- •Часть 1
- •Предисловие
- •Введение
- •Основные физические законы функционирования электрических машин
- •Общие вопросы машин постоянного тока
- •2.1. Принцип действия машин постоянного тока
- •2.2. Конструкция машин постоянного тока
- •2.3. Обмотки якоря машин постоянного тока
- •2.3.1. Принципы реализации обмотки якоря и основные понятия
- •2.3.2. Простая петлевая обмотка
- •2.3.3. Простая волновая обмотка
- •2.3.4. Сложная волновая обмотка
- •2.3.5. Сложноволновая обмотка
- •2.4. Эквипотенциальные соединения обмоток якоря
- •2.5. Способы создания магнитного поля или способы возбуждения машин постоянного тока
- •2.6. Эдс якорной обмотки машин постоянного тока
- •2.7. Механический момент на валу машины постоянного тока
- •2.8. Магнитное поле машины постоянного тока, работающей в режиме холостого хода
- •2.9. Магнитное поле нагруженной машины постоянного тока. Реакция якоря
- •2.10. Коммутация обмотки якоря машин постоянного тока
- •Двигатели постоянного тока
- •3.1. Принцип действия двигателей постоянного тока
- •3.2. Основные уравнения двигателя постоянного тока
- •3.3. Потери и коэффициент полезного действия двигателей постоянного тока
- •3.4. Характеристики двигателей постоянного тока
- •3.4.1. Характеристики двигателей с независимым и параллельным возбуждением
- •3.4.2. Характеристики двигателей с последовательным возбуждением
- •3.4.3. Характеристики двигателей постоянного тока смешанного возбуждения
- •3.5. Пуск двигателей постоянного тока
- •3.6. Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока
- •3.6.1. Регулирование частоты вращения двигателей с параллельным, независимым и смешанным возбуждением
- •3.6.2. Регулирование частоты вращения двигателя с последовательным возбуждением
- •Генераторы постоянного тока
- •4.1. Классификация генераторов постоянного тока по способу возбуждения
- •4.2. Энергетическая диаграмма генераторов постоянного тока
- •4.3. Основные характеристики генераторов постоянного тока
- •4.4. Характеристики генератора с независимым возбуждением
- •4.4.1. Характеристика холостого хода
- •4.4.2. Нагрузочная характеристика генератора
- •4.4.3. Внешняя характеристика
- •4.4.4. Регулировочная характеристика
- •4.4.5. Характеристика полного падения напряжения
- •4.5. Рабочая точка нагруженного генератора
- •4.6. Характеристики генератора с параллельным возбуждением
- •4.6.1. Условия самовозбуждения генераторов
- •4.6.2. Характеристика холостого хода
- •4.6.3. Нагрузочная характеристика
- •4.6.4. Внешняя и регулировочная характеристика генератора с параллельным возбуждением
- •4.7. Генераторы с последовательным возбуждением
- •4.8. Генераторы постоянного тока со смешанным возбуждением
- •4.9. Использование генераторов постоянного тока
- •4.10. Параллельная работа генераторов
- •Трансформаторы
- •5.1. Принцип действия трансформаторов
- •5.2. Конструкция однофазных трансформаторов
- •5.3. Потери электрической энергии в трансформаторе и коэффициент полезного действия трансформатора
- •5.4. Режим холостого хода трансформатора
- •5.5. Работа трансформатора в режиме нагрузки
- •5.6. Приведенный трансформатор и его схема замещения
- •5.7. Экспериментальное определение параметров трансформатора
- •5.8. Изменение выходного напряжения трансформатора при изменении тока нагрузки. Внешняя характеристика трансформатора
- •5.9. Внешняя характеристика трансформаторов
- •5.10. Трехфазные трансформаторы. Принцип действия трехфазных трансформаторов
- •5.11. Схемы и группы соединения обмоток трехфазных трансформаторов
- •5.12. Специальные трансформаторы
- •5.12.1. Автотрансформаторы
- •5.12.2. Измерительные трансформаторы
- •5.13. Параллельная работа трансформаторов
- •Асинхронные машины
- •6.1. Магнитные поля асинхронных двигателей. Вращающееся магнитное поле
- •6.2. Эллиптические и пульсирующие магнитные поля
- •6.3. Принцип действия асинхронного двигателя
- •6.4. Конструкция асинхронного двигателя
- •6.5. Обмотки асинхронных машин
- •6.6. Электродвижущие силы статорной и роторной обмоток
- •6.7. Магнитный поток асинхронных машин
- •6.8. Векторная диаграмма асинхронного двигателя
- •6.9. Электрическая схема замещения асинхронного двигателя
- •6.10. Энергетические процессы асинхронной машины
- •6.11. Энергетическая диаграмма асинхронного двигателя
- •6.12. Общее уравнение вращающего момента асинхронной машины
- •6.13. Уравнение механической характеристики асинхронного двигателя
- •6.14. Формула Клосса
- •6.15. Эквивалентная схема замещения асинхронной машины с намагничивающей цепью, приведенной к сетевым зажимам
- •6.16. Круговая диаграмма асинхронной машины. Построение диаграммы
- •6.17. Анализ круговой диаграммы
- •6.18. Пуск трехфазных асинхронных двигателей
- •6.19. Пуск двигателей с фазным ротором
- •6.20. Пуск двигателя с короткозамкнутым ротором
- •6.21. Двигатели со специальной роторной обмоткой и улучшенными пусковыми характеристиками
- •6.22. Способы регулирования частоты вращения трехфазного асинхронного двигателя
- •6.22.1. Изменение частоты вращения с помощью изменения числа пар полюсов
- •6.22.2. Изменение частоты вращения двигателя изменением частоты сети
- •6.22.3. Регулирование частоты вращения ротора асинхронных двигателей изменением сопротивления роторной цепи
- •6.23. Рабочие характеристики асинхронных двигателей
- •Зависимость скорости вращения ротора двигателя от выходной мощности
- •Зависимость механического момента на валу двигателя от выходной мощности
- •Зависимость кпд двигателя от выходной мощности
- •Зависимость коэффициента потребляемой мощности от нагрузки (рис. 6.59)
- •Зависимость потребляемой двигателем мощности от выходной мощности
- •Зависимость скольжения двигателя от выходной мощности
- •6.24. Работа асинхронного двигателя в различных режимах
- •6.25. Работа асинхронной машины с фазным ротором в режиме регулятора трехфазного напряжения
- •6.26. Однофазные асинхронные двигатели
- •6.27. Маркировка выводов асинхронного двигателя
- •Синхронные генераторы
- •7.1. Принцип действия синхронных машин
- •7.2. Конструкция синхронной машины
- •7.3. Режим холостого хода генератора
- •7.4. Реакция якоря синхронной машины
- •7.4.1. Физическая природа реакций якоря
- •7.4.2. Реакция якоря в неявнополюсной машине
- •7.4.3. Реакция якоря в явнополюсной машине. Теория двух реакций
- •7.5. Векторные диаграммы напряжений трехфазного синхронного генератора
- •7.5.1. Диаграмма электродвижущих и намагничивающих сил трехфазных синхронных генераторов с неявно выраженными полюсами
- •7.5.2. Векторная диаграмма эдс трехфазного синхронного генератора с явно выраженными полюсами (диаграмма Блонделя)
- •7.6. Изменение напряжения на выходе синхронного генератора
- •7.6.1. Синхронное сопротивление
- •7.6.2. Изменение напряжения на выходе генератора при изменении нагрузки
- •7.7. Основные характеристики синхронного генератора
- •7.7.1. Характеристика холостого хода
- •7.7.2. Характеристика короткого замыкания
- •7.7.3. Нагрузочная характеристика
- •7.7.4. Внешние характеристики
- •7.7.5. Регулировочные характеристики генератора
- •7.8. Включение в сеть трехфазных генераторов или параллельная работа генераторов переменного тока
- •7.9. Угловые характеристики синхронных генераторов
- •7.10. Мощность синхронизации и момент синхронизации
- •7.11. Влияние тока возбуждения на режим работы синхронного генератора
- •7.12. Потери энергии и коэффициент полезного действия синхронного генератора
- •Синхронные двигатели
- •8.1. Принцип действия синхронных двигателей
- •8.2. Векторная диаграмма напряжений синхронного двигателя
- •8.3. Мощность и механический момент синхронного двигателя
- •8.5. Характеристики синхронного двигателя
- •8.6. Методы пуска синхронных двигателей
- •8.7. Синхронные компенсаторы
- •8.8. Способы возбуждения синхронных машин
- •Заключение
- •Список литературы
- •Оглавление
- •440026, Пенза, Красная, 40.
6.20. Пуск двигателя с короткозамкнутым ротором
При наличии электрической сети достаточной мощности, пуск асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором осуществляется путем прямого включения двигателя в сеть. Этот способ запуска наиболее прост, но он сопровождается повышенным значением тока, что должно быть учтено при расчете сети питания.
В таблице приведены соотношения между пусковыми и номинальными значениями токов и механических моментов для двигателей нормального исполнения с различной синхронной частотой вращения мощностью от 5 до 100 кВт.
n об./мин |
Iп / Iн |
Mп/ Mн |
Mmax/ Mн |
1500 |
6,5 … 6 |
1,4…1,1 |
1,8 |
1000 |
6 |
1,3…1,1 |
1,8 |
700 |
5,5 |
1,1 |
1,6 |
Из таблицы следует, что пусковой ток асинхронных двигателей больше номинального в 6…7 раз. В зависимости от величины пускового тока и длительности запуска проектируется система защиты двигателей от перегрузок и различных аварийных ситуаций, поэтому иногда необходимо создавать устройства ограничения пускового тока.
Ограничение пускового тока двигателей с фазным ротором может быть достигнуто использованием схемы запуска, описанной в предыдущем разделе. Для этого достаточно увеличить сопротивления резисторов, включенных последовательно с обмоткой ротора. Но не следует забывать о том, что при дальнейшем увеличении сопротивлений, включенных последовательно с обмоткой ротора, снижается пусковой механический момент асинхронного двигателя.
Ограничение пускового тока асинхронных двигателей с короткозамкнутым или фазным ротором можно получить различными способами. В простейшем случае на время пуска двигателя последовательно с обмоткой статора включается трехфазный резистор определенного сопротивления. Величина этого сопротивления выбирается из условия, получения пускового тока большего номинального в 2…2,5 раза. Пуск двигателя может проводиться в несколько этапов. На рис. 6.43 представлена схема пуска двигателя с ограничением тока с помощью резисторов.
Рис. 6.43
На рис. 6.44 представлена временная диаграмма срабатывания контакторов схемы управления двигателем.
Рис. 6.44
В момент времени срабатывает контактор , подключая своими контактами обмотку двигателя к сети питания. Контакты контакторов и разомкнуты, и последовательно с двигателем включены резисторы и . В момент времени срабатывает контактор , шунтируя резистор . В момент времени срабатывает контактор , шунтируя резистор . Величина сопротивлений и , а также длина отрезков времени и рассчитываются исходя из параметров двигателя и условий запуска.
Наиболее эффективным является пуск двигателей с помощью автотрансформатора (рис. 6.45).
Рис. 6.45
Перед подключением автотрансформатора к сети напряжение на выходе , равное напряжению на статорной обмотке двигателя , должно быть в 3…4 раза меньше номинального. В такое же число раз уменьшается и пусковой ток. После подключения к питающей сети напряжение на зажимах увеличивается постепенно с таким условием, чтобы ток статора двигателя не превышал допустимого значения.
Мощность автотрансформатора схемы запуска может быть несколько меньшей мощности двигателя, так как он работает кратковременно, лишь во время пуска. После запуска двигателя автотрансформатор может быть отключен.
Таким образом, уменьшение пускового тока достигается уменьшением напряжения на обмотке статора при его запуске. Снижение напряжения на статорной обмотке при пуске двигателя можно получить путем переключения ее со «звезды» на «треугольник» (рис. 6.46).
Рис. 6.46
Речь идет о двигателях, статорная обмотка которых в нормальном режиме работы соединена «треугольником». Если линейное напряжение сети питания равно 380 В, то таким способом могут быть запущены двигатели с номинальным напряжением /Y– 380/660 В. Схема запуска такого двигателя изображена на рис. 6.46.
Временная диаграмма срабатывания контакторов изображена на рис. 6.47.
Рис. 6.47
В момент времени срабатывают одновременно контакто- ры и . При замкнутых контактах обмотка двигателя соединена «звездой». Фазные напряжения в этом случае меньше линейного в раз. В момент времени размыкаются контакты контактора и замыкаются контакты контактора . Обмотка двигателя в этом случае соединена «треугольником», так как контактами соединен с , с и с . Фазный ток увеличивается в раз, а линейный ток в 3 раза. Таким образом, такой способ запуска двигателя позволяет уменьшить пусковой ток в 3 раза. Но не следует забывать о том, что и пусковой момент двигателя в этом случае уменьшается.