Электромагнитный момент и рабочие характеристики асинхронного двигателя - Авто журнал "Гараж"
4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Электромагнитный момент и рабочие характеристики асинхронного двигателя

Электромагнитный вращающий момент асинхронного двигателя

Электромагнитный вращающий момент асинхронного двигателя

Электромагнитный вращающий момент асинхронного двигателя. Электромагнитный момент асинхронного двигателя создается взаимодействием вращающегося магнитного поля машины и тока Ротора. Величину этого момента можно определить по электромагнитной силе я ^〜 iost: M =где yo-угловая скорость синхронизации. b2o Как видно из Формулы (3.3), n = sopz1 M = M0 | M2 = Mst-чистая мощность двигателя P2 = M & (7.30)) Здесь-угол поворота скорости вращения ротора. Мощность на холостом ходу Po = Rms * + RDO B = M0Y. (7.31) Общая мощность машины, развиваемая роторами、 PmxP2 =(Mi + Mg) = = Λ1. (7.32) Как видно из энергетического рисунка, потери мощности Ротора медные(рисунок 7.5)、 Rm2 = Ram-Rmx = LSh-M = M (a0-P)= «• = MPo ° -= rem$ = MJoh. (7.33) 12o Учитывая равенство(7.28)、 (7.34)) MI ^ = m11r ^ r2 М = tx1g ’* yy’ / $ Oo (7.35 утра).

Поскольку величина электромагнитного момента пропорциональна мощности напряжения, приложенного к двигателю, следовательно, асинхронные двигатели очень чувствительны к изменениям напряжения. Людмила Фирмаль

  • Откуда он взялся Получить зависимость момента от напряжения клемм статора и параметров двигателя、 Используя L-образную эквивалентную схему (рис. 7.4), из которой следует текущее значение =. C V(Cr1 + C * Gg ’/ 8) * +(Cx1 + & b’)* ’ Отсюда (7.36)) Я / = UTO + SG7 / 5U2 +(x%+ Cxg ’)* 0. = 2л ^ 60. 60. _ п 2л /( M =получается Т ^ зыы / г 2π&[(r,+ Cl> ’/ x) 2+(A-1 b C * a’)*] сказал он. 31. (7.37)) Подставим значение и величину 1g из уравнения (7.35) в уравнение момента (7.35 Выражение этого момента полезно для анализа работы двигателя. Это связано с тем, что 6 = soP51 содержит практически только 1 переменную (slip 5 Из Формулы (7.37), 5 = const!

B ’ ^ const зависимость M = 1 ($)!И/ 1 = sop $ 1 показано на рисунке. 7.6.Из графика видно, что на старте(5 = 1; n = 0) двигатель генерирует пусковой момент Mn, и его значение можно получить, подставив 5 = 1 в Формулу (7.37). Когда M больше, чем статический момент, двигатель rotates. In в этом случае с увеличением скорости вращения (уменьшением на 5) электромагнитный момент возрастает, достигая максимального значения М при некотором скольжении 5 К, что называется критичностью, и момент уменьшается до тех пор, пока МСТ не уравновесится. А если приравнять его к нулю、 (США ’S / T» = 0 1.После преобразования Критическое значение скольжения$ » можно найти, используя производную уравнения момента(7.37), но、 (7.38) Y G1 * +(X1 + CX2′) 2 Подставляя значение формулы (7.37), можно увидеть максимальный крутящий момент.

    При анализе уравнений (7.38) и(7.39) можно сделать вывод, что критическое скольжение$пропорционально активному сопротивлению Ротора, не зависит от напряжения i] 1, а максимальный крутящий момент пропорционален напряжению 2 мощности и не зависит от активного сопротивления Ротора. I tkr1)? ’»1 ^ ——-• 4Я / 1 [Г1+УП * + (дг1 + сх2/) 2] Таким образом, увеличение активного сопротивления роторной цепи (возможно при асинхронном двигателе с фазным ротором за счет включения дополнительного активного сопротивления в роторную цепь), изменение его значения максимального значения характеристики M = /($) сдвигает в сторону большего проскальзывания. Рис. 7.7.Кривая М= / (5) добавлено активное сопротивление различных цепей Ротора: / d1 Людмила Фирмаль

  • Для двигателей, широко используемых, перегрузочная способность Из векторной диаграммы электродвигателя можно получить значения электромагнитных моментов, представленных потоком и током Ротора (рис. 7.3) ИГ? R ’ / 5 = Er so5 fg. Если вы присвоите значение 1πЫ/ $выражению (7.35), вы получите: M = CO5 ^ 2. 12o 2л [( ^ L / 1 Е * = 4№№ Ф* *и Йо =так、 П.. 4.44 t / A01I) 1/,/?Частотная модуляция、 M = 7 / 2СО $ 4 ′ 2 = 2L / 1 (7.40 утра )) = !Yy m ^ o ^ / e / g ’Fm C05 |)2 = CM / 2, FM C05 4’2、 2 вечера Где см = м ^ оч2 вечера Выражение (7.40) показывает, что M зависит от величин Φ,/ 2 и soo 1 ^ 2.

Образовательный сайт для студентов и школьников

Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.

© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института

7.4 Электромагнитный момент и механическая характеристика асинхронного двигателя

Электромагнитный момент создается взаимодействием тока в обмотке ротора с вращающимся магнитным полем. Электромагнитный момент М пропорционален электромагнитной мощности и определяется по формуле

, а ,

– угловая синхронная скорость вращения.

Зависимость момента от скольжения – механическая характеристика асинхронной машины. Механическая характеристика имеет максимум.

На рисунке 7.2 показана механическая характеристика асинхронной машины, где указаны зоны, соответствующие различным режимам работы:

Для анализа работы асинхронного двигателя удобнее воспользоваться механической характеристикой , представленнойна рисунке 7.3.

При включении двигателя в электрическую сеть, магнитное поле статора, не обладая инерцией, сразу же начинает вращение с синхронной частотой n1 , в то же время ротор двигателя под влиянием сил инерции в начальный момент пуска остается неподвижным () и скольжение s = 1.

Выражение пускового момента асинхронного двигателя:

, Н·м,

Под действием этого момента начинается вращение ротора двигателя, при этом скольжение уменьшается, а вращающий момент возрастает в соответствии с характеристикой M = f(s). При критическом скольжении sкp момент достигает максимального значения Мmах. С дальнейшим нарастанием частоты вращения момент М начинает убывать, пока не достигнет установившегося значения.

Рисунок 7.3 – Зависимость электромагнитного момента АД от скольжения

Из анализа механической характеристики следует, что устойчивая работа асинхронного двигателя возможна при скольжениях меньше критического (), то есть на участке ОА механической характеристики. Работа асинхронного двигателя становитсянеустойчивой при скольжениях . Так, если электромагнитный момент двигателяМ=Mmax, a скольжение s=sкр, то даже незначительное увеличение нагрузочного момента, вызвав увеличение скольжения s приведет к уменьшению момента М. За этим последует дальнейшее увеличение скольжения до s =1, то есть пока ротор не остановится. При достижении электромагнитным моментом максимального значения наступает предел устойчивой работы асинхронного двигателя.

Читать еще:  Бмв е30 тюнинг двигателя м10

Для надёжной работы асинхронного двигателя необходимо, чтобы он обладал перегрузочной способностью. Перегрузочная способность определяется отношением максимального момента к номинальному моментуи составляет для двигателей общего назначения

Работа двигателя при скольжении s 33 / 66 33 34 35 36 37 38 39 40 41 > Следующая > >>

§2.4. Основные характеристики трехфазных асинхронных двигателей

Электромагнитный момент.
Полная механическая мощность двигателя
создается в результате вращения ротора с угловой скоростью ω2 под действием момента Мэм т.е.

Эта мощность может быть определена по схеме замещения как электрическая мощность, выделяющаяся на условном сопротивлении нагрузки Rну‘, умноженная на число фаз статора:

На основании (2.19) и (2.20) с учетом (2.8) можно записать

При расчете момента по формуле (2.21) ток I2 определяется по схеме замещения (рис. 2.10 ) для соответствующего скольжения.
Формулу (2.21) можно преобразовать, подставив в нее выражение для тока I2, получаемое при определенных допущениях из схемы замещения

Коэффициент C, входящий в формулу (2.22), есть модуль комплексного коэффициента С = 1 + (z1 /zm), появляющегося в ходе преобразования. Допущение заключается в учете только модуля коэффициента С, т.к. его аргумент в реальных машинах очень мал. В реальных машинах (исключая микромашины) С = 1,03–1,08 и при качественном анализе иногда принимают С = 1.
Выражение (2.21) можно также преобразовать, выразив активное падение напряжения в роторе I2‘ R2‘ /s через ЭДС на основании формул (2.15) и (2.16)

Подставляя (2.23) в (2.21) и выполняя преобразования с учетом (2.18) и (2.12) получаем

где k — конструктивный коэффициент.
Как видно из (2.24), электромагнитный момент прямо пропорционален основному магнитному потоку Фм и активной составляющей тока ротора I2 cos ψ2.
Формулы момента (2.21), (2.22) и (2.24) получены для режима двигателя, но они справедливы и для других режимов с учетом знака и диапазона значений скольжения s. Зависимость электромагнитного момента от скольжения графически представлена на рис. 2.11 (сплошная линия).


Рис. 2.11

Такой вид характеристики легко поясняется с помощью формул (2.24), (2.15) и (2.16). При увеличении скольжения ток ротора I2 непрерывно растет, но становится все более индуктивным – уменьшается cos ψ2 так как увеличивается частота токов в роторе и, соответственно, его индуктивное сопротивление. В результате активная составляющая тока ротора и, соответственно, электромагнитный момент вначале растут, а затем начинают убывать.
Скольжение, при котором момент достигает максимального значения Mмах, называется критическим и обозначается sкр. Для определения sкр необходимо, воспользовавшись выражением (2.22), взять производную dMэм /ds и приравнять ее нулю. Решение получающегося уравнения имеет вид

Принимая в первом приближении С1≈ 1 и R1≈ 0, получим

В большинстве асинхронных двигателей необходимо обеспечить высокий КПД. Поэтому активное сопротивление обмоток, в частности R2, определяющее уровень электрических потерь в роторе, стремятся получить малым. При этом критическое скольжение лежит в диапазоне [0,1..0,25].
Подставляем (2.25) в (2.22) и получаем выражение максимального момента:

Знак «+» относится к двигательному режиму, «-» – к генераторному.
Как видно, максимальный момент пропорционален квадрату напряжения питания, не зависит от активного сопротивления роторной цепи R2 и наступает при тем большем скольжении, чем больше активное сопротивление роторной цепи (рис. 2.11, штрих-пунктирная линия, R2B>R2A).
Пусковой момент двигателя Mп определяется выражением (2.22) при s=1. Значение Mп пропорционально квадрату напряжения питания и возрастает при увеличении R2 (см. рис. 2.11), достигая максимума при sкр =1.
Номинальное скольжение sном, соответствующее номинальному моменту Мном,возрастает с увеличением R2. Это сопровождается ростом электрических потерь в роторной цепи и снижением КПД. У асинхронных двигателей с малым критическим скольжением Sном= 0,02 — 0,06.

Уравнение равновесия моментов на валу двигателя.
Электромагнитный момент, развиваемый двигателем, преодолевает мо-мент нагрузки Мн, прикладываемый к валу двигателя, и собственный момент сопротивления двигателя М (момент холостого хода), определяемый механическими и добавочными потерями в двигателе. Результирующий момент определяет значение и знак ускорения ротора:

где J — момент инерции вращающихся частей – ротора и на-грузки.
Это диффиренциальное уравнение движения электропривода, состоящего из двигателя и нагрузки, преобразованное к виду

называют уравнением равновесия моментов на валу двигателя.
В этом уравнении:
M + Mн= Mст — статический момент сопротивления,
J(dω/dt)= Mдин — динамический момент сопротивления.
Электромагнитный момент Mэм за вычетом момента M называют полезным или вращающим моментом на валу и обозначают M2. Из уравнений (2.28) и (2.29) следует, что:
1) если Mэм = Mст, то dω/dt = 0, ω = const т.е. двигатель работает в установившемся (статическом) режиме, при этом M2 = Mн;
2) если Mэм> Mст, то угловая скорость ротора возрастает, т.е. двигатель работает в переходном ( динамическом ) режиме;
3) если Mэм 0). Если двигатель переходит в тормозной режим, его момент начинает действовать в противоположном направлении (Mэм 0), либо способствовать ему (Mст Mст и угловая скорость продолжает увеличиваться, двигатель уходит от точки А2. Возврата в точку А2 не происходит и при отрицательном приращении скорости (точка А2» ). В этом случае скорость будет продолжать уменьшаться вплоть до остановки двигателя.
Следовательно в точке А1 двигатель работает устойчиво, а в точке А2 – неустойчиво. В общем случае, формальным признаком устойчивой работы двигателя является неравенство

Читать еще:  Что нужно для переоборудования двигателя

(dMэм /dω2) 0 ) и питающая сеть загружается реактивным током. КПД двигателя η= Р21, где Р1 – активная электрическая мощность, потребляемая двигателем. При симметричном питании Р1 = m1U1I1cos φ1, где U1, I1 – фазные напряжение и ток. Зависимость КПД от мощности Р2= Р1 -Δpэ -Δpм -Δpмех имеет такой же вид, как и у трансформатора, т.к. в двигателе потери также подразделяются на постоянные и переменные. Для машин малой и средней мощности максимальное значение КПД η = 0,7 – 0,9, при этом меньшие значения относятся к двигателям меньшей мощности, у которых относительно больше активное сопротивление обмоток.

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Зависимость — электромагнитный момент

Полученные формулы ( 4 — 21) и ( 4 — 22) позволяют произвести анализ важнейших свойств асинхронного двигателя, а именно, установить связь между скольжением и коэффициентом полезного действия, а также зависимость электромагнитного момента от параметров машины и режима ее работы. [31]

Построенная по ( 3 — 13) механическая характеристика асинхронного электродвигателя ( рис. 3 — 4) показывает, что увеличение скольжения машины от нуля до критического ( которое при отсутствии в роторе добавочного сопротивления обычно не превышает 0 15 — 0 2) сопровождается увеличением электромагнитного момента от 0 до УИМ, а дальнейший рост скольжения ведет к его уменьшению. Такой характер зависимости электромагнитного момента машины от скольжения объясняется зависимостью от скольжения не только величины тока ротора, но и его фазы. При увеличении скольжения, как показывает выражение ( 3 — 8), одновременно увеличивается как полный ток ротора, так и отношение его реактивной и активной составляющих, причем три SSK рост этого отношения является определяющим. [33]

Полученные уравнения позволяют определить зависимость среднего электромагнитного момента от угловой скорости стационарного режима. Аналогично тому как это было при расчете стационарного режима обычных синхронных машин и однофазных индукторных машин зависимость статического электромагнитного момента от частоты стационарного режима имеет максимум, величина которого не зависит от сопротивления нагрузки. [34]

С увеличением нагрузки магнитная цепь машины насыщается и пропорциональность между потоком Ф и током 1а нарушается. При значительных насыщениях поток практически постоянен. Зависимость электромагнитного момента М от тока якоря / а ( рис. 2.8) в начальной части ( когда нет насыщения) имеет форму параболы, затем отклоняется от параболы и в области больших нагрузок переходит в прямую. [36]

С увеличением нагрузки магнитная цепь машины насыщается и пропорциональность между потоком Ф и током / и нарушается. При значительных насыщениях поток Ф практически постоянен. Зависимость электромагнитного момента М от тока якоря / и ( рис. 2.7) в начальной части ( когда нет насыщения) имеет форму параболы, затем отклоняется от параболы и в области больших нагрузок переходит в прямую. [37]

При отсутствии нагрузки на валу синхронного двигателя ось полюсов его обмотки возбуждения практически совпадает с осью полюсов вращающегося магнитного поля, создаваемого обмоткой статора. Увеличение нагрузки синхронного двигателя приводит к появлению угла сдвига между осями полюсов полей статора и ротора. Этот угол, обозначаемый 0, называется внутренним углом синхронной машины, а зависимость электромагнитного момента от внутреннего угла 0 называется угловой характеристикой синхронного двигателя. [38]

При отсутствии нагрузки на валу синхронного двигателя ось полюсов его обмотки возбуждения совпадает с осью полюсов вращающегося магнитного поля, создаваемого обмоткой статора. Увеличение нагрузки синхронного двигателя приводит к появлению угла сдвига между осями полей статора и ротора. Этот угол, обозначаемый 0, называется внутренним углом синхронной машины, а зависимость электромагнитного момента от внутреннего угла Э называется угловой характеристикой синхронного двигателя. [39]

При отсутствии, нагрузки на валу синхронного двигателя ос полюсов его обмотки возбуждения совпадает, с осью полюсе вращающегося магнитного поля, создаваемого обмоткой стат ра. Увеличение нагрузки синхронного двигателя приводит к ш явлению угла сдвига между осями полей статора и ротора. Этс угол, обозначаемый 0, называется внутренним углом синхро ] ной машины, а зависимость электромагнитного момента с внутреннего угла 0 называется угловой характеристикой си: хронного двигателя. [40]

Механический момент не зависит от величин на входе реле. Остальные составляющие вращающего момента называются электромагнитным моментом и зависят от этих величин. Поскольку электромагнитный момент создается магнитными полями обмоток, он зависит от магнитодвижущих сил обмоток F. Эта зависимость электромагнитного момента от магнитодвижущих сил обмоток определяется магнитной системой реле. Выполнение обмоток ( число витков, диаметр провода и др.) практически не влияет на эту зависимость. Поэтому требуемые для создания определенного вращающего момента магнитодвижущие силы обмоток могут быть определены независимо от выполнения самих обмоток. По значениям этих магнитодвижущих сил и величин на входе, при которых они должны создаваться, могут быть определены параметры самих обмоток. [41]

Читать еще:  Что называется главным двигателем судна

Свободные составляющие токов ко времени окончания электромагнитного переходного процесса практически затухают до нуля. В результате влияния свободных токов, а также изменения скорости вращения ротора электромагнитный момент двигателя в течение переходного процесса может быть как больше, так и меньше момента, определяемого статической механической характеристикой. Это обусловливает колебательный характер изменения электромагнитного момента асинхронного двигателя во времени со значительными амплитудами на начальном участке переходного процесса. Следовательно, зависимость электромагнитного момента от скорости вращения ротора или от времени, определенная в динамике, отличается от аналогичной зависимости, построенной в статике. [43]

Когда необходимо хотя бы приближенно рассчитать максимальные значения электромагнитных моментов и токов в течение переходного процесса при пуске, реверсе и торможении, можно воспользоваться результатами решения дифференциальных уравнений асинхронной машины при постоянной скорости ее вращения. Как показали многочисленные эксперименты и расчеты-на вычислительных машинах, на начальном участке переходного процесса реальные зависимости М ( t) весьма близки к полученным при условии постоянства скорости вращения. Так как скорость вращения ротора постоянна, то рассматриваются лишь уравнения равновесия напряжений. Для упрощения исследований уравнения равновесия напряжений записываются в комплексной форме. Переход от уравнений, записанных в осях к, у, к комплексной форме осуществляется так же, как и для синхронных машин. Для решения комплексных операторных уравнений и нахождения зависимостей токов, дотокосцеплении и, следовательно, момента от времени необходимо составить и решить характеристическое уравнение, которое в данном случае будет иметь второй порядок. Поэтому решение уравнений и анализ зависимости электромагнитного момента М ( t) вращения при наличии на роторе одной обмотки не представляет особых трудностей. [44]

Тема 4.2 Магнитное поле асинхронной машины

Магнитная цепь асинхронного двигателя

МДС обмотки статора в режиме холостого хода

Основной магнитный поток рассеяния

Индуктивные сопротивления обмоток асинхронного двигателя

Роль зубцов сердечника в создании электромагнитных сил и наведение ЭДС в обмотке электрической машины

Литература: [1], с. 146-153

Тема 4.3 Рабочий процесс трехфазного асинхронного

Двигателя

Аналогия между асинхронной машиной и трансформатором

Уравнение ЭДС асинхронного двигателя (АД) при не подвижном и вращающимся роторе

Понятие о скольжение асинхронной машины

Частота ЭДС обмотке ротора

Уравнение МДС и токов АД

Приведение параметров обмотки ротора к параметрам обмотки статора

Векторная диаграмма и схема замещения АД

Потери и КПД асинхронного двигателя

Литература: [1], с. 154-161

Тема 4.4 Электромагнитный момент и рабочие

Характеристики асинхронного двигателя

Электромагнитный момент асинхронного двигателя

Зависимость электромагнитного момента от скольжения

Максимальный момент и критическое скольжение

Начальный пусковой момент

Перегрузочная способность асинхронного двигателя

Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Способы улучшения коэффициента мощности асинхронного двигателя

Влияние напряжения сети и активного сопротивления обмотки ротора на форму механической характеристики асинхронного двигателя

Литература: [1], с. 162-178

Тема 4.5 Опыты холостого хода и короткого замыкания

Асинхронного

Опыты холостого хода, короткого замыкания асинхронного двигателя: схема опытов, порядок использование результатов расчета параметров схемы замещения асинхронного двигателя

Расчет и построение рабочих характеристик асинхронного двигателя по схеме замещения с вынесенным намагничивающим контуром

Литература: [1], с. 179-192

Тема 4.6 Пуск и регулирование частоты вращения

Трехфазного асинхронного двигателя

Пусковые свойства трехфазные асинхронные двигателей с короткозамкнутой обмоткой ротора

Способы пуска асинхронных двигателей при пониженном напряжении переключением обмоток статора со звезды на треугольник, автотрансформаторный, Реакторный пуск асинхронных двигателей с фазным ротором

Асинхронные двигатели с улучшенными пусковыми свойствами: глубокопазные, двухклеточные

Регулирование частоты вращения трехфазных асинхронных двигателей изменением скольжения, числа пар полюсов в обмотке статора, частоты питающего напряжения

Литература: [1], с. 193-207

Тема 4.7 Однофазные и конденсаторные асинхронные

Двигатели

Принцип действия однофазного асинхронного двигателя

Расположение пульсирующего магнитного поля на два вращающихся

Пуск и реверс однофазного асинхронного двигателя

Получение вращающегося магнитного поля посредством двух обмоток на статоре

Фазосдвигающие элементы: активное сопротивление, индуктивность и емкость

Конденсаторные асинхронные двигатели

Выбор рабочей и пусковой емкостей

Использование трехфазного асинхронного двигателя для работы от однофазной сети

Литература: [1], с. 208-217

Тема 4.8 Асинхронные машины специального назначения

Индукционные регуляторы и фазорегуляторы

Асинхронный преобразователь частоты

Назначение, принцип работы и основные характеристики этих машин

Понятие о линейных асинхронных двигателях

Литература: [1], с. 218-229

Раздел 5 Синхронные машины

Тема 5.1 Устройство синхронных машин

Типы синхронных машин: машины явнополюсные и неявнополюсные и их устройство

Способы возбуждения синхронных машин

Гидрогенераторы и турбогенераторы. Дизельгенераторы. Особенности конструктивного исполнения этих машин

Литература: [1], с. 237-248

Тема 5.2 Магнитное поле и характеристики синхронных

Генераторов

Реакция якоря в трехфазном синхронном генераторе при активном, индуктивном, емкостном и смешанных видах нагрузки

МДС статора и ее составляющие по продольной и поперечной осям

Уравнение ЭДС и векторные диаграммы явнополюсного и неявнополюсного синхронных генераторов

Характеристики холостого хода и короткого замыкания

Внешние и регулировочные характеристики – синхронного генератора

Номинальное изменение напряжения синхронного генератора

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector