обмотке |
45° |
|
|
167 |
|||
неподвижного ротора с параметрами, указанными выше? |
|
|
|
|
|||
0 |
|
|
173 |
||||
|
|
|
Для |
|
ответа на вопрос |
122 |
|
|
|
|
недостаточно данных |
|
|||
Как будет изменяться сдвиг фаз между ЭДС и током в |
Увеличится |
53 |
|||||
обмотке ротора по мере раскручивания ротора? |
|
|
|
|
|||
Уменьшится |
44 |
||||||
|
|
|
|||||
|
|
|
Останется неизменным |
91 |
§8.7. Вращающий момент асинхронного двигателя
Вращающий момент любого электрического двигателя создается в результате взаимодействия магнитного поля и проводников с током. В двигателе постоянного тока
вращающий момент выражается формулой
М= сМIФ .
Васинхронном двигателе вращающий момент выражается аналогичной формулой. Нужно
только установить какое значение тока должно быть использовано. Полный ток I2 в обмотке ротора состоит из активной I2a=I2cosϕ2 и реактивной I2р =I2sinϕ2 составляющих. Допустим, что активная составляющая тока ротора равна нулю. Тогда, несмотря на наличие ЭДС Е2 и тока I2 в обмотке ротора, активная мощность этой обмотки была бы равна нулю. Но ротор, не потребляющий активной мощности, не может создавать вращающего момента, так как момент М=Р/ω и равен нулю при Р=0. Следовательно, реактивная составляющая тока ротора не участвует в создании вращающего момента и можно написать М=сФI2cosϕ2, т.е. вращающий момент
асинхронного двигателя пропорционален результирующему магнитному потоку и активной составляющей тока в обмотке ротора. Коэффициент пропорциональности с зависит от конструктивных параметров двигателя.
Необходимо установить, как зависит вращающий момент от скольжения двигателя.
Подставим в формулу для момента значения I2 и cosϕ2: |
|
|
|
|
|
|||||||
М = сФ |
|
sE2н |
|
|
|
R2 |
|
= сФ |
E2н R2 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
R22 |
|
|
|||
R22 + (sX2н )2 |
R22 + (sX2н )2 |
+ sX |
22н |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
s |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Как и следовало ожидать, при S=0 вращающий момент исчезает. При S=∞ вращающий момент также обращается в нуль. Таким образом, с увеличением скольжения от нуля вращающий момент увеличивается, достигает максимума, а с дальнейшим возрастанием s до бесконечности снова стремится к нулю. Задаваясь различными значениями скольжения, можно построить график зависимости M(s), который представлен на рис. 8.13. На графике выделены три момента: номинальный вращающий момент Мн, максимальный момент Ммах и пусковой момент Мп Номинальный момент обычно соответствует скольжению s=3÷5%, максимальный момент — s=10÷14% (это скольжение называют оптимальным — sopt), пусковой момент —s=100%. Обычно асинхронный двигатель рассчитывают так, чтобы максимальный момент в 2—3 раза превышал номинальный, а пусковой момент примерно был равен номинальному. Небольшое значение пускового момента — один из существенных недостатков асинхронного двигателя.
Рис. 8.13. Зависимость вращающего момента |
Рис. 8.14. Механическая характеристика асинхронного |
асинхронного двигателя от скольжения |
двигателя |
Кривая M(s) разделена на два участка: ОА и АВ. Участок от точки О до точки А соответствует устойчивым режимам работы асинхронного двигателя: с увеличением момента нагрузки частота вращения двигателя замедляется, скольжение увеличивается и, как видно из графика, возрастает вращающий момент. Новое положение равновесия достигается, когда вращающий момент становится равным тормозному. При этом двигатель устойчиво вращается с уменьшенной частотой.
Участок АВ соответствует неустойчивым режимам работы двигателя: с увеличением момента нагрузки скольжение увеличивается, вращающий момент уменьшается, скольжение возрастает еще больше и т. д. Двигатель останавливается и начинает быстро нагреваться, так как при s=l его пусковой ток в 6—7 раз превышает номинальное значение.
Зависимость частоты вращения двигателя п2 от момента на валу М при постоянных напряжении питания и частоте сети называют механической характеристикой (рис. 8.14). Она может быть снята экспериментально и легко получена на основании графика M(s). С увеличением момента нагрузки частота вращения двигателя уменьшается незначительно. Если момент нагрузки превысит максимальный, то частота вращения двигателя лавинообразно уменьшится до нуля.
Частота вращения асинхронного двигателя зависит от напряжения питания. Можно показать, что вращающий момент М пропорционален квадрату напряжения питания. Поэтому
даже небольшие колебания напряжения питания приводят к заметному изменению вращающего момента и частоты вращения двигателя.
Карточка №8.7 (168). Вращающий момент асинхронного двигателя
Как |
изменится |
вращающий |
момент |
асинхронного |
Увеличится |
|
|
199 |
|||
двигателя при увеличении скольжения от 0 до 1? |
|
|
|
|
|
||||||
|
Уменьшится |
|
|
191 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
Сначала |
увеличится, |
затем |
29 |
|
|
|
|
|
|
|
|
уменьшится |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Сначала |
уменьшится, |
затем |
155 |
|
|
|
|
|
|
|
|
увеличится |
|
|
|
|
Что |
произойдет, |
если тормозной момент |
на валу |
Скольжение уменьшит до нуля |
131 |
||||||
асинхронного |
двигателя |
превысит |
максимально |
|
|
||||||
Скольжение увеличится до 1 |
21 |
||||||||||
допустимый вращающий момент? |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
Скольжение |
будет |
равно |
119 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
оптимальному значению |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
||||||
Чему равен вращающий момент асинхронного двигателя |
а) 0; б) Мп |
|
|
|
28 |
||||||
при: a) s=0; б) s=l? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
а) 0; б) 0 |
|
|
|
117 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
а) Мп; б) 0. |
|
|
|
42 |
Чему равен вращающий момент асинхронного двигателя |
0 |
|
|
|
56 |
||||||
при s=sopt? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Мн |
|
|
|
162 |
||
|
|
|
|
|
|
|
Мп |
|
|
|
1711 |
|
|
|
|
|
|
|
Mmax |
|
|
|
70 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Напряжение |
на |
зажимах |
асинхронного |
двигателя |
Не изменился |
|
|
203 |
|||
уменьшилось в 2 |
раза. Как изменился его вращающий |
|
|
|
|||||||
Уменьшился в 2 раза |
|
209 |
|||||||||
момент? |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Уменьшился в 4 раза |
|
220 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
§8.8. Влияние активного сопротивления обмотки ротора на форму зависимости вращающего момента от скольжения
Для изучения особенностей пуска асинхронного двигателя и регулирования его частоты вращения полезно исследовать, каким образом активное сопротивление обмотки ротора влияет на форму зависимости M(s).
Было установлено, что зависимость вращающего момента от скольжения выражается
формулой
М = сФ |
E2н R2 |
|
|
|
|
||
R2 |
|
|
|
|
|||
|
2 |
+ sX |
22н |
|
|
||
|
|
|
|
||||
|
s |
|
|
R2 |
|
||
Вращающий момент М достигает максимума, |
когда знаменатель выражения |
+ sX22н |
|||||
2 |
|||||||
s |
|||||||
|
|
|
|
|
|
достигает минимума.
Знаменатель представляет собой сумму двух членов. Первый член выражения с увеличением скольжения уменьшается, второй — увеличивается. Задаваясь числовыми значениями s, можно убедиться, что сумма имеет минимальное значение, когда первый ее член
равен второму: |
R2 |
= sX |
2 |
. При этом скольжение s = |
R |
= s , так как оно соответствует |
2 |
2н |
2 |
||||
|
|
|||||
|
s |
|
|
X2н |
opt |
|
|
|
|
|
|
минимуму знаменателя формулы и максимуму вращающего момента.
Оптимальное скольжение можно найти и известными из математики методами. Для этого
нужно исследовать на экстремум функцию f (s) =
Применив правило Лопиталя, получим
dfds = −
откуда Sopt=R2/X2н.
|
R2 |
+ sX22н . |
|||
|
2 |
||||
s |
|||||
|
|
|
|||
R2 |
+ X 2 |
= 0 |
|||
2 |
|
||||
s2 |
|||||
2н |
|