апреля 15, 2013 | рубрики Энергетическая диаграмма и механическая характеристика асинхронного двигателя
теги:
подробнее Комментарии к записи Оглавление отключены
Архив за апреля, 2013
апреля 14, 2013 | рубрики Рабочие характеристики асинхронного двигателя
Номинальные данные АД, указанные на заводском щитке, не всегда дают полное представление об эксплуатационных свойствах машины. Кроме этих сведений необходимо знать рабочие характеристики, под которыми следует понимать зависимости скорости вращения n2, вращающего момента Мэм, КПД η и коэффициента мощности cos φ1 от полезной мощности P2 при неизменных напряжении сети и ее частоте f 1. Часто вместо зависимости:
строят кривую:
Кроме того, к важным показателям АД относят коэффициент перегрузочной способности km, а для короткозамкнутых двигателей коэффициенты кратности пускового тока ki и пускового момента kм. Рабочие характеристики АД обычного исполнения показаны на рис. 1.
Рис. 1 - Рабочие характеристики асинхронного двигателя
Скольжение двигателя численно может быть определено отношением:
При холостом ходе потери:
очень малы и S≈0. Скорость вращения ротора:
С увеличением нагрузки потери:
растут, а следовательно, скольжение s увеличивается.
Для получения достаточно высокого КПД АД потери в роторе должны быть такими, чтобы при номинальной нагрузке скольжение не превышало 1….4%. Скорость вращения ротора определяется соотношением:
и зависимостью:
представляет собой кривую, слабо наклоненную к оси абцисс. Поэтому скоростную характеристику АД называют жесткой. Зависимость:
называемая моментной характеристикой, почти прямолинейна, так как скорость вращения ротора при изменении нагрузки от холостого хода до номинальной остается почти постоянной.
При установившемся режиме работы вращающий момент равен:
где М2 – полезный момент, определяемый исполнительным механизмом; М0 – момент холостого хода.
Коэффициент мощности cosφ АД всегда меньше единицы, так как двигатель потребляет из сети значительный намагничивающий ток Ιµ, почти не зависящий от нагрузки. При холостом ходе cosφ1 обычно не превышает 0,2, но затем при нагрузке довольно быстро растет и достигает наибольшего значения при мощности, близкой к номинальной. Значения cosφ1 обычных АД находятся в пределах 0,75….0,85, причем большие значения cosφ1 относятся к АД большей мощности.
Кривая:
имеет типичный для электрических машин вид. КПД достигает наибольшего значения примерно при 75% номинальной нагрузки.
КПД современных АД при номинальной нагрузке составляет 80…95%, причем большие значения относятся к машинам большей мощности.
К рабочим характеристикам АД относят также механическую характеристику, которую часто выражают в виде зависимости:
Эта характеристика показана на рис.2.
Рис. 2 - Механическая характеристика асинхронного двигателя
Отношение:
называется перегрузочной способностью и составляет 1,6….2,5 в зависимости от мощности двигателя. В двигателях специального исполнения km достигает 2,8….3,0 и более.
Коэффициент:
называется кратностью пускового момента. Его значение составляет 0,8….1,7.
Под кратностью пускового тока АД понимают отношение:
Эта величина лежит в пределах 5….7,0.
подробнее Комментарии к записи Рабочие характеристики асинхронного двигателя отключены
апреля 14, 2013 | рубрики Энергетическая диаграмма и механическая характеристика асинхронного двигателя
Величина Мmax не зависит от активного сопротивления:
а критическое скольжение пропорционально сопротивлению обмотки ротора.
Таким образом, при изменении сопротивления ротора изменяется вид механической характеристики АД.
Конечно, изменять сопротивление короткозамкнутой обмотки ротора в процессе эксплуатации АД не представляется возможным. Это сопротивление изменяется только в определенных пределах при изменении скольжения и соответствующего изменения частоты тока в обмотке ротора, что связано с эффектом вытеснения. Только при изготовлении ротора для короткозамкнутой обмотки могут быть использованы материалы с различными удельными сопротивлениями в зависимости от назначения двигателя.
Добавочное активное сопротивление rд можно вводить в цепь ротора АД с контактными кольцами.
На рис.1 показано семейство кривых:
при различных значениях rд в цепи обмотки фазного ротора. Кривая I соответствует величине rд = 0 и называется естественной механической характеристикой. Кривая 3 может быть получена при такой величине rд, при которой выполняется условие:
а следовательно, при пуске двигатель развивает максимальный момент. Кривая 2 соответствует промежуточному значению добавочного сопротивления:
Рис. 1 - Характеристики М = f (s) при различных значениях сопротивления цепи ротора
Из рисунка следует, что введение в цепь фазного ротора добавочного сопротивления увеличивает пусковой момент Мп. При этом одновременно снижается пусковой ток Iп .
Рассмотренное влияние сопротивления ротора на вид механической характеристики легко пояснить при помощи векторной диаграммы рис. 2.
Рис. 2 - Векторная диаграмма при различных значениях сопротивления цепи ротора
При увеличении сопротивления ротора от^
уменьшается угол сдвига по фазе между током:
в следствии чего:
растет.
Несмотря на уменьшение общего тока:
его активная составляющая:
увеличивается, вследствие чего вращающий момент растет.
подробнее Комментарии к записи Зависимость вращающего момента Мэм от сопротивления обмотки ротора отключены
апреля 14, 2013 | рубрики Энергетическая диаграмма и механическая характеристика асинхронного двигателя
Механической характеристикой АД называется зависимость:
построенная при:
и
и при условии, что параметры:
при изменении скольжения s не меняются.
Проанализируем зависимость:
для момента включения АД в сеть, когда s =1,0.
При s =1,0 АД развивает пусковой момент, равный:
откуда следует, что пусковой момент АД зависит от подводимого напряжения во второй степени и соотношения параметров:
Если момент при пуске больше момента сопротивления, то ротор АД начнет вращаться и скольжение уменьшается. Так как обычно:
то при уменьшении s одновременно увеличиваются и числитель и знаменатель формулы:
Сначала, при больших s, преобладающее значение имеет числитель, вследствие чего Мэм растет, а затем, при скольжениях Sкр =0,2…0,12 преобладающее значение получает знаменатель, куда параметр:
входит в квадрате.
Момент Мэм, достигнув максимального значения Мmax при sкр начнет уменьшаться и при s =0 становится равным нулю.
Формула выше, справедлива для любого режима работы АД. При переходе в генераторный режим работы скольжение меняет знак на обратный (s<0), соответственно чему момент Мэм становится отрицательным, т.е. тормозящим.
Механическая характеристика асинхронной машины показана на рис.1 . В соответствии с изложенным участок кривой в диапазоне 0≤ s ≤1,0 соответствует двигательному режиму работы, а при s<0 машина работает в режиме генератора. Когда s >1,0, ротор вращается против направления вращения поля статора. Этот режим называют режимом противовключения или электромагнитного торможения.
Рис. 1 - Механическая характеристика асинхронной машины
Для того, чтобы найти величину критического скольжения sкр, при котором электромагнитный момент достигает наибольшего значения, необходимо решить уравнение:
После упрощения получаем выражение:
Здесь знак (+) – соответствует двигательному режиму, а знак (-) – генераторному. Так как:
то им можно пренебречь и соотношение для sкр записывается в виде:
Подставляя выражение для Sкр в формулу Мэм, находим величину Мmax
Из выражений следует, что максимальный момент Мmax:
— при заданной частоте и заданных параметрах двигателя пропорционален квадрату напряжения U1²
— не зависит от активного сопротивления ротора;
- при заданной частоте тем меньше, чем больше индуктивные сопротивления рассеяния:
Критическое скольжение sкр тем больше, чем больше сопротивление обмотки ротора:
Эти выводы имеют очень важное значение для анализа поведения АД при различных режимах работы.
Номинальный режим работы АД на механической характеристике определяется точкой с координатами Мн (номинальный момент) и sн (номинальное скольжение) (рис.1) .
подробнее Комментарии к записи Механическая характеристика АД отключены
