0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое критическое скольжение в асинхронном двигателе

Пуск электродвигателя с фазным ротором

Пусковые свойства асинхронного двигателя зависят от особенностей его конструкции, в частности от устройства ротора.

Пуск асинхронного двигателя сопровождается переходным процессом машины, связанным с переходом ротора из состояния покоя в состояние равномерного вращения, при котором момент двигателя уравновешивает момент сил сопротивления на валу машины.

При пуске асинхронного двигателя имеет место повышенное потребление электрической энергии из питающей сети, затрачиваемое не только на преодоление приложенного к валу тормозного момента и покрытие потерь в самой асинхронном двигателе, но и на сообщение движущимся звеньям производственного агрегата определенной кинетической энергии. Поэтому при пуске асинхронный двигатель должен развить повышенный вращающий момент.

Для асинхронного двигателя с фазным ротором начальный пусковой момент, соответствующий скольжению sп= 1, зависит от активных сопротивлений регулируемых резисторов, введенных в цепь ротора.

Рис. 1. Пуск трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором: а — графики зависимости вращающего момента двигателя с фазным ротором от скольжения при различных активных сопротивлениях резисторов в цепи ротора, б — схема включения резисторов и замыкающих контактов ускорения в цепь ротора.

Так, при замкнутых контактах ускорения У1, У2, т. е. при пуске асинхронного двигателя с замкнутыми накоротко контактными кольцами, начальный пусковой момент Мп1 = (0,5 -1,0) Мном, а начальный пусковой ток Iп = (4,5 — 7) Iном и более.

Малый начальный пусковой момент асинхронного электродвигателя с фазным ротором может оказаться недостаточным для приведения в действие производственного агрегата и последующего его ускорения, а значительный пусковой ток вызовет повышенный нагрев обмоток двигателя, что ограничивает частоту его включений, а в маломощных сетях приводит к нежелательному для работы других приемников временному понижению напряжения. Эти обстоятельства могут явиться причиной, исключающей использование асинхронных двигателей с фазным ротором с большим пусковым током для привода рабочих механизмов.

Введение в цепь ротора двигателя регулируемых резисторов, называемых пусковыми, не только снижает начальный пусковой ток, но одновременно увеличивает начальный пусковой момент, который может достигнуть максимального момента Mmax (рис. 1, а, кривая 3), если критическое скольжение двигателя с фазным ротором

sкр = (R2′ + Rд’) / (Х1 + Х2′) = 1,

где Rд’ — активное сопротивление резистора, находящегося в фазе обмотки ротора двигателя, приведенное к фазе обмотки статора. Дальнейшее увеличение активного сопротивления пускового резистора нецелесообразно, так как оно приводит к ослаблению начального пускового момента и выходу точки максимального момента в область скольжения s > 1, что исключает возможность разгона ротора.

Необходимое активное сопротивление резисторов для пуска двигателя с фазным ротором определяют, исходя из требований пуска, который может быть легким, когда Мп = (0,1 — 0,4) Mном, нормальным, если Мп — (0,5 — 0,75) Мном, и тяжелым при Мп ≥ Мном.

Для поддержания достаточно большого вращающего момента двигателем с фазным ротором в процессе разгона производственного агрегата с целью сокращения длительности переходного процесса и снижения нагрева двигателя необходимо постепенно уменьшать активное сопротивление пусковых резисторов. Допустимое изменение момента в процессе разгона M(t) определяется электрическими и механическими условиями, лимитирующими пиковый предел момента М > 0,85Ммах, момент переключения М2 > > Мс (рис. 2), а также ускорение.

Рис. 2. Пусковые характеристики трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором

Переключение пусковых резисторов обеспечено поочередным включением контакторов ускорения Y1, Y2 соответственно в моменты времени t1, t2 отсчитываемые с момента пуска двигателя, когда в процессе разгона вращающий момент М становится равным моменту переключения М2. Благодаря этому на протяжении всего пуска все пиковые моменты получаются одинаковыми и все моменты переключения равны между собой.

Поскольку вращающий момент и ток асинхронного двигателя с фазным ротором взаимно связаны, то можно при разгоне ротора установить пиковый предел тока I1 = (1,5 — 2,5) Iном и ток переключения I2, который должен обеспечить момент переключения М2 > Мc.

Отключение асинхронных двигателей с фазным ротором от питающей сети всегда выполняют при цепи ротора, замкнутой накоротко, во избежание появления перенапряжений в фазах обмотки статора, которые могут превысить номинальное напряжение этих фаз в 3 — 4 раза, если цепь ротора в момент отключения двигателя окажется разомкнутой.

ЭМ 2 / Ответы ЭМ

Единица измерения и определяющая формула электрического сопротивления

Ом, R = U / I

Единица измерения и определяющая формула электрической проводимости

Единица измерения и определяющая формула электрической емкости

Единица измерения и определяющая формула магнитного потока

Единица измерения и определяющая формула магнитной индукции.

Единица измерения и определяющая формула намагничивающей силы.

Ампер-виток, F = W * I

Выберите правильную формулу для угловой частоты вращения магнитного потока статора.

Выберите правильную упрощенную формулу критического скольжения асинхронной машины.

S к ± ——————

Во сколько раз уменьшится пусковой ток трехфазного асинхронного двигателя при соединении фаз в звезду вместо треугольника?

В раз

Выберите правильную упрощенную формулу электромагнитного момента асинхронной машины.

Мэм = Рэм /

Выберите правильную формулу для скольжения S.

Выберите правильную формулу для частоты вращения магнитного потока статора.

Почему пусковой момент асинхронного двигателя при введении реостата в фазный ротор увеличивается?

Читать еще:  Что такое контрактный двигатель не nissan teana

Увеличивается активное сопротивление ротора.

14 Почему номинальный момент асинхронного двигателя при введении реостата в фазный ротор уменьшается при том же скольжении?

+Уменьшается активная составляющая роторного тока

Что нужно сделать, чтобы изменить направление вращения трехфазного асинхронного двигателя с фазным ротором?

Поменять местами два линейных провода двигателя на клеммах трехфазной сети.

Выберите правильную формулу электромагнитной мощности асинхронной машины.

Почему электрическая машина называется асинхронной?

Роторная обмотка короткозамкнутого ротора общепромышленного асинхронного двигателя может быть изготовлена из:

Выберите правильную формулу электромагнитной мощности асинхронной машины.

Выберите правильную формулу полной механической мощности асинхронной машины.

Фазы ротора трехфазного асинхронного двигателя включают:

Выберите правильную формулу мощности на валу асинхронного двигателя.

Р2 = М2 2n / 60

Выберите правильную формулу для потребляемой активной мощности трехфазного асинхронного двигателя.

P1 = m1 U1 I1 cosϕ1

Какие условия необходимы для образования вращающегося кругового магнитного потока в двухфазном статоре асинхронного двигателя?

Равенство МДС фаз, пространственный сдвиг фаз на 120 электрических градусов, временной сдвиг токов фаз на 1/3 периода.

Какая величина называется перегрузочной способностью асинхронного двигателя?

Сумма мощности потерь асинхронного двигателя ΣР составляет 50% от его полезной мощности Р2. Определить КПД асинхронного двигателя η.

27 Номинальная частота работы асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, питающегося от промышленной сети переменного тока, n2=950 об/мин. Определить число пар полюсов p статорной обмотки данного двигателя и величину номинального скольжения Sн.

Асинхронный двигатель с числом пар полюсов р = 1, критическим скольжением Sк = 0,2 работает от промышленной сети переменного тока с нагрузкой на валу со скольжением S1 = 0,1. Определить частоту вращения ротора n2, если нагрузка на валу уменьшилась в 2 раза. Двигатель считать идеальным.

Определить КПД η трехфазного асинхронного двигателя в номинальном режиме, если постоянные потери Р0=15мВт, переменные Рса=35 мВт, а потребляемая из сети мощность Р1=250 мВт.

Три одинаковых асинхронных двигателя имеют различное номинальное скольжение: Sн1=0,08, Sн2=0,04 и Sн3=0,06. Определить в каком соотношении находятся их КПД η1, η2, η3.

Трехфазный асинхронный двигатель подключен к сети переменного тока с фазным напряжением U1 = 220 В. При номинальной нагрузке активная мощность, потребляемая двигателем из сети Р1 = 250 Вт, а фазный ток при этом равен I1 =0,5 А. Определить cosϕ двигателя при номинальной нагрузке.

По каким внешним признакам можно определить асинхронный двигатель с фазным ротором?

На валу расположены три контактных кольца.

Чему равно скольжение двигателя при пуске?

При каких условиях однофазный асинхронный двигатель имеет пусковой момент?

При наличии пространственного сдвига обмоток фазы и при наличии временного сдвига между токами обмоток.

С какой целью поверхность станины асинхронного двигателя может выполняться оребренной?

С целью обеспечения необходимой поверхности охлаждения.

В каком режиме работает асинхронная машина, если ее скольжение имеет отрицательное значение?

Почему КПД двигателя всегда меньше 1?

Имеются активные потери мощности.

Какие потери в асинхронном двигателе называют переменными?

Электрические потери в статорной и роторной обмотках.

Почему магнитопровод статора двигателя выполняют из листовой электротехнической стали?

Пакет статора выполняют из листов электротехнической стали для уменьшения потерь на вихревые токи.

С какой целью в цепь обмотки фазного ротора вводят добавочное активное сопротивление?

Для уменьшения начального пускового тока и увеличения начального пускового момента.

Когда КПД двигателя становится максимальным?

Когда переменные потери становятся равными постоянным.

При каком скольжении будет максимальный момент двигателя?

При критическом скольжении.

Что представляет собой обмотка ротора асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором?

Обмотка ротора выполняется по типу беличьей клетки.

Какое магнитное поле создается при питании одной фазы переменным током?

Назовите способы регулирования частоты вращения асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором?

Изменением числа полюсов обмотки статора, скольжения (изменением величины напряжения питания), частоты и напряжения питания.

Какие потери в асинхронном двигателе называют постоянными?

Сумма потерь в стали и механических.

Что понимают под режимом холостого хода двигателя?

Когда на валу отсутствует тормозной момент.

Что представляет собой обмотка ротора асинхронного двигателя с фазным ротором?

Роторная обмотка двигателя с фазным ротором выполняется трехфазной по типу статорной.

При каких условиях m-фазная обмотка создает вращающееся магнитное поле?

Любая m-фазная обмотка создает вращающееся магнитное поле, если сдвиг фаз в пространстве и токов во времени составляет 2/т.

Перечислите все способы пуска асинхронных двигателей.

Прямой; при пониженном напряжении; введением добавочного активного сопротивления в цепь ротора; введением добавочного активного сопротивления в цепь статора; частотный.

Что понимают под режимом короткого замыкания двигателя?

Работа при заторможенном роторе.

Чему равна частота тока в роторной обмотке, когда ротор заторможен?

Частоте тока обмотки статора.

Укажите схему включения обмоток асинхронного двигателя, если линейное напряжение в сети 220 В.

/ Y

Укажите электротехнические материалы, применяемые в электрических машинах.

Проводниковые, магнитные, изоляционные, материалы щеток.

Какова классификация электрических машин по назначению?

Электромашинные генераторы, электрические двигатели, электромашинные преобразователи, электромашинные компенсаторы, электромашинные усилители, электромеханические преобразователи сигналов.

Какова классификация электрических машин по роду тока и принципу действия?

Трансформаторы, асинхронные машины, синхронные машины, коллекторные машины, машины постоянного тока.

Читать еще:  Psi двигатель что это такое

Каков принцип создания вращающегося магнитного поля в асинхронных двигателях?

Распределение многофазных обмоток в пространстве, питание обмоток многофазными токами, имеющими сдвиг во времени.

Каковы способы регулирования частоты вращения асинхронных двигателей?

Частотный, изменением числа пар полюсов, изменением питающего напряжения, введением добавочных сопротивлений или ЭДС в цепь фазного ротора.

Как изменятся КПД и коэффициент мощности асинхронного двигателя при а) повышении напряжения б)понижении напряжения в сети?

а) КПД и Cos уменьшаются, б) КПД и Cos увеличиваются.

Как изменить направление вращения асинхронного двигателя?

Пересоединением к сети двух любых фаз обмотки статора.

Укажите формулы а)скольжения и б)частоты вращения асинхронного двигателя.

а) S = (n1 – n) / n1; б) n = 60 f1 / p.

Как и во сколько раз изменится вращающий момент асинхронного двигателя при переключении обмотки статора «со звезды на треугольник»?

Увеличится в 3 раза.

Определить число полюсов в обмотке статора асинхронного двигателя, если магнитное поле вращается со скоростью 1000 об/ мин.

Как изменится частота тока в роторе асинхронного двигателя при увеличении частоты вращения?

65 Какому из сопротивлений Rд1 1 / 3 1 2 3 > Следующая > >>

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Что такое критическое скольжение в асинхронном двигателе

Предопределяющим моментом в прямой зависимости от скольжения является начальное значение того момента, когда электродвигатель остается еще в неподвижном состоянии. Максимальное значение скольжения называется критическим.

Конкретные расчеты производят специалисты завода-изготовителя, и они указаны в соответствующих технических характеристиках, прилагаемых к электродвигателю при покупке. При увеличении активного сопротивления только ротора увеличивается значение критического скольжения и уменьшается скорость вращения вала. Изменить данные параметры можно путем использования дополнительного сопротивления, которое вводится в цепь обмотки ротора.

Критическое скольжение

Если постепенно повышать нагрузку двигателя, то скольжение будет расти (ротор будет все сильнее отставать от вращающегося магнитного поля), при этом пропорционально скольжению будет расти ток, наводимый в роторе, а пропорционально ему будет расти и момент. Поэтому при малых нагрузках можно считать, что момент пропорционален скольжению. Но при росте скольжения возрастают активные потери в роторе, которые снижают ток ротора, поэтому момент растет медленнее чем скольжение, и при определенном скольжении момент достигает максимума, а потом начинает снижаться. Скольжение, при котором момент достигает максимума, называется критическим.

Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей

Частота вращения
асинхронного двигателя

n = n

1

(1
– s) = (60f

1

/p)
(1-s)

(85)

Из этого выражения
видно, что ее можно регулировать, изменяя
частоту f
1
питающего
напряжения, число пар полюсов р
и

Рис.
266. Схема переключения катушек обмотки
статора (одной фазы) для изменения числа
полюсов: а — при четырех полюсах; б —
при двух полюсах

скольжение s.
Последнее при заданных значениях момента
на валу М вн и
частоты f 1 можно
изменять путем включения в цепь обмотки
ротора реостата.

Регулирование
путем изменения числа пар полюсов.
Этот
способ позволяет получить ступенчатое
изменение частоты вращения. Для этой
цели отдельные катушки 1, 2 и 3, 4, составляющие
одну фазу (рис. 266), переключаются так,
чтобы изменялось соответствующим
образом направление тока в них (например,
с последовательного согласного соединения
на встречное). При согласном включении
катушек (рис. 266, а) число полюсов равно
четырем, при встречном включении (рис.
266, б) — двум. Катушки двух других фаз,
сдвинутые в пространстве на 120°,
соединяются таким же образом. Такое же
уменьшение числа полюсов можно осуществить
при переключении катушек с последовательного
на параллельное соединение. При изменении
числа полюсов изменяется частота
вращения n 1 магнитного
поля двигателя, а следовательно, и
частота вращения n его ротора. Если нужно
иметь три или четыре частоты вращения
n 1 ,
то на статоре располагают еще одну
обмотку, при переключении которой можно
получить еще две частоты. Существуют
двигатели, которые обеспечивают изменение
частоты вращения n 1 при
постоянном наибольшем моменте или при
приблизительно постоянной мощности
(рис. 267).

В
асинхронном двигателе число полюсов
ротора должно быть равно числу полюсов
статора. В короткозамкнутом роторе это
условие выполняется автоматически и
при переключении обмотки статора никаких
изменений в обмотке ротора выполнять
не требуется.

Рис.
267. Механические характеристики
двухскоростных асинхронных двигателей
с постоянным наибольшим моментом (а) и
постоянной мощностью (б)

Рис.
268. Механические характеристики
асинхронного двигателя при регулировании
частоты вращения путем включения
реостата в цепь обмотки ротора

Рис.
269. Схемы подключения асинхронного
двигателя к сети при изменении направления
его вращения

Генераторный режим

Если обмотку статора включить в сеть, а ротор посредством приводного двигателя вращать в направлении вращения магнитного поля с частотой n>n1n_<1>>, то направление движения ротора относительно поля статора изменится на обратное (по сравнению с двигательным режимом), так как ротор будет обгонять поле статора. При этом скольжение станет отрицательным, а ЭДС, наведенная в обмотке ротора изменит свое направление. Таким образом, в генераторном режиме скольжение может изменяться в диапазоне −∞s

Что такое критическое скольжение в асинхронном двигателе

Вращающие моменты асинхронной машины

Электромагнитный момент асинхронной машины создается взаимодействием тока в обмотке ротора с вращающимся магнитным потоком и пропорционален электромагнитной мощности

Читать еще:  Чем замазать трещину в блоке двигателя

где — угловая скорость вращения магнитного потока.

Из приведенного выражения видно, что электромагнитный момент пропорционален мощности электрических потерь в обмотке ротора.

Из Г-образной схемы замещения ток в рабочем контуре равен

Формула электромагнитного момента принимает следующий вид

Значения параметров схемы замещения асинхронной машины при изменениях нагрузки остаются практически неизменными, как и напряжение на фазе обмотки U1 и частота f1.

Поэтому можно сделать выводы: электромагнитный момент при любом значении скольжения пропорционален фазному напряжению в квадрате (фазному току ротора в квадрате); электромагнитный момент тем меньше, чем больше такие параметры схемы замещения, как , , .

Рассмотрим зависимость электромагнитного вращающего момента от скольжения при , и постоянных параметрах схемы замещения, (рис.2.12). Эта зависимость называется механической характеристикой асинхронной машины.

При значениях скольжения s=0 и электромагнитный момент M=0. Механическая характеристика имеет два экстремума, и максимальный момент асинхронной машины в генераторном режиме несколько больше, чем в двигательном ( ).

Величина критического скольжения , соответствующего максимальному моменту, получается из первой производной выражения для электромагнитного момента, приравненной нулю:

Подставив выражение критического скольжения в формулу электромагнитного момента, получим выражение максимального электромагнитного момента

где знак (+) соответствует двигательному, а знак (-) – генераторному режиму работы асинхронной машины.

Электромагнитный момент достигает максимального значения при , и далее, несмотря на увеличение , момент уменьшается, т.к. ток становится все более индуктивным ( ). Как отмечалось ранее, величину М определяет активная составляющая тока , которая сначала растет с увеличением при увеличении s, а затем, несмотря на увеличение — уменьшается. Следует также учитывать, что с увеличением падение напряжения в обмотке статора увеличивается и как следствие несколько уменьшается ЭДС Е1 и поток Ф.

Для асинхронных машин общего назначения , и поэтому, пренебрегая величиной r1, получим упрощенные выражения критического скольжения и максимального электромагнитного момента

У асинхронных двигателей общего назначения ; кратность максимального момента — определяет перегрузочную способность двигателя.

Выражение максимального электромагнитного момента позволяет сделать следующие выводы: максимальный электромагнитный момент не зависит от активного сопротивления обмотки ротора, пропорционален фазному напряжению в квадрате (результирующему магнитному потоку машины в квадрате), обратно пропорционален индуктивным сопротивлениям рассеяния обмоток статора и ротора.

Для анализа работы асинхронного двигателя воспользуемся механической характеристикой , представленной на рис.2.13. При включении двигателя в сеть магнитный поток статора, не обладая инерцией, сразу же начинает вращение с синхронной частотой n1, а ротор двигателя под влиянием сил инерции в начальный момент пуска остается неподвижным (n=0) и скольжение s=1.

Выражение начального пускового электромагнитного момента асинхронного двигателя

Под действием этого момента начинается вращение ротора двигателя, при этом скольжение уменьшается, а вращающий момент возрастает в соответствии с характеристикой . При критическом скольжении Sкр момент достигает максимального значения МM. С дальнейшим нарастанием частоты вращения момент М начинает уменьшаться, пока не достигнет значения, равного сумме противодействующих моментов, приложенных к ротору двигателя: момента холостого хода M0 и полезного нагрузочного момента М2 ( — статический момент).

Следует учесть, что при скольжениях, близких к единице (пусковой режим двигателя), параметры схемы замещения заметно изменяют свои значения. Причинами этого являются: усиление магнитного насыщения зубцовых слоев статора и ротора (уменьшаются индуктивные сопротивления рассеяния и ), эффект вытеснения тока в стержнях ротора (увеличение активного сопротивления и уменьшение ). Расчет пусковых характеристик проводится по соответствующим параметрам схемы замещения.

Статический момент MСТ равен сумме противодействующих моментов при равномерном вращении ротора ( ). При номинальной нагрузке двигателя установившийся режим работы двигателя определяется на механической характеристике точкой с координатами и s=sH.

Анализ механической характеристики показывает, что устойчивая работа асинхронного двигателя возможна при скольжениях меньше критического ( ), т.е. на участке ОА механической характеристики. Именно на этом участке изменение нагрузки на валу двигателя сопровождается соответствующим изменением электромагнитного момента.

Когда двигатель работает при номинальной нагрузке, то имеет место равенство моментов . Если произошло увеличение полезного нагрузочного момента до значения , то равенство моментов нарушится и частота вращения ротора начинает убывать (скольжение будет увеличиваться). Это приведет к росту электромагнитного момента до значения (точка В), и режим работы двигателя вновь станет установившимся. Если же двигатель работал при номинальной нагрузке и произошло уменьшение полезного нагрузочного момента до значения , то равенство моментов вновь нарушится, но теперь частота вращения ротора начнет возрастать (скольжение будет уменьшаться). Это приведет к уменьшению электромагнитного момента М до значения (точка С), устойчивый режим работы будет вновь восстановлен, но уже при других значениях М и s.

Работа асинхронного двигателя становится неустойчивой при скольжениях . Если электромагнитный момент двигателя , а скольжение , то даже незначительное увеличение нагрузочного момента приведет к уменьшению электромагнитного момента М. За этим последует дальнейшее увеличение скольжения до тех пор, пока оно не достигнет значения s=1, т.е. пока ротор двигателя не остановится.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector