Б-12-2 Способы регулир-ия частоы вращения асинхронного двигателя.

Из формулы скольжения S=(n₁-n₂)/n₁ следовательно n₂=n₁(1-S) n₂=(60f₁/p)(1-S)^* f₁-частота питающего двигатель напряжения. р-число пар полюсов из формулы(*) что n₂-можно менять тремя способами. 1)изменение частоты питающего напряжения f₁. Для этого необходим специальный источник питания с напряжением регулируемым по частоте и по величине такие источники называются необротимыми частотами.

Данный способ требует применения дорогого электрического оборудования, но обеспечивает экономичное регулирование скорости вращения. В настоящее время чаще всего применяют тиристорные преобразователи частоты. 2)Изменение числа пар полюсов двигателя этот способ экономичен, обеспечивает ступенчатое изменение частоты вращения и пименяется только для асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротром. Промышленностью выпускаются специальные 2-3-4-х скоростные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором. 3)изменение скольжения. Этот способ применяется для асинхронных двигателей с фазным ротором путем включения в цепь обмотки ротора регулировочного реостата, что позволяет изменить вид зависимости М – S

Мсопр- момент сопротивления механизма присоединенного к валу двигателя. Чем больше сопротивление регулировочного реостата, тем с большим скольжением следовательно с меньшей частотой вращения n₂, вращается ротор двигателя. Данный способ не экономичен и его применяют преимущественно для двигателя малой мощности.

Для регул-я частоты вращ асинхр-х двиг-ей с короткозамкн. Ротором обычно исп-ся метод частного регулир-ия , предст-й собой плавное регулир-е частоты вращ магню поля путем рег-я частоты тока в обиотках статора, и метод изменения числа пар полюсов вращ-ся магн.поля, при кот. частота вращ-ия магн.поля измен-ся скачком. Для регулир-я частоты вращ. асинхр.двиг-й с фазным ротором исп-ся метод реастатного регулир-я, предст-ее собой плавное регулир-е скольж-е ротора путем изменения активного сопрот-я его фазных обмоток .

Частное регулирование. Наиболее перспективным методом управл-ия частотой вращ-я асинхронного двиг-ля явл-ся регулир-е частоты переем-го тока статора двиг-ля. Угловая скорость вращ-ся поля ωп=2Пf/p. След-но, при измен-ии частоты тока f пропорц-о измен-ся угловая скорость поля.

Условием поддержания постоянства вращающего момента двигателя при регулир-ии частоты будет U1/f=const. Если регулировать частоту тока и напр-я, соблюдая указ-ое условие, то механ-ие хар-ки двиг-ля будут остав-ся жестким, а максим.мом.почти независ-м от частоты. В тоже время мощность будет измен-ся пропорционо-о частоте тока, т.к. P2=MврWp. Регулированием изменением числа пар полюсов. При постоян-й частоте сети угловая скорость вращающегося поля зав-т только от числа пар полюсов этого поля, определяемого обмоткой статора. Если на статаоре поместить 2 отдел ьные обмотки -1, образующую p пар, а др.образ-ую р` пар полюсов, то , включив сеть первую или 2 обмотку, мы получим частоту вращ. поля :n1=60f/p или n1`=60f/p`, n1/n1`=p`/p, соотв-но образом будут различ-ся и частота вращ. двиг-ля.

Реостатное регулирование. В 3-х фазных асинхр-х двиг-х с фазным ротором использ-ся реастатный способ регулир-я частоты вращ. ротора. Это достиг-я в ведением в цепь фазных обиоток ротора регулир-го трех фазного реастата , как при пуске двиг-ля. Мощность вращающегося поля Рвр:п без учета потерь эн-ии в сердечнике статора состоит из мощности потерь проводниках обмотки ротора . Р пр2=r`в2(I`2)в квадрате.и механич-й мощности:Рмех=r`в2(1-s/s)(I`)в квдрате. Отношение :Рпр2/Рмех=s/(1-s)=(n1-n)/n показ-т, что доля мех-й мощн. уменьш-ся прямо пропорц-о уменьшению частоты вращения ротора, в тоже время соотв-о увелич-ся доля мощн-и потерь в активном сопротивлении цепи ротора.

Б.13.1) Неразветвленная цепь синусоидального тока. Векторная диаграмма для неразветвленной цепи. Режим резонанса напряжений.

По 2 закону Кирхгоффа напряжение на зажимах цепи = сумме падений напряжений на участках этой цепи.

U=U_R1+U_l1+U _R2+ U_l2 +U_c=JR₁+jX_l1J+JR₂+jX_l2J-jX_cJ=J(R₁+ jX_l1+R₂+ jX_l2-jX_c)=JZ. Z=R₁+R₂+j(X_l1+ X_l2-X_c)=∑R+∑jX ∑R- активное сопротивление ∑jX-реактивное сопротивление

.

φ=arctg X/R

Векторная диаграмма для разветвленной цепи.1) X_l1+X_l2>X_c 2) X_l1+X_l2<X_c

3) X_l1+X_l2= X_c Цепь носит активный характер. Резонанс напряжений возможен в неразветвленной цепи с индуктивным L, емкостным С и резистивным R Условие резонанса напряжений: X_c= X_l

Режим резонансных напряжений можно получить изменяя емкость С. Построим топографическую (потенциальную диаграмму напряжения для производительности цепи). В такой диаграмме напряжения откладывается в такой же последовательности, какой они присутствуют на схеме.

28 Рабочие характеристики асинхронного двигателя. Механические характеристики наглядно показывает свойства асинхронного двигателя как части электропривода. Но для более полного выявления свойств самого двигате5ля служат его рабочие характеристики – так принято называть зависимости от полезной мощности Р₂ двигателя на валу частоты вращения n, вращающего момента М, коэффициента мощности коэффициента cosφ и КПД . Все рабочие характеристики снимаются при номинальных частоте сети f и напряжении между выводами статора U₁=U_1ном. Вращающий момент складывается из полезного момента М₂ и момента холостого хода М_х М₂=Р₂/ω_р(угловая скорость двигателя).

Что касается зависимости cosφ₁ двигателя от нагрузки, то его изменения обусловлены следующими соотношениями. Намагничиваю­щий ток двигателя мало зависит от нагрузки, так как ее увеличение вызывает лишь возрастание потокосцеплений рассеяния, пропорциональных токам в обмотках статора и ротора, а главный магнитный поток машины при возрастании нагрузки незначительно уменьшается. Но активный ток двигателя пропорционален его механической нагрузке. Таким образом, с увеличением нагрузки двигателя относительное значение реактивного тока быстро убывает, a cos ф₁ увеличивается. При холостом ходе двигателя его коэффициент мощности довольно низок — примерно 0,2. С увеличением нагрузки он быстро возрастает и достигает максимального значе­ния (0,7—0,9) при нагрузке, близкой к номинальной. Таким образом, даже у полностью загруженного двигателя реактивный ток составляет 70—40 % тока статора.

Неполная загруженность асинхронных двигателей является одной 'из главных причин низкого cosφ промышленных предприятий. Естественным способом повышения cosφ является полная загрузка асин­хронных двигателей. Главный магнитный поток двигателя пропорционален напряжению на статоре. Намагничивающий ток, возбуждающий этот поток, при заданном значении потока обратно пропорционален магнитному сопротивлению на пути потока. В этом магнитном сопротивлении большую часть составляет сопротивление воздушного зазора между статором и ротором. По этой причине конструктор стремится сократить этот зазор до минимума, определяемого условиями подвижности в подшипниках и необходимым запасом на их износ, прогибом вала и точностью центровки. С увеличением номинальной мощности двигателя необходимый воздушный зазор возрастает значительно медленнее этой мощности, благодаря чему с повышением номинальной мощности двигателя его cosφ увеличивается. С уменьшением номинальной частоты вращения двигателя увеличивается его магнитный поток, так как при меньшей частоте вращения он индуктирует в фазной обмотке статора меньшую ЭДС. Следовательно, у тихоходных двигателей намагничивающий ток относительно больше, a cosφ существенно меньше.

Коэффициент полезного действия определяется отношением полез­ной мощности на валу Р₂ к мощности Р₁₍ определяющей потребление двигателем энергии из сети:

Мощность Р₁ равна сумме полезной мощности и мощности всех потерь в двигателе:

Мощность всех потерь энергии в двигателе можно разделить на постоянную составляющую, практически не зависящую от нагрузки, и переменную составляющую, зависящую от нее.

Мощностью постоянных потерь энергии в двигателе можно считать мощность потерь в сердечнике статора на гистерезис и вихревые токи и мощность механических потерь, которая определяется экспериментально из опыта холостого хода двигателя.

Мощностью переменных потерь энергии в двигателе является мощность потерь на нагревание проводников обмоток статора и ро­тора, она равна:

Своего максимального значения (65—95 %) КПД достигает, когда переменные потери равны постоянным (см. § 8.9). У большинства двигателей этот максимум КПД имеет место примерно при нагрузке, равной 75 % номинальной, так как двигатели проектируются с учетом того обстоятельства, что далеко не всегда они полностью загру­жены.