Головна |
Статор асинхронного двигуна АД призначений для створення обертового магнітного поля. На статорі симетрично по колу розташовані три обмотки WA, WB, WC, з'єднані в зірку або трикутник (рис. 13.1. а). При підключенні трифазного напруги кожна з обмоток створює синусоїдальний потік ФА, ФВ, ФC (Рис. 13.1. Б); ці потоки зміщені один щодо одного по фазі на 120?.
Мал. 13.1
Результуючий потік Ф дорівнює сумі миттєвих значень цих потоків. У кожен момент часу сумарний потік має одну і ту ж величину, але безперервно змінює напрямок, обертається з постійною швидкістю (рис. 13.1, в).
При будь-якій зміні порядку чергування напруг UA, UB, UC, підводяться до обмоток статора, напрямок обертання магнітного поля змінюється на протилежне.
Частота обертання потоку називається синхронною частотою. Вона залежить від частоти напруги f і способу намотування обмоток статора (числа пар полюсів р) і визначається за формулою:
Випускаються двигуни з частотами nC, рівними синхронними 3000 об / хв, 1500, 1000, 750 ... об / хв.
Ротор асинхронного двигуна для зменшення вихрових струмів виконується складальним з пластин і має обмотку у вигляді білячої клітини з алюмінієвих стрижнів, які пронизують ротор (рис. 13.2).
При пуску двигуна обертається з частотою nC потік Ф перетинає стрижні нерухомого ротора і наводить у них ЕРС. У роторі з'являється струм Ip, створює потік ротора Фp, Перпендикулярний потоку Ф і обертається теж з частотою nC. В результаті взаємодії потоків Фр і Ф створюється обертовий момент М, прагне повернути ротор у бік поєднання Фр и Ф. ротор
починає обертатися і на холостому ходу розганяється до частоти обертання n. при n > nС момент, що розвивається двигуном, прагне до нуля, так як при цьому зменшується до нуля швидкість, з якою потік Ф перетинає обмотку рухомого ротора, і, отже, прагнуть до нуля ЕРС, струм ротора Iр і потік ротора Фр. В цьому основна особливість асинхронного двигуна: АТ розвиває момент М тільки при n
ставлення характеризує ступінь відставання ротора від поля
статора і називається ковзанням.
при S = 0 (Ідеальний холостий хід) момент двигуна М = 0;
при S = 1 (n = 0) двигун розвиває момент МП, званий пусковим.
залежність моменту М, що розвивається двигуном, від частоти обертання я називається механічною характеристикою (рис. 13.3). Цю характеристику отримують у вигляді n(М) і тому частоту обертання відкладають по осі ординат. Однак при аналізі роботи двигуна цю характеристику краще представляти як залежність M (n), т. е. в якості аргументу розглядати n. Так, якщо з якихось причин двигун обертається з n = nс, ЕРС в роторі Чи не наводить IP= 0, ФP= 0 і тому момент, що розвивається двигуном, дорівнює нулю (робоча точка 1-ідеальний холостий хід). При реальному холостому ході (робоча точка 2) n2
Мал. 13.3
При навантаженні двигуна, наприклад, номінальним моментом навантаження Мн швидкість починає знижуватися, в результаті чого збільшуються ЕРС, що наводиться в роторі, ток ротора IP і потік ФP і, отже, зростає момент двигуна М. Швидкість знижується до тих пір, поки момент М не стане рівним моменту навантаження (робоча точка з точки 2 переходить в точку 3)
при зниженні n момент М збільшується до критичної позначки МK - максимального моменту (робоча точка 4), після чого зменшується і при n = 0 стає рівним пусковому моменту МП (Точка 5). Це зниження моменту при частотах обертання, менших критичного значення n4, Пояснюється збільшенням частоти струму в роторі і пов'язаним з цим збільшенням індуктивного опору обмотки ротора (в номінальній робочій точці 3 частота струму в роторі становить 1-3 Гц, в точці 4 - близько 5 Гц, а в точці 5-50 Гц).
Стійка робота АТ можлива тільки на ділянці характеристики 1-4; ділянку 4-5 є нестійким і працює тільки в процесі пуску двигуна Наприклад, в точці 6 АТ стійко працювати не може. При випадковому зменшенні моменту навантаження швидкість почне збільшуватися, але при більшій n на цій ділянці характеристики АД розвиває більший момент, що призводить до ще більшого збільшення n. В результаті робоча точка переходить на стійкий ділянку (в точку 6 '). при збільшенні Мнагр двигун зупиняється, робоча точка з точки 6 переходить в точку 5.
Тривала робота асинхронного двигуна без перегріву можлива при моментах навантаження Мнагр ? МН (Т. Е. В точці 3 або лівіше неї). При великих моментах навантаження АД може працювати лише на короткий час з подальшим охолодженням при навантаженнях, менших МН. Якщо навантаження перевищить критичне значення МK, АТ зупиняється або (в залежності від характеру навантаження) почне обертатися в зворотному напрямку (переходить в режим противовключения). При пуску і в режимі противовключения двигун споживає пусковий струм, в 4 - 7 разів перевищує номінальне значення IН. Кидки пускових струмів потужних АД можуть призвести до перевантаження силових трансформаторів.
Якщо за допомогою зовнішнього моменту АД змусити обертатися з n> nC, він переходить в режим асинхронного генератора і віддає енергію в трифазну мережу. При цьому момент двигуна спрямований проти швидкості обертання і є гальмівним.
Для двигуна нормального виконання пусковий момент Млуcк= 1,3 МН, критичний момент МК= 1,7 ... 2,1 МН. номінальне ковзання SH= 0,02 ... 0,06.
Неприпустимим режимом роботи АТ є робота на двох фазах, так як при обриві однієї з фаз в останніх фазах струм збільшується приблизно до Iпуск, при цьому момент двигуна зменшується, але при невеликих навантаженнях АТ продовжує обертатися, швидко перегрівається і виходить з ладу.
Важливою особливістю АТ є сильна залежність моменту від напруги живлення: МК= К-U2. Якщо, наприклад, замість напруги 380 В на двигун подати 220 В, Нічого не зроблено при цьому ніяких перемикань обмоток статора, механічна характеристика стиснеться уздовж осі абсцис втричі, т е. при тих же n моменти М стануть в три рази менше. навантажений моментом МН двигун при зниженій напрузі зупиниться, ток в обмотках збільшиться (пусковий струм) і двигун вийде з ладу.
Обмотки статора включаються в трифазну мережу за схемою зірки або трикутника. Тому на двигуні вказується два напруги, наприклад, 380/220 В. Це означає, що даний АТ може бути включений в мережу 380 В при з'єднанні його обмоток в зірку або в мережу 220 В при з'єднанні обмоток в схему трикутника. В обох випадках кожна обмотка двигуна отримує напругу 220 В і тому іноді напруга вказують у вигляді 3x220 В. В обох випадках АТ обертається з тією ж частотою nH, розвиває той же МH, споживає з мережі ту ж номінальну потужність Р1H і т. д. Відмінність лише в тому, що при з'єднанні трикутником лінійний струм в раз більше (оскільки в разів менше лінійна напруга).
Асинхронний двигун простий по конструкції, надійний в роботі, не вимагає кваліфікованого обслуговування, значно дешевше двигуна постійного струму і тому дуже поширений. Основний недолік АТ - у труднощі регулювання його швидкості обертання. До недавнього часу швидкість обертання регулювали тільки поступово зміною числа пар полюсів Р (В спеціальних двох-, трьох- і ЧОТИРИШВИДКІСНОМУ АТ з секційними обмотками). В останні 10-15 років в промисловості почали застосовуватися електроприводи з частотним регулюванням АД, в яких трифазне мережеве напруга 50 Гц за допомогою тиристорного перетворювача частоти (ТПЧ) перетворюється в трифазну напругу з плавно регульованою частотою f Сучасні ТПЧ дозволяють плавно змінювати швидкість обертання АД в кілька разів. З одним з таких перетворювачів можна ознайомитися в лабораторії електроприводу (ауд. 309) кафедри електротехніки.
У паспортних даних асинхронного короткозамкнутого двигуна завжди вказуються:
- P2H - номінальна потужність (механічна потужність, що знімається з вала двигуна при номінальному моменті навантаження МН),
- UH - Номінальна напруга,
- IH - номінальний струм ;
- f - частота напруги;
- nH - номінальна частота обертання:
- ?H - номінальний ККД,
- cos?H - номінальний коефіцієнт потужності.
За паспортними даними можна визначити:
л л
- М Н(Нм) з умови, що
де Р2н в кВт;
- - активну потужність, споживану з мережі при номінальному навантаженні;
- - повну потужність, споживану з мережі при номінальному навантаженні (КВ -А)
Обробка результатів | Порядок виконання роботи та вказівки з техніки безпеки
Порядок виконання роботи та вказівки з техніки безпеки | Обробка результатів | Перехідні процеси в RC-ланцюга. | Перехідні процеси в RL-ланцюга | Перехідні процеси в послідовній RLC-ланцюга. | Устаткування для проведення роботи і об'єкти дослідження. | Порядок виконання роботи та вказівки з техніки безпеки | Обробка результатів | Лабораторна робота 12 | Порядок виконання роботи та вказівки з техніки безпеки |