Принципът на работа на асинхронен двигател с диаграми на свързване

Електрическа мрежа

Трифазните електродвигатели са широко използвани както за промишлена употреба, така и за лични цели, поради факта, че те са много по-ефективни от двигателите за конвенционална двуфазна мрежа.

Принципът на трифазния двигател

Трифазен асинхронен двигател е устройство, състоящо се от две части: статор и ротор, които са разделени от въздушна междина и нямат механична връзка помежду си.

На статора има три намотки, навити на специална магнитна сърцевина, която е сглобена от специални електрически стоманени пластини. Намотките се навиват в процепите на статора и са подредени под ъгъл от 120 градуса един към друг.

Роторът е конструкция, поддържана от лагери, с ротор за вентилация. За целите на електрическото задвижване, роторът може да бъде директно свързан към механизма или чрез предавателни кутии или други механични системи за пренос на енергия. Роторите в асинхронни машини могат да бъдат два вида:

Кратък ротор, който е система от проводници, свързани към краищата на пръстените. Създаден пространствен дизайн, приличащ на катерица. Роторът индуцира течения, създава свое собствено поле, взаимодействайки с магнитното поле на статора. Това е, което кара ротора.

Масивният ротор е еднокомпонентна конструкция от феромагнитна сплав, в която се индуцират едновременно токове и който е магнитен проводник. Поради възникването на вихрови токове в масивния ротор, взаимодействат магнитните полета, което е движещата сила на ротора.

Основната движеща сила в трифазен асинхронен двигател е ротационното магнитно поле, което се дължи първо на трифазното напрежение и второ на относителното положение на намотките на статора. Под неговото влияние тече в ротора течения, създавайки поле, което взаимодейства с полето на статора.

Основните предимства на асинхронните двигатели

Опростеността на конструкцията, която се постига поради отсъствието на групи колектори, които имат бързо износване и създават допълнително триене.

За захранването на асинхронен мотор не се изискват допълнителни трансформации, то може да се захранва директно от индустриалната трифазна мрежа.

Поради сравнително малкия брой части, асинхронните двигатели са много надеждни, имат дълъг експлоатационен живот и са лесни за поддръжка и ремонт.

Разбира се, трифазните машини не са без недостатъци.

Асинхронните електродвигатели имат изключително малък начален въртящ момент, което ограничава обхвата на тяхното приложение.

При стартиране тези двигатели консумират големи токове при стартиране, които могат да надвишават допустимите стойности в дадена система за електрозахранване.

Асинхронните двигатели консумират значителна реактивна мощност, която не води до увеличаване на механичната мощност на двигателя.

Различни схеми за свързване на асинхронни двигатели към 380 волта мрежа

За да може двигателят да работи, има няколко различни диаграми на свързване, най-използваните сред тях са звездата и триъгълникът.

Как да свържете трифазен мотор "звезда"

Този метод на свързване се използва главно в трифазни мрежи с линейно напрежение 380 волта. Краищата на всички намотки: C4, C5, C6 (U2, V2, W2) - са свързани в една точка. Към началото на намотките: C1, C2, C3 (U1, V1, W1), - фазовите проводници A, B, C (L1, L2, L3) са свързани чрез комутационното оборудване. В този случай напрежението между началото на намотките ще бъде 380 волта и между точката на свързване на фазовия проводник и точката на свързване на намотките ще бъде 220 волта.

Типовата табелка на двигателя показва възможността да бъде свързана посредством "звезден" метод под формата на символ "Y" и може също така да посочи дали може да се свърже с друга верига. Връзката съгласно тази схема може да бъде с неутрален, който е свързан към точката на свързване на всички намотки.

Този подход ефективно предпазва двигателя от претоварване, използвайки четириполюсен прекъсвач.

Клемната кутия ще бъде видима веднага, когато електрическият мотор е свързан според звездната схема. Ако има скок между трите клеми на намотките, това ясно показва, че тази схема се използва. Във всички други случаи се прилага различна схема.

Извършваме връзката по схемата "триъгълник"

За да може трифазен двигател да развие своята максимална мощност, използвайте връзката, наречена "триъгълник". В същото време, края на всяка намотка е свързан с началото на следващата, което всъщност образува триъгълник на електрическата схема.

Клемите на намотките са свързани както следва: C4 е свързан към C2, C5 до C3 и C6 до C1. С новото етикетиране изглежда така: U2 се свързва с V1, V2 с W1 и W2 cU1.

В трифазните мрежи между клемите на намотките ще има линейно напрежение 380 волта, а връзката с неутрала (работна нула) не се изисква. Тази схема има характеристика и във факта, че има големи натискащи токове, които окабеляване може да не издържи.

На практика комбинирано свързване понякога се използва, когато звездата се използва на стартовата и овърклокционната фаза, а в режим на работа специални контактори превключват намотките към делта веригата.

В клемната кутия делта връзката се определя от наличието на три проникващи проводника между клемите на намотките. На плочата на двигателя възможността за свързване с триъгълник се обозначава със символа Δ и мощността, развита под схемите "звезда" и "триъгълник", също може да бъде посочена.

Трифазните асинхронни двигатели заемат значителна част от потребителите на електроенергия поради очевидните им предимства.

Асинхронен двигател - принцип на работа и устройство

На 8 март 1889 г. най-големият руски учен и инженер Михаил Озипович Доливо-Доброволски изобретил трифазен асинхронен двигател с късо съединение на ротор.

Модерни трифазни асинхронни двигатели са преобразуватели на електрическа енергия в механична енергия. Благодарение на своята простота, ниска цена и висока надеждност, индукционните двигатели се използват широко. Те са навсякъде, това е най-често срещаният тип двигател, произвеждат се на 90% от общия брой двигатели в света. Асинхронният мотор наистина направи техническа революция в цялата глобална индустрия.

Огромната популярност на асинхронните двигатели е свързана с лекотата на тяхната работа, ниска цена и надеждност.

Асинхронен двигател е асинхронна машина, предназначена да преобразува електрическата енергия от променлив ток в механична енергия. Самата дума асинхрон не означава едновременно. В този случай се разбира, че при асинхронни двигатели скоростта на въртене на магнитното поле на статора е винаги по-голяма от скоростта на ротора. Асинхронните двигатели работят, както е ясно от определението, от AC мрежа.

приспособление

На снимката: 1 - вал, 2,6 - лагери, 3,8 - лагерни щитове, 4 - фута, 5 - корпус на вентилатора, 7 - вентилаторно колело, 9 - ротор на катеричка, 10 - статор, 11 - клемна кутия.

Основните части на индукционния двигател са статор (10) и ротор (9).

Статорът е с цилиндрична форма и е сглобен от стоманени листове. В процепите на статорното ядро има статорни намотки, които са направени от намотка за намотаване. Оста на намотките се измества в пространството една спрямо друга под ъгъл от 120 °. В зависимост от подаденото напрежение краищата на намотките се свързват с триъгълник или звезда.

Роторите на индукционен двигател са два вида: късо съединение и фазов ротор.

Кратък ротор е ядро, направено от стоманени листове. Разтопен алуминий се изсипва в жлебовете на това ядро, което води до образуването на пръчки, които са с къси съединения с крайни пръстени. Този дизайн се нарича "катерица с катерици". При двигателите с голяма мощност вместо алуминий може да се използва мед. Клетката на катерицата е късо съединение на роторната намотка, откъдето идва самото име.

Фазовият ротор има трифазна намотка, която на практика не се различава от намотката на статора. В повечето случаи краищата на намотките на фазовия ротор са свързани в звезда и свободните краища се подават към приплъзващите се пръстени. С помощта на четки, които са свързани към пръстените, може да бъде включен допълнителен резистор в схемата за навиване на ротора. Това е необходимо, за да може да се промени съпротивлението в роторната верига, тъй като тя помага да се намалят големите натискащи токове. Прочетете повече за фазовия ротор в статията - асинхронен двигател с фазов ротор.

Принцип на действие

Когато напрежението се прилага върху намотката на статора, във всяка фаза се създава магнитен поток, който се променя с честотата на приложеното напрежение. Тези магнитни потоци се преместват една спрямо друга с 120 °, както във времето, така и в пространството. Така полученият магнитен поток се върти.

Полученият магнитен поток на статора се върти и по този начин създава електродвижеща сила в роторните проводници. Тъй като намотката на ротора има затворена електрическа верига, в нея възниква ток, който на свой ред взаимодейства с магнитния поток на статора, създава начален въртящ момент на двигателя, като се стреми да завърти ротора в посоката на въртене на магнитното поле на статора. Когато достигне стойността, спирачния момент на ротора и след това надвиши, роторът започва да се върти. Когато това се случи, така нареченото приплъзване.

Slip s е количество, което показва колко синхронна честота n₁ магнитното поле на статора е по-голямо от скоростта на ротора n₂, като процент.

Плъзгането е изключително важно количество. В началното време то е равно на единство, но до честотата на въртене n₂ роторна относителна честотна разлика n₁-п₂ става по-малък, в резултат на което ЕМП и токът в роторните проводници намаляват, което води до намаляване на въртящия момент. В режим на готовност, когато двигателят работи без натоварване върху вала, хлъзгането е минимално, но с увеличаване на статичния момент се увеличава до s_кр - критично приплъзване. Ако двигателят надвиши тази стойност, може да възникне така нареченото повдигане на двигателя и да доведе до нестабилна работа. Стойностите на плъзгането варират от 0 до 1, за асинхронни двигатели с общо предназначение, номинално - 1 - 8%.

Щом равновесието между електромагнитния момент, причиняващо въртенето на ротора и спирачния момент, създаден от натоварването върху вала на двигателя, процесът на промяна на стойностите ще се спре.

Оказва се, че принципът на работа на асинхронен двигател се състои в взаимодействието на въртящото се магнитно поле на статора и на тока, предизвикан от това магнитно поле в ротора. Освен това въртящият момент може да се получи само ако има разлика в честотата на въртене на магнитните полета.

Устройство и принцип на работа на асинхронен двигател

Асинхронните електродвигатели (AD) се използват широко в националната икономика. Според различни източници, до 70% от цялата електрическа енергия, преобразувана в механична енергия с ротационно или транслационно движение, се консумира от асинхронен двигател. Електрическата енергия в механичната енергия на транслационното движение се преобразува от линейни асинхронни електрически мотори, които се използват широко в електрическо задвижване за извършване на технологични операции. Широко разпространената употреба на кръвното налягане се свързва с редица предимства. Асинхронните двигатели са най-простият в проектирането и производството, надеждни и най-евтините от всички видове електрически мотори. Те нямат устройство за събиране на четките или плъзгащ токоприемник, което освен висока надеждност осигурява минимални експлоатационни разходи. В зависимост от броя фази на подаване, се разграничават трифазни и еднофазни асинхронни двигатели. Трифазен асинхронен двигател при определени условия може успешно да изпълнява функциите си, дори когато се захранва от еднофазна мрежа. HELL се използва широко не само в промишлеността, строителството, селското стопанство, но също и в частния сектор, в ежедневието, домашните работилници, градинските парцели. Еднофазни асинхронни двигатели задвижват перални машини, вентилатори, малки дървообработващи машини, електрически инструменти и помпи за водоснабдяване. Най-често трифазното артериално налягане се използва за ремонт или създаване на механизми и устройства за промишлено производство или собствен дизайн. И на разположение на дизайнера може да бъде едновременно трифазен и еднофазен мрежа. Има проблеми с изчисляването на мощността и избора на мотор за един или друг случай, избирането на най-рационалната схема за управление на асинхронен двигател, изчисляване на кондензатори, осигуряващи работа на трифазен асинхронен мотор в еднофазен режим, избор на напречно сечение и тип проводници, устройства за управление и защита. Този вид практически проблеми са посветени на книгата, предложена на читателя. Книгата също така предоставя описание на устройството и принципа на работа на асинхронен двигател, основните проектни съотношения за мотори в трифазни и еднофазни режими.

Устройство и принцип на работа на асинхронни електродвигатели

1. Устройства с трифазни асинхронни двигатели

Традиционният трифазен асинхронен двигател (AD), който осигурява въртеливо движение, е електрическа машина, състояща се от две основни части: фиксиран статор и ротор, въртящ се на вала на двигателя. Статорният двигател се състои от рамка, в която се вмъква т. Нар. Електромагнитно ядро на статор, включващо магнитна сърцевина и трифазна разпределена статорна намотка. Целта на ядрото е да магнетизира машината или да създаде ротационно магнитно поле. Магнитната сърцевина на статора се състои от листове (от 0.28 до 1 мм), изолирани една от друга, щамповани от специална електрическа стомана. В листовете има зъбна зона и иго (фигура 1.а). Листовете се сглобяват и закрепват по такъв начин, че статорните зъби и жлебовете на статора се оформят в магнитната сърцевина (Фигура 1.b). Магнитната верига е малко магнитно съпротивление за магнитния поток, генериран от намотката на статора, и поради феномена на магнетизиране този поток се увеличава.

Фиг. 1 статорна магнитна сърцевина

Разпределена трифазна намотка на статор се полага в жлебовете на магнитната верига. Намотката в най-простия случай се състои от три фазови серпентини, чиито оси се преместват в пространството един спрямо друг с 120 °. Фазовите бобини са взаимосвързани от звезда или триъгълник (фиг.2).

Фигура 2. Схеми на свързване на фазовите намотки на трифазен асинхронен мотор в звезда и в триъгълник

По-подробна информация за схемите за свързване и символите за началните и крайните намотки е представена по-долу. Роторът на двигателя се състои от магнитна сърцевина, също така сглобена от щамповани стоманени листове с вдлъбнатини, в които е разположена намотката на ротора. Има два вида роторни намотки: фаза и късо съединение. Фазовата намотка е подобна на намотката на статора, свързана в звезда. Краищата на намотката на ротора са свързани и изолирани, а началото е прикрепено към контактните пръстени, разположени върху вала на двигателя. Фиксираните четки се наслагват върху плъзгащите пръстени, изолирани един от друг и от вала на двигателя и въртящи се заедно с ротора, към който са прикрепени външни вериги. Това позволява чрез промяна на съпротивлението на ротора да се регулира скоростта на въртене на двигателя и да се ограничат изходните токове. Най-широко използваните къси съединения с намотки "катерици". Въртянето на ротори на големи двигатели включва месингови или медни пръти, които се задвижват в жлебовете, а късите крайни пръстени са монтирани по краищата, към които са залепени или заварени прътите. За серийните ниско и средно напрежение BPs, намотката на ротора се извършва чрез леене с алуминиева сплав. В същото време пръти 2 и къси кръгови пръстени 4 с крила на вентилатора се оформят едновременно в опаковката на ротора 1, за да се подобрят условията на охлаждане на двигателя, а след това опаковката се притиска към вала 3. (Фигура 3). В разрез, направен на фигурата, са видими профилите на жлебовете, зъбите и роторните прътове.

Фиг. 3. Асинхронен двигател на ротора с късо съединение

Общ изглед на асинхронна серия двигатели 4А е представен на фиг. 4 [2]. Роторът 5 се притиска към вала 2 и се монтира върху лагерите 1 и 11 в отвора на статора в лагерите 3 и 9, които са закрепени към краищата на статора 6 от двете страни. Към свободния край на вала 2 прикрепете товара. В другия край на вала, вентилаторът 10 се заздравява (двигателят на затворената взривена версия), който е затворен с капачка 12. Вентилаторът осигурява по-интензивно отвеждане на топлината от двигателя, за да се постигне съответният капацитет на натоварване. За по-добър пренос на топлина леглото се отлива с ребра 13 върху почти цялата повърхност на леглото. Статорът и роторът са разделени от въздушна междина, която за машини с малка мощност варира от 0,2 до 0,5 мм. За закрепване на двигателя към основата, рамката или директно към механизма, поставен в движение върху рамката, са предвидени лапи 14 с монтажни отвори. Предлагат се и фланцеви двигатели. При такива машини на един от лагерите (обикновено от страната на вала) се използва фланец за свързване на двигателя към работния механизъм.

Фиг. 4. Общ изглед на асинхронния сериен мотор 4А

Представени са също двигатели, имащи както лапи, така и фланец. Инсталационните размери на двигателите (разстоянието между отворите на краката или фланците), както и височината им на оста на въртене, се нормализират. Височината на оста на въртене е разстоянието от равнината, на която е разположен двигателят, до оста на въртене на вала на ротора. Височините на осите на въртене на двигатели с малка мощност: 50, 56, 63, 71, 80, 90, 100 mm.

2. Принципът на работа на трифазните асинхронни двигатели

Беше отбелязано по-горе, че трифазната намотка на статора служи за магнетизиране на машината или за създаване на т.нар. Въртящо се магнитно поле на двигателя. Принципът на индукционния двигател се основава на закона за електромагнитната индукция. Ротационното магнитно поле на статора пресича проводниците на късо съединение на роторната намотка, което в последната индуцира електродвижеща сила, предизвиквайки протичане на променлив ток в намотката на ротора. Токът на ротора създава свое собствено магнитно поле, взаимодействието му с въртящото се магнитно поле на статора води до въртенето на ротора след полетата. Идеята за асинхронната двигателна операция е най-ясно илюстрирана от простия опит, демонстриран от френския академик Arago през 18 век (фиг.5). Ако магнитът с форма на подкова се върти с постоянна скорост близо до метален диск, който е свободно разположен върху оста, тогава дискът ще започне да се върти след магнита при определена скорост, по-малка от скоростта на въртене на магнита.

Фиг. 5. Опитайте Араго, обяснявайки принципа на асинхронния двигател

Това явление е обяснено на базата на закона за електромагнитната индукция. Когато магнитните полюси се движат близо до повърхността на диска, в контурите под полюса се индуцира електродвижеща сила и се появяват токове, които създават магнитно поле на диска. Читател, който трудно може да си представи проводящи контури в твърд диск, може да изобрази диск под формата на колело с много проводящи спици, свързани с джантата и ръкава. Две спици, както и сегментите на джантата и втулките, които ги свързват, представляват елементарен контур. Дисковото поле е свързано към полето на полюсите на въртящ се постоянен магнит, а дискът е увлечен от собственото си магнитно поле. Очевидно най-голямата електродвижеща сила ще бъде предизвикана в контурите на диска, когато дискът е неподвижен, и обратно, най-малката, когато е близо до скоростта на въртене на диска. Насочвайки се към истински асинхронен двигател, ние отбелязваме, че късо съединение на роторната намотка може да се оприличи на диск, а на статорната намотка с магнитна сърцевина - към въртящ се магнит. Обаче въртенето на магнитното поле в стационарния статор а се дължи на трифазна система от токове, които протичат в трифазна намотка с пространствено фазово отместване.

Устройство, принцип на действие на асинхронен двигател

Асинхронен двигател е AC машина. Думата "асинхронна" означава не-едновременна. В този случай се разбира, че в асинхронните двигатели честотата на въртене на магнитното поле се различава от честотата на въртене на ротора. Основните части на машината са статор и ротор, отделени една от друга с еднаква въздушна междина.

Фиг.1. Асинхронни двигатели

Статорът е фиксирана част на машината (фиг.1, а). За да се намалят загубите от вихрови токове, сърцевината му е съставена от пресовани листове от електрическа стомана с дебелина от 0.35 - 0.5 мм, изолирани един от друг от слой лак. Намотка се полага в процепите на магнитната верига на статора. При трифазни двигатели намотката е трифазна. Фазите на намотката могат да бъдат свързани в звезда или триъгълник, в зависимост от големината на мрежовото напрежение.

Роторът е ротационна част на двигателя. Магнитната сърцевина на ротора е цилиндър, изработен от щамповани листове от електрическа стомана (фиг.1, б. С). В гнездата на ротора се поставя намотка, в зависимост от вида на намотката, роторите на асинхронните двигатели са разделени на късо съединение и фаза (с хлъзгащи пръстени). Краткотрайна намотка е неизолирана медна или алуминиева пръчка (фиг.1, d), свързана с краищата на пръстените от същия материал ("катерица с катерици").

Във фазовия ротор (виж фиг.1, с) в процепите на магнитната верига има трифазна намотка, фазите на която са свързани със звезда. Свободните краища на фазите на намотката са свързани с три медни приплъзващи пръстена, монтирани на вала на двигателя. Плъзгащите пръстени са изолирани един от друг и от вала. Към пръстените се притискат въглеродни или медни графитни четки. Чрез контактните пръстени и четките в намотката на ротора можете да включите трифазен стартов и регулиращ реостат.

Превръщането на електрическата енергия в механична енергия в асинхронен двигател се осъществява чрез въртящо се магнитно поле. Ротационното магнитно поле е постоянен поток, въртящ се в пространството с постоянна ъглова скорост.

Необходимите условия за възбуждане на въртящо се магнитно поле са:

- пространствено отместване на осите на статорните бобини,

- времево отместване на токове в статорните бобини.

Първото изискване се удовлетворява от подходящото разположение на магнитните бобини върху магнитната сърцевина на статора. Фазовата ос на намотката е изместена в пространството под ъгъл от 120 °. Второто условие е осигурено от захранването на статорните намотки на трифазна система за напрежение.

Когато двигателят е включен в трифазна мрежа, в статорната намотка е установена система от токове със същата честота и амплитуда, чиито периодични промени се правят със закъснение от 1/3 от периода.

Токовете на фазите на намотката създават магнитно поле, въртящо се спрямо статора с честота n₁. оборотите, които се наричат синхронни обороти на двигателя:

където f₁ - честота на захранване, Hz;

р е броят на двойките полюси на магнитното поле.

При стандартната честота на мрежата Hz, честотата на въртене на полето според формулата (1) и в зависимост от броя на двойките полюси има следните стойности:

При завъртане полето преминава през проводниците на намотката на ротора, предизвиквайки емф в тях. При затваряне на намотката на ротора EMF причинява течения, когато взаимодейства с въртящо се магнитно поле, възниква въртящ се електромагнитен момент. Честотата на въртене на ротора в режим на двигател на асинхронната машина винаги е по-малка от честотата на въртене на полето, т.е. роторът закъснява зад ротационното поле. Само при това условие EMF се индуцира в роторните проводници, потокът на тока и въртящият момент се създават. Феноменът на закъснението на ротора от магнитното поле се нарича приплъзване. Степента на закъснение на ротора от магнитното поле се характеризира с големината на относителното приплъзване

където n₂ - скорост на ротора, об

За асинхронни двигатели плъзгането може да варира от 1 (старт) до стойност близка до 0 (празен ход).

185.154.22.117 © studopedia.ru не е автор на материалите, които са публикувани. Но предоставя възможност за безплатно ползване. Има ли нарушение на авторски права? Пишете ни.

Асинхронен двигател - принцип на работа и устройство

приспособление

Основните части на индукционния двигател са статор (10) и ротор (9).

Роторите на индукционен двигател са два вида: късо съединение и фазов ротор.

Принцип на действие

Когато напрежението се прилага върху намотката на статора, във всяка фаза се създава магнитен поток, който се променя с честотата на приложеното напрежение. Тези магнитни потоци се преместват една спрямо друга с 120 °. както във времето, така и в пространството. Така полученият магнитен поток се върти.

Slides е количество, което показва колко синхронна честота n₁ магнитното поле на статора е по-голямо от скоростта на ротора n₂. като процент.

Плъзгането е изключително важно количество. В началното време то е равно на единство, но до честотата на въртене n₂ роторна относителна честотна разлика n₁ -п₂ става по-малък, в резултат на което ЕМП и токът в роторните проводници намаляват, което води до намаляване на въртящия момент. В режим на готовност, когато двигателят работи без натоварване върху вала, хлъзгането е минимално, но с увеличаване на статичния момент се увеличава до s_кр - критично приплъзване. Ако двигателят надвиши тази стойност, може да възникне така нареченото повдигане на двигателя и да доведе до нестабилна работа. Стойностите на плъзгането варират от 0 до 1, за асинхронни двигатели с общо предназначение, номинално - 1 - 8%.

Трифазен асинхронен двигател

Трифазен асинхронен двигател с катеричка

Дизайн на асинхронни двигатели

Трифазният асинхронен електродвигател, както и всеки електромотор, се състои от две основни части - статора и ротора. Статор - неподвижна част, въртяща се роторна част. Роторът е разположен вътре в статора. Има малка дистанция между ротора и статора, наречена въздушна междина, обикновено 0.5-2 mm.

Статорът се състои от корпус и сърцевина с намотка. Статорното ядро е сглобено от тънка листова техническа стомана, обикновено с дебелина 0,5 мм, покрита с изолационен лак. Основната структура на ядрото допринася за значително намаляване на вихрови токове, възникващи в процеса на магнитно обръщане на сърцевината чрез въртеливо магнитно поле. Намотките на статора се намират в процепите на сърцевината.

Роторът се състои от сърцевина с къса намотка и вал. Роторното ядро също има ламиниран дизайн. В този случай роторните листове не са лакирани, тъй като токът има малка честота и оксидният филм е достатъчен за ограничаване на вихрови токове.

Принципът на действие. Въртящо се магнитно поле

Принципът на работа на трифазен асинхронен електродвигател се основава на способността на трифазна намотка, когато се включва в трифазна текуща мрежа, да се създаде въртящо се магнитно поле.

Ротационното магнитно поле е основната концепция на електродвигателите и генераторите.

Честотата на въртене на това поле или синхронната честота на въртене е пряко пропорционална на честотата на променливия ток f₁ и е обратно пропорционален на броя двойки полюси p на трифазна намотка.

където n₁ - честотата на въртене на магнитното поле на статора, об / мин,
е₁ - честота на променлив ток, Hz,
р е броят на двойките полюси

Концепцията за въртящо се магнитно поле

За да разберете по-добре феномена на въртящото се магнитно поле, помислете за опростена трифазна намотка с три завоя. Токът, преминаващ през проводника, създава магнитно поле около него. Фигурата по-долу показва областта, създадена от трифазен променлив ток в определен момент от времето.

Компонентите на променливия ток ще се променят с времето, в резултат на което магнитното поле, създадено от тях, ще се промени. В този случай полученото магнитно поле на трифазната намотка ще приеме различна ориентация, като същевременно се запази същата амплитуда.

Действие на въртящо се магнитно поле върху затворена намотка

Сега поставяме затворен проводник в ротационното магнитно поле. Съгласно закона за електромагнитната индукция, променящото се магнитно поле ще доведе до появата на електродвижеща сила (ЕМП) в проводник. На свой ред EMF ще предизвика ток в диригента. По този начин в магнитно поле ще има затворен проводник с ток, на който според закона на Ампер ще действа сила, в резултат на което веригата ще започне да се върти.

Индукционен двигател с роторна качулка

Асинхронният електродвигател работи и в съответствие с този принцип. Вместо рамка с ток в асинхронен двигател, има ротор на катерица с катерица, наподобяваща катерица в конструкция. Кратък ротор се състои от пръчки, къси от краищата на пръстените.

Трифазен променлив ток, преминаващ през намотките на статора, създава въртящо се магнитно поле. По този начин, точно както е описано по-рано, ще се индуцира ток в прътовете на ротора, предизвиквайки въртенето на ротора. На фигурата по-долу можете да забележите разликата между индуцираните токове в прътите. Това се дължи на факта, че магнитудът на промяната в магнитното поле се различава в различните двойки пръти, поради тяхното различно местоположение спрямо полето. Промяната на тока в прътите ще се промени с течение на времето.

Също така може да забележите, че роторните пръчки са наклонени по отношение на оста на въртене. Това се прави, за да се намалят по-високите хармоници на ЕМП и да се отървем от пулса на момента. Ако пръчките са насочени по оста на въртене, тогава в тях ще възникне пулсиращо магнитно поле поради факта, че магнитното съпротивление на намотката е много по-високо от магнитното съпротивление на зъбите на статора.

Асинхронен двигател с приплъзване. Скорост на ротора

Отличителната черта на индукционния двигател е, че скоростта на ротора n₂ по-малка от синхронната честота на въртене на магнитното поле на статора n₁.

Това се обяснява с факта, че ЕМП в роторите на намотката на ротора се индуцира само когато скоростта на въртене е неравномерна.₂1. Честотата на въртене на статорното поле спрямо ротора се определя от честотата на приплъзване n_ите= n₁-п₂. Закъснението на ротора от въртящото се поле на статора се характеризира с относителна стойност s, наречена "slip:

където s е хлъзгането на асинхронния двигател,
п₁ - честотата на въртене на магнитното поле на статора, об / мин,
п₂ - скорост на ротора, обороти на въртене,

Обмислете случая, при който скоростта на ротора ще съвпадне с честотата на въртене на магнитното поле на статора. В този случай относителното магнитно поле на ротора ще бъде постоянно, така че EMF няма да се създава в роторните пръти, а оттам и токът няма да бъде генериран. Това означава, че силата, действаща върху ротора, ще бъде нула. Така че роторът ще се забави. След това на роторните пръти ще действа отново редуващо се магнитно поле, като по този начин ще се увеличи индуцираният ток и сила. В действителност роторът на асинхронен електродвигател никога няма да достигне скоростта на въртене на магнитното поле на статора. Роторът ще се върти с определена скорост, която е малко по-малка от синхронната скорост.

Мотоцикленият индуктор може да варира в диапазона от 0 до 1, т.е. 0-100%. Ако s

0, това съответства на режим на празен ход, когато ротора на двигателя практически не изпитва противоположния момент; ако s = 1 - режим на късо съединение, в който роторът на двигателя е неподвижен (n₂ = 0). Схемата зависи от механичното натоварване на вала на двигателя и се увеличава с нарастването му.

Схемата, съответстваща на номиналното натоварване на двигателя, се нарича номинално наклоняване. За асинхронни двигатели с ниска и средна мощност номиналното наклоняване варира от 8% до 2%.

Преобразуване на енергията

Асинхронен двигател преобразува подадената електрическа енергия в намотките на статора в механично (въртене на вала на ротора). Но входната и изходната мощност не са равни една на друга, тъй като по време на конверсията възникват загуби на енергия: триене, нагряване, вихрови токове и загуби от хистерезис. Тази енергия се разсейва като топлина. Следователно асинхронният двигател има вентилатор за охлаждане.

Асинхронна връзка на двигателя

Трифазен променлив ток

Трифазната електрическа мрежа е най-широко разпространената система за пренос на електрическа енергия. Основното предимство на трифазната система в сравнение с еднофазни и двуфазни системи е нейната ефективност. В трифазен кръг енергията се предава чрез три проводника, а токовете, протичащи в различни проводници, се преместват един спрямо друг във фаза с 120 °, докато синусоидалните емфи на различни фази имат същата честота и амплитуда.

Звезда и триъгълник

Трифазната намотка на статора на електродвигателя е свързана съгласно схемата "звезда" или "триъгълник", в зависимост от захранващото напрежение на мрежата. Краищата на трифазната намотка могат да бъдат: свързани във вътрешността на електрическия мотор (три проводника излизат от двигателя), изведени навън (шест проводника излизат), вкарани в кутията за свързване (шест проводника излизат на кутията, три от кутията).

Фазово напрежение - потенциалната разлика между началото и края на една фаза. Друга дефиниция: фазовото напрежение е разликата в потенциала между линия и неутрална.

Линейно напрежение - потенциалната разлика между два линейни проводника (между фазите).

Трифазен асинхронен двигател

Публикувано от: admin в Electrics 04.09.2018 0 Прегледи

Трифазен асинхронен двигател с катеричка

Ротационното магнитно поле е основната концепция на електродвигателите и генераторите.

където n₁ - честотата на въртене на магнитното поле на статора, об / мин,
е₁ - честота на променлив ток, Hz,
р е броят на двойките полюси

Действие на въртящо се магнитно поле върху затворена намотка

Асинхронен двигател с приплъзване. Скорост на ротора

Това се обяснява с факта, че ЕМП в роторите на намотката на ротора се индуцира само когато скоростта на въртене е неравномерна.₂

Асинхронни машини

2.1. История на създаването и обхвата на асинхронните двигатели

Понастоящем асинхронните машини се използват предимно в режим на двигателя. Машините с капацитет повече от 0.5 kW обикновено се изпълняват от трифазни и при по-ниска мощност - от еднофазни.

За първи път беше разработен, създаден и тестван от руския ни инженер М. О. Доливо-Доброволски през 1889-91 г. конструкцията на трифазен асинхронен двигател. Първите двигатели бяха демонстрирани на Международния електротехнически панаир във Франкфурт на Майн през септември 1891 г. Изложбата включваше три трифазни двигатели с различна мощност. Най-мощният от тях е с мощност от 1,5 kW и е използван за задвижване на DC генератора в ротация. Дизайнът на асинхронния двигател, предложен от Dolio-Dobrovolsky, се оказа много успешен и е основният вид на дизайна на тези двигатели досега.

През годините асинхронните двигатели са намерили широко приложение в различни отрасли и селско стопанство. Използват се за електрическо задвижване на металорежещи машини, подемни и транспортни машини, конвейери, помпи, вентилатори. В устройствата за автоматизация се използват двигатели с малка мощност.

Широкото използване на асинхронни двигатели се дължи на предимствата им в сравнение с други двигатели: висока надеждност, възможност за работа директно от променливотоково захранване, лесна поддръжка.

2.2. Устройството на трифазната асинхронна машина

Фиксираната част на машината се нарича статор, подвижната част - ротора. Статорното ядро е сглобено от електрическа стоманена ламарина и е притиснато в рамката. На фиг. 2.1 показва структурата на статорната сърцевина. Леглото (1) е отлято от немагнитен материал. Най-често леглото е направено от чугун или алуминий. На вътрешната повърхност на листовете (2), от които е направена статорната сърцевина, има жлебове, в които е поставена трифазна намотка (3). Стационарната намотка е направена предимно от изолирана медна тел с кръгло или правоъгълно напречно сечение, по-рядко от алуминий.

Стационарната намотка се състои от три отделни части, наречени фази. Началото на фазите се обозначава с буквите $ c_1,

Началото и краят на фазите се довеждат до клемния блок (фигура 2.2.а), монтиран върху рамката. Намотката на статора може да бъде свързана според звезда (фиг.2.2.b) или триъгълник (фиг.2.2.с). Изборът на схемата за свързване на статорната намотка зависи от напрежението в мрежата и данните от паспорта на двигателя. В паспорта на трифазен двигател са зададени напреженията на мрежата и свързващата верига на намотката на статора. Например, 660/380, Y / Δ. Този двигател може да бъде свързан към мрежата с $ U_l = 660V $ според звездната верига или мрежата с $ U_l = 380V $ - според схемата на триъгълника.

Основната цел на намотката на статора е да се създаде въртящо се магнитно поле в машината.

Ядрото на ротора (фиг. 2.3.б) се набира от листове от електрическа стомана, от външната страна на които има жлебове, в които е поставена роторната намотка. Намотката на ротора е от два вида: късо съединение и фаза. Съответно, асинхронните двигатели идват с ротор на катерица и фазов ротор (с хлъзгащи пръстени).

Краткотрайната намотка (фиг. 2.3) на ротора се състои от пръчки 3, които се поставят в процепите на сърцевината на ротора. От краищата тези пръчки се затварят с крайни пръстени 4. Такава намотка напомня "катерица" и се нарича "катерица" (фиг. 2.3.а). Моторният катер на катерица няма движещи се контакти. Поради това такива двигатели са много надеждни. Роторната намотка е изработена от мед, алуминий, месинг и други материали.

Доливо-Доброволски пръв създаде двигател с ротор на катерица и изследва свойствата си. Той разбра, че такива двигатели имат много сериозен недостатък - ограничен начален въртящ момент. Доливо-Доброволски обясни причината за този недостатък - много къс ротор. Той също така предложи дизайн на мотор с фазов ротор.

На фиг. Фигура 2.4 показва изглед на асинхронна машина с фазов ротор в секцията: 1 - легло, 2 - статорна намотка, 3 - роторна, 4 - хлъзгащи пръстени, 5 - четки.

При фазовия ротор намотката е трифазна, подобна на намотката на статора, със същия брой двойки полюси. Бобините на намотката се поставят в процепите на сърцевината на ротора и се свързват според звездата. Краищата на всяка фаза са свързани с приплъзващи пръстени, прикрепени към вала на ротора, и чрез четки се извеждат към външната верига. Плъзгащите пръстени са изработени от месинг или стомана, те трябва да бъдат изолирани един от друг и от вала. Металните четки се използват като четки, които се притискат към контактните пръстени с помощта на пружинни пружини, закрепени в тялото на машината. На фиг. 2.5 показва символа на асинхронен двигател с късо съединение (a) и фаза (b).

На фиг. Фигура 2.6 е изглед в разрез на асинхронна машина с ротор на катеричка с катерици: 1-слойна, 2-статорна сърцевина, 3-статорна намотка, 4-роторна сърцевина с късо съединение, 5-валова.

На таблото на устройството, прикрепено към рамката, данните се дават: $ P_n,

n_n $, както и вида на машината.

$ P_n $ е номиналната нетна мощност (на вал)
$ U_n $ и $ I_n $ са номиналните стойности на напрежението и тока на линията за определената схема на свързване. Например, 380/220, Y / Δ, $ I_n $ Y / $ I_n $ Δ.
$ n_n $ - номинална скорост в обороти в минута.

Видът на машината, например, е даден във формата 4AH315S8. Това е асинхронен двигател (A) от четвъртата серия от защитени характеристики. Ако липсва буквата H, двигателят е затворен.

315 - височина на оста на въртене в мм;
S - инсталационни размери (те са посочени в указателя);
8 - броя на полюсите на машината.

2.3. Получаване на въртящо се магнитно поле

наличието на поне две намотки;
токовете в намотките трябва да бъдат различни във фаза
Оста на намотките трябва да бъде изместена в пространството.

При трифазната машина с една двойка полюси ($ p = 1 $) оста на намотките трябва да се измести в пространството под ъгъл от 120 °, с две двойки стълбове ($ p = 2 $), оста на намотките трябва да се измести в пространството под ъгъл от 60 ° и t.d.

Помислете за магнитно поле, което е създадено с използване на трифазна намотка с една двойка полюси ($ p = 1 $) (фигура 2.7). Осите на фазовите намотки са изместени в пространството под ъгъл от 120 °, а магнитните индукции на отделни фази, създадени от тях ($ B_A,

B_C $) също са изместени в пространството под ъгъл от 120 °.

Магнитните индукции на полетата, създадени от всяка фаза, както и напреженията, приложени към тези фази, са синусоидални и се различават във фаза под ъгъл от 120 °.

Приемайки началната фаза на индукция във фаза $ A $ ($ φ_A $), равна на нула, можем да напишем:

Магнитната индукция на полученото магнитно поле се определя от векторната сума на тези три магнитни индукции.

Намерете получената магнитна индукция (Фигура 2.8), като използвате векторни диаграми, като ги конструирате за няколко точки във времето.

Както е показано на фиг. 2.8, магнитната индукция $ B $ на полученото магнитно поле на машината се върти, оставайки непроменена в мащаба. По този начин трифазната намотка на статора създава кръгово въртящо се магнитно поле в машината. Посоката на въртене на магнитното поле зависи от реда на фазовото въртене. Магнитуд на получената магнитна индукция

Честотата на въртене на магнитното поле $ n_0 $ зависи от честотата на мрежата $ f $ и броя двойки полюси на магнитното поле $ p $.

$ n_0 = (60 f) / p $, [rpm].

Моля, обърнете внимание, че честотата на въртене на магнитното поле не зависи от режима на работа на асинхронната машина и нейното натоварване.

При анализиране на работата на асинхронна машина често се използва концепцията за скоростта на въртене на магнитно поле $ ω_0 $, която се определя от отношението:

$ ω_0 = (2 π f) / p = π n_0 / 30 $, [rad / s].

2.4. Режими на работа на трифазна асинхронна машина

Асинхронната машина може да работи в режимите на двигателя, генератора и електромагнитната спирачка.

Режим на двигателя

Този режим се използва за преобразуване на консумираната от мрежата електрическа енергия в механична.

Нека намотката на статора да създаде магнитно поле, въртящо се с честота $ n_0 $ в определената посока (Фигура 2.9). Това поле ще се управлява съгласно закона за електромагнитната индукция в намотката на ротора ЕМП. Посоката на ЕМП се определя от правилото на дясната ръка и е показано на фигурата (линиите на сила трябва да влязат в дланта, а палецът трябва да бъде насочен по посока на проводника, т.е. ротора спрямо магнитното поле). В намотката на ротора ще се появи ток, чието направление ще приемем да съвпада с посоката на ЕМП. В резултат на взаимодействието на роторната намотка с токово и въртящо се магнитно поле, възниква електромагнитна сила $ F $. Направлението на силата се определя от правилото на лявата ръка (линиите на сила трябва да влязат в дланта, четири пръста по посока на тока в намотката на ротора). В този режим (фиг.2.9), електромагнитната сила ще създаде въртящ момент, под действието на който роторът ще започне да се върти с честота $ n $. Посоката на въртене на ротора съвпада с посоката на въртене на магнитното поле. За да промените посоката на въртене на ротора (обърнете двигателя), трябва да промените посоката на въртене на магнитното поле. За да се обърне мотора, е необходимо да се промени фазовата последователност на приложеното напрежение, т.е. превключете две фази.

Нека под действието на електромагнитния момент роторът започва да се върти с честотата на въртене на магнитното поле ($ n = n_0 $). В този случай в намотката на ротора EMF $ E_2 $ ще бъде нула. Токът в намотката на ротора $ I_2 = 0 $, електромагнитният момент $ M $ също ще стане нула. Поради това роторът ще се върти по-бавно, в намотката на ротора ще се появи ЕМФ, токът. Ще се появи електромагнитен момент. По този начин, в режим на двигателя, роторът ще се върти асинхронно с магнитното поле. Скоростта на ротора ще се промени, когато натоварването на вала се промени. Оттук и името на двигателя - асинхронно (асинхронно). С увеличаването на натоварването на вала двигателят трябва да развие по-голям въртящ момент и това се случва, когато скоростта на ротора намалява. За разлика от скоростта на ротора, честотата на въртене на магнитното поле не зависи от товара. За да се сравни честотата на въртене на магнитното поле $ n_0 $ и ротора n, е въведен коефициент, който се нарича "приплъзване" и е означен с буквата $ S $. Подхлъзването може да бъде измерено в относителни единици и като процент.

$ S = (n_0 - n) / n_0 $ или $ S = [n_0 - n) / n_0] 100% $.

При стартиране на индукционния мотор $ n = 0,

S = 1 $. В перфектен режим на готовност $ n = n_0,

S = 0 $. По този начин, в режим на двигателя, плъзгането се променя в рамките на:

Когато асинхронните двигатели работят в номинален режим:

Реални асинхронни двигатели с празен ход:

Режим генератор

Този режим служи за превръщане на механичната енергия в електрическа енергия, т.е. асинхронната машина трябва да развие спирачен момент на вала и да достави електрическа енергия в мрежата. Асинхронната машина преминава в режим на генератор, ако роторът започне да се върти по-бързо от магнитното поле ($ n gt n_0 $). Този режим може да възникне например при регулиране на скоростта на ротора.

Нека $ n gt n_0 $. В този случай посоката на ЕМП и тока на ротора ще се промени (в сравнение с режима на двигателя) и ще се промени посоката на електромагнитната сила и електромагнитния момент (фиг. 2.10). Машината започва да развива спирачен момент върху вала (изразходва механична енергия) и връща електрическа енергия в мрежата (посоката на тока на ротора е променена, т.е. посоката на пренос на електрическа енергия).

По този начин, в генераторния режим, плъзгането варира в рамките на:

Режим на електромагнитна спирачка

Този режим на работа се получава, когато роторът и магнитното поле се завъртат в различни посоки. Този режим на работа се осъществява при обръщане на индукционен двигател, когато последователността на фазите се променя, т.е. посоката на въртене на магнитното поле се променя и роторът се върти в същата посока чрез инерция.

Съгласно фиг. 2.11 електромагнитната сила ще създаде спирачен електромагнитен момент, под действието на който скоростта на ротора ще намалее, и тогава ще се получи обратното.

При режим на електромагнитна спирачка машината консумира механична енергия, развива спирачен момент на вала и едновременно с това изразходва електрическа енергия от мрежата. Цялата тази енергия отива да загрява колата.

По този начин при режим на електромагнитна спирачка плъзгането се променя в рамките на:

2.5. Процеси в асинхронна машина

2.5.1. Статорна верига

Магнитното поле, създадено от намотката на статора, се върти спрямо стационарния статор с честота $ n_0 = 60f / p $ и ще предизвика ЕМФ в намотката на статора. Ефективната стойност на ЕМФ, предизвикана от това поле в една фаза на намотката на статора, се определя от израза:

$ E_1 = 4.44 w_1 k_1 f Φ $,

където: $ k_1 = 0.92 ÷ 0.98 $ - коефициент на намотаване;
$ f_1 = f $ - честота на мрежата;
$ w_1 $ - броят на завъртанията на една фаза на намотката на статора;
Φ - полученото магнитно поле в колата.

б) уравнението на електрическото равновесие за фазата на навиване на статора.

Това уравнение се конструира по аналогия с бобина с променлив ток с ядро.

Тук, $ Ú $ и $ Ú_1 $ са мрежовото напрежение и напрежението, приложено към намотката на статора.
$ R_1 $ е активното съпротивление на статорната намотка, свързано с загубите от нагряване на намотката.
$ x_1 $ е индуктивната съпротива на намотката на статора, свързана с потока на изтичане.
$ z_1 $ е импеданс на статорната намотка.
$ İ_1 $ - ток в намотката на статора.

Когато анализираме работата на асинхронни машини, често вземаме $ I_1 z_1 = 0 $. След това можете да напишете:

$ U_1 ≈ E_1 = 4.44 w_1 k_1 f $.

От този израз следва, че магнитният поток Φ в асинхронна машина не зависи от неговия режим на работа, а за дадена мрежова честота $ f $ зависи само от ефективната стойност на приложеното напрежение $ U_1 $. Подобна връзка съществува и в друга AC машина - в трансформатор.

2.5.2. Верижен ротор

а) Честота на тока на емф и ротор.

При стационарен ротор честотата на emf $ f_2 $ е равна на честотата на мрежата $ f $.

$ f_2 = f = (n_0p) / 60 $.

При въртящ се ротор честотата на ЕМП на ротора зависи от честотата на въртене на магнитното поле по отношение на въртящия се ротор, която се определя от отношението:

След това честотата на ЕМП на въртящия се ротор:

Честотата на ЕМП на ротора се променя пропорционално на плъзгането и в режима на двигателя има най-голяма стойност към момента на стартиране на курса.

Нека при $ f = 50 $ Hz, номиналният шрифт $ S_n = 2 $%. След това при номиналната скорост на ротора $ f_2 = f × S_n = 1 $ Hz.

Така при роторната намотка на асинхронна машина, честотата на индуцираната емф зависи от скоростта на ротора.

С фиксиран ротор $ f_2 = f $ и ефективната стойност на ЕМФ се определя по аналогия с $ E_1 $.

$ E_2 = 4.44 w_2 k_2 f $,

където: $ w_2 $ и $ k_2 $ са респективно броя на завъртанията и коефициента на намотката на намотката на ротора.

Ако роторът се върти, тогава $ f_2 = f × S_n $ и emf на въртящия се ротор се определя от отношението:

$ E_ <2S>= 4.44 w_2 k_2 f_2 ^ = E_2 S $.

EMF индуцираната в намотката на ротора варира пропорционално на плъзгането и в режима на двигателя има най-голяма стойност към момента на пускане.

Съотношението на ЕМФ на статора към ЕМФ на неподвижния ротор се нарича съотношението на трансформация на асинхронната машина.

Написваме равновесно уравнение за една фаза на късо съединение на ротор.

С фиксиран ротор.

където: $ x_2 = 2πfL_2 $ е индуктивното съпротивление на намотката на неподвижния ротор, свързано с потока на изтичане;
$ R_2 $ е активното съпротивление на намотката на ротора, свързано с загубите от нагнетяване на намотката.

С въртящ се ротор.

където: $ x_<2S>= 2πf_2L_2 = 2πfL_2S = x_2S $ е индуктивното съпротивление на намотката на въртящия се ротор.

За тока на ротора в общия случай можете да получите това съотношение:

От това следва, че токът на ротора зависи от приплъзването и се увеличава с увеличението му, но по-бавно от ЕМП.

Роторната намотка, подобно на намотката на статора, е многофазна и когато се появи ток в нея, създава свое собствено въртящо се магнитно поле. Обозначаваме с $ n_2 $ честотата на въртене на магнитното поле на ротора спрямо ротора.

$ n_2 = (60 f_2) / p = (60 f S) / p $.

Тук $ p $ е броят на полюсните двойки на намотката на ротора, той винаги е равен на броя двойки полюси на намотката на статора.

Що се отнася до статора, магнитното поле на ротора се върти с честота

От получената връзка следва, че магнитното поле на ротора спрямо статора се върти със същата честота като магнитното поле на статора. По този начин магнитните полета на ротора и статора са фиксирани една спрямо друга. Следователно, при анализиране на работата на асинхронна машина могат да се приложат същите взаимоотношения като трансформатора.

2.5.3. Статорен ток

Тъй като полученото магнитно поле на асинхронната машина не зависи от нейния режим на работа, е възможно да се направи уравнение на магнитомотивните сили за една фаза, като се приравнява магнитомотивната сила в режим на работа на празен ход към сумата от магнитомотивните сили в режим на натоварване.

$ İ_0 w_1 k_1 = 1_1 w_1 k_1 + 2_2 w_2 k_2 $

От тук $ İ_1 = İ_0 + İ'_2 $.

Тук $ I_0 $ е токът в намотката на статора в идеалния режим на работа на празен ход, $ I'_2 = -I_2 (w_2k_2) / (w_1k_1) $ е компонентът на статорния ток, който компенсира действието на магнитно задвижващата сила на роторната намотка. Полученият израз за тока на статора отразява саморегулиращата способност на асинхронната машина. Колкото по-висок е токът на ротора, толкова по-голям е токът на статора. В режим на готовност токът на статора е минимален. В режим на натоварване токът на статора се увеличава. Действителен ток без товар на асинхронна машина $ I_0 = (20 ÷ 60)% I<1н>$ и значително повече в сравнение с номиналния ток, отколкото трансформатора. Това се обяснява с факта, че текущата стойност $ I_0 $ зависи от магнитното съпротивление на средата, в която е създадено магнитното поле. Асинхронната машина, за разлика от трансформатора, има въздушна междина, която ще създаде голяма устойчивост на магнитното поле.

2.6. Електромагнитна асинхронна машина за момента

Електромагнитният момент се получава в присъствието на магнитно поле, създадено от намотката на статора и тока в намотката на ротора. Може да се покаже, че електромагнитният момент се определя от отношението:

$ M = C Φ I_2 cos ψ_2 $.

Тук: - конструктивен фактор;
$ ω_0 = 2 π f / p $ е скоростта на въртене на магнитното поле;
$ ψ_2 $ - фазово отместване между ЕМП и тока на ротора;
$ I_2 cos ψ_2 $ е активната съставка на тока на ротора.

По този начин магнитудът на електромагнитния момент зависи от полученото магнитно поле Φ и активния компонент на тока на ротора.

На фиг. 2.12 е дадено обяснение на ефекта на $ cos ψ_2 $ върху величината на електромагнитния момент: a) $ ψ_2 = 0 ° $, $ ( cos ψ_2 = 1) $; б) $ ψ_2 = 90 ° $, $ ( cos ψ_2 = 0) $.

Както е показано на фиг. 2.12.а, ако $ ψ_2 = 0 ° $, всички проводници на намотката на ротора участват в създаването на електромагнитния момент, т.е. моментът е най-важен. Ако $ ψ_2 = 90 ° $ (фигура 2.12.b), получената електромагнитна сила и момент са нула.

В моторния режим, когато натоварването на вала се промени, скоростта на ротора се променя, което води до промяна на плъзгането, честотата на тока на ротора, индуктивната съпротива на ротора и $ cos _2 $. В резултат на това въртящият момент се променя. На фиг. 2.13 обяснението за влиянието на индуктивната устойчивост на ротора върху ъгъла $ ψ_2 $ се дава: a) при $ S = 1 $ (стартиране); б) при $ S≤1 $ (след ускорение). Най-големите стойности на ЕМП и честотата на тока на ротора са по време на пускането в курса, когато плъзгането е $ S = 1 $. В същото време $ f_2 = f_1 $, $ X_2 gt gt R_2 $, ъгълът $ ψ_2 $ е близо до $ 90 ° $ (Фигура 2.13.а).

Поради малкия $ cos ψ_2 $ по време на пускане, асинхронните двигатели имат ограничен начален въртящ момент. Множеството начален въртящ момент (в сравнение с номиналния) е

$ M_ <пуск>/ M_n = 0,8 ÷ 1,8 $.

Освен това, големият брой се отнася до двигатели със специален дизайн с подобрени начални свойства.

Когато моторният ротор се ускори, честотата на тока на ротора намалява, индуктивната устойчивост на ротора намалява.<2S>$ и ъгълът $ ψ_2 $ намалява (фигура 2.13.б). Това води до увеличаване на въртящия момент и по-нататъшно ускорение на двигателя.

Заменяме отношенията за $ I_2 $, $ cos ψ_2 $ и Φ, получени по-рано за израза за електромагнитния момент:

където: $ k_<тр>$ - съотношението на трансформация на асинхронната машина.

Express $ E_2 = E_1 / k_<тр>$ и $ E_1 $ се равняват на напрежението $ U_1 $, сумирано на намотката на статора ($ E_1≈U_1 $). В резултат на това получаваме друг израз за електромагнитния момент, който е удобен за използване при анализиране на работата на машината при изграждането на нейните характеристики

От получения израз за електромагнитния момент следва, че той силно зависи от приложеното напрежение ($ M sim U_1 ^ 2 $). Ако например напрежението спадне с 10%, електромагнитният момент намалява с 19% ($ M sim (0.9U_1) ^ 2 = 0.81U_1 ^ 2 $). Това е един от недостатъците на асинхронните двигатели, тъй като води до намаляване на производителността на труда и увеличаване на отпадъците в производството.

2.7. Зависимостта на електромагнитния момент от плъзгането

Изразът за електромагнитния момент (*) е валиден за всеки режим на работа и може да бъде използван за изграждане на зависимостта на момента от приплъзването, когато последният се променя от $ + ∞ $ до $ -∞ $ (фигура 2.14).

Обмислете частта от тази характеристика, съответстваща на режима на двигателя, т.е. когато се плъзга, променяйки се от 1 на 0. Отбележете момента, разработен от двигателя по време на стартиране ($ S = 1 $) като $ M_<пуск>$. Схлъзгането, при което моментът достига най-високата стойност, се нарича критичен приплъзване $ S_<кр>$ и максималната стойност на момента - критичния момент $ M_<кр>$. Съотношението на критичната към номиналната се нарича претоварване на двигателя

$ M_ <кр>/ M_n = λ = 2 ÷ 3 $.

От анализа на формулата (*) до максимума, може да се получат отношения за $ M_<кр>$ и $ s_<кр>$

Критичният момент не зависи от активното съпротивление на ротора, а зависи от приложеното напрежение. Намаляването на $ U_1 $ намалява капацитета на претоварване на асинхронен двигател.

От израза (*), разделящ $ M $ на $ M_<кр>$, можете да получите формула, позната като "формула на Kloss", удобна за конструиране на $ M = f (S) $.

Ако заменим номиналните стойности на момент и приплъзване вместо $ M $ и $ S $ ($ M_n $ и $ S_n $) в тази формула, тогава можем да получим връзка за изчисляване на критичния приплъзване.

Характеристиките на графиката (фиг.2.14), при които плъзгането варира от 0 до $ S_<кр>$, съответства на стабилната работа на двигателя. На този сайт се намира точката на номиналния режим ($ M_n $, $ S_n $). В диапазона на приплъзване от 0 до $ S_<кр>Промяната в натоварването на вала на двигателя ще доведе до промяна на скоростта на ротора, промяна на приплъзването и промяна на въртящия момент. С увеличаването на въртящия момент на вала, скоростта на ротора ще се понижи, което ще доведе до увеличаване на въртящия момент и на електромагнитния (въртящ момент) въртящ момент. Ако въртящият момент на натоварването надвиши критичния въртящ момент, двигателят ще спре.

Частта от характеристиката, при която промяната се променя от $ S_<кр>$ 1 отговаря на нестабилната работа на двигателя. Тази част от характеристиките на двигателя преминава през началото на курса и по време на спиране.

2.8. Механична характеристика на асинхронен двигател

Механичната характеристика обикновено се разбира като зависимостта на скоростта на ротора като функция на електромагнитния момент $ n = f (M) $. Тази характеристика (фиг.2.15) може да се получи с помощта на зависимостта $ M = f (S) $ и преизчисляване на скоростта на ротора за различни стойности на приплъзване.

Тъй като $ S = (n_0-n) / n_0 $, оттук $ n = n_0 (1-S) $. Припомнете, че $ n_0 = (60f) / p $ е честотата на въртене на магнитното поле.

Раздел 1-3 съответства на стабилна работа, раздел 3-4 съответства на нестабилна работа. Точка 1 съответства на идеалния празен ход на двигателя, когато $ n = n_0 $. Точка 2 съответства на номиналния режим на двигателя, неговите координати са $ M_n $ и $ n_n $. Точка 3 съответства на критичния момент $ M_<кр>$ и критичната честота $ n_<кр>$. Точка 4 съответства на началния въртящ момент на двигателя $ M_<пуск>$. Механичната характеристика може да бъде изчислена и конструирана от паспортни данни. Точка 1:

където: $ p $ е броят на полюсните двойки на машината;
$ f $ - честота на мрежата.

Точка 2 с координати $ n_n $ и $ M_n $. Номиналната честота на въртене $ n_n $ е посочена в паспорта. Номиналният момент се изчислява по формулата:

тук: $ P_n $ - номинална мощност (мощност на вала).

Точка 3 с координати $ M_<кр>n_<кр>$. Критичният момент се изчислява по формулата $ M_<кр>= M_nλ $. Капацитетът на претоварване λ е зададен в паспорта на двигателя $ n_<кр>= n_0 (1-S_<кр>) $,, $ S_n = (n_0-n_n) / n_0 $ е номиналният пропуск.

Точка 4 има координати $ n = 0 $ и $ M = M_<пуск>$. Началният момент се изчислява по формулата

където: $ λ_<пуск>$ - мултиплицирането на началния момент се определя в паспорта.

Асинхронните двигатели имат твърда механична характеристика, тъй като скоростта на ротора (раздел 1-3) зависи малко от натоварването на вала. Това е едно от предимствата на тези двигатели.

2.9. Съвместната работа на асинхронния двигател с товара върху вала

На фиг. 2.16 разглежда съвместната работа на асинхронния двигател с товара върху вала. Товарният механизъм (фиг.2.16.а) е свързан с вала на двигателя и по време на въртене създава момент на съпротивление (момент на натоварване). Когато натоварването на вала се промени, скоростта на ротора, токовете в намотките на ротора и статора и токът, консумиран от мрежата, автоматично се променят. Нека двигателят работи с товар $ M_<нагр,1>$ в точка 1 (фигура 2.16.b). Ако натоварването на вала се увеличи до $ M_<нагр,2>$, работната точка ще се премести в точка 2. В същото време скоростта на ротора ще намалее ($ n_2 lt n_1 $), а въртящият момент ще се увеличи ($ M_2 gt M_1 $). Намаляването на скоростта на ротора води до увеличаване на приплъзването, увеличаване на токовете в намотките на ротора и статора, т.е. за да увеличите текущия консумиран от мрежата.

2.10. Изкуствени механични характеристики

Механичната характеристика, изградена върху паспортните данни на двигателя, се нарича естествена. Ако промените величината на приложеното напрежение, активното съпротивление на ротора или други параметри, можете да получите механични характеристики, различни от естествените, които се наричат изкуствени.

На фиг. 2.17 показва механичните характеристики на двигателя при различни стойности на приложеното напрежение.

Както е показано на фиг. 2.17 с намаляване на подаденото напрежение, честотата на въртене на магнитното поле $ n_0 $ остава непроменена и критичните $ M_ намалява<кр>$ и стартиране на $ M_<пуск>$ моменти, т.е. капацитетът на претоварване намалява и характеристиките на стартовия двигател се влошават. Когато приложеното напрежение се снижи, механичната характеристика става по-мека.

На фиг. 2.18 показва механичните характеристики на двигателя при различни стойности на активното съпротивление на ротора.

Както е показано на фиг. 2.18 с нарастващо активно съпротивление на роторната намотка поради въвеждането на $ R_ реостат<доб>$ в схемата на фазовия ротор се запазва непроменено $ M_<кр>$, т.е. капацитетът за презареждане на двигателя се запазва, но се наблюдава увеличение на стартовия въртящ момент. Скоростта на въртене в идеалния режим на празен ход остава непроменена, равна на $ n_0 $. С увеличаване на активното съпротивление на намотката на ротора механичните характеристики стават по-меки, т.е. влошаване на стабилността на двигателя.

2.11. Пускане на асинхронен двигател

В момента на стартиране на движението $ n = 0 $, т.е. клип $ S = 1 $. защото Токовете в намотките на ротора и статора зависят от хлъзгането и се увеличават с увеличението му, началният ток на двигателя е 5 ÷ 8 пъти по-голям от номиналния му ток

Както беше обсъдено по-горе, поради високата честота на ЕМП на ротора, индукционните двигатели имат ограничен начален въртящ момент.

За да стартирате двигателя, е необходимо стартовият въртящ момент, развит от него, да надвишава въртящия момент на вала. В зависимост от силата на захранването и началните условия се използват различни начини на стартиране, които преследват целите: намаляване на стартовия ток и увеличаване на началния въртящ момент.

Изясняват се следните методи за пускане на индукционните двигатели: директно свързване към електрическата верига, започващо с намалено напрежение, реостатично пускане, използване на двигатели с подобрени начални свойства.

2.11.1. Директна връзка с мрежата

Това е най-лесният и най-евтиният начин да започнете. Определено напрежение се прилага към двигателя ръчно или с дистанционно управление. Директната връзка с мрежата е разрешена, ако мощността на мотора не надвишава 5% от мощността на трансформатора, ако мрежата за осветление също се захранва от нея. Границата на мощността се дължи на спирателните токове в момента на пускане в експлоатация, което води до намаляване на напрежението на клемите на вторичните намотки на трансформатора. Ако мрежата за осветление не се захранва от трансформатора, директната връзка с мрежата може да се използва за двигатели, чиято мощност не надвишава 25% от капацитета на трансформатора.

2.11.2. Започнете при намалено напрежение

Този метод се използва при стартиране на мощни двигатели, за които неприемливо е директната връзка с мрежата. За да се намали напрежението, приложено към намотката на статора, се използват дросели и стъпкови автотрансформатори. След стартиране, напрежението на линията се прилага към намотката на статора.

Намаляването на напрежението се получава, за да се намали стартовия ток, но в същото време, както е показано на фиг. 2.17 и 2.17.b има намаление на началния въртящ момент. Ако напрежението при стартиране се намали с коефициент 3, началният момент ще спадне 3 пъти. Следователно, този метод на пускане може да бъде приложен само когато няма натоварване върху вала, т.е. в неактивен режим.

Ако според данните от паспорта моторът трябва да бъде включен в мрежата съгласно делта схемата, а след това да се намали стартовия ток за времето на стартиране, статорната намотка се включва според звездата.

Основните недостатъци на този метод на стартиране: високата цена на стартовото оборудване и невъзможността да се започне с натоварването на вала.

2.11.3. Реостатично пускане на асинхронни двигатели

Този метод се използва при тежки начални условия, т.е. с голямо натоварване на вала. При стартиране на реостатиците се използват асинхронни двигатели с фазов ротор и в роторната верига се включва стартов реостат. Реостатичният старт се използва за увеличаване на началния въртящ момент. В същото време, началният ток на мотора намалява. Тъй като двигателят ускорява, стартовият резистор се извежда и след завършване на стартирането, намотката на ротора е късо.

На фиг. Фигура 2.19 Показва схемата на реостатично стартиране (Фигура 2.19.а) и механичните характеристики (Фигура 2.19.б) по време на това стартиране.

По време на стартирането (фиг.2.19.а), в роторната верига е вкаран напълно стартов реостат ($ R_<пуск3>= R_<пуск1>+R_<пуск2>$), за които връзките на релетата са $ K_1 $ и $ K_2 $ са отворени. В този случай двигателят ще се стартира според характеристиката 3 (фигура 2.19.б) при действието на началния момент $ M_<пуск>$. С дадено натоварване върху вала и въведения реостат $ R<пуск3>$ overclocking завършва на $ A $. За да ускорите двигателя, трябва да затворите контактите $ K_1 $, а съпротивлението на стартовия резистор ще намалее до $ R_<пуск2>$ и ускорението ще продължи от функция 2 до $ B $. Когато контактът затваря $ K_2 $, стартовият реостат ще бъде напълно изтеглено ($ R_<пуск>= 0 $), а крайното ускорение на двигателя ще продължи според естествената му механична характеристика 1 и ще завърши в точката $ C $.

Критическото приплъзване е равно на:

за естествената характеристика на $ S_<кр1>≈R_2 / X_2 $;

за изкуствените характеристики на $ S_<кр3>≈ (R_2 + R_<пуск3>) / X_2 $.

Началният въртящ момент за изкуствената характеристика може да се изчисли с помощта на формулата Kloss

При необходимия начален въртящ момент можете да изчислите $ S_<кр3>$ и съпротивлението при стартиране

2.11.4. Използване на двигатели с подобрени начални свойства

Желанието да се комбинират предимствата на асинхронните двигатели с ротор на катерица (висока надеждност) и фазов ротор (голям стартов въртящ момент) доведоха до създаването на тези двигатели. Те имат късо съединение с роторна намотка със специален дизайн. Има двигатели с роторна намотка под формата на двойна "катеричка" (фиг.2.20.а) и с дълбок канал (фиг.2.20.b).

На фиг. 2.20 показва конструкцията на роторните двигатели с подобрени начални свойства.

Двигателят с двойна "катеричка" на ротора установява две къси намотки. Навиването 1 действа като стартер, а ликвидацията 2 работи. За да се получи по-голям начален въртящ момент, стартовата намотка трябва да има по-висока устойчивост от работната намотка. Следователно, намотката 1 е направена от материал с по-високо съпротивление (месинг) от намотката 2 (мед). Напречното сечение на проводниците, образуващи началната намотка, е по-малко от това на работната намотка. Това увеличава съпротивлението на началната намотка.

Работната намотка, разположена по-навътре, е покрита с голям магнитен поток от началния. Следователно индуктивната съпротива на работната намотка е много по-голяма от началната. Поради това, в момента на пускане в курса, когато честотата на тока на ротора е с най-голяма стойност, токът в работната намотка, както следва от закона на Ом, ще бъде малък и главно началната намотка с висока устойчивост ще участва в създаването на началния момент. Тъй като двигателят ускорява, честотата на тока на ротора намалява и индуктивното съпротивление на роторните намотки намалява, което води до увеличаване на тока в работната намотка, поради което основната намотка ще бъде включена в създаването на въртящия момент. защото тя е с ниско съпротивление, естествените механични характеристики на двигателя ще бъдат трудни.

Подобна картина се наблюдава при двигател с дълбок канал (фиг.2.20.b). Дъното за навиване на дълбочината (1) може да бъде представено под формата на няколко проводника, разположени по протежение на височината на жлеба. Поради високата честота на тока в намотката на ротора в момента на пускане, "токът се измества на повърхността на проводника". Поради това само горният слой на проводниците на намотката на ротора участва в създаването на началния момент. Напречното сечение на горния слой е много по-малко от напречното сечение на целия проводник. Следователно, при стартиране, намотката на ротора има повишено съпротивление, двигателят развива увеличен начален въртящ момент. Тъй като двигателят ускорява, плътността на тока в напречното сечение на проводниците на роторната намотка се изравнява, съпротивлението на намотката на ротора намалява.

По принцип тези двигатели имат твърди механични характеристики, увеличен начален въртящ момент и по-малко съотношение на изходното напрежение, отколкото двигателите с ротор с конвенционален дизайн.

2.12. Регулиране честотата на въртене на асинхронните двигатели

По време на работа на много механизми, задвижвани от асинхронни двигатели, е необходимо да се регулира скоростта на въртене на тези механизми в съответствие с технологичните изисквания. Начините за управление на честотата (скоростта) на въртене на асинхронните двигатели разкриват връзката:

Следва, че за дадено натоварване на вала скоростта на ротора може да се регулира:

промяна на приплъзването;
промяна в броя на двойките полюси;
промяна на честотата на захранването.

2.12.1. Променете шайбата

Този метод се използва в задвижването на тези механизми, където са монтирани асинхронни двигатели с фазов ротор. Например, в задвижването на подемни машини. Настройващ се реостат се въвежда във веригата фазови ротори. Увеличаването на активното съпротивление на ротора не влияе върху големината на критичния момент, но увеличава критичния приплъзване (Фигура 2.21).

На фиг. 2.21 показва механичните характеристики на асинхронен двигател с различни съпротивления на регулиращ реостат $ R <р3> gtR_ <р2> gt0,

Както е показано на фиг. 2.21 с този метод е възможно да се постигне голям обхват на контрол на скоростта надолу. Основните недостатъци на този метод са:

Поради големите загуби на регулиращия реостат, ефективността се намалява, т.е. неефективно.
Механичната характеристика на асинхронния двигател с увеличаване на активното съпротивление на ротора става по-мек, т.е. намалена стабилност на двигателя.
Невъзможно е да се регулира плавно скоростта.

Поради горните недостатъци, този метод се използва за намаляване на скоростта на въртене за кратко време.

2.12.2. Променете броя на двойките полюси

Тези двигатели (много скорости) имат по-сложна статорна намотка, която позволява промяна на броя на полюсните двойки и късо съединение на ротора. Когато асинхронен двигател работи, е необходимо роторите и статорните намотки да имат същия брой двойки полюси. Само късо съединение ротор е в състояние автоматично да получи същия брой двойки полюси като полета на статора. Многодвигателните двигатели се използват широко в задвижването на машинните инструменти. Намерени са използването на двигатели с две, три и четири скорости.

На фиг. 2.22 показва схемата на свързване и магнитното поле на статора на двигателя в серия (Ь) и паралелно (а) свързване на полу-намотките.

При двустепенния мотор, намотката на всяка фаза се състои от две половин намотки. Включвайки ги последователно или успоредно, е възможно броят на двойките полюси да се промени с коефициент 2.

При четиристепенния мотор, на статора трябва да се поставят две независими намотки с различен брой двойки полюси. Всяка от намотките ви позволява да променяте броя двойки полюси два пъти. Например, за мотор, работещ от мрежа с честота $ f = 50 $ Hz, със следните скорости на въртене 3000/1500/1000/500 [rpm], като се използва една от намотките на статора, е възможно да се постигне скорост на въртене 3000 об / мин и 1500 об / мин / мин (с $ p = 1 $ и $ p = 2 $). С помощта на друга намотка е възможно да се постигне скорост на въртене 1000 оборота в минута и 500 оборота в минута (с $ p = 3 $ и $ p = 6 $).

Когато се превключва броят на двойките полюси, магнитният поток в междината също се променя, което води до промяна в критичния момент $ M_<кр>$ (фигура 2.23.b). Ако при промяна на броя на двойките полюси, приложеното напрежение се промени едновременно, критичният момент може да остане непроменен (фиг. 2.23.а). Следователно, с този метод на регулиране, могат да бъдат получени два типа семейство от механични характеристики (фиг. 2.23).

Предимствата на този метод на регулиране: запазване на твърдостта на механичните характеристики, висока KPD. Недостатъци: регулиране на скоростта, голям размер и висока цена на двигателя.

2.12.3. Променете честотата на захранването

Тъй като такива източници на енергия, честотните преобразуватели (FCs), извършвани на полупроводникови устройства с висока мощност - тиристори, вече започват да се използват. От уравнението на трансформатора EMF $ U_1 = 4,44w_1k_1fΦ $ следва, че за да се запази магнитния поток непроменен, т.е. за да се запази капацитета на претоварване на двигателя, е необходимо заедно с честотата да се промени ефективната стойност на приложеното напрежение. Когато съотношението $ U_1 / f_1 = U'_1 / f'_1 $ е изпълнено, критичният момент не се променя и се получава група от механични характеристики, показана на фиг. 2.24.

Фиг. 2.24. Механични характеристики с регулиране на честотата

Предимствата на този метод са: гладко регулиране, способност за увеличаване и намаляване на скоростта на въртене, запазване на твърдостта на механичните характеристики, ефективност. Основният недостатък е, че е необходим честотен преобразувател, т.е. допълнителни капиталови инвестиции.

2.13. Режими на спиране Асинхронни машини

Когато работят много производствени механизми, има нужда от бързо спиране (забавяне) на двигателя. За тази цел широко се използват механични спирачки, но самата асинхронна машина може да изпълнява функциите на спирачно устройство, работещо в един от спирачните режими. В този случай механичните спирачки се използват като резервни или аварийни, както и за поддържане на механизма в стационарно състояние.

Разграничават се следните спирачни режими на асинхронни машини:

генераторно спиране;
динамично спиране;
спиране на опозицията.

2.13.1. Генераторно спиране

Машината влиза в режим генератор, ако $ n gt n_0 $, т.е. ако роторът се върти по-бързо от магнитното поле. Този режим може да възникне при регулиране на скоростта на въртене, като се увеличи броят на двойките полюси или се намали честотата на източника на захранване, както и в машините за повдигане и преместване при спускане на товара, когато роторът започне да се върти по-бързо от магнитното поле под влияние на тежестта на товара.

В режим на генератор се променя посоката на електромагнитния момент, т.е. става инхибирано, под действието на което се наблюдава бързо намаляване на скоростта на въртене. В същото време фазата на тока в статорната намотка се променя, което води до промяна в посоката на пренос на електрическа енергия. В режим генератор, енергията се връща в мрежата.

На фиг. 2.25 представя механичните характеристики на генераторното спиране чрез намаляване на натоварването (а) и намаляване на честотата на източника на захранване (b).

Оставете двигателя с дадено натоварване върху вала да работи в точката $ A $ (фиг.2.25.а). Ако роторът започне да се върти по-бързо от магнитното поле при действието на намаленото натоварване и работната точка удари $ B $, а след това $ n_to gt n_0 $, машината ще развие спирачен момент и скоростта на въртене ще намалее до по-малко от $ n_0 $. Едно от предимствата на генераторното спиране в асинхронните машини е, че преходът към режима на генератора се осъществява автоматично, когато роторът започне да се върти по-бързо от магнитното поле. Това предпазва асинхронните двигатели от авария, която може да възникне при постояннотокови двигатели. Асинхронните двигатели не могат да влязат в превръзката. Максималната честота на въртене на ротора е ограничена от честотата на въртене на магнитното поле.

Нека двигателят работи с дадено натоварване върху вала в точката $ A $ на характеристиката 1 (фиг.2.25.b). Чрез намаляване на честотата на захранването, работната точка трябва да отиде до точката $ C $ на характеристика 2. Но ако $ n_A $ е по-голяма от новата намалена честота на въртене на магнитното поле $ n_$, машината от точка $ A $ отива до точка $ B $, работи на сегмента $ B - n_$ в режим генератор. Поради това се наблюдава бързо намаляване на скоростта на въртене. На сегмента $ n_- машината работи в режим на двигателя, но има по-нататъшно намаляване на скоростта на ротора, докато въртящият момент е равен на въртящия момент на товара (t $ C $). Ново състояние на равновесие с дадено натоварване се получава в точката $ C $. Генераторното спиране е най-икономичният режим, защото механичната енергия се преобразува в електрическа енергия и енергията се връща в мрежата. Едно от предимствата на този спирачен режим е спонтанният му вид, т.е. не се изисква оборудване за мониторинг.

2.13.2. Динамично спиране

Този спирачен режим се използва за прецизно спиране на мощни двигатели. По време на спирането, статорната намотка е изключена от променливотоковото напрежение и е свързана към източник с постоянно напрежение. В този случай статорната намотка ще създаде постоянно неподвижно магнитно поле. Когато роторът се върти спрямо това магнитно поле, посоката на ЕМФ и тока на ротора се променя, което ще доведе до промяна в посоката на електромагнитния момент, т.е. той ще бъде потиснат. Под влияние на този момент възниква инхибиране. Чрез промяна на напрежението, приложено към намотката на статора, можете да регулирате времето на забавяне. Основното предимство на този спирачен режим е точното спиране. Постоянното напрежение може да се подава към намотката на статора само за времетраенето на спирането. След спиране на двигателя трябва да бъде изключен от DC мрежата.

На фиг. 2.26 показва включването на индукционен двигател и механични характеристики при динамично спиране.

Нека двигателят работи с товар от $ A $. При прилагане на постоянен ток към намотката на статора, работната точка ще се движи от точка $ A $ до точка $ B $ на спирачната характеристика 2.

При действието на спирачния електромагнитен момент честотата на въртене ще бъде намалена до пълно спиране (точка 0).

Основните недостатъци на динамичното спиране: нуждаят се от източник на постоянен ток и неикономични.

2.13.3. Спиране от опозиция

Този режим на спиране възниква при обръщане на двигателя и често се използва за бързо спиране на двигателя.

На фиг. 2.27 представя механичните характеристики на индукционния двигател при спиране на противоположното за директно (1) и обратно (2) реда на фазовото въртене.

Нека моторът с товара на вала работи в точката $ A $. За да се забави двигателят, е необходимо да се промени последователността на фазите, т.е. превключете две фази. В същото време, работната точка отива до точката $ B $ (Фигура 2.27). На раздел $ B - C $ машината работи в режим на електромагнитна спирачка, като развива спирачен момент, при който се получава бързо намаляване на скоростта до нула. В точката $ C $ двигателят трябва да бъде изключен от мрежата, в противен случай той ще се върне обратно.

Предимството на този спирачен режим е бързото спиране, защото спирачният момент действа по цялата спирачна дистанция. Недостатъци: големи течения и загуби на намотките по време на спиране, е необходимо оборудване, което контролира скоростта на въртене и изключва мотора от мрежата, когато спре. Ако при задвижването на даден механизъм двигателят често работи в обратен режим, е необходимо да се надцени неговата мощност поради големите загуби на мощност.

2.14. Коефициент на мощността на асинхронен двигател и зависимостта му от натоварването на вала

Факторът на мощността се определя от съотношението

S_1 $ - активна, реактивна и пълна мощност на двигателя.

където: $ P_2 $ - мощност на вала (нетна мощност;
$ ΔP $ - загуба на мощност.

където: $ ΔP_<эл>$ - електрически загуби (загуби при нагряване на намотките);
$ ΔP_<ст>$ - загуба на стомана (загуби от топлинна енергия);
$ ΔP_<мех>$ - механични загуби.

Електрически загуби $ ΔP_<эл>$ зависи от токовете в намотките и се увеличава с увеличаване на натоварването на вала. Загубите в стоманата не зависят от натоварването на вала, но зависят от напрежението, приложено към намотката на статора.

Механичните загуби са трайни загуби.

В номиналния режим, $ cos φ_н = 0.75 ÷ 0.95,

Намален $ cos φ_<хх>$ се обяснява с факта, че активната мощност е ниска ($ P_<1хх>= ΔP_<эл>+ΔP_<ст>+ΔP_<мех>$), а реактивната мощност $ Q_1 $ остава същата като в номиналния режим.

На фиг. 2.28 показва зависимостта на коефициента на мощността на индукционния двигател от натоварването на вала.

При голямо натоварване на асинхронен двигател той има нисък фактор на мощност, който е неикономичен.

За да увеличите $ cos φ $ при ниско натоварване, препоръчваме да намалите напрежението, подадено към двигателя. Това намалява реактивната мощност и факторът на мощността се увеличава.

Принципът на работа на асинхронен двигател с диаграми на свързване

Принципът на трифазния двигател

Основните предимства на асинхронните двигатели

Разбира се, трифазните машини не са без недостатъци.

Различни схеми за свързване на асинхронни двигатели към 380 волта мрежа

Как да свържете трифазен мотор "звезда"

Извършваме връзката по схемата "триъгълник"

Асинхронен двигател - принцип на работа и устройство

приспособление

Принцип на действие

Устройство и принцип на работа на асинхронен двигател

Устройство, принцип на действие на асинхронен двигател

Асинхронен двигател - принцип на работа и устройство

приспособление

Принцип на действие

Трифазен асинхронен двигател

Трифазен асинхронен двигател с катеричка

Дизайн на асинхронни двигатели

Принципът на действие. Въртящо се магнитно поле

Концепцията за въртящо се магнитно поле

Действие на въртящо се магнитно поле върху затворена намотка

Индукционен двигател с роторна качулка

Асинхронен двигател с приплъзване. Скорост на ротора

Преобразуване на енергията

Асинхронна връзка на двигателя

Трифазен променлив ток

Звезда и триъгълник

Трифазен асинхронен двигател

Трифазен асинхронен двигател с катеричка

Действие на въртящо се магнитно поле върху затворена намотка

Асинхронен двигател с приплъзване. Скорост на ротора

Асинхронни машини

2.1. История на създаването и обхвата на асинхронните двигатели

2.2. Устройството на трифазната асинхронна машина

2.3. Получаване на въртящо се магнитно поле

2.4. Режими на работа на трифазна асинхронна машина

Режим на двигателя

Режим генератор

Режим на електромагнитна спирачка

2.5. Процеси в асинхронна машина

2.5.1. Статорна верига

2.5.2. Верижен ротор

2.5.3. Статорен ток

2.6. Електромагнитна асинхронна машина за момента

2.7. Зависимостта на електромагнитния момент от плъзгането

2.8. Механична характеристика на асинхронен двигател

2.9. Съвместната работа на асинхронния двигател с товара върху вала

2.10. Изкуствени механични характеристики

2.11. Пускане на асинхронен двигател

2.11.1. Директна връзка с мрежата

2.11.2. Започнете при намалено напрежение

2.11.3. Реостатично пускане на асинхронни двигатели

2.11.4. Използване на двигатели с подобрени начални свойства

2.12. Регулиране честотата на въртене на асинхронните двигатели

2.12.1. Променете шайбата

2.12.2. Променете броя на двойките полюси

2.12.3. Променете честотата на захранването

2.13. Режими на спиране Асинхронни машини

2.13.1. Генераторно спиране

2.13.2. Динамично спиране

2.13.3. Спиране от опозиция

2.14. Коефициент на мощността на асинхронен двигател и зависимостта му от натоварването на вала

За Повече Статии За Електричар

Подово Отопление

Заземяване