November 25 2017 11:07:12
Навигация
Авторизация
Логин

Пароль



Вы не зарегистрированы?
Нажмите здесь для регистрации .

Забыли пароль?
Запросите новый здесь.
АСИНХРОННЫЙ ДВИГАТЕЛЬ С КОРОТКОЗАМКНУТЫМ РОТОРОМ
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ МАШИНЫ

    Цель работы: Ознакомиться с устройством и принципом действия. Снять рабочие характеристики. Исследовать механические свойства двигателя.

Общие сведения

    Асинхронный двигатель предназначен для преобразования электрической энергии 3-х фазного переменного тока в механическую энергию.

    Асинхронный двигатель (рис.4а) состоит из двух основных частей: неподвижной - статора и вращающейся - ротора.

    Статор (рис.4б) представляет собой полый цилиндр, составленный из изолированных листов электротехнической стали в форме колец, со штампованными пазами с внутренней стороны, в которые укладывается 3-х фазная статорная обмотка, оси которых смещены относительно друг друга на 120°, 60°, 40° в зависимости от количества катушек.

    Ротор представляет собой также цилиндр, составленный из листовой электротехнической стали в форме колец, с пазами на их внешней поверхности, в которые укладывается роторная обмотка. В зависимости от ее устройства различают:

1) короткозамкнутый ротор (рис.4в) - обмотка короткозамкнутого ротора (рис.4г) выполняется в виде беличьего колеса и состоит из уложенных в пазы неизолированных стержней, которые по обеим сторонам замыкаются на кольца;

2) фазный ротор (ротор с контактными кольцами) (рис.4д) - обмотка фазного ротора 1 выполняется 3-х фазной, концы которой выводятся на контактные кольца 2 и подключаются к 3-х фазному реостату.

    В большинстве случаев используется двигатель с короткозамкнутым ротором, как более простой и компактный. Двигатель с фазным ротором используется в тяжелых пусковых условиях, в частности в подъемных устройствах, а также в исполнительных механизмах, использующих широкий диапазон частот вращения.


            а                                       б               

                             Рис. 4

Принцип действия

    Обмотки статора соединяются «звездой» или «треугольником» и включаются в сеть 3-х фазного тока. В результате в них потекут 3-х фазные токи, которые создадут вращающееся магнитное поле.

    Магнитные линии вращающегося магнитного поля статора пересекают проводники ротора и индуцируют в них ЭДС, а так как обмотка ротора замкнута, то в ее проводниках  возникают токи. Взаимодействие вращающегося магнитного потока с токами ротора создает электромагнитный вращающий момент МВР, вращающий ротор двигателя:

                         МВР = с·Ф·I2·сosψ2                                              (1)

где :    с   -  постоянный коэффициент двигателя;

           Ф  -  магнитный поток;    

            I2  - ток ротора;

          ψ2  -  коэффициент мощности роторной цепи.

      Под действием этого момента ротор начинает вращаться в том же направлении, что и поле Ф. Скорость вращения ротора n2 всегда меньше скорости вращения поля n1, так как только в этом случае возможно индуцирование тока в проводниках обмотки ротора и возникновение вращающегося момента.

    Скорость вращающегося магнитного поля n1 определяется как

                                           ƒ                                      (2)

где   p  -  число  пар полюсов вращающегося магнитного поля,

       ƒ    - частота тока статора.

      Отношение (n1 n2) называется скоростью скольжения, а отношение этой скорости к скорости вращения магнитного поля называется скольжением:

                    img4            или         img5                         (3)

где  n2  -  скорость вращения ротора.

    Скольжение характеризует степень отставания скорости вращения ротора от скорости вращения поля. При номинальной нагрузке скольжение у двигателей в среднем составляет 1,5-5%.

    Из формулы (3) определяется скорость вращения ротора

                                                                      ƒ                                                        (4)

Подключение асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором к сети.

    Обычно выводы всех фаз обмотки статора двигателя расположены в коробке зажимов. Схема присоединения обмоток к зажимам колодки показана на рис 5а, включение обмоток по схеме «звезда» и соединение выводов зажимов - рис.5б, включение обмоток по схеме «треугольник»  и соединение выводов зажимов рис. 5в.

Рис. 5

Пуск двигателя в ход. При прямом включении обмоток статора асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в сеть наблюдается большой скачок тока, в 6-8 раз превышающий его номинальный ток. Это вызывает заметную перегрузку в электрической сети, от которой осуществляется питание двигателя и других близлежащих потребителей.

    Для ограничения пускового тока при пуске двигателя с короткозамкнутым ротором применяют 3 способа:

1 способ - переключение обмотки статора со схемы звезда на схему треугольник. Этот способ применим для двигателей, у которых обмотка статора  при  нормальной  работе  соединена  треугольником.  В  момент  пуска

    11

обмотка статора посредством переключающего устройства соединяется по схеме звезда, а после запуска - по схеме треугольник. При этом линейный пусковой ток двигателя уменьшается в 3 раза.

2 способ - пуск посредством автотрансформатора, позволяющий понижать подводимое к двигателю напряжение во время пуска, вследствие чего уменьшается пусковой ток.

3 способ – применение специальных электронных устройств – устройств плавного пуска и частотных преобразователей.

    Недостаток первых двух методов - уменьшение пускового напряжения и, как следствие, пускового момента.

    Реверсирование двигателя. Для изменения направления вращения двигателя необходимо изменить направление вращения магнитного поля статора. Это достигается переключением двух фаз (двух любых подводящих электрическую энергию проводов на зажимах двигателя).

                                             Рабочие характеристики асинхронного двигателя.

                                                            Рабочие характеристики асинхронного

                                                            двигателя представляют собой зависимость

                                                                                              скорости вращения n2, коэффициента полез-

                                                            ного действия η,  коэффициента мощности

                                                            сosφ, скольжения  s, вращающего момента M

                                                            и тока в цепи статора I1 от нагрузки (полез-

                                                            ной мощности) на валу двигателя P2 при

                                                            постоянном номинальном напряжении и

         Рис.6              неизменной частоте сети (рис.6).

      У асинхронного двигателя, как и у большинства машин, к.п.д. с ростом нагрузки возрастает η =ƒ(Р2), ввиду уменьшения доли электрических и магнитных потерь по отношению к развиваемой мощности двигателя. Однако, при достижении нагрузки 75% от номинальной, заметно возрастают и электрические потери (в обмотках статора и ротора), пропорциональные квадрату тока потребляемого двигателем, что ведет в дальнейшем с увеличением нагрузки к некоторому уменьшению к.п.д.

Комментарии
Нет комментариев.
Добавить комментарий
Пожалуйста, залогиньтесь для добавления комментария.
Рейтинги
Рейтинг доступен только для пользователей.

Пожалуйста, авторизуйтесьили зарегистрируйтесь для голосования.

Нет данных для оценки.

Время загрузки: 0.06 секунд 2,282,375 уникальных посетителей