Рабочие характеристики асинхронного двигателя (рисунок 7.4) представляют собой зависимости: частоты вращения n2, КПД, полезного момента М2, коэффициента мощности cos 
и тока статора
от полезной мощности Р2 при постоянстве питающего напряжения U1 = const и частоты f1 = const. При этом зависимость 
называетсяскоростной характеристикой.
Рисунок 7.4 – Рабочие характеристики асинхронного двигателя
Существует два метода получения данных для построения рабочих характеристик асинхронных двигателей: метод непосредственной нагрузки и косвенный метод. Метод непосредственной нагрузки заключается в опытном исследовании двигателя в диапазоне нагрузок от холостого хода до режима номинальной нагрузки. Этот метод применяется для двигателей мощностью не более 10—15 кВт. Универсальный косвенный метод, применение которого не ограничивается мощностью двигателя. Метод заключается в выполнении двух экспериментов: опыта холостого хода и опыта короткого замыкания. Опыты холостого хода и короткого замыкания асинхронных двигателей аналогичны таким же опытам трансформаторов. Но имеют особенности, обусловленные наличием у двигателя вращающейся части – ротора.
Частоту вращения ротора асинхронного двигателя можно регулировать изменением скольжения, частоты тока или числа полюсов в обмотке статора.
Регулирование частоты вращения изменением скольжения возможно изменением подводимого к обмотке статора напряжения или активного сопротивления обмотки ротора. Регулировка частоты вращения изменением скольжения происходит только в нагруженном двигателе.
Изменение подводимого напряжения. Увеличение подводимого к двигателю напряжения вызывает рост частоты вращения. Однако диапазон регулирования частоты вращения получается небольшим, так как с превышением номинального напряжения возникает опасность перегрева двигателя, вызванного резким увеличением электрических и магнитных потерь. А с уменьшением напряжения двигатель утрачивает перегрузочную способность, которая пропорциональна квадрату напряжения сети.
Подводимое к двигателю напряжение изменяют или регулировочным автотрансформатором или реакторами, включаемыми в разрыв линейных проводов.
Узкий диапазон регулирования и неэкономичность (необходимость в дополнительных устройствах) ограничивают область применения этого способа регулирования частоты вращения.
Изменение активного сопротивления в цепи ротора. Этот способ регулирования частоты вращения возможен только в двигателях с фазным ротором. Изменение активного сопротивления цепи ротора достигается включением в цепь ротора регулировочного реостата, подобного пусковому реостату, но рассчитанного на длительный режим работы.
В зависимости от конструкции регулировочного реостата этот способ регулирования частоты вращения может быть плавным или ступенчатым. Способ обеспечивает регулирование частоты вращения только в сторону уменьшения синхронной частоты вращения.
Изменение частоты тока в статоре. Этот способ регулирования, называемый «частотное регулирование», основан на изменении синхронной частоты вращения 
. Для осуществления этого способа регулирования необходим источник питания двигателя переменным током с регулируемой частотой, в качестве которого применяются электромашинные или полупроводниковые преобразователи частоты. Чтобы регулировать частоту вращения, достаточно изменить частоту тока
, которая влияет на максимальный момент. Поэтому для сохранения перегрузочной способности, коэффициента мощности и КПД двигателя на требуемом уровне одновременно с изменением частотыf1 необходимо изменять и напряжение питания.
Частотное регулирование двигателей позволяет плавно изменять частоту вращения в широком диапазоне.
Изменение числа полюсов обмотки статора. Этот способ регулирования частоты вращения дает ступенчатую регулировку. Так, при 
и
пар полюсов можно получить следующие синхронные частоты вращения: 3000, 1500, 1000, 750, 600 об/мин.
Изменять число полюсов в обмотке статора можно или укладкой на статоре двух обмоток с разным числом полюсов, или укладкой на статоре одной обмотки, конструкция которой позволяет путем переключения катушечных групп получать различное число полюсов. Последний способ получил наибольшее распространение.
Регулирование частоты вращения изменением числа полюсов на статоре применяют исключительно в асинхронных двигателях c короткозамкнутым ротором, т. к. число полюсов в обмотке этого ротора всегда равно числу полюсов статора и для изменения частоты вращения достаточно изменить число полюсов в обмотке статора.
studfiles.net
РАБОТА ПО ЭЛЕКТРОТЕХНИКЕ
«Рабочие характеристики асинхронного двигателя»
Введение
Асинхронная электрическая машина – это электрическая машина переменного тока, у которой частота вращения ротора не равна частоте вращения магнитного поля статора и зависит от нагрузки. Используется в основном как двигатель и как генератор. Статор имеет пазы, в которые укладывается одно- или многофазная (чаще трёхфазная) обмотка, подключаемая к сети переменного тока. Эта обмотка предназначена для создания подвижного магнитного поля, вращающегося кругового- у трёхфазных и пульсирующего или вращающегося эллиптического-у однофазных машин. Ротор – вращающаяся часть электрической машины, предназначен также для создания магнитного поля, которое, взаимодействуя с полем статора, ведёт к созданию электромагнитного вращающего момента, определяющего направление преобразования энергии. У генераторов этот момент носит тормозной характер, противодействуя вращающему моменту первичного двигателя, приводящего в движение ротор. У двигателей, наоборот, этот момент является движущим, преодолевающим сопротивление приводимого во вращение ротором механизма.
Асинхронный генератор-это асинхронная электрическая машина, работающая в генераторном режиме. Вспомогательный источник электрического тока небольшой мощности и тормозное устройство (в электроприводе).
Асинхронный электродвигатель – это асинхронная электрическая машина, работающая в двигательном режиме. Наиболее распространен трехфазный асинхронный электродвигатель (изобретен в 1889 М.О. Доливо-Добровольским). Асинхронные электродвигатели отличаются относительной простотой конструкции и надежностью в эксплуатации, однако имеют ограниченный диапазон частоты вращения и низкий коэффициент мощности при малых нагрузках. Мощность от долей Вт до десятков МВт.
1. Асинхронный двигатель
1.1 Частота вращения магнитного поля и ротора
Пусть n 1 – частота вращения магнитного поля. Многофазная система переменного тока создаёт вращающееся магнитное поле, частота вращения которого в минуту n1=60f1/p, где f1 – частота тока, p – число пар полюсов, образуемых каждой фазой статорной обмотки.
n 2 – частота вращения ротора. Если ротор вращается с частотой не равной частоте вращения магнитного поля (n2≠n1), то такая частота называется асинхронной. В асинхронном двигателе рабочий процесс может протекать только при асинхронной частоте.
При работе частота вращения ротора всегда меньше частоты вращения поля.
( n 2< n 1)
1.2 Принцип действия асинхронного двигателя
В асинхронных двигателях вращающееся магнитное поле создаётся трёхфазной системой при включении её в сеть переменного тока. Вращающееся магнитное поле статора пересекает проводники обмотки ротора и индуцирует в них э.д.с. Если обмотка ротора замкнута на какое-либо сопротивление или накоротко, то в ней под действием индуцируемой э.д.с. проходит ток. В результате взаимодействия тока в обмотке ротора с вращающимся магнитным полем обмотки статора создаётся вращающий момент, под действием которого ротор начинает вращаться по направлению вращения магнитного поля. Для изменения направления вращения ротора необходимо поменять местами по отношению к зажимам сети любые два из трёх проводов, соединяющих обмотку статора с сетью.
1.3 Устройство асинхронного двигателя
Сердечник статора набирается из стальных пластин, толщиной 0,35 или 0,5 мм. Пластины штампуют с пазами и крепят в станине двигателя. Станину устанавливают на фундаменте. В продольные пазы статора укладывают проводники его обмотки, которые соединяют между собой так, что образуется трёхфазная система. Для подключения обмоток статора к трёхфазной сети они могут быть соединены звездой или треугольником. Это даёт возможность включить двигатель в сеть с разным напряжением. Для более низких напряжений (220/127 В) обмотка статора соединяется треугольником, для более высоких (380/220 В) – звездой. Сердечник ротора также набирают из стальных пластин толщиной 0,5 мм. Пластины штампуют с пазами и собирают в пакеты, которые крепят на валу машины. Из пакетов образуется цилиндр с продольными пазами, в которых укладывают проводники обмотки ротора. В зависимости от типа обмотки ротора асинхронные машины могут быть с фазным и короткозамкнутым ротором. В короткозамкнутую обмотку нельзя включить сопротивление. В Фазной обмотке проводники соединены между собой, образуя трёхфазную систему. Обмотки трёх фаз соединены звездой. Обмотку ротора можно замкнуть на сопротивление или накоротко. Двигатели с короткозамкнутым ротором проще и дешевле, однако двигатели с фазным ротором обладают лучшими пусковыми и регулировочными свойствами (они используется при больших мощностях). Мощность асинхронных двигателей колеблется от нескольких десятков Ватт до 15000 кВт при напряжении обмотки статора до 6 кВ. Недостаток асинхронных двигателей – низкий коэффициент мощности.
1.4 Работа асинхронного двигателя под нагрузкой
n 1 – частота вращения магнитного поля статора. n 2 – частота вращения ротора.
n 1 > n 2
Магнитное поле статора вращается в том же направлении, что и ротор и скользит относительно ротора с частотой n s = n 1 – n 2
Отставание ротора от вращающегося магнитного поля статорахарактеризуется скольжениемS = n s / n 1, => S = ( n 1 – n 2) / n 1
Если ротор неподвижен, тоn 2 =0, S = ( n 1 – n 2) / n 1, => S = n 1 / n 1 =1
Если ротор вращается синхронно с магнитным полем, то скольжение S= 0.
При холостом ходе, то есть при отсутствии нагрузки на валу двигателя скольжение ничтожно мало и его можно принять равным 0. Нагрузкой на валу ротора может служить, например резец токарного станка. Он создаёт тормозной момент. При равенстве вращающего и тормозного момента двигатель будет работать устойчиво. Если нагрузка на валу увеличилась, то тормозной момент станет больше вращающего и частота вращения ротора n 2 уменьшится. Согласно формулеS = ( n 1 – n 2) / n 1 скольжение увеличится. Так как магнитное поле статора скользит относительно ротора с частотой n s = n 1 – n 2, то оно будет пересекать проводники ротора чаще, в них увеличится ток и двигательный вращающий момент, который вскоре станет равным тормозному. При уменьшении нагрузки, тормозной момент становится меньше вращающего, увеличивается n 2 и уменьшаетсяS . Уменьшается Э.Д.С и ток ротора и вращающий момент вновь равен тормозному. Магнитный поток в воздушном зазоре машины при любом изменении нагрузки остаётся примерно постоянным.
2. Рабочие характеристики асинхронного двигателя
Рабочие характеристики асинхронного двигателя есть зависимость
S – скольжения
n2 – частоты вращения ротора
М – развиваемого момента
I1-потребляемого тока
Р1-расходуемой мощности
СОSφ-коэффициента мощности
КПДη
От полезной мощности Р2 на валу машины.
Эти характеристики снимаются при естественных условиях. Частота тока f1 и напряжение U1 остаются постоянными. Изменяется только нагрузка на валу двигателя.
При увеличении нагрузки на валу двигателя S увеличивается. При холостом ходе двигателя n2≈n1, и S≈0. При номинальной нагрузке скольжение обычно составляет от 3 до 5%.
При увеличении нагрузки на валу двигателя частота вращения n2 уменьшается. Однако, изменение частоты вращения при увеличении нагрузки от 0 до номинальной очень незначительны и не превышают 5%. Поэтому, скоростная характеристика асинхронного двигателя является жёсткой. Кривая имеет очень малый наклон к горизонтальной оси.
Вращающий момент М, развиваемый двигателем, уравновешен тормозным моментом на валу Мт и моментом М , идущим на преодоление механических потерь, то есть М= Мт + М 0 =Р 2 /Ω 2 + М , где Р 2 – полезная мощность двигателя, Ω 2 -угловая скорость ротора. При холостом ходе М= М 0. С увеличением нагрузки вращающий момент также увеличивается, причём за счёт некоторого уменьшения частоты вращения ротора увеличение вращающего момента происходит быстрее, чем полезной мощности на валу.
Ток I1, потребляемый двигателем из сети неравномерно изменяется с увеличением нагрузки на валу двигателя. При холостом ходе СОSφ-коэффициента мощности – мал. И ток имеет большую реактивную составляющую. При малых нагрузках на валу двигателя активная составляющая тока статора меньше реактивной составляющей, поэтому активная составляющая тока незначительно влияет на ток I1. При больших нагрузках активная составляющая тока статора становится больше реактивной и изменение нагрузки вызывает значительное изменение тока I1.
Графическая зависимость потребляемой двигателем мощности Р1 изображается почти прямой линией, незначительно отклоняющейся вверх при больших нагрузках, что объясняется увеличением потерь в обмотках статора и ротора с возрастанием нагрузки.
Зависимость СОSφ-коэффициента мощности – от нагрузки на валу двигателя следующая. При холостом ходе СОSφ мал, порядка 0,2. Так как активная составляющая тока статора, обусловленная потерями мощности в машине, мала по сравнению с реактивной составляющей этого тока, создающей магнитный поток. При увеличении нагрузки на валу СОSφ возрастает, достигая наибольшего значения 0,8–0,9, в результате увеличения активной составляющей тока статора. При очень больших нагрузках происходит некоторое уменьшение СОSφ, так как в следствие значительного увеличения скольжения и частоты тока в роторе возрастает реактивное сопротивление обмотки ротора.
Кривая КПДη имеет такой же вид как в любой машине или трансформаторе. При холостом ходе КПД=0. С увеличением нагрузки на валу двигателя КПД резко увеличивается, а затем уменьшается. Наибольшего значения КПД достигает при такой нагрузке, когда потери мощности в стали и механические потери, не зависящие от нагрузки, равны потери мощности в обмотках статора и ротора, зависящим от нагрузки.
www.ronl.ru
Количество просмотров публикации РАБОЧИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ - 231
Рабочие характеристики асинхронного двигателя представляют из себязависимости скольжения S, числа оборотов ротора n2, развиваемого момента М, потребляемого тока I1, расходуемой мощности Р1, коэффициента мощности соs j и к. п. д. η от полезной мощности Р2 на валу машины. Эти характеристики снимаются три естественных условиях работы двигателя, т. е. двигатель нерегулируемый, частота f1 и напряжение U1 сети остаются постоянными, а изменяется только нагрузка на валу двигателя.
Рабочие характеристики асинхронного двигателя двигателя
При увеличении нагрузки на валу двигателя скольжение возрастет, причем при больших нагрузках скольжение увеличивается несколько быстрее, чем при малых.
При холостом ходе двигателя n2=n1 или S=0. При номинальной нагрузке скольжение обычно составляет S = 3-5%. Скорость вращения ротора
Так как при увеличении нагрузки на валу двигателя скольжение возрастает, то число оборотов будет уменьшаться. При этом изменение скорости вращения при увеличении нагрузки от 0 до номинальной очень незначительно и не превышает 5%. По этой причине скоростная характеристика асинхронного двигателя является жесткой — она имеет очень малый наклон к горизонтальной оси.
Вращающий момент, развиваемый двигателем М, уравновешен тормозным моментом на валу М2 и моментом, идущим на преодоление механических потерь М0, т. е.
где Р2 — полезная мощность двигателя, W2 — угловая скорость ротора.
При холостом ходе двигателя вращающий момент равен М0; с увеличением нагрузки на валу данный момент также увеличивается, причем за счёт некоторого уменьшения скорости ротора увеличение вращающего момента происходит быстрее, чем увеличение полезной мощности на валу.
Сила тока I1 потребляемого двигателем из сети, неравномерно изменяется с увеличением нагрузки на валу двигателя. При холостом ходе соs j мал и ток имеет большую реактивную составляющую и очень малую активную составляющую. При малых нагрузках на валу двигателя активная составляющая тока статора меньше реактивной составляющей, а потому изменение нагрузки, т. е. изменение активной составляющей тока, вызывает незначительное изменение силы тока I1 (определяющейся в основном реактивной составляющей). При больших нагрузках активная составляющая тока статора становится больше реактивной и изменение нагрузки вызывает значительное изменение силы тока I1..
Потребляемая двигателем мощность Р1 при графическом изображении имеет вид почти прямой линии, незначительно отклоняющейся вверх при больших нагрузках, что объясняется увеличением потерь в обмотках статора и ротора с увеличением нагрузки.
Изменение коэффициента мощности при изменении нагрузки на валу двигателя происходит следующим образом. При холостом ходе соsj мал (порядка 0,2), так как активная составляющая тока статора, обусловленная потерями мощности в машине, мала по сравнению с реактивной составляющей этого тока, создающей магнитный поток. При увеличении нагрузки на валу соsj возрастает (достигая наибольшего значения 0,8—0,9) в результате увеличения активной составляющей тока статора. При очень больших нагрузках происходит неĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ уменьшение соsj, так как вследствие значительного увеличения скольжения и частоты тока в роторе возрастает реактивное сопротивление обмотки ротора.
Кривая к. п. д. т имеет такой же вид, как в любой машине или трансформаторе. При холостом ходе к. п. д. равен нулю. С увеличением нагрузки на валу двигателя к. п. д. резко увеличивается, а затем уменьшается. Наибольшего значения к. п. д. достигает при такой нагрузке, когда потери мощности в стали и механические потери, не зависящие от нагрузки, равны потерям мощности в обмотках статора и ротора, зависящим от нагрузки. Торможение противовключениемЭтот тормозной режим возникает при реверсе двигателя, а также широко используется для быстрой остановки двигателя.
На рис. 2.27 представлены механические характеристики асинхронного двигателя при торможении противовключении для прямого (1) и обратного (2) порядка чередования фаз.
Пусть двигатель с нагрузкой на валу работал в точке А. Для торможения двигателя нужно изменить порядок чередования фаз, ᴛ.ᴇ. переключить две фазы. При этом рабочая точка перейдет в точку В (рис. 2.27). На участке ВС машина работает в режиме электромагнитного тормоза, развивая тормозной момент, под действием которого происходит быстрое снижение скорости до нуля. В точке С двигатель нужно отключить от сети, иначе произойдет реверс.
Достоинством этого тормозного режима является быстрое торможение, т.к. тормозной момент действует на всем тормозном пути. Недостатки: большие токи и потери в обмотках при торможении, необходима аппаратура, контролирующая скорость вращения и отключающая двигатель от сети при его остановке. В случае если в приводе механизма двигатель часто работает в режиме реверса, приходится завышать его мощность из-за больших потерь мощности.
Билет 13
1. В общем случае при несимметричной нагрузке Zab ≠ Zbc ≠ Zca. Обычно она возникает при питании от трехфазной сети однофазных приемников.
Векторная диаграмма для случая, когда в фазе ab имеется активная нагрузка, в фазе bc – активно-индуктивная, а в фазе ca – активно-емкостная приведена на рис. 3.16, топографическая диаграмма – на рис. 3.17.
Построение векторов линейных токов произведено в соответствии с выражениями
İA = İab - İca; İB = İbc - İab; İC = İca - İbc.
Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, при несимметричной нагрузке симметрия фазных токов İab, İbс, İca нарушается, в связи с этим линейные токи İA, İB, İC можно определить только расчетом по вышеприведенным уравнениям (3.20) или найти графическим путем из векторных диаграмм (рис. 3.16, 3.17).
Сумма мгновенных значений токов равна нулю – доказывается с помощью временных диаграмм трехфазной системы токов (см. рис.)
| | В момент времени ωt = 0: iA= 0, iC> 0, iB< 0 , причем iC= – iB в момент ωt = 2π/12 iB= –Im, iA= iC= 0,5Im в момент ωt = 2π/6 iC= 0, iA= – iB и т.д. Во всех случаях сумма мгновенных значенийтоков равна нулю. |
2. Характеристика холостого хода — это зависимость ЭДС якоря Ея от тока возбуждения IВ, когда нагрузка отсутствует, а частота вращения якоря п постоянна:
Ея = f(IB) при I = 0, п = const,
где I — ток нагрузки (у генератора независимого возбуждения ток нагрузки равен току якоря).
В режиме холостого хода Ея = сепФ0, так как результирующий поток Ф равен основному потоку Ф0. Учитывая, что п = const, получим Ея = с'еФ,
где с'е = сеп = const. (cе – постоянная, зависит от машины, n – число витков)
Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, ЭДС якоря линейно зависит от магнитного потока Ф0, который создается током возбуждения Iв. Зависимость между потоком и током возбуждения определяется характеристикой намагничивания. Следовательно, и зависимость Ея = f(IB) также имеет вид характеристики намагничивания (рис.). В случае если полюсы генератора предварительно намагничены, то они сохраняют остаточную намагниченность, в связи с этим в машине при токе Iв = 0 имеется незначительный магнитный поток Фост, называемый остаточным магнитным потоком. По этой причине при токе Iв = 0 в обмотке вращающегося якоря индуцируется небольшая остаточная ЭДС Еост, что несколько изменяет вид характеристики в начале координат (штриховая линия на рис.). Номинальному значению ЭДС Еяном = Uном соответствует ток возбуждения Iв0.
По ХХХ определяют, как нужно изменять ток возбуждения чтобы получить необходимую ЭДС.
3. Устройство синхронных машин
На статоре 1 генератора размещается обмотка 2, состоящая из трех частей или, как их принято называть, фаз. Обмотки фаз располагаются на статоре таким образом, чтобы их магнитные оси были сдвинуты в пространстве относительно друг друга на угол 2π/3, ᴛ.ᴇ. на 120°. На рис. 3.1 каждая фаза обмотки статора условно показана состоящей из одного витка. Начала фаз обозначены буквами A, B и C, а концы – X, Y, Z. Ротор 3 представляет собой электромагнит, возбуждаемый постоянным током обмотки возбуждения 4, расположенной на роторе.
Статор синхронных машин имеет такое же устройство, как и статор асинхронной машины. Трехфазную обмотку, размещенную в пазах сердечника статора, выполняют с таким же числом полюсов, как и ротор. Размещено на реф.рфВ синхронных машинах обмотку статора принято называть обмоткой якоря, а сердечник статора вместе с обмоткой — якорем. При этом статор синхронных машин имеет и некоторые конструктивные особенности, обусловленные крайне важно стью его интенсивного охлаждения, так как в крупных синхронных машинах мощность потерь энергии, преобразующейся в тепловую, очень велика. В крупных машинах в системах охлаждения в качестве хладагентов используют водород, трансформаторное масло и дистиллированную воду. В машинах относительно небольшой мощности используют также и воздушное принудительное охлаждение.
Ротор синхронных машин конструктивно выполняют либо явнополюсным (с явно выраженными полюсами), либо неявнополюсным (с неявно выраженными полюсами), поперечные сечения которых показаны на рис. 13.1. На роторе располагают обмотку возбуждения. Ее подключают к источнику постоянного напряжения, называемого возбудителем. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, ротор синхронной машины имеет свой магнитный поток, который определяет полярность его полюсов. В этом заключается принципиальное конструктивное отличие ротора синхронной машины от ротора асинхронной машины, полярность полюсов которого всегда определяется полярностью полюсов статора.
Неявнополюсный ротор, как правило, изготовляют как единое целое из стальной поковки, используя для этого особо прочную сталь, обладающую высокими магнитными и механическими свойствами. Обмотку возбуждения закладывают в пазы, выфрезерованные на наружной поверхности ротора, и она создает магнитное поле с двумя или четырьмя полюсами, в случае если ее подключить к источнику постоянного напряжения. Такой ротор применяют в синхронных машинах при частотах вращения вала 3000 об/мин и 1500 об/мин (в турбогенераторах и синхронных двигателях). Общий вид неявнополюсного ротора турбогенератора показан на рис. 13.2а.
Явнсполюсный ротор применяют в гидрогенераторах, синхронных двигателях и компенсаторах, в которых частота вращения, как правило, не превышает 1000 об/мин. Внешний вид роторов таких машин показан на рис. 13.2б, в. Сердечники полюсов изготовляют из листовой электротехнической стали. Число полюсов, которых размещают обмотку возбуждения, должна быть достаточно большим, особенно в гидрогенераторах. Это связано с тем, что гидравлические турбины — тихоходные машины, и чтобы получить промышленную частоту напряжения f = рп/60 = 50 Гц при малой частоте вращения п, крайне важно иметь большое число пар полюсов р. Размещено на реф.рфТак, к примеру, гидрогенераторы, установленные на Саяно-Шушенской ГЭС, имеют частоту вращения п = 142,8 об/мин и число пар полюсов р = 21. По этой причине наружный диаметр ротора мощных гидрогенераторов может достигать 16 м при длине 1,75 м. С целью снижения механической нагрузки на вал в мощных гидрогенераторах вал ротора располагают вертикально. Внешний вид гидрогенератора с таким конструктивным исполнением показан на рис. 13.3.
Синхронные двигатели изготовляют, как правило, с горизонтальным расположением вала. При частоте вращения 3000 об/мин они имеют ротор с неявно выраженными полюсами, а при частоте вращения от 100 до 1000 об/мин — с явно выраженными полюсами. В машинах небольшой мощности такое исполнение ротора иногда применяют и при частотах вращения 1500 об/мин. В явнополюсных двигателях в полюсные наконечники укладывают короткозамкнутую обмотку, называемую пусковой, аналогичную короткозамкнутой обмотке ротора в асинхронных машинах (рис. 13.4). Она предназначена для осуществления асинхронного пуска синхронных двигателей и повышения устойчивости работы двигателя.
Синхронные компенсаторы выполняют только в явнополюсном исполнении с горизонтальным расположением вала.
referatwork.ru
Cтраница 1
Рабочие характеристики асинхронных двигателей ( рис. 8.3) показывают, что наибольшего КПД правильно спроектированный двигатель достигает при нагрузке, на 15 - 20 % меньше номинальной. Двигатели рассчитываются так потому, что большинство из них из-за стандартной дискретной шкалы мощностей работают с недогрузкой. Напомним, что наибольший КПД будет у двигателя при нагрузке, при которой постоянные не зависящие от тока потери ( потери в стали, механические, вентиляционные) будут в сумме равны переменным, зависящим от тока, - электрическим потерям в обмотках двигателя ( см. гл. Это позволяет при проектировании направленным выбором плотности тока в обмотках и индукции на участках магнитопровода определить нагрузку, при которой КПД достигнет наибольшего значения. [2]
Рабочие характеристики асинхронного двигателя снимают при постоянных значениях частоты и напряжения питания. [3]
Рабочие характеристики асинхронного двигателя представляют собой зависимости скольжения S, частоты вращения ротора п2, развиваемого момента М, потребляемого тока /, расходуемой мощности Я, коэффициента мощности coscp и кпдц от полезной мощности Р2 на валу машины. При увеличении нагрузки на валу двигателя скольжение возрастает, причем при больших нагрузках скольжение увеличивается несколько быстрее, чем при малых. [5]
Рабочие характеристики асинхронного двигателя могут быть построены по круговой диаграмме. Круговая диаграмма с достаточной точностью позволяет проследить характер изменения основных параметров двигателя при изменении его нагрузки Р2 и получить их численные значения. [6]
Рабочие характеристики асинхронного двигателя показаны на фиг. [7]
Рабочими характеристиками асинхронного двигателя называют зависимости частоты вращения п2 ( или скольжения s), момента на валу М2, тока статора Ilt коэффициента полезного действия т) и cosq от полезной мощности Р2 при 1 const и Д const. Рабочие характеристики определяют экспериментальным путем либо расчетным-по схеме замещения или круговой диаграмме. [9]
Что показывают рабочие характеристики асинхронного двигателя. [10]
При снятии рабочих характеристик асинхронного двигателя постоянными поддерживают величину и частоту напряжения питания. [11]
При построении рабочих характеристик асинхронного двигателя механическая мощность Р2 на валу является независимой переменной. При изменении мощности Р скорость ротора асинхронного двигателя изменяется. [12]
Примерный вид рабочих характеристик асинхронного двигателя показан на рис. 5.24. Частота вращения, ток статора, момент на валу, потребляемая и полезная мощности приведены на графике в относительных единицах. [14]
Страницы: 1 2 3
www.ngpedia.ru
Рабочие характеристики асинхронного двигателя (рис. 13.7) представляют собой графически выраженные зависимости частоты
вращения n2, КПД η, полезного момента (момента на валу) М2, коэффициента мощности cos φ, и тока статора I1 от полезной мощности Р2 при U1 = const f1 = const.
Скоростная характеристика n2 = f(P2). Частота вращения ротора асинхронного двигателя
n2 = n1(1 - s).
Скольжение по (13.5)
s = Pэ2/ Pэм, (13.24)
т. е. скольжение двигателя, а следовательно, и его частота вращения определяются отношением электрических потерь в роторе к электромагнитной мощности Рэм. Пренебрегая электрическими потерями в роторе в режиме холостого хода, можно принять Рэ2 = 0, а поэтому s ≈ 0 и n20 ≈ n1. По мере увеличения нагрузки на валу
Рис. 13.7. Рабочие характеристики асинхронного двигателя
двигателя отношение (13.24) растет, достигая значений 0,01—0,08 при номинальной нагрузке. В соответствии с этим зависимость n2 = f(P2) представляет собой кривую, слабо наклоненную к оси абсцисс. Однако при увеличении активного сопротивления ротора r2' угол наклона этой кривой увеличивается. В этом случае изменения частоты вращения n2 при колебаниях нагрузки Р2 возрастают. Объясняется это тем, что с увеличением r2' возрастают электрические потери в роторе [см. (13.3)].
Зависимость М2 =f(P2). Зависимость полезного момента на валу двигателя М2 от полезной мощности Р2 определяется выражением
M2 = Р2/ ω2 = 60 P2/ (2πn2) = 9,55Р2/ n2, (13.25)
где Р2 — полезная мощность, Вт; ω2 = 2πf 2/ 60 — угловая частота вращения ротора.
Из этого выражения следует, что если n2 = const, то график М2 =f2(Р2) представляет собой прямую линию. Но в асинхронном двигателе с увеличением нагрузки Р2 частота вращения ротора уменьшается, а поэтому полезный момент на валу М2 с увеличением нагрузки возрастает не сколько быстрее нагрузки, а следовательно, график М2 =f (P2) имеет криволинейный вид.
Рис. 13.8. Векторная диаграмма асинхронного
двигателя при небольшой нагрузке
Зависимость cosφ1 = f (P2). В связи с тем что ток статора I1 имеет реактивную (индуктивную) составляющую, необходимую для создания магнитного поля в статоре, коэффициент мощности асинхронных двигателей меньше единицы. Наименьшее значение коэффициента мощности соответствует режиму х.х. Объясняется это тем, что ток х.х. I0 при любой нагрузке остается практически неизменным. Поэтому при малых нагрузках двигателя ток статора невелик и в значительной части является реактивным (I1 ≈ I0). В результате сдвиг по фазе тока статора 
, относительно напряжения 
, получается значительным (φ1 ≈ φ0), лишь немногим меньше 90° (рис. 13.8). Коэффициент мощности асинхронных двигателей в режиме х.х. обычно не превышает 0,2. При увеличении нагрузки на валу двигателя растет активная составляющая тока I1 и
Рис. 13.9. Зависимость cos φ1,от нагрузки при
соединении обмотки статора звездой (1) и треугольником (2)
коэффициент мощности возрастает, достигая наибольшего значения (0,80—0,90) при нагрузке, близкой к номинальной. Дальнейшее увелиичение нагрузки сопровождается уменьшением cosφ1 что объясняется возрастанием индуктивного сопротивления ротора (x2s) за счет увеличения скольжения, а следовательно, и частоты тока в роторе. В целях повышения коэффициента мощности асинхронных двигателей чрезвычайно важно, чтобы двигатель работал всегда или по крайней мере значительную часть времени с нагрузкой, близкой к номинальной. Это можно обеспечить лишь при правильном выборе мощности двигателя. Если же двигатель работает значительную часть времени недогруженным, то для повышения cosφ1, целесообразно подводимое к двигателю напряжение U1 уменьшить. Например, в двигателях, работающих при соединении обмотки статора треугольником, это можно сделать пересоединив обмотки статора в звезду, что вызовет уменьшение фазного напряжения в 
раз. При этом магнитный поток статора, а следовательно, и намагничивающий ток уменьшаются примерно в раз. Кроме того, активная составляющая тока статора несколько увеличивается. Все это способствует повышению коэффициента мощности двигателя. На рис. 13.9
представлены графики зависимости cosφ1, асинхронного двигателя от нагрузки при соединении обмоток статора звездой (кривая 1) и треугольником (кривая 2).
Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
zdamsam.ru
