Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Кратность пускового момента асинхронного двигателя

Кратность пускового тока

Кратность пускового момента

3-5-2. Короткозамкнутый асинхронный двигатель с двойной клеткой на роторе

Принцип работы: При пуске работает пусковая обмотка, обладающая большим активным сопротивлением, что улучшает пусковые характеристики (). При скольжении SSнработает рабочая обмотка, имеющая малое активное сопротивление, что обеспечивает хорошие рабочие характеристики. Расположение стержней представлено на рис. 139.

Рис. 139

Идея: При пуске в ход (f2f1) индуктивное сопротивление нижней клетки значительно больше, чем верхней, так как она расположена глубже в пазу, поэтому пусковой ток ротора будет проходить главным образом по верхней клетке, обладающей большим активным сопротивлением, это обеспечивает большой пусковой момент и пониженный пусковой ток. По мере разбега двигателя частота f2уменьшается, и ток постепенно перераспределяется между клетками. При малых скольжениях индуктивное сопротивление обмоток ротора ничтожно малы и токи в клетках распределяются обратно пропорционально их активным сопротивлениям. Поэтому основной ток в роторе проходит преимущественно по рабочей обмотке, имеющей меньшее активное сопротивление. При малом активном сопротивлении роторной обмотки рабочие характеристики получаются хорошими.

Рис. 140 Рис. 141

На рис.140 представлено изменение моментов пусковой и рабочей обмотки, а также суммарного момента при S = 10. На рис.141 показано изменение эквивалентных сопротивлений,роторной цепи при S = 10. Так как параметры роторной цепи при изменении скольжения изменяются, то геометрическим местом конца вектора тока I не будет окружность, будет представлять собой сложную кривую.

Если параметры схемы замещения выразить через постоянные коэффициенты, то ток статора можно представить следующим выражением:

На рис.142 показано геометрическое место конца вектора I1.

Конструкция двигателя сложнее, но он обладает большим пусковым моментом, поэтому применяется там, где необходимы повышенные пусковые моменты (транспортеры, дробилки, шаровые машины и т. д.).

Кратность пускового тока:

Кратность пускового момента

Рис. 142

Cosни перегрузочная способность этого двигателя ниже, чем у двигателя с одной клеткой (круглой) на роторе, т.к. магнитное рассеяние в роторе больше, чем у одной обмотки.

Характер изменения момента (механические характеристики) для различных двигателей показан на рис. 143.

Рис. 143

У двигателей с глубоким пазом и с двойной клеткой Мкр уменьшается из-за большого магнитного рассеяния на роторе.

3-6. Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей

Для асинхронного двигателя частота вращения ротора определяется по формуле

, или ,

откуда видно, что скорость вращения ротора можно регулировать:

1. f = var - изменять частоту подводимого напряжения.

2. p=var- изменять число пар полюсов.

3. Sr2- изменять скольжение:

а) сопротивлением r2в цепи ротора.

б) введением Eв роторную цепь.

3-6-1. Регулирование частоты вращения двигателя изменением частоты

Для регулирования частоты вращения асинхронного двигателя необходим преобразователь частоты. При регулировании необходимо стремится к тому, чтобы с изменением частоты не ухудшались рабочие характеристики. Для чего необходимо, чтобы с изменением частоты f поток оставался постоянным

(),

Рис. 144

.е. при регулировании частоты одновременно необходимо регулировать и напряжение. Регулирование скорости с условием

является экономичным. Для поддержания m,Cos,, как показали исследования можно достичь этого, если выполняется условие

Регулирование изменением частоты происходит плавно. На рис.144 представлены механические характеристики при различных значениях частоты.

3-6-2. Регулирование частоты вращения двигателя путем изменения числа пар полюсов

Это способ регулирования является ступенчатым. Переключение производится обмоткой статора с одной синхронной скорости на другую. Обычно ротор при этом короткозамкнутый.

Наибольшее распространение получили обмотки с переключением числа полюсов 1:2. Кроме того, имеются обмотки разработанные Харитоновым для станков, которые переключают число полюсов как 1:2, так и отличных от этого соотношения. Кроме того, в промышленности используются обмотки на принципе - Полюсной амплитудной модуляции, разработанной англичанином Райклифом. Мы рассмотрим обмотки только при переключении числа полюсов 1:2.

Обычно регулирование производится на две, три, четыре ступени. На статоре укладывается либо одна обмотка с переключением, либо две с переключением на четыре скорости. Это дает возможность увеличить пределы регулирования, но понижает использование машины, поскольку работает одна обмотка.

Требования к обмотке.

1. Схема обмотки должна иметь минимальное число переключаемых элементов.

2. На всех ступенях насыщение магнитной системы машины не должно превышать допустимых значений.

3. Обмоточные коэффициенты на всех ступенях вращения должны быть достаточно высокими.

4. При включении обмотки не должны возникать значительные отрицательные асинхронные и синхронные вращающие моменты и вибрационные силы, обусловленные высшими гармониками магнитного поля.

5. Для каждой ступени устанавливается определенная мощность по нагреву.

6. Направление вращения ротора должно быть неизменным.

Выполнить эти условия сложно и не всегда разрешимо.

Принцип переключения числа полюсов основан на том, что изменяя ток в одной из полуфаз обмотки изменяется число полюсов. Этот принцип продемон-стрирован на рис. 145.

Рис. 145

Электромагнитная мощность для любого числа Р обмотки статора определяется соотношением

пользуясь этим соотношением, проанализируем работу нескольких схем, рис. 146.

Y/Y - 8/4

Работа при Р = const

Y/YY - 8/4

/YY - 8/4

Рис. 146

Работа при постоянной мощности

Р = const

3-6-3. Регулирование частоты вращения двигателя сопротивлением в цепи ротора (с фазным ротором)

Как известно, если увеличивать r2в цепи ротора, то скольжение, при постоянном моменте сопротивления, возрастает, а скорость уменьшается (рис.147).

Потери в роторной цепи Pэл2=PэмS, т.е. при глубоком регулировании потериPэл2возрастают, а это для двигателей большой мощности не допустимо.

Рис. 147

Поэтому в двигателях большой мощности регулирование частоты вращения производят за счет введения Е в роторную цепь. При любом скольжении ЭДСЕ должна иметь ту же частоту, что и основная ЭДС Е2Sроторной обмотки. Идея регулирования сводится к тому, что еслиЕkнаправлена встречно с Е2S, то скорость уменьшается, а если согласно с Е2S, то скорость увеличивается. Схема введения ЭДСЕ в роторную цепь представлена на рис. 148.

Рис. 148

3-6-4. Регулирование частоты вращения изменением подводимого напряжения

Этот способ регулирования не дает больших результатов. Диапазон регулирования получается небольшим (см. рис.149).

В практике используются различные импульсные способы регулирования частоты вращения на базе тиристоров.

Рис. 149

3-7. Асинхронная машина в качестве генератора

В качестве самостоятельного генератора асинхронная машина употребляется очень редко.

Этот режим встречается в период торможения двигателей. Но иногда асинхронная машина используется в генераторном режиме. В этом режиме асинхронная машина может работать либо в тормозном режиме, при этом для создания потока используется энергия сети, либо в автономном режиме с использованием емкости для самовозбуждения.

Обычно синхронный генератор потребляет из сети реактивную мощность для создания магнитного потока. Чтобы перевести асинхронную машину в генераторный режим, ее нужно разгрузить, а затем вращать ротор со скоростью выше синхронной (n>n1), при этом скольжение становится отрицательным. Фаза ЭДС ротора изменяется на 180. Это приводит к тому, что активная составляющая тока ротора изменит свой знак, а реактивная составляющая оставит свое направление, т.к. независимо от режима машиной потребляется реактивная мощность для создания магнитного потока.

Докажем это аналитически. Ток в роторе

, из рис.1. ток ,тогда, т.е. при скольженииS< 0,

то активная составляющая тока ротора изменит свой знак.

Активная составляющая тока ротора I2rне изменит своего знака при переходе машины в генераторный режим.

, ,

Векторная диаграмма асинхронного генератора

Из векторной диаграммы, рис. 150 видно, что активная составляющая тока в роторе, а следовательно и активная составляющая тока в статоре изменили свой знак.

Рис. 150

3-8. Однофазный асинхронный двигатель

Однофазный асинхронный двигатель по своим рабочим характеристикам уступает 3хфазному. Но он имеет то преимущество, что питается от однофазной сети. У однофазного двигателя в пазах статора укладываются две обмотки сдвинутые в пространстве на 90эл. градусов. Но вторая (пусковая обмотка) используется только на период пуска, после чего она отключается. Ротор обычно короткозамкнутый. Однофазная обмотка создает пульсирующий магнитный поток, который можно разложить на прямой поток и обратный. При пуске (n = 0) моменты от прямого и обратного потока равны и противоположны. По этому пусковой момент Мп= 0 (рис.1). Если сдвинуть ротор по направлению прямого поля, то ротор разгонится до скорости близкой к скорости поля Фпр.

Его скорость n = n1(1 -S) по отношению к прямому полю. Скорость вращения обратного поля относительно ротора определится:

т.е. обратное поле по отношению к ротору вращается почти с двойной скоростью. Отсюда индуктивное сопротивление ротора от обратного поля будет большим, а активная составляющая тока в роторе будет малой и момент от обратного поля будет малым. А момент от прямого поля будет большим, т.к. скольжение при разгоне уменьшается, уменьшается Х2пр,

Рис. 151

а следовательно активная составляющая тока ротора от прямого поля будет возрастать и момент так же возрастет, что подтверждается на кривых момента от прямого и обратного поля.

Из рис.152 видно, что при S = 1 пусковой момент равен нулю (Мп= 0).

Для создания пускового момента используется пусковая обмотка. Обмотка возбуждения и пусковая обмотка создают вращающееся магнитное поле, которое наводит в обмотке ротора ЭДС и ток, и создается асинхронный момент.

Рис. 152

При пуске включается пусковая обмотка и создается асинхронный момент, после разгона ротора пусковая обмотка отключается ключом К, рис.153.

Условия создания кругового поля двумя обмотками:

Обмотки в пространстве должны быть сдвинуты на 90.
Т
Рис. 153
оки и потоки в обмотках должны быть сдвинуты во времени на 90.
Намагничивающие силы обмоток должны быть равны FА= FВ

При невыполнении одного из них поле будет эллиптическим.

На рис.154 представлены разновидности полей (круговое, пульсирующее и эллиптическое).

Рис. 154

На рис.155 представлена зависимость момента от скольжения с учетом пусковой обмотки.

Рис. 155

Представим диаграммы токов обмоток при различных фазосдвигающих элементах, рис. 156.

Рис. 156

Наилучшим фазосдвигающим элементом является ёмкость.

Использование 3хфазного двигателя в однофазном режиме, рис. 157.

, мкФ

Рис. 157

studfiles.net

Кратность пускового тока

Кратность пускового момента

3-5-2. Короткозамкнутый асинхронный двигатель с двойной клеткой на роторе

Рис. 139

Рис. 140 Рис. 141

На рис.142 показано геометрическое место конца вектора I1.

Кратность пускового тока:

Кратность пускового момента

Рис. 142

Характер изменения момента (механические характеристики) для различных двигателей показан на рис. 143.

Рис. 143

3-6. Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей

Для асинхронного двигателя частота вращения ротора определяется по формуле

, или ,

откуда видно, что скорость вращения ротора можно регулировать:

1. f = var - изменять частоту подводимого напряжения.

2. p=var- изменять число пар полюсов.

3. Sr2- изменять скольжение:

а) сопротивлением r2в цепи ротора.

б) введением Eв роторную цепь.

3-6-1. Регулирование частоты вращения двигателя изменением частоты

(),

Рис. 144

3-6-2. Регулирование частоты вращения двигателя путем изменения числа пар полюсов

Требования к обмотке.

1. Схема обмотки должна иметь минимальное число переключаемых элементов.

2. На всех ступенях насыщение магнитной системы машины не должно превышать допустимых значений.

3. Обмоточные коэффициенты на всех ступенях вращения должны быть достаточно высокими.

5. Для каждой ступени устанавливается определенная мощность по нагреву.

6. Направление вращения ротора должно быть неизменным.

Выполнить эти условия сложно и не всегда разрешимо.

Рис. 145

Электромагнитная мощность для любого числа Р обмотки статора определяется соотношением

, ,

пользуясь этим соотношением, проанализируем работу нескольких схем, рис. 146.

Y/Y - 8/4

Работа при Р = const

Y/YY - 8/4

/YY - 8/4

Рис. 146

Работа при постоянной мощности

Р = const

3-6-3. Регулирование частоты вращения двигателя сопротивлением в цепи ротора (с фазным ротором)

Рис. 147

Рис. 148

3-6-4. Регулирование частоты вращения изменением подводимого напряжения

В практике используются различные импульсные способы регулирования частоты вращения на базе тиристоров.

Рис. 149

3-7. Асинхронная машина в качестве генератора

В качестве самостоятельного генератора асинхронная машина употребляется очень редко.

Докажем это аналитически. Ток в роторе

, из рис.1. ток ,тогда, т.е. при скольженииS< 0,

то активная составляющая тока ротора изменит свой знак.

Активная составляющая тока ротора I2rне изменит своего знака при переходе машины в генераторный режим.

, ,

Векторная диаграмма асинхронного генератора

Рис. 150

3-8. Однофазный асинхронный двигатель

Рис. 151

Из рис.152 видно, что при S = 1 пусковой момент равен нулю (Мп= 0).

Рис. 152

Условия создания кругового поля двумя обмотками:

Обмотки в пространстве должны быть сдвинуты на 90.
Т
Рис. 153
оки и потоки в обмотках должны быть сдвинуты во времени на 90.
Намагничивающие силы обмоток должны быть равны FА= FВ

При невыполнении одного из них поле будет эллиптическим.

На рис.154 представлены разновидности полей (круговое, пульсирующее и эллиптическое).

Рис. 154

На рис.155 представлена зависимость момента от скольжения с учетом пусковой обмотки.

Рис. 155

Представим диаграммы токов обмоток при различных фазосдвигающих элементах, рис. 156.

Рис. 156

Наилучшим фазосдвигающим элементом является ёмкость.

Использование 3хфазного двигателя в однофазном режиме, рис. 157.

, мкФ

Рис. 157

studfiles.net

Кратность - пусковой момент - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Кратность - пусковой момент

Cтраница 1

Кратность пускового момента выбирается из каталога на двигатели. За расчетное значение Ммакс принимается максимальная величина момента только в тех положениях переключающего устройства, в которых оно может остановиться. [1]

Кратностью пускового момента называют отношение Кп - м Мп / Мном. Для асинхронных двигателей мощностью 0 6 - 100 кВт ГОСТом установлен Кп. Достоинством прямого пуска является простота, а отсюда - высокая надежность. [2]

Получение кратностей пускового момента, больших регламентированных ГОСТом, обычно нежелательно, так как это связано либо с увеличением активного сопротивления ротора ( см. 4.58), либо с изменением конструкции ротора ( см. § 4.11), что ухудшает энергетические показатели двигателя. [3]

Получение кратностей пускового момента, больших регламентированных ГОСТом, обычно нежелательно, так как это связано либо с увеличением активного сопротивления ротора ( см. 5.58), либо с изменением конструкции ротора ( см. § 5.11), что ухудшает энергетические показатели двигателя. [5]

Получение кратностей пускового момента больших, чем это регламентировано ГОСТом, обычно нежелательно, так как связано либо с увеличением активного сопротивления ротора [ ( см. ( 4 - 66) ], либо с изменением конструкции ротора ( см. § 4 - 11), что ухудшает энергетические показатели двигателя. [7]

Затем определяют кратность пускового момента Мп / Л1цом и кратность пускового тока / ш / Лном. [8]

Характер зависимости кратности пускового момента от параметров электродвигателей в значительной мере определяется способом их возбуждения. [9]

МНОЫ называется кратностью пускового момента. [11]

Двигатели с кратностью пускового момента 1 8 - 2 следует считать пригодными для привода станков-качалок. [12]

Таким образом, кратность пускового момента прямо пропорциональна квадрату подведенного напряжения и практически обратно пропорциональна кубу частоты. Ui / 1) пусковой момент электродвигателя возрастает. На этом свойстве асинхронных электродвигателей основан их частотный пуск, который иногда используют, например, на гидроэлектростанциях. [13]

Таким образом, кратность пускового момента прямо пропорциональна квадрату подведенного напряжения и практически обратно пропорциональна кубу частоты. [14]

Полином, полученный для кратности пускового момента, целесообразно использовать только для оценки степени влияния на величину kn относительных параметров схемы замещения и номинального скольжения, так как расчет по точным выражениям ( см. § 6.3) достаточно прост. [15]

Страницы: 1 2 3 4 5

www.ngpedia.ru

3.9. Механическая и угловая

характеристики синхронного двигателя

Синхронные двигатели, если они работают при постоянной частоте с неизменной угловой скоростью, применяются для приводов, не требующих регулирования скорости. К таким приводам относятся: компрессоры,

Рис. 3.38. Схема включения (а) и Рис. 3.39. Пусковые характери-механическая характеристика (б) стики синхронного двигателя, синхронного двигателя.

холодильные машины, камнедробилки и т. п. Основное достоинство синхронного двигателя, заключающееся в возможности работать с высоким коэффициентом мощности, приводит к все более широкому применению этого двигателя.

Угловая скорость синхронного двигателя (рис. 3.38, б) при работе в установившемся режиме с возрастанием нагрузки на валу до определенного значения, не превышающего максимального момента Мтах, остается строго постоянной и равна синхронной угловой скорости:

ω0 = 2πf1/р.

Поэтому механическая характеристика его имеет вид прямой линии, параллельной оси абсцисс. Если момент

нагрузки превышает Мтах, то двигатель может выпасть из синхронизма и показанная на рис. 3.38, б зависимость ω от М нарушится.

Современные синхронные двигатели имеют в роторе, кроме нормальной рабочей обмотки, питаемой постоянным током, еще и специальную пусковую короткозамкнутую обмотку. С помощью этой обмотки двигатель пускается в ход как асинхронный, и поэтому в пусковых режимах он обладает асинхронной характеристикой. На рис. 3.39 представлены две пусковые характеристики синхронного двигателя, одна из них 1 соответствует пуску с пониженным начальным пусковым моментом Мп1 и значительным «входным» моментом Мв1, под которым понимается момент, развиваемый при скорости, равной 0,95 ω0. При этой скорости возможно вхождение двигателя в синхронизм после включения постоянного тока в обмотку возбуждения.

Если пусковая клетка имеет увеличенное активное сопротивление, то начальный пусковой момент Мп2 будет больше, чем в предыдущем случае, а входной момент Мв2 уменьшится (кривая 2 на рис. 3.39). Выбор одной из двух указанных пусковых характеристик зависит от моментов сопротивления, которым обладают производственные механизмы.

При пульсации нагрузки на валу двигателя в установившемся режиме значение мгновенной скорости колеблется около среднего значения. Эти колебания происходят за счет изменения угла между напряжением и ЭДС синхронной, машины. Колебания скорости имеют практическое значение при работе синхронного двигателя на пульсирующую нагрузку, например на поршневой компрессор. Для решения вопроса об устойчивой работе двигателя в таких случаях необходимо знать зависимость момента М от угла θ между напряжением и ЭДС 1. Этому углу θ соответствует пространственный угол сдвига между осью результирующего поля машины и осью полюсов (пространственный угол в р раз меньше угла θ).

Зависимость момента синхронной машины от угла θ носит название угловой характеристики.

Для нахождения уравнения угловой характеристики обратимся к упрощенной векторной диаграмме неявнополюсной машины, представленной на рис. 3.40.

1 Здесь и в дальнейшем электрический угол θ выражается в градусах.

Если пренебречь потерями в активном сопротивлении статора, считая R1 = 0 (рис. 3.41), то подводимая к синхронному двигателю мощность, Вт, может быть принята равной электромагнитной мощности:

Р = 3IUсоsφ, (3.50)

где I и U — фазные ток и напряжение статора.

Рис. 3.40. Упрощенная вектор- Рис. 3.41. Векторная диаграм-

ная диаграмма синхронного ма синхронного двигателя при

двигателя. r1 = 0.

Из векторной диаграммы (рис. 3.41) следует, что Ucos φ = Е cos (φ — θ).

Из рассмотрения вспомогательного треугольника ABC видно, что

cos (φ - θ) = АВ/АС = U sin θ/IX1 следовательно,

U cos φ = EU.

Теперь, подставив полученное выражение в (3.50), получим уравнение электромагнитной мощности, Вт,

P = 3EIK,3sin θ, (3.51)

где IK,3 — ток короткого замыкания,

IK,3=U/X1 .

Отсюда электромагнитный момент

(3.52)

В случае явнополюсной машины появляется еще дополнительный реактивный момент. Однако для практических

расчетов им можно пренебречь и пользоваться формулой (3.52).

При θ = 90° момент имеет максимальное значение:

(3.53)

Поэтому искомое уравнение угловой характеристики принимает следующий вид:

M = Mmax sin θ. (3.54)

С увеличением нагрузки угол θ возрастает. Из (3.54) видно, что вначале с увеличением угла θ растет и развиваемый двигателем момент (рис. 3.42), что удовлетворяет требованию устойчивой работы двигателя. В правой части графика при θ > 90° условие устойчивой работы двигателя

Рис, 3.42, Угловая характе- Рис. 3.43. Принципиальная схе

ристика синхронного двига- ма включения синхронного дви-

теля. гателя при динамическом тормо-

жении.

нарушается, так как при увеличении нагрузки угол θ продолжает возрастать, а момент, развиваемый двигателем, уменьшается, вследствие чего двигатель выпадает из синхронизма. Левая часть характеристики является рабочей частью, а правая, где угол θ изменяется от 90 до 180°, представляет собой неустойчивую часть характеристики.

Номинальному моменту двигателя Мном практически соответствует угол θНОМ = 30÷25°. При этом кратность максимального момента к номинальному составляет:

λ = Мтах/М ном = 2÷2,5 .

Однако в специальных случаях применяют синхронные машины и с большей кратностью максимального момента, достигающей 3,5—4.

Синхронный двигатель может работать и в режиме генератора параллельно с сетью при синхронной угловой скорости, когда нагрузочный момент на его валу будет иметь отрицательное значение, чему отвечает левая ветвь характеристики на рис. 3.38. Для торможения такой режим практического значения не имеет, так как при этом нельзя получить снижения скорости.

Обычно применяется динамическое торможение синхронных двигателей, при котором обмотки статора отключаются от сети и замыкаются на резисторы (рис. 3.43). Механические характеристики в этом случае подобны характеристикам асинхронного двигателя при динамическом торможении. Интенсивность торможения зависит от сопротивления ста-торной цепи и от потока, создаваемого током роторной обмотки. Время торможения при питании цепей возбуждения от собственного возбудителя, находящегося на валу синхронного двигателя, больше, чем при питании от независимого источника постоянного тока. Объясняется это тем, что при снижении угловой скорости возбудителя уменьшается его ЭДС, а следовательно, уменьшаются ток возбуждения двигателя и тормозной момент.

Торможение синхронных двигателей противовключе-нием практически не применяется, так как оно сопровождается большими толчками тока и ведет к усложнению управления ввиду необходимости отключения двигателя при под-ходе к нулевой скорости.

ГЛАВА ЧЕТВЕРТАЯ

РЕГУЛИРОВАНИЕ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ

studfiles.net

Лаб3

Лабораторная работа №3 (М219)

Пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором

Цель работы: изучить принцип действия и основные способы пуска асинхронного двигателя (АД).

Основные понятия

Для пуска асинхронного двигателя наиболее часто используются релейно-контакторные схемы управления. Они позволяют осуществлять автоматический асинхронный пуск, изменение частоты вращения, останов, реверсирование, торможение и защиту двигателя. Как правило, силовая цепь коммутируется с помощью магнитного пускателя, а схема управления строится на основе всевозможных реле (напряжения, тока, времени, тепловых, контроля скорости и т.д.), контакты которых слаботочные.

Важным вопросом при пуске асинхронного двигателя является ограничение пускового тока. При прямом пуске кратность пускового тока высока, примерно 5,5-7.

Пусковые свойства двигателя. При включении асинхронного электродвигателя в питающую сеть обмотка его статора, обтекаемая переменным током, создает вращающееся магнитное поле. В момент пуска частота вращения ротора электродвигателя равна нулю, в то время как вращающееся поле вследствие того, что оно безынерционно, мгновенно приобретает синхронную частоту вращения по отношению к ротору, в результате в обмотке ротора наводится большая ЭДС. При этом токи ротора и статора в несколько раз превосходят номинальные их значения, так как они увеличиваются с увеличением скольжения ротора, т. е. с уменьшением его частоты вращения. Пусковой ток асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором в 5 − 10 раз превышает номинальный (пусковой момент составляет 1,1 − 1,8 от номинального значения момента). Так как этот ток протекает по обмоткам электродвигателя кратковременно, только в процессе пуска, он не опасен для двигателя в тепловом отношении, если пуски двигателя не очень часты. Поэтому пуск асинхронных электродвигателей с короткозамкнутым ротором, как правило, производится прямым включением в сеть, на полное напряжение. Однако большой пусковой ток крупных электродвигателей опасен не только для самого двигателя, он может вызвать значительное снижение напряжения, особенно в маломощных питающих сетях, что отрицательно сказывается на работе других потребителей электроэнергии, подключенных к той же сети. В этих случаях возникает необходимость ограничивать пусковой ток асинхронных электродвигателей при включении их в питающую сеть.

При пуске ротор двигателя, преодолевая момент нагрузки и момент инерции, разгоняется от частоты вращения n = 0 до n. Скольжение при этом меняется от sп = 1 до s. При пуске должны выполнятся два основных требования: вращающий момент должен быть больше момента сопротивления (Мвр>Мс) и пусковой ток Iп должен быть по возможности небольшим.

Основными показателями, характеризующими пусковые свойства асинхронного двигателя, являются начальный пусковой момент Мп и начальный пусковой ток Iп при номинальном напряжении. Значения Мп и Iп, определяются при скольжении s = 1. Часто они выражаются в долях значений соответствующих номинальных величин: Мп/Мном = kпм и Iп/ Iном= kпI. Отношение Iп/Iном= kпI называют кратностью начального пускового тока. Для того чтобы ротор двигателя при пуске пришел во вращение, необходимо, чтобы момент Мп был больше момента сопротивления Мс. Чем больше разность Мп – Мс, тем быстрее развертывается двигатель. Обычно Мп>Мном, т. е. kпм>1. С увеличением Мп пусковые свойства двигателя улучшаются. При скольжении s = 1 в обмотке ротора асинхронного двигателя наводится большая ЭДС, вследствие чего ток Iп в несколько раз превышает номинальное значение и может вызвать при пуске колебания напряжения в питающей сети. Последние вредно отражаются на работе подключенных к сети потребителей (уменьшение накала ламп, снижение максимального момента двигателей и т.д.). Поэтому чем меньше ток Iп, тем лучше пусковые свойства двигателя.

В зависимости от конструкции ротора (короткозамкнутый или фазный), мощности двигателя, характера нагрузки возможны различные способы пуска: прямой пуск, пуск с использованием дополнительных сопротивлений, пуск при пониженном напряжении и др. Ниже различные способы пуска рассматриваются более подробно.

Прямой пуск. Благодаря своей простоте является основным способом пуска трехфазных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором. При прямом пуске обмотка статора непосредственно, без всяких пусковых устройств подключается к сети.

При этом пуск протекает быстро: его продолжительность составляет доли секунды у двигателей небольшой мощности и несколько секунд у более мощных двигателей. Если пуски происходят редко, то, несмотря на большие токи, температуры обмоток не успевают превысить допустимые значения. Крепления обмоток рассчитывают и выполняют так, чтобы они выдерживали электродинамические усилия между проводниками, возникающие при прямом пуске.

При прямом пуске в сети, питающей двигатель, возникает бросок тока, который может вызвать настолько значительное падение напряжения, что другие двигатели, питающиеся от этой сети, могут остановиться. Относительно небольшой пусковой момент может привести к тому, что при пуске двигателя под нагрузкой он не сможет преодолеть момент сопротивления и не тронется с места. В силу указанных недостатков прямой пуск можно применять только у двигателей малой и средней мощности (примерно до 50 кВт).

Применение прямого пуска асинхронных двигателей не рекомендуется, если пусковые токи включаемых двигателей вызывают в сети падение напряжения, превышающие 10 − 15 % номинального. В этих случаях необходимо принять меры, уменьшающие пусковые токи. Число прямых пусков в час ограничивается, если при частых включениях двигателя возникает недопустимый нагрев обмоток статора.

Пуск асинхронного двигателя переключением обмотки статора с треугольника на звезду. Применяется в том случае, если при данном напряжении сети обмотка статора двигателя нормально должна быть соединена по схеме треугольника.

Рис.3.1 Схема пуска переключением обмотки статора

Если при нормальной работе двигателя фазы статора соединены в треугольник, то, как показано на рис.3.1, при пуске первоначально они соединяются в звезду. Для этого вначале включается выключатель Q , а затем переключатель S ставится в нижнее положение Пуск. В таком положении концы фаз X, Y, Z соединены между собой, т. е. фазы соединены звездой. При этом напряжение на фазе в раз меньше линейного. В результате линейный ток при пуске в 3 раза меньше, чем при соединении треугольником. При разгоне ротора в конце пуска переключательS переводится в верхнее положение и, как видно из рис.3.1, фазы статора пересоединяются в треугольник. Недостатком этого способа является то, что пусковой момент также уменьшается в 3 раза, так как момент пропорционален квадрату фазного напряжения , которое в раз меньше при соединении фаз звездой.

Пуск при включении добавочных резисторов в цепь статора (рис.3.2). Перед пуском выключатель (пускатель) Q2 находится в разомкнутом состоянии и замыкается выключатель Q1. При этом в цепь статора включены добавочные резисторы Rдоб. В результате обмотка статора питается пониженным напряжением U1n= U1ном - InRдоб. После разгона двигателя замыкается выключатель Q2 и обмотка статора включается на номинальное напряжение U1ном. Подбором Rдоб можно ограничить пусковой ток до допустимого.

Следует иметь в виду, что момент при пуске, пропорциональный U21п, будет меньше и составлять (U1п/ U1ном)2 номинального. Важно отметить, что при этом способе пуска значительны потери в сопротивлении Rдоб (RдобI21п). Можно вместо резисторов Rдоб включать катушки с индуктивным сопротивлением Xдоб, близким к Rдоб. Применение катушек позволяет уменьшить потери в пусковом сопротивлении.

Рис. 3.2. Схема пуска при включении добавочных резисторов в цепь статора

Рис. 3.3.Схема автотрансформаторного

пуска

Автотрансформаторный пуск. Кроме указанных выше способов можно применить так называемый автотрансформаторный пуск. Соответствующая схема показана на рис.3.3. Перед пуском переключатель S устанавливается в положение 1, а затем включается выключатель Q. При этом в цепь статора включается автотрансформатор и статор питается пониженным напряжением U1п. Двигатель разгоняется при пониженном напряжении и в конце разгона переключатель S переводится в положение 2 и статор питается номинальным напряжением U1ном. Если коэффициент трансформации понижающего трансформатора n, тогда ток I на его входе будет в n раз меньше. Кроме того, пусковой ток будет также в n раз меньше, т. е. при пуске ток в сети будет в n2 раз меньше, чем при непосредственном пуске.

Этот способ, хотя и лучше способа пуска при включении добавочных резисторов в цепь статора, но значительно дороже.

Рис. 3.4 Схема пуска асинхронного двигателя

Работа схемы

Включаем S4, подаем на схему трехфазное напряжение 220В. Включаем S5, подаем на схему управления постоянное напряжение 24В.

Нажимаем кнопку S7, срабатывает K2 и контактами K2.1, K2.2, K2.3 подает питание на двигатель. Ротор вращается. Прибор PA2 измеряет величину тока в статическом режиме (Ic). При нажатии S6 K2 обесточивается, K2.1, K2.2, K2.3 размыкаются. Двигатель останавливается свободным выбегом.

При обесточивании K2 запускается секундомер, при остановке двигателя через контакты РКС секундомер останавливается, фиксируя время до остановки двигателя, т.е. время свободного выбега.

Паспортные данные АД:

Тип УАД-52Ф	ŋ =0,51
Pн= 20 Вт	cosφ= 0,5
= 2760 об/мин	Mк= 0,138 Н∙м
Iн= 0,18 А	Mн= 0,069 Н∙м
Uн= 220 В	Jдв= 0,225кг∙м²

Тип соединения обмоток - звезда.

Расчет статического момента Мс

Мн= 9,55·= 9.55·= 0.0692 Н∙м

Номинальному моменту Мн соответствует номинальный ток Iн.

Статическому моменту соответствует статический ток Iс, измеренный по прибору PA2

Порядок выполнения работы

Собрать схему согласно рис.3.4.
Определить цену деления приборов РА2, Pω.
Определить назначение тумблеров «Сеть», S4 и S5, а так же кнопок S6, S7.
Изучить порядок работы схемы.
Доложить преподавателю о готовности к проведению измерений.
С разрешения преподавателя подать напряжение на схему(включить «Сеть»).
Подать напряжение на исследуемую схему(включить S4, S5, «Вкл. сек.»). Нажать кнопку «Сброс».
Осуществить пуск двигателя, зафиксировав бросок тока в фазе АД в момент пуска по прибору РА2(нажать кнопку S7).
Записать показания РА2 и измерителя частоты вращения Pω в установившемся режиме работы
Остановить двигатель(нажать кнопку S6). С помощью секундомера зафиксировать время до остановки двигателя.
Доложить преподавателю о выполнении работы.
Выключить S4, S5, «Сеть», «Вкл.сек.»
Разобрать схему и сдать рабочее место преподавателю.
Используя паспортные данные и результаты измерений, рассчитать статический момент нагрузки Мс.
Сделать выводы по работе.

Содержание отчета

Отчет должен содержать: название и цель работы, схему и описание её работы, расчет статического момента МС, результаты измерений, а также выводы по работе.

Контрольные вопросы

Назовите способы пуска асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором.
Какими основными характеристиками оцениваются пусковые свойства двигателей?
Когда применяется прямой пуск асинхронных двигателей?
В чем состоят недостатки прямого пуска асинхронного двигателя?
Как рассчитать пусковой ток и пусковой момент асинхронного двигателя?
Пояснить пуск асинхронного двигателя с включением добавочных пусковых сопротивлений.
Пояснить пуск асинхронного двигателя с переключением с треугольника на звезду.

studfiles.net

§7. Пуск асинхронного двигателя.

Для оценки свойств АД важное значение имеют пусковые характеристики, к числу которых относятся:

пусковой ток (или кратность пускового тока):

I1п (I1п / I1ном),

I1ном – номинальный ток статора.

начальный пусковой момент (или кратность пускового момента):

Мп (Мп / Мном).

сложность пусковой операции.
продолжительность и плавность процесса пуска.
экономичность пусковой операции, которая оценивается стоимостью и надёжностью пусковой аппаратуры, а также потерями энергии в ней.

При пуске АД должны выполняться 2 основных условия:

пусковой момент должен быть больше момента статического на валу, иначе двигатель не сможет провернуть вал. Чем больше разность, тем быстрее проходит момент пуска: Мп > Мст .
Пусковой ток статора по возможности должен быть не большим. Большой пусковой ток, протекая по электрической сети, вызовет в ней большие потери напряжения.

В начальный момент пуска АД в обмотке ротора создаётся большая ЭДС. Вследствие чего пусковой ток ротора в несколько раз превышает своё номинальное значение: I2п / I2ном= 5-7.

А учитывая, что пусковой ток ротора является размагничивающим, то магнитный поток при пуске двигателя примерно становится равным половине потока при холостом ходе: .

Уменьшение магнитного потока приводит к уменьшению составляющей тока статора. Следовательно, пренебрегая составляющей тока статора, можно считать, что ток статора в момент пуска примерно равен току ротора в момент пуска:

I1п ≈ I2п → I1п / I1ном= 5-7.

Несмотря на большое значение тока ротора, пусковой момент будет небольшим, т.е. Мп / Мном = 1,2 – 2. Объясняется это тем, что электромагнитный момент двигателя зависит не от самого тока ротора, а от его активной составляющей:

Так как , то.

А реактивная составляющая тока ротора при пуске принимает максимальное значение: .

Улучшить пусковые свойства АД, т.е. одновременно увеличить пусковой момент и уменьшить пусковой ток, можно за счёт увеличения на период пуска сопротивления цепи ротора.

studfiles.net

Кратность - начальный пусковой момент

Cтраница 1

Кратность начального пускового момента у этих двигателей составляет 2 2, что облегчает условия их пуска. Барабаны всех лебедок после отключения электродвигателей удерживаются в неподвижном состоянии электромагнитными тормозами. [1]

Двигатели с кратностью начального пускового момента по отношению к номинальному, равному не менее 1 8 - 2 0, могут использоваться для привода станков-качалок. [2]

Расчетные и практические данные показывают, что при кратности начального пускового момента по отношению к номинальному Каач пуск, равной двум, можно запускать станки-качалки всех типов, причем время разгона для станков-качалок небольшой и средней мощности составляет 0 5 - 5 с, а для некоторых типов тяжелых станков возрастает до 4 - 10 с. Электродвигатели с кратностью пускового момента 1 8 - 2 следует считать пригодными для привода станков-качалок. [3]

Отношение моментов Ми / М ном knM называют кратностью начального пускового момента. [5]

Для короткозамкнутых двигателей существенное значение с точки зрения электропривода имеют кратности начального пускового момента и начального пускового тока. [7]

Для двигателей с короткозамкнутым ротором существенное значение с точки зрения электропривода имеют кратности начального пускового момента и начального пускового тока. [9]

Трехфазный асинхронный двигатель с кратностью начального пускового тока kj 5 6 и кратностью начального пускового момента kn - 1 3 пускается в ход при нагрузке Мв 0 5 Мн. Применим ли в этом случае реакторный пуск. [10]

Применение для массивного ротора материала с высокими значениями цг ( СтЗ) позволяет создать асинхронные двигатели с низкой кратностью начального пускового тока при приемлемой кратности начального пускового момента. Ток холостого хода такого двигателя равен или даже меньше тока холостого хода базового двигателя с короткозамкнутым ротором. [12]

По данным опыта рассчитываются кратности начального пускового момента kn MK / Mn и пускового тока ki - ISKj. Результирующая механическая характеристика двигателя в асинхронном режиме Mn f ( n) снимается в диапазоне частот вращения икрл / гвх. Для снятия зависимости / ST f в тормозном ( генераторном) режиме двигателя необходимо отключить его от сети, сочленить со вспомогательным двигателем постоянного тока и замкнуть фазы статора накоротко через амперметр. Указанная зависимость снимается в диапазоне частот вращения от л лс до нуля. [13]

Время подключения пусковой обмотки к сети обычно не должно превышать 5 с. Двигатели имеют достаточно хорошие пусковые характеристики ( кратность начального пускового момента - до 1 5), одйако кратность пускового тока достигает 10 и более. К недостаткам двигателей данного типа следует отнести пониженную надежность по сравнению с конденсаторными двигателями из-за возможного выхода из строя пусковой обмотки. [15]

Страницы: 1 2

www.ngpedia.ru

Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Кратность пускового момента асинхронного двигателя

Кратность пускового тока

Кратность пускового тока

Кратность - пусковой момент - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Кратность - пусковой момент

3.9. Механическая и угловая

Лаб3

§7. Пуск асинхронного двигателя.

Кратность - начальный пусковой момент

Кратность - начальный пусковой момент

Смотрите также