Конец работы -

Эта тема принадлежит разделу:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение... высшего профессионального образования... Национальный исследовательский ядерный университет МИФИ...

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ:

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Сопротивление проводников. Закон Ома
В металлах электроны находятся в состоянии хаотического движения, интенсивность которого пропорциональна температуре проводника и зависит от структуры кристаллической решетки. Если к проводнику при

Энергетический баланс
Энергия, затрачиваемая на перемещение заряда qмежду двумя точками неразветвленной электрической цепи: W = q·U. При постоянном токе величина перенесенного заряда: q = I·t, следова

Эквивалентные преобразования
Последовательным соединением элементов цепи называют такое, при котором конец предыдущего соединен с началом последующего. В одной точке последовательно могут быть соединены только два элеме

Закон Кирхгофа
Два закона Густава Кирхгофа, открытые в 1845году, определяют параметры режима работы электрической цепи – ток I и напряжение U. Первый закон Кирхгофа: алгебраическая сумма токов, сходящихс

Потеря напряжения в линиях электропередачи
Расчет проводов на потерю напряжения имеет важное практическое значение. При таком расчете задано напряжение на зажимах источника Uист., расстояние от источника до приемника электроэнерг

Принцип получения синусоидальной ЭДС
Переменный ток широко используется во всех отраслях народного хозяйства. Это обусловлено следующими факторами: · генераторы переменного тока значительно проще, экономичнее и надежнее источ

Параметры переменного тока
Значение синусоидального тока в любой момент времени полностью характеризуется пятью параметрами: амплитудой, периодом, частотой, начальной фазой и круговой частотой. (2.6)

Резистивный, индуктивный и емкостный элементы в цепях синусоидального тока
В любой электрической цепи может происходить три энергетических процесса: · преобразование электрической энергии в другие виды (механическую, лучистую, тепловую); · обмен электром

Назначение трансформаторов
Трансформатором называют электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования одного переменного напряжения в другое, при этом сохраняется частота. Применение трансформаторов в сил

Устройство и принцип действия трансформаторов
Принципиальная схема трансформатора изображена на (рис. 5.1). На замкнутом ферромагнитном сердечнике закреплены две обмотки, одна из которых (первичная) подключена к источнику синусоидального напря

Уравнение электрического состояния трансформатора
Согласно второму закону Кирхгофа, напряжение u1, приложенное к первичной цепи уравновешивается противо ЭДС рабочего магнитного потока первичной обмотки- e1, ЭДС рассеяния -

Уравнение магнитного состояния
Магнитный поток Ф = Фmax sinωt определяет величину напряженности поля H(t) в сердечнике в любой момент времени, т.к. эти две величины связаны между собой

Векторная диаграмма трансформатора
При построении векторной диаграммы воспользуемся уравнением электрического и магнитного состояния трансформатора где где и складываем вект

Опыт холостого хода трансформатора
Рис. 5.4 Холостой ход - это режим работы трансформатора при разомкнутой вторичной цепи, В этом случае полезная мощность, ток очень мал (2-10% от) поэтому потерями в перв

Опыт короткого замыкания
Короткое замыкание - режим работы трансформатора при Zн=0. При номинальном входном напряжении этот режим является аварийным, т.к. токи в обмотках превысят номинальные в десятки раз.

Потери мощности. КПД трансформатора
КПД трансформатора определяется отношением активной мощности нагрузки Р2 к потребляемой активной мощности. В номинальном режиме при cosφ2= 0,8 КПД очень высок и со

Устройство асинхронного двигателя
Асинхронная машина состоит из двух основных частей: а) неподвижная часть - статор, в) подвижная часть - ротор. Сердечник статора и ротора собраны из листовой электротехни

Вращающееся магнитное поле
Трехфазная обмотка статора асинхронного двигателя получает энергию от трехфазной сети. Ее назначение - создать в магнитной цепи вращающееся магнитное поле. Для создания двухполюсного вращающегося м

Частота тока ротора. Скорость вращения поля ротора.
При вращении ротора в сторону вращение магнитного поля машины частота пересечения полем проводников пропорциональна разности скоростей (n0 -n) и частота тока в обмотке ро

ЭДС и токи в обмотках статора
Магнитная индукция распределена в воздушном зазоре машины по закону синуса. Ширина витка фазы обмотки равна полюсному делению. Тогда ЭДС, наведенная в этом витке здесь l -

ЭДС и токи в обмотках ротора и их зависимость от скольжения.
В обмотке вращающегося ротора рабочий магнитный поток наводит ЭДС, действующее значение которого Е2, зависит от скорости движения поля относительно проводников ротора E2

Векторная диаграмма асинхронного двигателя.
Так как фазы статора и ротора симметричны, векторную диаграмму строят для одной фазы двигателя. При вращающемся роторе частота тока в обмотке статора ƒ=50Гц во много раз превышает часто

Преобразование энергии в асинхронном двигателе. КПД.
Асинхронный двигатель является активно - индуктивным потребителем энергии. Его полная мощность равна S=P1+jQ1=3U1I1cosφ1+j3U1

Коэффициент мощности и рабочие характеристики асинхронного двигателя.
Ранее говорилось о большом народнохозяйственном значении коэффициента мощности энергоустановок, повышение которого необходимо для лучшего использования энергетического оборудования генераторов, тра

Зависимость электромагнитного момента от скольжения и напряжения сети. Механическая характеристика.
Для устойчивой работы двигателя необходимо, чтобы автоматически устанавливалось равновесие вращающего и тормозного момента на валу. С увеличением нагрузки на валу двигателя соответственно должен ув

Пуск в ход асинхронных двигателей.
В процессе пуска двигателя на ротор машины действуют тормозной и инерционные моменты, которые должны быть преодолены вращающим моментом. Кроме того, при пуске двигателя при номинальном напряжении в

Регулирование скорости вращения ротора.
Скорость вращения ротора Регулирование скорости осуществляется либо изменением скольжения, либо изменением частоты питающей сети или числа пар полюсов. Изменение скольжения достигается вкл

Работа асинхронной машины в режиме генератора и электромагнитного тормоза.
Известно, что при работе асинхронной машины в режиме двигателя скольжения, изменяется от нуля до единицы 0

Устройство синхронных машин.
Современные синхронные машины выполняются в основном с подвижной магнитной системой и неподвижной рабочей обмоткой. Такая конструкция целесообразна, так как проста в исполнении. Кроме того, напряже

Принцип действия синхронного генератора.
Если обмотку возбуждения синхронного генератора подключить к источнику постоянного тока, то намагничивающей силой обмотки возбуждения будет создано основное магнитное поле, характеризуемое, магнитн

Уравнение электрического состояния фазы синхронного генератора. Векторная диаграмма.
ЭДС, индуктированная в фазной обмотке статора потоком Ф0 может быть представлена в виде суммы Ė0=Ů+İ(r0+j(xрас+xπ

Принцип действия синхронного двигателя.
При работе синхронной машины в качестве двигателя обмотка якоря подключается к источнику переменного тока, в результате чего возникает магнитный поток якоря Фя. После разгона рото

Уравнение электрического состояния и векторная диаграмма синхронного двигателя.
При составлении уравнения электрического состояния цепи якоря синхронного двигателя необходимо учесть напряжение на зажимах фазы статора U, ЭДС фазы статора, возбуждаемую потоком Фо,

Угловая и механическая характеристика синхронного двигателя.
Электромагнитный момент ротора Так как К.П.Д. синхронных двигателей очень высок можно считать Р2=P1, тогда Опустим пер

Влияние величины тока возбуждения на коэффициент мощности.
При увеличении тормозного момента увеличивается мощность синхронного двигателя P2=Mcɷ и угол рассогласования Ɵ, что понижает запас устойчивости двигате

В итоге взаимодействия магнитного поля с токами в роторе асинхронного мотора создается крутящий электрический момент, стремящийся уравнять скорость вращения магнитного поля статора и ротора.

Разность скоростей вращения магнитного поля статора и ротора асинхронного мотора характеризуется величиной скольжения s = (n1 — n2 ) / n2, где n1 — синхронная скорость вращения поля, об/мин, n2 — скорость вращения ротора асинхронного мотора, об/мин. При работе с номинальной нагрузкой скольжение обычно не достаточно, так для электродвигателя, к примеру, с n1 = 1500 об/мин, n2 = 1 460 об/мин, скольжение равно:s = ((1500 — 1460) / 1500) х 100 = 2,7%

Асинхронный движок не может достигнуть синхронной скорости вращения даже три отсоединенном механизме, потому что при ней проводники ротора не будут пересекаться магнитным полем, в их не будет наводиться ЭДС и не будет тока. Асинхронный момент при s = 0 будет равен нулю.

В исходный момент запуска в обмотках ротора протекает ток с частотой сети. По мере ускорения ротора частота тока в нем будет определяться скольжением асинхронного мотора : f2 = s х f1, где f1 — частота тока, подводимого к статору.

Сопротивление ротора находится в зависимости от частоты тока в нем, при этом чем больше частота, тем больше его индуктивное сопротивление. С повышением индуктивного сопротивления ротора возрастает сдвиг фаз меж напряжением и током в обмотках статора.

При пуске асинхронных движков коэффициент мощности потому существенно ниже, чем при обычной работе. Величина тока определяется эквивалентным значением сопротивления электродвигателя и приложенным напряжением.

Величина эквивалентного сопротивления асинхронного мотора с конфигурацией скольжения меняется по сложному закону. При уменьшении скольжения в границах 1 — 0,15 сопротивление возрастает, обычно, менее чем в 1,5 раза, в границах от 0,15 до sн ом в 5-7 раз по отношению к исходному значению при пуске.

Ток по величине меняется назад пропорционально изменению эквивалентного сопротивления Таким макаром, при пуске до скольжения порядка 0,15 ток опадает некординально, а в предстоящем стремительно миниатюризируется.

Момент вращения электродвигателя определяется величиной магнитного потока, током и угловым сдвигом меж ЭДС и током в роторе. Любая из этих величин в свою очередь находится в зависимости от скольжения, потому для исследования рабочих черт асинхронных движков устанавливается зависимость момента от скольжения и воздействия на него подводимого напряжения и частоты.

Момент вращения может быть также определен по электрической мощности на валу как отношение этой мощности к угловой скорости ротора. Величина момента пропорциональна квадрату напряжения и назад пропорциональная квадрату частоты.

Соответствующими значениями момента зависимо от скольжения (либо скорости) являются изначальное значение момента (когда электродвигатель еще неподвижен), наибольшее значение момента (и соответственное ему сколь жение, называемое критичным) и малое значение момента в пределе скоростей от недвижного состояния до номинальной .

З начения момента для номинального напряжения приводятся в каталогах для электронных машин. Познание малого момента нужно при расчете допустимости запуска либо самозапуска механизма с полной нагрузкой механизма. Потому его значение для определенных расчетов должно быть или определено, или получено от завода-поставщика.

Величина наибольшего значения момента определяется индуктивным сопротивлением рассеяния статора и ротора и не находится в зависимости от величины сопротивления ротора.

Критичное скольжение определяется отношением сопротивления ротора к эквивалентному сопротивлению (обосновано активным сопротивлением статора и индуктивным сопротивлением рассеяния статора и ротора).

Повышение только активного сопротивления ротора сопровождается повышением критичного скольжения и перемещением максимума момента в область более больших скольжений (наименьшей скорости вращения). Таким методом может быть достигнуто изменение черт моментов.

В асинхронных двига телях с фазным ротором изменение момента при разных скольжениях осуществляется при помощи сопротивления, вводимого в цепь обмотки ротора. В асинхронных движках с короткозамкнутым ротором изменение момента может быть достигнуто за счет внедрения движков с переменными параметрами либо при помощи частотных преобразователей .

Школа для электрика

Как известно, ротор асинхронного двигателя вращается в ту же сторону, что и магнитное поле со скоростью, несколько меньшей скорости вращения поля, так как только при этом условии в обмотке ротора будут индуцироваться ЭДС и токи и на ротор будет действовать вращающий момент.

Обозначим скорость вращения поля (синхронная скорость) через а скорость вращения ротора через 2Тогда разность 3называемая скоростью скольжения, будет представлять собой скорость ротора относительно поля, а отношение скорости скольжения к синхронной скорости, выраженное в процентах, называют скольжением 4

Выразим скольжение s через угловые скорости вращения поля и ротора

Полученные выражения подставим в формулу скольжения (5.7)

Выясним влияние скольжения на мощность, развиваемую двигателем.

Пусть мощность, потребляемая двигателем, мощность, развиваемая ротором при его вращении. Тогда

длина окружности ротора, R - его радиус, и - силы, действующие на ротор (соответственно электромагнитная и механическая). Тогда

Взяв отношение получим:

но (обе силы электромагнитные и в установившемся режиме вращения действие равно противодействию), тогда

откуда окончательно имеем:

Из полученного соотношения следует, что мощность развиваемая ротором асинхронного двигателя, зависит от скольжения 5.

Если скольжение выражать в процентах, то от мощности потребляемой двигателем из сети, преобразуется в механическую мощность, а остальные мощности расходуются на покрытие потерь в двигателе, поэтому для получения высокого КПД двигателя скольжение необходимо делать возможно меньшим.

На практике у двигателей мощностью от 1 до 1000 кВА при номинальной нагрузке скольжение составляет 3-6%, а при больших мощностях - 1-3%. Так, при скоростях вращения магнитного поля 3000, 1500 и 1000 об/мин скорости вращения ротора обычно имеют соответственно значения 2800,1410 и 930 об/мин.

37. Регулирование частоты вращения асинхронных двигателей

Частота вращения асинхронного двигателя

n = n 1 (1 – s) = (60f 1 /p) (1-s) (85)

Из этого выражения видно, что ее можно регулировать, изменяя частоту f 1 питающего напряжения, число пар полюсов р и

Рис. 266. Схема переключения катушек обмотки статора (одной фазы) для изменения числа полюсов: а - при четырех полюсах; б - при двух полюсах

скольжение s. Последнее при заданных значениях момента на валу М вн и частоты f 1 можно изменять путем включения в цепь обмотки ротора реостата.

Регулирование путем изменения числа пар полюсов. Этот способ позволяет получить ступенчатое изменение частоты вращения. Для этой цели отдельные катушки 1, 2 и 3, 4, составляющие одну фазу (рис. 266), переключаются так, чтобы изменялось соответствующим образом направление тока в них (например, с последовательного согласного соединения на встречное). При согласном включении катушек (рис. 266, а) число полюсов равно четырем, при встречном включении (рис. 266, б) - двум. Катушки двух других фаз, сдвинутые в пространстве на 120°, соединяются таким же образом. Такое же уменьшение числа полюсов можно осуществить при переключении катушек с последовательного на параллельное соединение. При изменении числа полюсов изменяется частота вращения n 1 магнитного поля двигателя, а следовательно, и частота вращения n его ротора. Если нужно иметь три или четыре частоты вращения n 1 , то на статоре располагают еще одну обмотку, при переключении которой можно получить еще две частоты. Существуют двигатели, которые обеспечивают изменение частоты вращения n 1 при постоянном наибольшем моменте или при приблизительно постоянной мощности (рис. 267).

В асинхронном двигателе число полюсов ротора должно быть равно числу полюсов статора. В короткозамкнутом роторе это условие выполняется автоматически и при переключении обмотки статора никаких изменений в обмотке ротора выполнять не требуется.

Рис. 267. Механические характеристики двухскоростных асинхронных двигателей с постоянным наибольшим моментом (а) и постоянной мощностью (б)

Рис. 268. Механические характеристики асинхронного двигателя при регулировании частоты вращения путем включения реостата в цепь обмотки ротора

Рис. 269. Схемы подключения асинхронного двигателя к сети при изменении направления его вращения

Cтраница 2

Вт номинальное скольжение приблизительно составляет от 6 до 2 % соответственно.  

Определить номинальное скольжение асинхронного трехфазного двигателя, ротор которого вращается с частотой й2900 об / мин, если синхронная частота вращения магнитного поля щ3000 об / мин.  

Определить номинальное скольжение асинхронного трехфазного двигателя, ротор которого вращается с частотой п 2900 об / мин, если синхронная частота вращения магнитного поля nl 3000 об / мин.  

Величина номинального скольжения зависит от сопротивления ротора. Меньшим номинальным скольжением при одинаковой мощности и числе полюсов обладают обычно двигатели с короткозамкнутым ротором нормального исполнения. У этих двигателей в силу конструктивных особенностей сопротивление ротора имеет относительно меньшую величину, что ведет к уменьшению значений критического скольжения SK [ формула (2 - 39) ] и номинального скольжения SH. По тем же причинам при увеличении мощности двигателя падает величина его номинального скольжения и растет жесткость естественной характеристики. Последнее иллюстрируется кривой рис. 2 - 35, построенной по средним данным для двигателей разной мощности.  

Величина номинального скольжения зависит от сопротивления ротора. Наименьшим номинальным скольжением при одинаковой мощности и числе полюсов обладают обычно двигатели с короткозамкнутым ротором нормального исполнения. У этих двигателей в силу конструктивных особенностей сопротивление ротора имеет относительно небольшую величину, что ведет к уменьшению значений критического скольжения SK [ формула (2 - 39) ] и номинального скольжения SH. По тем же причинам при увеличении мощности двигателя уменьшается величина его номинального скольжения и растет жесткость естественной харак-теристики. Последнее иллюстрируется кривой рис. 2 - 35, построенной по средним данным для двигателей разной мощности.  

Повышение номинального скольжения достигается за счет применения роторных клеток с повышенным сопротивлением.  

Увеличение номинального скольжения связано со снижением средней угловой скорости двигателя шор.  

Величина номинального скольжения SH колеблется в пределах от 2 до 12 % в зависимости от номинальной мощности и типа электродвигателя нормального исполнения. Двигатели большей номинальной мощности обычно имеют меньшую величину номинального скольжения.  

Увеличение номинального скольжения двигателя может привести как к уменьшению, так и к увеличению максимального усилия в штангах в зависимости от режима помпирования; при этом изменение усилия, обусловленное смягчением характеристики двигателя, оказывается в общем случае небольшим.  

Выбор номинального скольжения SH у АКД значительно меньше влияет на величину kn, чем при симметричном питании. Часто для повышения kn надо снижать SH. Однако при т 15 возможны случаи, когда при уменьшении SH кратность пускового момента падает. Это объясняется тем, что при меньших значениях SH эллиптичность поля при пуске оказывается большей. Влияние относительного активного сопротивления статора ps и коэффициента рассеяния невелико и неоднозначно. Обычно, если при симметричном питании критическое скольжение SK 1, кратность пускового момента при росте ps и с немного увеличивается или не изменяется совсем, при SK 1 незначительно уменьшается.  

При номинальном скольжении по формулам (11.13) - (11.18) определяют КПД т) Р V (Р А Р в) и номинальный момент Мп.  

При номинальном скольжении по формулам (11.13) - (11.18) определяют КПД Ц - РК / (РА РВ) и номинальный момент Мн.  

В процессе взаимодействия магнитного поля и тока в роторе асинхронного электродвигателя создается вращающий момент, который позволяет уровнять скорость статора, ротора и вращения электромагнитного поля. Величина скольжения характеризуется скоростью вращения ротора, статора и магнитного поля.

От чего зависит величина скольжения электродвигателя

• Как правило, скольжение относительно невелико при работе электродвигателя с номинальной нагрузкой. Например, при работе электромотора 1500 оборотов в минуту скольжение равно 2,7%.

• Асинхронные электродвигатели не могут достичь синхронной скорости даже, если отсоединить механизм. Проводники ротора никогда не будут пересекаться с магнитным полем, в них не будет ЭДС, соответственно не будет и тока. При этом асинхронный момент будет равен нулю.

• В момент пуска в обмотку ротора поступает ток, соответствующий частоте сети. По мере ускорения частота тока будет определена скольжением. При этом сопротивление ротора будет зависеть от частоты тока. Индуктивное сопротивление будет возрастать по мере увеличения частоты тока.

• Величины эквивалентного сопротивления изменяются в соответствии с законами физики. Если скольжение электродвигателя уменьшается, сопротивление соответственно увеличивается.

• При пусковом моменте до развития скольжения в пределах 0,15 сила сопротивления уменьшается незначительно. При дальнейшей работе наоборот – быстро уменьшается. Величина момента вращения определяется соответствующей величиной магнитного потока, поступающего тока и сдвигом между параметрами ЭДС, тока в роторе. Зависимость момента скольжения и напряжения с частотой устанавливается в ходе проведения исследования технических характеристик производителями электромоторов.

Определение величины скольжения электродвигателя

Предопределяющим моментом в прямой зависимости от скольжения является начальное значение того момента, когда электродвигатель остается еще в неподвижном состоянии. Максимальное значение скольжения называется критическим.

Конкретные расчеты производят специалисты завода-изготовителя, и они указаны в соответствующих технических характеристиках, прилагаемых к электродвигателю при покупке. При увеличении активного сопротивления только ротора увеличивается значение критического скольжения и уменьшается скорость вращения вала. Изменить данные параметры можно путем использования дополнительного сопротивления, которое вводится в цепь обмотки ротора.