На щитке асинхронного двигателя указываются следующие номинальные величины его - pismo.netnado.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Лабораторное занятие 2 1 88.55kb.
Некоторые величины в физике, механике и других науках полностью определяются... 1 50.81kb.
Занятие №5 Занятие № Тема: Понятие случайной величины. Дискретные... 1 221.42kb.
Курсовой проект На тему: " Логико-командный регулятор электродвигателя... 1 192.42kb.
Таблицы для планирования «кухарками» ивсеми желающими государственного... 1 333.39kb.
Урок №. Дата тема «Работа газа и пара при расширении. Двигатель внутреннего... 1 144.59kb.
 Перечислите основные корпусные детали двигателя, образующие его... 1 105.47kb.
Рекомендации по действиям населения при угрозе и возникновении чс... 1 126.24kb.
Рис. Системы наддува двигателей 1 79.12kb.
Законные способы приобретения оружия 1 189.07kb.
Экономическая и финансовая сущность инвестиций 1 18.33kb.
Электродвигатели постоянного тока серии дпм 2 535.53kb.
Урок литературы «Война глазами детей» 1 78.68kb.
На щитке асинхронного двигателя указываются следующие номинальные величины его - страница №4/8


1. На практике иногда для регулирования частоты вращения асинхронного двигателя используется реостат в цепи ротора, имеющего обмотку, присоединенную к контактным кольцам.

Увеличение активного сопротивления цепи ротора приводит к увеличению скольжения и, следовательно, к уменьшению частоты вращения двигателя, что видно из кривых M = f(s) при различных (), представленных на рис. 3-60. Здесь при  (соответствует работе электропривода с подъемным краном) точки пересечения кривой  с указанными кривыми определяют скольжения при различных значениях (). Регулирование здесь возможно в широких пределах, причем плавность регулирования, очевидно, зависит от числа ступеней реостата.

Указанный способ регулирования неэкономичен, так как он связан с непроизводительной затратой энергии в реостате. Действительно, согласно (3-69) получаем:

.

Отсюда видно, что увеличение скольжения s при М = const приводит к увеличению электрических потерь в роторной цепи. Если, например, s увеличивается при М = const вследствие введения в роторную цепь сопротивления  от 0,02 до 0,5, что соответствует уменьшению частоты вращения приблизительно вдвое, то почти половина мощности Рэм непроизводительно теряется в реостате.

При регулировании частоты вращения двигателя при помощи реостата в цепи ротора следует иметь в виду, что его механическая характеристика (рис. 3-67) может получиться резко падающей, недопустимой, например, для электропривода к токарному станку.

Рис. 3-67. Механические характеристики n2 = f (M) двигателя с контактными кольцами при сопротивлении  = 0 и при  >0.

Для целей регулирования не следует применять пусковые реостаты, так как они предназначаются для кратковременной нагрузки. Регулировочные реостаты должны иметь большие размеры, чтобы получилась достаточная поверхность охлаждения для рассеяния тепла, образующегося в реостате.

 

2. Частоту вращения асинхронного двигателя можно регулировать также путем изменения напряжения U1 на зажимах статора. Однако такой способ регулирования при малом сопротивлении роторной цепи позволяет изменять частоту вращения лишь в небольших пределах, что следует из рис. 3-68, где сплошные кривые представляют собой зависимости M = f(s)при различных напряжениях U1 и при rд = 0.

Рис. 3-68. Регулирование частоты вращения путем изменения напряжения U1.

Можно расширить пределы регулирования путем изменения U1, включив в роторную цепь добавочное сопротивление  (пунктирные кривые на рис. 3-68).

Изменение напряжения U1 производится при помощи регулировочных трансформаторов, реактивных катушек с выдвижным сердечником, переменных активных сопротивлений, включенных в цепь статора, а также при помощи магнитных усилителей.

 

Продолжение


3-20. Регулирование скорости вращения

3. В относительно редких случаях регулирование частоты вращения осуществляется путем изменения частоты f1, тока, подводимого к двигателю. При этом изменяется частота вращения поля , а следовательно, и ротора. Такой способ регулирования требует наличия отдельного генератора переменного тока с регулируемым первичным двигателем.

 

4. На практике применяется также способ ступенчатого изменения частоты вращения путем изменения числа пар полюсов обмотки статора. Соответствующее переключение обмотки производится сравнительно просто, если нужно увеличить или уменьшить число пар полюсов вдвое. В этом случае каждая фаза обмотки статора делится на две одинаковые части, которые можно включать последовательно или параллельно.

На рис. 3-69 показана принципиальная схема такой обмотки, из которой видно, что при последовательном соединении обеих половин фазы получается число полюсов, в 2 раза большее, чем при параллельном.

Рис. 3-69. Изменение числа пар полюсов обмотки статора в отношении 2 : 1.

При обмотке статора, переключаемой на различные числа пар полюсов, как правило, применяется короткозамкнутый ротор с беличьей клеткой. Если ротор выполняется с контактными кольцами, то его обмотка также должна переключаться на те же числа пар полюсов, что требует устройства большого количества контактных колец и удорожает двигатель.

Для получения большего числа ступеней скорости на статоре помещают обычно две обмотки, причем одна или каждая из них делается переключаемой на числа пар полюсов в отношении 2 : 1. В этом случае можно получить три или четыре ступени скорости, например:

3000 : 1500 : 1000

или

3000 : 1 500 : 1 000 : 500 об/мин.



Асинхронные двигатели с несколькими ступенями частоты вращения называются многоскоростными. Они применяются в электроприводах к вентиляторам и металлорежущим станкам, где позволяют упростить «коробку скоростей» или совсем от нее освободиться. Достоинством многоскоростного двигателя при применении его, например, для токарного станка является то, что при изменении момента нагрузки он работает на каждой ступени частоты вращения при незначительном ее изменении, как и обычный асинхронный двигатель.

Сказанное подтверждают механические характеристики n2 = f (M) многоскоростного двигателя, приведенные на рис. 3-70.

Рис. 3-70. Механические характеристики n2 = f (M) многоскоростного двигателя для двух ступеней скорости.

К недостаткам многоскоростных двигателей нужно отнести их увеличенные размеры по сравнению с нормальными двигателями и вследствие этого более высокую стоимость.

Другие способы регулирования частоты вращения асинхронного двигателя здесь не рассматриваются, так как они редко применяются на практике.

 

Дальше
3-21. Работа трехфазного двигателя при неноминальных условиях

Условия работы двигателя могут отличаться от номинальных, т. е. от тех условий, для которых он предназначен.

На практике напряжение на его зажимах часто отличается от номинального: U1  U. Могут быть случаи, когда f1  f. Иногда к двигателю подводятся несимметричные напряжения, если, например, нагрузка сети, к которой он приключен, распределена по фазам неравномерно. Напряжения на зажимах двигателя могут быть также несинусоидальными, если большую часть нагрузки сети составляют нелинейные сопротивления, например, выпрямители. Поэтому исследование работы двигателя при указанных неноминальных условиях имеет важное практическое значение.

Мы здесь рассмотрим также работу двигателя при неравных сопротивлениях фаз его роторной обмотки, что может быть вызвано ухудшением переходных контактов между кольцами и щетками или дефектами, допущенными при изготовлении короткозамкнутой обмотки ротора (например, плохие контакты или разрывы между стержнями и короткозамыкающими кольцами, пустоты в стержнях при заливке пазов алюминием). 



3-21.1. Работа при U1¹U.

3-21.2. Работа при f1¹f.

3-21.3. Работа при несимметричных напряжениях.

3-21.4. Работа при несинусоидальном напряжении.

3-21.5. Работа при неравных сопротивлениях фаз ротора.

 

Дальше


3-21.1. Работа при U1U

Отклонение напряжения U1 от номинального U на ±5% считается допустимым. При этом двигатель обычно может нести номинальную нагрузку на валу. При больших отклонениях напряжения нагрузка на валу двигателя, как правило, должна быть снижена.

Работа двигателя при U1  U может быть исследована путем сопоставления его рабочих характеристик при U1 и при U. Прежде чем переходить к такому сопоставлению, рассмотрим с качественной стороны, как изменятся характеристики двигателя при U1 > U и при U1 < U.

Повышение напряжения сверх номинального сравнительно редкое явление на практике, но в отдельных случаях оно может иметь место, например, при неисправностях регулятора напряжения генератора. При этом в машине должен увеличиться магнитный поток Ф, создающий э.д.с. E1, почти полностью уравновешивающую приложенное напряжение U1. Увеличение потока вызовет увеличение намагничивающего тока, которое может быть значительным из-за чрезмерного насыщения стальных участков магнитной цепи машины. В результате получим ухудшение cosφ1 и увеличение тока статора. Поэтому при U1 > U возрастут не только потери в стали, но и электрические потери в обмотке статора, что может увеличить ее нагрев сверх допустимого.

Если U1 < U, то вследствие уменьшения магнитного потока уменьшится намагничивающий ток, но возрастут активные составляющие токов ротора и статора В результате при номинальной нагрузке на валу токи ротора и статора будут больше номинальных. При этом усиливаются поля рассеяния, что повлечет за собой увеличение реактивной составляющей тока статора. Таким образом, и здесь мы будем иметь при номинальной нагрузке на валу ухудшение cosφ1 и увеличение токов статора и ротора сверх допустимого. Следует также иметь в виду, что при U1 <U может заметно снизиться максимальный момент двигателя Мм, пропорциональный квадрату напряжения (§ 3-13,в).

При более подробном исследовании, когда нужно дать количественную оценку изменениям I1 c cosφ1, η, s при отклонении U1 от U, следует обратиться, как указывалось, к сопоставлению рабочих характеристик при U1 и при U.

Рассмотрим характеристики при U1 <U. Они могут быть построены по круговой диаграмме или расчетным путем (§ 3-18). При этом параметры r1, х1,  и  остаются без изменения, а для определения тока холостого хода нужно произвести опыт холостого хода при U1 или выполнить расчет магнитной цепи и потерь в стали при E10,97U1.

На рис. 3-71 представлены рабочие характеристики двигателя на 10 кВт при номинальном фазном напряжении U = 220 В (сплошные кривые) и при фазном напряжении U1 = 127 В (пунктирные кривые). По оси ординат здесь отложены фазные токи.

Рис. 3-71. Рабочие характеристики двигателя при U = 220 В (сплошные кривые) и при U1 = 127 В (пунктирные кривые).

Из сопоставления характеристик мы видим, что при малых нагрузках выгодно работать при пониженном напряжении. Этим иногда пользуются на практике для улучшения соsφ1 и η двигателя: если его номинальное фазное напряжение равно напряжению сети, то при малых нагрузках [примерно при Р2 < (0,40  0,45)Р] его обмотку статора переключают с треугольника на звезду (для такого случая построены кривые на рис. 3-71).

 

Дальше


3-21.2. Работа при f1f

В большинстве случаев частота сети достаточно точно поддерживается равной стандартной частоте 50 Гц. Лишь иногда, обычно в аварийных случаях, могут быть заметные отклонения fi от f. Если они не превышают примерно ±5%, то работа двигателя мало ухудшается; поэтому такие отклонения обычно считаются допустимыми.

При больших отклонениях fi от fiн приходится изменять напряжение на зажимах двигателя: например при регулировании его частоты вращения путем изменения частоты f1. Довольно часто при этом напряжение изменяют пропорционально частоте, чтобы поток Ф оставался приблизительно постоянным (согласно уравнению U  E1  f1Ф).

Исследование работы двигателя при f1  fiн может быть проведено при помощи круговой диаграммы или расчетным путем. Здесь нужно учитывать, что индуктивные сопротивления х12, х1 и  изменяются пропорционально fi. Если при изменении fi напряжение изменяется непропорционально частоте, когда, следовательно, поток Ф не остается постоянным, то при определении х12 должно быть учтено не только изменение частоты, но и изменение насыщения машины. Если необходимо произвести исследование двигателя при частоте fi, значительно меньшей, чем fiн, то следует обратиться к точной круговой диаграмме, построенной с учетом γ1 (см. § 3-17).

 

Дальше
3-21.3. Работа при несимметричных напряжениях

Работа трехфазного двигателя даже при небольшой несимметрии напряжений на его зажимах может привести к недопустимому нагреванию его обмоток, если он имеет на валу номинальную нагрузку или близкую к ней.

Исследование такой работы производится при помощи метода симметричных составляющих. Заданную систему напряжений    мы должны заменить двумя симметричными системами: напряжениями прямой последовательности    и напряжениями обратной последовательности   . В обычных случаях заданная система напряжений не имеет составляющих нулевой последовательности  из-за отсутствия нулевого провода. Тогда определение U1 и U2 может быть произведено по заданным абсолютным значениям напряжений   , векторы которых при  = 0 образуют замкнутый треугольник.

Аналогично уравнениям для токов  и  (2-146) и (2-147) мы можем написать уравнения для  и :

          (3-187)

Согласно этим уравнениям на рис. 3-72 построена диаграмма для определения  и , из которой мы находим не только абсолютные значения напряжений  и , но и взаимный сдвиг их по фазе.

Рис. 3-72. Определение  и  при  = 0.

Критерием для оценки несимметрии напряжений служит отношение , которое иногда называют коэффициентом несимметрии. Значения  и  определяются по рис. 3-72 или аналитически. При аналитическом определении  и  надо заданные напряжения расположить в следующем порядке: Ua > Ub > Uc (в частном случае два напряжения из трех могут быть равны между собой). Предварительно находим:

; .

Далее рассчитываем:



; .

После этого получим:



;

и отсюда модули симметричных составляющих:



;

.

При симметричных обмотках статора и ротора мы можем считать, что обе системы напряжений U1 и U2, действуют независимо одна от другой При U1 > U2 ротор будет вращаться в сторону вращения поля, соответствующего напряжениям прямой последовательности U1. Будем это поле называть прямо вращающимся или прямым.

По отношению к напряжениям U1 машина будет работать в режиме двигателя со скольжением  По круговой диаграмме или расчетным путем, как указывалось ранее, мы можем найти токи статора и ротора I1, и  вращающий момент М при любом скольжении s. Токи I1, вызванные напряжениями U1, являются токами прямой последовательности.

Поле, соответствующее напряжениям обратной последовательности U2 будет вращаться против вращения ротора. Будем его называть обратно вращающимся или обратным. По отношению к напряжениям U2 машина будет работать в режиме тормоза со скольжением



.

Токи статора, вызванные напряжениями U2, являются токами обратной последовательности. Обозначим их через I12. Токи , наведенные в обмотке ротора обратным полем, будут иметь частоту (2 — s)f1 При малом s эта частота почти в 2 раза больше частоты тока статора.

 

Продолжение
3-21.3. Работа при несимметричных напряжениях

Токи I12 и  можно определить по упрощенной схеме замещения, представленной на рис 3-73.

Рис. 3-73. Приближенная схема для определения тока обратной последовательности.

Здесь мы пренебрегаем током синхронизма и принимаем с1 = 1, что допустимо при U2  U1. Сопротивления  и  являются сопротивлениями роторной обмотки, приведенными к статорной обмотке и рассчитанными с учетом вытеснения тока. Вытеснение тока здесь необходимо учитывать, так как частота тока ротора почти равна 2f1. Для двигателей с глубокими пазами и с двойной клеткой на роторе  может быть больше  (рассчитанного без учёта вытеснения тока) в 5-6 раз. Для фазного ротора, имеющего стержневую двухслойную обмотку при высоте стержней 1 см и больше, также получается заметное увеличение  по сравнению с .

Сопротивление схемы рис. 3-73 приблизительно равно сопротивлению короткого замыкания zк; следовательно, приближенно можем написать

,          (3-188)

где  — ток короткого замыкания при напряжении U. Ранее указывалось, что для нормальных двигателей , поэтому, учитывая (3-188), получим:

.          (3-189)

Из (3-189) следует, что ток обратной последовательности может иметь большое значение: например, даже при  токи I12 и  будут составлять 20  30% номинального тока I.

Тормозящий момент М2, соответствующий работе тормозом при U2, в обычных случаях несимметрии напряжений мал и им можно пренебречь Действительно, момент от обратного поля ; момент от прямого поля , следовательно

.

Мы видим, что при  когда , и при обычных скольжениях s = 0,02  0,05, соответствующих номинальной нагрузке на валу, момент М2 не превышает в худшем случае 0,02 М.

Таким образом, ухудшение условий работы двигателя при несимметрии напряжений на его зажимах получается в основном из-за увеличения электрических потерь в его обмотках. Потери в роторной обмотке увеличиваются на , (так как частоты токов  и  сильно отличаются одна от другой, и поэтому мы можем считать, что общие потери в роторной обмотке равны . Общие потери в статорной обмотке увеличиваются на  (так как из общих уравнений метода симметричных составляющих следует, что электрические потери в трехфазной обмотке при наличии в ней токов прямой и обратной последовательностей равны ).

Приходится также считаться с тем, что в наихудшем случае в одной из фаз токи прямой и обратной последовательностей складывается арифметически (рис. 3-74). Нагревание ее в этом случае может быть чрезмерным.

Рис. 3-74. Определение токов фаз по их симметричным составляющим.

Отметим здесь, что асинхронный двигатель при его работе вхолостую или с нагрузкой создает выравнивающее действие на напряжения сети, к которой он подключен, т. е. уменьшает их несимметрию. Объясняется это тем, что распределение токов по фазам сети и обмотки статора будет соответствовать напряжениям фаз: больший ток будет поступать в ту фазу обмотки статора, к которой приложено большее напряжение. Выравнивающее действие трехфазного асинхронного двигателя на напряжения сети будет тем больше, чем меньше zк двигателя.

 

Дальше


3-21.4. Работа при несинусоидальном напряжении

Если кривая напряжения сети, к которой подключен двигатель, имеет высшие гармоники, то действие каждой гармоники с частотой f = f1 можно рассматривать отдельно, так же как и действие основной (первой) гармоники При этом следует иметь в виду, что все индуктивные сопротивления и частота вращения поля при более высокой частоте ( > l) будут в  раз больше, чем при основной частоте напряжения. Но число полюсов вращающегося поля, соответствующего -й гармонике напряжения, будет равно числу полюсов основного поля (здесь рассматриваются только основные пространственные гармоники н.с. и, следовательно, полей статора).

Скольжение ротора относительно поля, соответствующего -й гармонике напряжения,

,

где s — скольжение ротора относительно основного поля. При номинальном режиме работы

двигателя скольжение s . Оно мало отличается от 1 (при  > 5), т. е. практически можно принять, что двигатель по отношению к системе напряжений с частотой f1, находится в покое (s ).

Тогда добавочный ток, созданный этой системой напряжений,



,

где U — v-я гармоника напряжения; I  — ток короткого замыкания (xк .

Ток статора I и соответствующий ему ток ротора вызовут в обмотках машины электрические потери. Созданный ими вращающий момент практически ничтожен. Он приближенно равен:

,

где Мнач — начальный вращающий момент при U без учета насыщения от полей рассеяния и вытеснения тока в проводниках ротора. При учете вытеснения тока в проводниках ротора M будет больше главным образом из-за увеличения активного сопротивления обмотки ротора Но и в этом случае его значение очень мало.

Добавочные электрические потери от токов Iν и  в обмотках машины равны:

,

где  — активное сопротивление обмотки ротора, приведенное к обмотке статора и учитывающее вытеснение тока при f2  f1. Общие добавочные электрические потери в обмотках машины получим, просуммировав потери Pэ от всех гармоник тока.

 

Дальше
3-21.5. Работа при неравных сопротивлениях фаз ротора

При неравных сопротивлениях фаз ротора токи их также не равны между собой. Они образуют несимметричную систему, которую мы можем заменить двумя симметричными системами, имеющими взаимно обратное чередование фаз. Возможность такой замены подтверждается следующими рассуждениями.

Каждая фаза ротора создает пульсирующую н.с. Ее мы можем заменить двумя н.с., вращающимися в разные стороны с одинаковыми частотами (§ 3-4,а). Таким образом, при числе фаз ротора m2 мы получим m2 н.с., вращающихся в одну сторону, и m2 н.с., вращающихся в другую сторону. Суммируя отдельно те и другие, получим только две н.с., вращающиеся в разные стороны Такие же н.с. создадут токи прямой и обратной последовательностей, которыми мы заменили действительные токи фаз ротора.

В машине возникнут два вращающихся поля. Одно из них (основное) будет создаваться токами прямой последовательности ротора Iр1 и соответствующими им токами статора Iс1. Оно будет наводить в обмотке статора э.д.с. Ec1, почти равную при малых скольжениях приложенному к статору напряжению U1. Второе поле будет вызвано токами обратной последовательности ротора Iр2 и токами Iс2, наведенными им в обмотке статора.

При скольжении s ротора относительно первого (основного) поля его н.с. от токов прямой последовательности вращается относительно ротора в сторону его вращения с частотой sn1 соответственно частоте f2 = sf1. Токи ротора обратной последовательности, имеющие ту же частоту f2, создадут н.с., вращающуюся относительно ротора с той же частотой sn1, но в сторону, противоположную его вращению. Эти токи мы должны рассматривать как первичные. Соответствующее им поле вращается относительно статора с частотой

.          (3-190)

Оно будет наводить в обмотке статора токи, имеющие частоту

.          (3-191)

Эти токи будут замыкаться через сеть и налагаться на токи основной частоты f1.

При малом значении s частота f3 близка к частоте f1; например, при s = 0,01 и при f1 = 50 Гц получим f3= (1 - 2 0,01) 50 = 49 Гц.

При наложении токов частот f1 и f3 (так же как при наложении колебаний с мало различающимися частотами) получается резко выраженная картина биений, что приводит к колебаниям стрелки амперметра в цепи статора с частотой (f1 - f3). Такие колебания стрелки амперметра обычно указывают на неисправности цепи ротора. Если измерить их частоту, то можно, зная f1, найти f3 и, следовательно, определить по (3-191) скольжение двигателя s. При скольжении s, близком к 0,5, колебания стрелки амперметра в цепи статора также будут заметны, но частота их будет равна f3.

Рассмотрим вращающие моменты, которые создаются в машине при неравных сопротивлениях фаз ротора. Вначале рассмотрим момент, созданный обратным полем ротора. Для этого обратимся к рис. 3-75, где представлены статор и ротор машины, причем здесь условно (пунктиром и стрелками) показано поле северной полярности, вращающееся против вращения ротора с частотой sn1.  

Рис. 3-75. К определению направления момента М2 от обратного поля.

По правилу правой руки найдем направление тока, наведенного этим полем в обмотке статора, а по правилу левой руки — направление электромагнитного момента М2, действующего на статор. На ротор действует такой же момент М2, но в обратную сторону.

На рис. 3-75, а и б видим, что при s > 0,5 момент M2 действует на ротор в направлении его вращения, а при s < 0.5 — в обратном направлении. При s = 0,5 обратное поле ротора относительно статора неподвижно и никаких токов в статорной обмотке не создает; при этом M2 = 0.

Момент М1, получающийся от взаимодействия основного поля и токов ротора прямой последовательности Iр1 при малом активном сопротивлении его цепей может быть, как показывает анализ, также отрицательным при s  0,5 из-за большого сдвига по фазе токов относительно э.д.с.

 

Продолжение


3-21.5. Работа при неравных сопротивлениях фаз ротора

Исследование работы трехфазного асинхронного двигателя при несимметрии фаз ротора будем проводить применительно к двигателю с контактными кольцами, имеющему в роторе трехфазную обмотку.

Рис. 3-76. Схема двигателя с неравными сопротивлениями фаз ротора.

Обратимся к рис. 3-76. Для роторных целей можем написать следующие уравнения напряжений:

          (1-192)

Заменим напряжения и токи их симметричными составляющими, учтя при этом что составляющие нулевой последовательности отсутствуют. Обозначим составляющие прямой и обратной последовательностей в, фазе ротора а соответственно через   и   При этом будем считать, что все величины ротора приведены к обмотке статора.

Рис. 3-77. Схема замещения. соответствующая токам прямой последовательности ротора.

Решая полученную систему уравнений в отношении  и , получим:

         (3-193)

Теперь можем написать уравнения напряжений статора и ротора прямой последовательности:

          (3-194)

Уравнениям (3-194) соответствует схема замещения для напряжений и токов прямой последовательности, представленная на рис. 3-77.

Уравнения напряжений ротора и статора обратной последовательности имеют следующий вид:

          (3-195)

Мы считаем, что напряжение  приложено к обмотке ротора, вращающегося со скольжением s относительно основного поля. Рассматривая работу машины, получающей питание со стороны ротора (к обмотке ротора приложено напряжение Uр2 переменной частоты sf1), видим, что при s > 0,5 машина работает двигателем, так как ротор при этом вращается медленнее, чем обратное поле, а при s < 0,5 машина работает генератором, так как в этом случае ротор вращается быстрее, чем обратное поле.

В последних трех уравнениях (3-195) Ec2 — э. д. с статора, которая наводится в его обмотке обратным полем, т. е. полем токов Iр2 и Iс2, при s = l. При s  1 э. д. с. Eс2(1 - 2s) имеет частоту (1 - 2s)f1 так же как и вызываемый ею ток Iс2.

 

Продолжение
3-21.5. Работа при неравных сопротивлениях фаз ротора

Уравнениям (3-195) соответствует схема замещения для напряжений и токов обратной последовательности, представленная на рис. 3-78.

Рис. 3-78. Схема замещения, соответствующая токам обратной последовательности ротора.

При помощи схем замещения и уравнений (3-193) можно составить формулы для определения ,  ,  и, следовательно, М1 и M2. Однако они получаются довольно громоздкими и требуют кропотливых расчетов.

Рассмотрим как имеющий большее практическое значение частный случай, когда Za = ∞, Zb = 0 и Zc=0, т. е. когда фаза а разомкнута, а фазы b и с замкнуты накоротко (рис. 3-79).

Рис. 3-79. Схема двигателя при одноосном включении обмотки ротора.

Для этого случая имеем:

 

;

;

следовательно,

;          (3-196)

; ; ;

;

;

следовательно,

.          (3-197)

Так как  и , то схемы, представленные на рис. 3-77 и 3-78, могут быть объединены; тогда получится схема, представленная на рис. 3-80.

Рис. 3-80. Схема замещения двигателя при одноосном включении обмотки ротора.

Этой объединенной схеме соответствует схема замещения агрегата, состоящего из двух идентичных машин, соединенных механически и электрически, как показано на рис. 3-81.

Рис. 3-81. Агрегат из двух асинхронных машин, соответствующий схеме рис. 3 80.

Здесь вторая машина соединена с первой машиной таким образом, чтобы момент, создаваемый ею при 0,5<ss = 1, так как при этом f3 = f1(1 - 2s) = -fi и обмотку статора только приближенно можно рассматривать короткозамкнутой по отношению к э.д.с. частоты f3 = -f1.

 

Продолжение
3-21.5. Работа при неравных сопротивлениях фаз ротора

Расчет токов и моментов может быть произведен при помощи схемы на рис. 3-80. Однако практически достаточно точные результаты получаются при расчетах по упрощенной схеме, представленной на рис. 3-82.

Рис. 3-82. Упрощенная схема замещения двигателя при одноосном включении обмотки ротора.

Расчетные формулы будем составлять при помощи этой схемы (потери в стали статора, которые не учитывались в представленных схемах замещения, могут быть учтены при расчете электромагнитных моментов).

Сначала по схеме на рис. 3-82 найдем полное сопротивление Z1 определяющее ток ;

,    (3-198)

где


          (3-199)

[последний член правой части при s = 0,5 paвен нулю, в чем можно убедиться, умножив числитель и знаменатель на (1 - 2s)];

          (3-200)

[последний член правой части при s = 0,5 равен х12, что получим, если умножим числитель и знаменатель на (1 - 2s)2]. Значения А и В при s = 0,5 можно найти непосредственно из схемы замещения на рис. 3-82. Они, очевидно, будут такими же, как и найденные по (3-199) и (3-200), с учетом того, что отмечено в квадратных скобках.

Теперь можем определить модуль тока ротора:

.          (3-201)

Действительный ток ротора в его замкнутых фазах равен .

Вращающий момент от взаимодействия основного поля и токов ротора Ip1 определяется по следующей формуле, синхронных Bт:

М1 = m1.          (3-202)

Для определения модуля тока Iс2 согласно схеме на рис. 3-82 можем написать следующее уравнение:



отсюда


          (3-203)

Вращающий момент от взаимодействия обратного поля и токов статора Iс2 определяется по формуле, синхронных ваттах,

.          (3-204)

Результирующий момент, развиваемый машиной,

Mрез = M1 + M2.           (3-205)

 

Продолжение


3-21.5. Работа при неравных сопротивлениях фаз ротора

По приведенным выше формулам рассчитаны кривые M1, М2, Mрез = f(s), а также кривые Ip1, Ic2 = f(s) для двигателя с контактными кольцами на 250 кВт, имеющего параметры в относительных единицах (д.е.): r1 = 0,0173; r'2 = 0,021; x1 = 0,104; x'2 = 0,092; x12 = 4. Они представлены на рис. 3-83 и 3-84.

Рис. 3-83. Кривые моментов при одноосном включении обмотки ротора (r'2  0,02 д. е.): M1 (от основного поля); М2 (от обратного поля); Мрез = М1+M2; М (при нормальном включении обмотки ротора).

Рис. 3-84. Кривые токов при одноосном включении обмотки ротора (r'2  0,02 д.е.): Iр1= Iр2 — токи прямой и обратной последовательностей (действительный ток ротора равен ); Iс2 — ток в обмотке статора, наведенный обратным полем (ток в статоре Iс1, в долях единицы мало отличается от тока Iр1, д.е.).

На рис. 3-83 также показана для сравнения кривая M = f(s) того же двигателя при нормальном включении обмотки ротора. На рис. 3-85 представлены кривые моментов того же двигателя, но при r'2 = 20·0,021 = 0,42 д.е.

Рис. 3-85. Кривые моментов при одноосном включении обмотки ротора (r'2 больше нормального значения в 20 раз: r'2 = 20·0,021 = 0,42 д.е.).

Кривые рис. 3-83 показывают, что двигатель имеет две области устойчивой работы при s  0,5 и при s  0. При пуске в ход, даже вхолостую, двигатель не может дойти до нормальной частоты. Он будет «застревать» на частоте вращения, близкой к полусинхронной. Это явление «застревания» на частоте, близкой к полусинхронной, называется явлением одноосного включения обмотки ротора [или явлением Гёргеса (Görges), впервые его исследовавшего].

При увеличении r'2 можно получить результирующий момент Mрез положительным при всех значениях скольжения в пределах от 1 до 0 (рис. 3-85). Однако и в этом случае получается резкое снижение Mрез при s = 0,5, так как при таком скольжении обратное поле ротора обусловливает значительное увеличение индуктивного сопротивления вторичной цепи машины и резкое снижение токов ротора и статора [см. (3-200) и (3-201) при s = 0,5, а также рис. 3-84].

[Аналогичное явление наблюдается при асинхронном пуске в ход синхронного двигателя (см. § 4-8), не имеющего пусковой (успокоительной) обмотки. Если такой двигатель пустить в ход при замкнутой накоротко обмотке возбуждения, то он застревает на скорости, близкой к полусинхронной. При пуске синхронного двигателя в ход с обмоткой возбуждения, замкнутой на большое активное сопротивление (в 8  15 раз большее сопротивления самой обмотки возбуждения), застревания при частоте вращения, близкой к полусинхронной, может не произойти, если двигатель пускается вхолостую или с малой нагрузкой на валу. Условия образования момента вблизи s = 0,5 в синхронном двигателе более благоприятны, чем в асинхронном двигателе, так как его сопротивление взаимной индукции xad заметно меньше (обычно в 3 — 5 раз), чем то же сопротивление х12 асинхронного двигателя, а от этого сопротивления в основном зависит ток Ip1 и, следовательно, Мрез при s  0,5].

 

Дальше


<< предыдущая страница   следующая страница >>