Мощность, потребляемая двигателем из сети, определяется по формуле
Р1 = √3 U1I1cos φ1.
Часть этой мощности (рис. 10.16) теряется в обмотке статора:
ΔРобм1 = 3 I12r1,
Рис. 10.16. Потери мощности в асинхронном двигателе
а часть, ΔРст1, составляет потери в сердечнике статора от перемагничивания и вихревых токов.
Мощность, передаваемая вращающимся магнитным полем ротору, называется электромагнитной мощностью и составляет
Рэм = P1 - ΔРобм1 - ΔРст1 = 3Е2кI2 cos ψ2. (10,34)
Часть электромагнитной мощности теряется в обмотке ротора:
ΔРобм2 = 3 I22r2, (10,35)
а часть, ΔРст2, составляет потери в сердечнике ротора от гистерезиса и перемагничивания.
Мощность, преобразуемая в механическую, равна
Рмех = Рэм - ΔРобм2 - ΔРст2. (10,36)
Небольшая часть механической мощности теряется на тре-ние в подшипниках ротора о воздух и вентиляцию.
Мощность, развиваемая двигателем на валу,
Рв = Рмех - ΔРмех . (10,37)
Все потери мощности, кроме вентиляционных, которые представляют собой затраты мощности на продувание воздуха внутри двигателя с целью лучшего охлаждения, превращаются в теплоту и нагревают двигатель.
Известно, что мощность равна произведению момента на частоту вращения:
Р = Мω.
В асинхронном двигателе произведение электромагнитного момента, возникающего в результате взаимодействия тока ротора с магнитным полем, на частоту вращения поля представляет собой электромагнитную мощность:
Мэмω0 = Рэм. (10,38)
Механическая мощность, развиваемая двигателем, равна произведению электромагнитного момента на частоту вращения ротора.
Мэмω = Рмех. (10,39)
Если пренебречь потерями мощности в сердечнике ротора вследствие их малости относительно потерь в обмотке ротора, то разность электромагнитной и механической мощностей, как следует из (10.36), будет равна потерям мощности в обмотке ротора1:
Рэм - Рмех = ΔРобм2 = 3 I22r2. (10,40)
Подставив в (10.40) вместо мощности их значения из (10.38) и (10.39), получим
Мэмω0 - Мэмω = 3 I22r2,
откуда
| Мэм = | 3 I22r2 | . |
| ω0 - ω |
Заменив ω0 - ω через ω0s, что вытекает из (10.23), получим выражения электромагнитного момента
| Мэм = | 3 I22r2 | . |
| ω0s |
(10.41)
1 Короткозамкнутая обмотка ротора имеет не три, а m фаз. Для общности выводов обмотка ротора приведена к трем фазам, которые имеют обмотки статора и ротора двигателя с фазным ротором.
и электромагнитной мощности
(10.42)
Момент, развиваемый двигателем на валу, будет меньше электромагнитного момента на величину ΔМмех, обусловленную силами трения в подшипниках, ротора о воздух и вентиляционными потерями:
М = Мэм - ΔМмех .
Потери момента ΔМмех для асинхронных двигателей средней и большой мощности относительно малы, и ими обычно пренебрегают. В практических расчетах часто принимают, что
М = Мэм. (10,43)
В выражении (10.41) отсутствует магнитный поток, что на первый взгляд противоречит принципу действия двигателя. Однако легко показать, что это не так: магнитный поток вошел в уравнение в неявном виде.
Выразив в (10.41) потери мощности в обмотке I22r2 через ЭДС, ток и cos ψ2 ротора
|
| /\ |
|
| 3I22r2 = 3E2I2 cos ( | E2, I2 | ) = 3E2I2 cos ψ2, |
Получим
| Mэм = | 3E2I2 cos ψ2 | . |
| ω0s |
(10.44)
Подставляя в (10.44) вместо ЭДС Е2 ее значение из (10.27) и учитывая (10.42), получаем
| Mэм = | 3E2кsI2 cos ψ2 | = | 3•4,44f1w2Фk02I2 cos ψ2 | = CФI2 cos ψ2, |
| ω0s | ω0 |
(10.45)
где С = 3 • 4,44f1w2k02/ω0 - конструктивный коэффициент, обусловливающий момент двигателя.
Используя выражения (10.40), (10.42), можно получить два соотношения:
потери в обмотке ротора
ΔPобм2 = Pэмs;
механическая мощность, развиваемая двигателем,
Pмех = Pэм(1 - s)
Из этих выражений вытекает, что при неподвижном роторе, когда s = l, вся электромагнитная мощность преобразуется в теплоту в обмотке ротора, а механическая мощность равна нулю. При номинальном режиме работы, когда s ≈ 0,02 — 0,08, почти вся электромагнитная мощность (0,92 — 0,98) преобразуется в механическую и только небольшая ее часть (0,02 — 0,08) преобразуется в теплоту в обмотке ротора.
СХЕМА ЗАМЕЩЕНИЯ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ
Для анализа работы асинхронного двигателя пользуются схемой замещения. Схема замещения асинхронного двигателя аналогична схеме замещения трансформатора и представляет собой электрическую схему, в которой вторичная цепь (обмотка ротора) соединена с первичной цепью (обмоткой статора) гальванически вместо магнитной связи, существующей в двигателе.
Рис. 10.17. Схема замещения асинхронного двигателя
Основное отличие асинхронного двигателя от трансформатора в энергетическом отношении состоит в следующем. Если в трансформаторе энергия, переданная переменным магнитным полем во вторичную цепь, поступает к потребителю в виде электрической энергии, то в асинхронном двигателе энергия, переданная вращающимся магнитным полем ротору, преобразуется в механическую и отдается валом двигателя потребителю в виде механической энергии.
Электромагнитные мощности, передаваемые магнитным полем во вторичную цепь трансформатора и ротору двигателя, имеют одинаковые выражения:
Рэм = Р1 - ΔР1.
В трансформаторе электромагнитная мощность за вычетом потерь во вторичной обмотке поступает к потребителю:
Р2 = Рэм - 3I22r2 = 3U2I2 cos φ2 = 3I22rп = 3I'22r'п, (10.46)
где rп — сопротивление потребителя. В асинхронном двигателе электромагнитная мощность за вычетом потерь в обмотке ротора превращается в механическую мощность:
Р2 = Рмех = Рэм - 3I22r2 = Рэм - 3I'22r'2. (10.47)
Подставив в (10.47) вместо Р ее значение из (10.42), получим
Pмех=3I22 | r2(1 - s) | =3I'22 | r'2(1 - s) | = 3I22r'э = 3I'22r'э, | |||
| s | s | ||||||
| где r'э = r'2 | 1 - s | . | |||||
| s | |||||||
(10,48)
Сравнивая выражения (10.46) и (10.48), можно заключить, что
r'п = r'э.
Таким образом, потери мощности в сопротивлении r'э численно равны механической мощности, развиваемой двигателем.
Заменив в схеме замещения трансформатора сопротивление нагрузки r'п на r'э = r'2 (1 - s)/s,получим схему замещения асинхронного двигателя (рис. 10.17). Все остальные элементы схемы замещения аналогичны соответствующим элементам схемы замещения трансформатора: r1, х1 — активное сопротивление и индуктивное сопротивление рассеяния фазы обмотки статора; r'2, х'2— приведенные к обмотке статора активное сопротивление и индуктивное сопротивление рассеяния фазы обмотки ротора.
Приведенные значения определяются так же, как и для трансформатора:
r'2 = r2k2, х'2 = х2k2,
где k = E1/E2к = U1ф/E2к — коэффициент трансформации двигателя.
Может возникнуть сомнение в возможности использования гальванической связи цепей статора и ротора в схеме замещения, поскольку частоты в этих цепях на первый взгляд не одинаковы. Первая часть схемы замещения представляет собой эквивалентную схему фазы обмотки ротора, которая, как было показано в § 10.7, приведена к частоте тока статора. В реальном же двигателе в отличие от схемы замещения частоты тока ротора и статора не одинаковы.
studfiles.net
Электромагнитная мощность – это мощность, которая передается с индуктора на статорную обмотку. Так как потери в обмотке статора, как правило, невелики, то и невелики потери в стали статора. Поэтому практически считают, что электромагнитная мощность равна полезной отдаваемой мощности:
Рэм ~ Рr1 = mUIcosφ, r = 0 (1)
Для вывода формулы электромагнитной мощности воспользуемся преобразованной диаграммой для явнополюсной машины, рис. 281
Рис. 281
Выразим угол φ через ψ и θ.
Из диаграммы видно, что
cosφ=cos(ψ-θ)=cosψcosθ+sinψsinθ.
Подставим cosφ в уравнение (1) электромагнитной мощности
Pэм = mUIcosψcosθ+mUIsinψsinθ. (2)
Найдем из векторной диаграммы величины Icosψ, Isinψ
OB=E0–IdXd=E0–IsinψXd, с другой стороны:
OB=Ucosθ, Ucosθ=E0–IsinψXd, откуда
, далее
BC = IqXq = IcosψXq = Usinθ, откуда
.
Подставим произведение Isinψ и Icosψ в уравнение (2)
.
Воспользуемся формулой sin2θ=2cosθsinθ, откуда
cosθsinθ=1/2sin2θ, тогда окончательно получим выражение электромагнитной мощности синхронного генератора (явнополюсн.)
Pэм = mUE0sinθ/Xd + 
(1/Xq – 1/Xd)sin2θ,
т.е. электромагнитная мощность состоит из основной и добавочной. Если машина неявнополюсная, где Xd=Xq, выражение электромагнитной мощности запишется:
Pэм = mUE0sinθ/Xd
Получим выражение электромагнитного момента для явнополюсной машины. Так как Pэм = Mω, откуда M = Pэм/ω,
,
т.е. момент состоит из основной части и добавочного (реактивного) момента. Если генератор неявнополюсной, то выражение электромагнитного момента запишется:
M = mUE0sinθ/ωXd.
Зависимости Pэм=f(θ) и M = f(θ) называются угловыми характеристиками синхронной машины.
Регулирование активной мощности.
После включения генератора в сеть его напряжение U становится равным напряжению сети Uc. Относительно внешней нагрузки напряжения U и Uc совпадают по фазе, а по контуру «генератор - сеть» находятся в противофазе, т. е. Ú = - Úc.
При точном выполнении указанных трех условий, необходимых для синхронизации генератора, его ток Ia после подключения машины к сети равняется нулю. Рассмотрим, какими способами можно регулировать ток Ia при работе генератора параллельно с сетью на примере неявнополюсного генератора.
Ток, проходящий по обмотке якоря неявнополюсного генератора, можно определить из уравнения.
Ía = (É0 - Ú)/(jXсн) = -j(É0 - Ú)/Xсн.
Так как U = Uc = const, то силу тока Iа можно изменять только двумя способами - изменяя ЭДС Е0 по величине или по фазе. Если к валу генератора приложить внешний момент, больший момента, необходимого для компенсации магнитных потерь мощности в стали и механических потерь, то ротор приобретает ускорение, вследствие чего вектор É0 смещается относительно вектора Ú на некоторый угол в направлении вращения векторов. При этом возникает некоторая небалансная ЭДС Е, приводящая к появлению тока Iа. Возникающую небалансную ЭДС É = É0 - Ú = É0 + Úc = jÍa Xсн можно показать на векторной диаграмме. Вектор тока Iа отстает от вектора Е на 90°, поскольку его величина и направление определяются индуктивным сопротивлением Xсн.
При работе в рассматриваемом режиме генератор отдает в сеть активную мощность
Р = mUIacos и на вал его действует электромагнитный тормозной момент, который уравновешивает вращающий момент первичного двигателя, вследствие чего частота вращения ротора остается неизменной. Чем больше внешний момент, приложенный к валу генератора, тем больше угол, а следовательно, ток и мощность, отдаваемые генератором в сеть.
Если к валу ротора приложить внешний тормозной момент, то вектор É0 будет отставать от вектора напряжения Ú на угол. При этом возникают небалансная ЭДС É и ток Ía , вектор которого отстает от вектора É на 90°. Так как угол > 90°, активная составляющая тока находится в противофазе с напряжением генератора. Следовательно, в рассматриваемом режиме активная мощность Р = mUIa cos забирается из сети, и машина работает двигателем, создавая электромагнитный вращающий момент, который уравновешивает внешний тормозной момент; частота вращения ротора при этом снова остается неизменной.
Регулирование реактивной мощности.
Если в машине, подключенной к сети и работающей в режиме холостого хода, увеличить ток возбуждения Iв, то возрастет ЭДС Е0, возникнет небалансная ЭДС
É = - jIа Xсн и по обмотке якоря будет проходить ток Iа, который определяется только индуктивным сопротивлением Хсн машины. Следовательно, ток Ía реактивный: он отстает по фазе от напряжения Ú на угол 90° или опережает на тот же угол напряжение сети Úc. При уменьшении тока возбуждения ток Ía изменяет свое направление: он опережает на 90° напряжение Ú и отстает на 90° от напряжения
Úc .Таким образом, при изменении тока возбуждения изменяется лишь реактивная составляющая тока Iа, т. е. реактивная мощность машины Q. Активная составляющая тока Iа в рассматриваемых случаях равна нулю. Следовательно, активная мощность Р = 0, и машина работает в режиме холостого хода.
При работе машины под нагрузкой создаются те же условия: при изменении тока возбуждения изменяется лишь реактивная составляющая тока Iа, т. е. реактивная мощность машины Q. Режим возбуждения синхронной машины с током Iв.п , при котором реактивная составляющая тока Iа равна нулю, называют режимом полного или нормального возбуждения. Если ток возбуждения Iв больше тока Iв.п, при котором имеется режим полного возбуждения, то ток Iа содержит отстающую от U реактивную составляющую, что соответствует активно-индуктивной нагрузке генератора. Такой режим называют режимом перевозбуждения. Если ток возбуждения Iв меньше тока Iв.п, то ток Iа содержит реактивную составляющую, опережающую напряжение U, что соответствует активно-емкостной нагрузке генератора. Такой режим называют режимом недовозбуждения.
V - образные характеристики.
Несимметричные установившиеся режимы работы синхронного генератора.
Система токов прямой последовательности İA1, İB1, İC1 создает в трехфазной синхронной машине м.д.с. якоря, вращающуюся синхронно с ротором, т.е. неподвижную относительно обмоток ротора. Этот режим подробно рассмотрен в предшествующих параграфах настоящей главы. Индуктивное сопротивление фазы для токов прямой последовательности хпр=хсн.
Система токов обратной последовательности İА2, İВ2, İC2 создает м.д.с. якоря, вращающуюся в сторону, противоположную вращению ротора, так как имеет место чередование максимумов тока в фазах, обратное по отношению к токам прямой последовательности. Следовательно, магнитное поле токов обратной последовательности пересекает обмотки ротора с двойной частотой и индуктирует в обмотке возбуждения и демпферной обмотке э. д. с, имеющую в два раза большую частоту, чем э. д. с. обмотки якоря. Наличие э.д. с. и токов двойной частоты в обмотках ротора заставляет при расчете токов обратной последовательности пользоваться сверхпереходными (или переходными) индуктивными сопротивлениями. Другими словами, для потоков обратной последовательности короткозамкнутая демпферная клетка играет ту же роль, что и короткозамкнутая обмотка ротора асинхронной машины по отношению к вращающемуся потоку.
Поток обратной последовательности равномерно пересекает то продольную, то поперечную ось ротора. Вследствие этого среднее значение индуктивного сопротивления машины для токов обратной последовательности можно принять равным
. (1.60)
Если демпферная обмотка расположена по всей окружности якоря, то можно считать, что
. (1.61)
Сопротивления для токов обратной последовательности можно получить экспериментально, если включить синхронную машину в сеть и вращать ротор с синхронной частотой против направления вращения поля.
Несимметричные установившиеся короткие замыкания. Простейшим примером несимметричной нагрузки является однофазное короткое замыкание. Этот режим помимо методического имеет и большое практическое значение, так как его результаты можно использовать при определении токов аварийного короткого замыкания.
При однофазном коротком замыкании
; 
и
.
Из условия получим для этого режима:
. (1.63)
Следовательно, в данном случае во всех трех фазах возникают токи прямой, обратной и нулевой последовательностей, хотя и имеют место условия İВ1 + İВ2 + İВ0 = İВ = 0 иİС1 + İС2 + İСо =İС = 0.
Вращающийся магнитный поток возбуждения индуктирует во всех фазах э.д.с. только прямой последовательности Ė1 = Ė0. Пренебрегая активными сопротивлениями, для фазы А – X можно написать
(1.64)
или с учетом (1.63)
EA = jiA(xnp + x2 + x0)/3,(1.65)
откуда установившийся ток однофазного короткого замыкания
. (1.66)
Внезапное (аварийное) короткое замыкание. При одно- и двухфазном внезапных коротких замыканиях ток короткого замыкания больше, чем при трехфазном аварийном коротком замыкании, в соответствии с тем, что при установившемся режиме ток при двух- и однофазном коротких замыканиях больше, чем при трехфазном. В случае аварийных несимметричных коротких замыканий возникают, также как при трехфазном коротком замыкании, апериодическая и периодическая составляющие тока. При этом индуктивные сопротивления х2 и х0 остаются практически одинаковыми как для установившихся, так и для переходных режимов. В остальном определение тока короткого замыкания при несимметричных режимах производится так же, как и при трехфазном коротком замыкании.
studfiles.net
Мощность, потребляемая двигателем из сети, определяется по формуле
Р1 = √3 U1I1cos φ1.
Часть этой мощности (рис. 10.16) теряется в обмотке статора:
ΔРобм1 = 3 I12r1,
а часть, ΔРст1, составляет потери в сердечнике статора от перемагничивания и вихревых токов.
Мощность, передаваемая вращающимся магнитным полем ротору, называется электромагнитной мощностью и составляет
Рэм = P1 -–ΔРобм1 -–ΔРст1 = 3Е2кI2 cos ψ2.
Часть электромагнитной мощности теряется в обмотке ротора:
ΔРобм2 = 3 I22r2,
а часть, ΔРст2, составляет потери в сердечнике ротора от гистерезиса и перемагничивания.
Мощность, преобразуемая в механическую, равна
Рмех = Рэм -–ΔРобм2 -–ΔРст2.
Небольшая часть механической мощности теряется на трение в подшипниках ротора о воздух и вентиляцию.
Мощность, развиваемая двигателем на валу,
Рв = Рмех -–ΔРмех .
Все потери мощности, кроме вентиляционных, которые представляют собой затраты мощности на продувание воздуха внутри двигателя с целью лучшего охлаждения, превращаются в теплоту и нагревают двигатель.
Известно, что мощность равна произведению момента на частоту вращения:
Р = Мω.
Механическая мощность, развиваемая двигателем, равна произведению электромагнитного момента на частоту вращения ротора.
Мэмω = Рмех.
Синхронная скорость w0 и критическое скольжение, а также форма характеристики сохраняются. Изменится величина скорости при МН, однако, это изменение будет незначительным. Уменьшение напряжения приводит к значительному снижению перегрузочной способности lМ, но снижается и ток холостого хода. При U1=UHOM магнитная цепь АД насыщена. Увеличение U1 при f=const приводит при равных условиях к быстрому увеличению тока намагничивания. Т. к. у двигателей нормального исполнения ток холостого хода 
превышение U1 на (20¸30)% может увеличить I0 до значений, превышающих I1H, и двигатель может нагреваться сверх допустимой температуры даже при отсутствии полезной нагрузки.
Введение добавочного активного и индуктивного сопротивления в цепь статора. Для ограничения величины пускового тока к. з. АД иногда в цепь статора вводят добавочное активное или индуктивное сопротивления. При этом уменьшаются критический момент и критическое скольжение в двигательном режиме. Скорость, соответствующая критическому скольжению, несколько возрастает. Семейства механических характеристик для этих случаев изображены на рисунках.
Введение в цепь статора добавочных сопротивлений вызывает понижение напряжения на его зажимах и уменьшает броски тока и пускового момента, что важно для смягчения ударов в передачах. Правда, в добавочном активном сопротивлении теряется часть энергии, а введение добавочного индуктивного сопротивления уменьшает коэффициент мощности двигателя.
Различают следующие виды паразитных моментов:
а) асинхронные моменты, создаваемые высшими гармоническими моментами.
б) синхронные моменты, возникающие при определенной скорости и при определенном соотношении между числами пазов статора и ротора Zx и Z2 и в) вибрационные моменты, обусловленные также неблагоприятным соотношением чисел пазов Zj и Z2.
Асинхронные паразитные моменты
На этом основании мы можем рассчитывать асинхронные моменты, создаваемые высшими гармоническими моментами.
Действие паразитных асинхронных моментов зависит от направления вращения гармонической моментов.
создает двигательный момент, а во второй зоне — М\ генераторный, и, следовательно, тормозящий.
Двигательный момент гармонической складывается с основным моментом, а генераторный вычитается из него.
studfiles.net
Трехфазный двигатель будет работать в режиме однофазного двигателя, если произойдет обрыв одной фазы цепи статора (например, перегорание защитного плавкого предохранителя в одной фазе). При этом наступает опасный для двигателя режим работы.
Действительно, полезная мощность двигателя в трехфазном режиме
.
При переходе трехфазного двигателя в однофазный режим скорость вращения практически не изменится, и поэтому мощность на валу Рх « Р3. Если бы к. п. д. и cos ф не изменились, то ток в однофазном режиме /г был бы в ]Аз раза больше тока в трехфазном режиме /3. В действительности ц и cos ф уменьшаются и увеличение тока будет больше. Если двигатель нес большую нагрузку, то при переходе в однофазный режим ток будет значительно больше номинального, и если двигатель при этом не будет отключен, то в результате перегрева он выйдет из строя. Работа «на двух фазах» является нередкой причиной повреждения трехфазных двигателей при их защите плавкими предохранителями, так как ток перегорания плавкой вставки приходится выбирать равным около 2,5 /и, чтобы плавкая вставка не перегорала при пуске двигателя.
Основы теории однофазного двигателя. Режим работы однофазного двигателя целесообразно исследовать как несимметричный режим работы трехфазного двигателя.
В соответствии с рис. 30-1, а.
.
Асинхронная машина в режиме генератора.
.
Генераторный режим асинхронной машины:
а) схема создания режима; б) векторная диаграмма.
Это означает, что асинхронная машина не потребляет активную мощность из сети, а, наоборот, отдает ее. Следовательно, машина перешла в генераторный режим. Частоты тока и напряжения сети одинаковы. Практически асинхронные генераторы на электростанциях не применяют, так как для создания магнитного потока они потребляют из сети большой реактивный ток. Генераторный режим используют для подтормаживания асинхронных двигателей при плавных спусках грузов.
Режим, при котором направление вращения ротора асинхронной машины противоположно направлению вращения магнитного потока, называется режимом электромагнитного тормоза. Его применяют для экстренного торможения асинхронного двигателя, осуществляемого путем изменения направления вращения магнитного потока статора, в то время как ротор продолжает вращение в прежнем направлении. Этот способ торможения называется также торможением противовключением. В таком режиме ротор быстро тормозится и, когда частота его вращения станет равной нулю, напряжение сети должно быть отключено.
В режиме электромагнитного тормоза скольжение 
Следовательно, сопротивление ротора уменьшается по сравнению с сопротивлением в момент пуска (s = 1), а ток ротора и соответственно ток статора становятся больше пускового тока. Поэтому режим электромагнитного тормоза применяют только для двигателей с фазным ротором. Одновременно с изменением направления вращения магнитного потока статора к фазной обмотке ротора обычно подключают добавочный реостат для уменьшения токов ротора и статора.
.
Преобразователь частоты -–это статическое преобразовательное устройство, необходимое для управления скоростью вращения асинхронных электрических двигателей. Асинхронные электрические двигатели переменного тока существенно отличаются от устройств постоянного тока. Отличие приходится на простоту конструкции и удобство использования. Именно этот фактор объясняет такую популярность асинхронных электродвигателей.
Единые серии асинхронных двигателей.
Единая серия 4А охватывает диапазон мощностей от 0,06 до 360 кВт. В основу разделения двигателей на типоразмеры положен конструктивный параметр — высота от оси вращения h, определяемая расстоянием от оси вращения (для машин с горизонтальной осью вращения) до опорной плоскости. Двигатели единой серии 4А изготавливаются с высотами оси вращения 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100, 112, 132, 160, 180, 200, 225, 250, 280, 315, 355 мм. Двигатели каждой высоты оси вращения выполняются двух типоразмеров с разной длиной пакетов сердечников, но одинаковым штампом пластин этих сердечников. Двигатели изготавливаются на синхронные частоты вращения 3000, 1500,1000, 750, 600 и 500 об/мин.
Двигатели единой серии 4А изготавливаются в двух исполнениях: закрытый обдуваемый и защищенный с внутренней самовентиляцией. Двигатели закрытого исполнения всего диапазона осей вращения изготовляются с короткозамкнутым ротором, а осей вращения 200, 225 и 250 мм — еще и с фазным ротором (4АК). Двигатели защищенного исполнения изготовляются с короткозамкнутым ротором (4АН) при высоте оси вращения h > 160 мм, а при высоте оси вращения h > 200 мм — еще и с фазным ротором (4АНК).
В двигателях единой серии с высотами оси вращения от 50 до 132 мм применяется изоляция класса нагревостойкости В, а в двигателях с высотами оси вращения от 160 до 355 мм — изоляция нагревостойкости F.
Асинхронные двигатели единой серии 4А предназначены для самого широкого применения во всех отраслях народного хозяйства и помимо основного имеют несколько электрических модификаций и специализированных исполнений.
Двигатели трехфазные асинхронные короткозамкнутые серии 4А* с высотой оси вращения 50...355 мм (ГОСТ 19523—81Е). Основное исполнение: электродвигатель с короткозамкнутым ротором, /ном = 50 Гц, привод механизмов основного применения в условиях умеренного климата (У) категорий размещения 2 и 3, для продолжительной работы S1. Электродвигатели изготовляются защищенными (IP23) и закрытыми обдуваемыми (IP44).
Погружные асинхронные двигатели.
Погружные двигатели состоят из электродвигателя и гидрозащиты.
Двигатели трехфазные асинхронные короткозамкнутые двухполюсные погружные унифицированной серии ПЭД в нормальном и коррозионностойком исполнениях, климатического исполнения В, категории размещения 5 работают от сети переменного тока частотой 50 Гц и используются в качестве привода погружных центробежных насосов в модульном исполнении для откачки пластовой жидкости из нефтяных скважин.
Двигатели предназначены для работы в среде пластовой жидкости (смесь нефти и попутной воды в любых пропорциях) с температурой до 110°С, содержащей:
механические примеси с относительной твердостью частиц не более 5 баллов по шкале Мооса -–не более 0,5 г/л;
сероводород: для нормального исполнения -–не более 0,01 г/л; для коррозионностойкого исполнения -–не более . 1,25 г/л;
свободный газ (по объему) -–не более 50%. Гидростатическое давление в зоне работы двигателя не более 20 МПа.
Асинхронные двигатели с дуговыми статорами и линейные.
В линейном асинхронном двигателе (рис. 4.67) зубчатый статор 1 развернут в плоскость и в пазах его помещена трехфазная обмотка 2. Подвижная часть линейного двигателя может иметь конструкцию, подобную ротору обычной асинхронной машины, но также развернутому в плоскость. Она может иметь сердечник 4 из листовой электротехнической стали и обмотку 3 типа «беличья клетка», расположенную в пазах этого сердечника или быть выполненной в виде плоской покосы из ферромагнитного или немагнитного проводящего материала. Линейный асинхронный двигатель можно также выполнить в виде двух статоров, обращенных друг к другу, между которыми перемещается проводящее тело. Для высокоскоростного пассажирского транспорта применяют линейные двигатели, в которых статор 1 (рис. 4.68) размещен на движущемся экипаже, а проводящее тело в виде шины 2 установлено на железнодорожном пути.
Принцип действия линейного двигателя подобен принципу действия асинхронного двигателя нормального исполнения. Трехфазная обмотка статора создает бегущее магнитное поле, которое индуцирует в короткозамкнутой обмотке подвижной части (бегуна) ЭДС. В результате взаимодействия тока в обмотке бегуна и магнитного поля возникают электромагнитные силы, приводящие бегун в движение.
Рис. 4.67. Схема линейного асинхронного двигателя.
Рис. 4.68. Общий вид линейного асинхронного двигателя.
Асинхронные тахогенераторы -–предназначены для следующих целей: измерения частоты вращения; выработки ускоряющих и замедляющих сигналов; выполнения операции дифференцирования и интегрирования в схемах счетно-решающих устройств. Требования, предъявляемые к точности тахогенератора, различны в зависимости от условий работы. При измерении частоты вращения требуется сравнительно невысокая точность; обычно допустима погрешность 1 -–2,5 %. Наибольшую точность должны иметь тахогенераторы, работающие в качестве дифференцирующих и интегрирующих звеньев в вычислительных устройствах. При этом ошибка в линейности выходной характеристики не должна превышать 0,05 — 0,1 % по амплитуде и 0,1 % по фазе.
Вращающийся трансформатор -–электрическая микромашина переменного тока (информационная электрическая машина), предназначенная для преобразования угла поворота в электрическое напряжение, амплитуда которого пропорциональна или является функцией (чаще всего, синус или косинус) угла или самому углу.
Вращающиеся трансформаторы применяются в аналого-цифровых преобразователях, системах передачи угла высокой точности, в качестве датчиков обратной связи в следящих системах, бортовой аппаратуре.
Сельсины -–электрические микромашины переменного тока, обладающие способностью самосинхронизации и применяемые в синхронных системах дистанционной передачи угла в качестве датчиков и приемников. Передача угловой величины в такой системе происходит синхронно, синфазно и плавно. При этом между устройством, задающим угол (датчиком), и устройством, принимающим передаваемую величину (приемником), существуют только электрические соединения в виде линии связи.
Сельсины бывают трехфазные силовые и однофазные, однако в системах управления практически используются только однофазные.
Однофазные сельсины работают в основном в двух режимах. В индикаторном режиме датчик поворачивается принудительно, а приемник устанавливается в согласованное с датчиком положение под воздействием собственного синхронизирующего момента. Этот режим используют в системах контроля угла поворота объекта. Погрешность передачи порядка 0,5°-1,5°.
В трансформаторном режиме датчик поворачивается принудительно, а приемник вырабатывает напряжение, являющееся функцией угла рассогласования. Этот режим наиболее часто используют в системах управления углом поворота объекта.
Для обоих режимов возможны следующие схемы:
а) парная: датчик – приемник;
б) многократная: датчик – несколько приемников;
в) дифференциальная: два датчика -–приемник.
Однофазный сельсин может работать как в индикаторном, так и в трансформаторном режимах в качестве датчика и приемника. Однако ввиду специфичности предъявляемых требований выпускаемые сельсины предназначаются для конкретного режима работы.
studfiles.net
Режим двигателя.
Рассмотрим два крайних режима двигателя:
а) холостой ход двигателя
При холостом ходе нет нагрузки на валу, ротор под действием вращающего магнитного поля статора разгонится до скорости близкой к синхронной, а ток статора равен току холостого хода. Мощность, потребляемая из сети пойдет на покрытие потерь, т.е.
Ро = Рэл1 + Рмг + Рмех + Рдоб
Разница между тр-м и двигателем будет только конструктивная. В двигателе имеется воздушный зазор. Поэтому ток холостого хода двигателя равен 20 ¸ 30% от номинального.
б) режим короткого замыкания
При этом режиме ротор механически заторможен, а обмотка ротора закорочена. К статору подводится пониженное напряжение, при котором ток имеет значение близкое к номинальному. Мощность короткого замыкания пойдет на покрытие потерь в стали и обмотках. При номинальном напряжении пусковой ток
Iп = (5 ¸ 7)Iн.
Используя данные режима холостого хода и короткого замыкания можно построить круговую диаграмму, а по ней определить рабочие характеристики двигателя при нагрузке.
При рассмотрении этого вопроса мы увидим, что частота ротора, ЭДС и индуктивное сопротивление с изменением скорости вращения ротора не остаются постоянными. Запишем выражение ЭДС неподвижного ротора:
для вращающего ротора
где f2 – частота ЭДС ротора
тогда
т.е. ЭДС ротора при вращении равна ЭДС неподвижного ротора на скольжение и частота ротора равна частоте неподвижного ротора (f1) на скольжение.
Рабочий процесс асинхронного двигателя.
3-3-1. Режимы работы асинхронной машины.
Пусть в начале ротор не вращается. Магнитное поле, пересекая проводники ротора индуктируют в них ЭДС. При замкнутой цепи ротора по обмотке его потечет ток.
Взаимодействие потока статора и тока ротора вызовет усилие, действующее на проводник, под действием которого ротор начнет вращаться. Вращение будет в ту же сторону, что и магнитный поток.
Скорость ротора будет меньше скорости вращения магнитного поля статора, рис. 105.
Скольжение 
.
Разберемся, в каких пределах будет изменяться скольжение.
Момент зависит от потока Ф и тока I2 при U = const, поток также постоянен. Если увеличивается момент на валу, то увеличивается и момент двигателя за счет увеличения тока I2, а I2 Е2 S, S увеличивается за счет увеличения интенсивного пересечения проводников ротора.
, при двигательном режиме скольжение S изменяется от 1 до 0.
При неподвижном роторе n = 0, S = 1
Если ротор будет вращаться с n = n1, S = 0
Это диапазон скольжений соответствует двигательному режиму. Мощность потребляемая из сети будет преобразована в механическую на валу, рис. 106.
n > n1, S < 0 - скольжение отрицательное, рис. 106.
При этом режиме механическая мощность будет преобразована в электрическую, которая будет отдаваться в сеть Р1, а реактивная будет потребляться для создания магнитного потока Ф.
studfiles.net
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ МОЩНОСТЬ И ПОТЕРИ В АСИНХРОННОМ ДВИГАТЕЛЕ Количество просмотров публикации ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ МОЩНОСТЬ И ПОТЕРИ В АСИНХРОННОМ ДВИГАТЕЛЕ - 49
| Наименование параметра | Значение |
| Тема статьи: | ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ МОЩНОСТЬ И ПОТЕРИ В АСИНХРОННОМ ДВИГАТЕЛЕ |
| Рубрика (тематическая категория) | Математика |
Мощность, потребляемая двигателем из сети, определяется по формуле
Р1 = √3 U1I1cos φ1.
Часть этой мощности (рис. 10.16) теряется в обмотке статора:
ΔРобм1 = 3 I12r1,
Рис. 10.16. Потери мощности в асинхронном двигателе
а часть, ΔРст1, составляет потери в сердечнике статора от перемагничивания и вихревых токов.
Мощность, передаваемая вращающимся магнитным полем ротору, принято называть электромагнитной мощностью и составляет
Рэм = P1 - ΔРобм1 - ΔРст1 = 3Е2кI2 cos ψ2. (10,34)
Часть электромагнитной мощности теряется в обмотке ротора:
ΔРобм2 = 3 I22r2, (10,35)
а часть, ΔРст2, составляет потери в сердечнике ротора от гистерезиса и перемагничивания.
Мощность, преобразуемая в механическую, равна
Рмех = Рэм - ΔРобм2 - ΔРст2. (10,36)
Небольшая часть механической мощности теряется на тре-ние в подшипниках ротора о воздух и вентиляцию.
Мощность, развиваемая двигателем на валу,
Рв = Рмех - ΔРмех . (10,37)
Все потери мощности, кроме вентиляционных, которые представляют из себязатраты мощности на продувание воздуха внутри двигателя с целью лучшего охлаждения, превращаются в теплоту и нагревают двигатель.
ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ МОЩНОСТЬ И ПОТЕРИ В АСИНХРОННОМ ДВИГАТЕЛЕ - понятие и виды. Классификация и особенности категории "ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ МОЩНОСТЬ И ПОТЕРИ В АСИНХРОННОМ ДВИГАТЕЛЕ" 2014, 2015.
referatwork.ru
