Асинхронные двигатели.

После изучения настоящего раздела студент должен:

1) знать содержание терминов: скольжение, синхронная скорость, круговое вращающееся магнитное поле, короткозамкнутый ротор, контактные кольца, поток полюса, глубокопазный ротор, двойная «беличья клетка»; способы изменения направления вращения магнитного поля; устройство и области применения двух типов трехфазных асинхронных двигателей; условные обозначения трехфазных асинхронных двигателей на схемах; вид механических характеристик; способы регулирования скорости вращения двигателя;

2)понимать принцип возбуждения многополюсного вращающегося магнитного поля; принцип действия трехфазной асинхронной машины в режимах двигателя, генератора и электромагнитного тормоза; факторы, влияющие на частоту вращения ротора трехфазного асинхронного двигателя; возможность замены трехфазного асинхронного двигателя с вращающимся ротором эквивалентным асинхронным двигателем с неподвижным ротором; аналогию физических явлений в трехфазном асинхронном двигателе с неподвижным ротором и в трансформаторе с резистивной нагрузкой; энергетические преобразования в трехфазном асинхронном двигателе;

3) уметь осуществлять пуск асинхронного двигателя; оценивать величины номинального, пускового и максимального моментов, пускового тока и номинального скольжения по данным каталога.

Приступая к изучению этой темы, необходимо понять условия возбуждения вращающегося магнитного поля.

Изучение асинхронного двигателя надо начинать с его устройства и принципа работы. Необходимо обратить особое внимание на электромагнитные процессы, возникающие в двигателе, как при его пуске, так и в процессе работы. Векторная диаграмма и эквивалентная схема асинхронного двигателя облегчают изучение его работы и используются при выводе основных уравнений. Эксплутационные параметры асинхронного двигателя наглядно демонстрируются при помощи механических и рабочих характеристик.

Механические характеристики и могут быть построены по расчетной формуле вращающего момента:

, (10)

где М - вращающий момент двигателя в ; , , и - сопротивления статорной и роторной обмоток; - число фаз статора; - число пар полюсов; - фазное напряжение статорной обмотки; - скольжение.

По зависимости легко построить характеристику . Механические характеристики могут быть построены и по данным каталога. Известно, что

, (11)

где - критический (максимальный) вращающийся момент двигателя; - скольжение, при котором двигатель развивает критический момент.

Зная отношение критического момента к номинальному и определив номинальный момент как , где - номинальная мощность двигателя; - номинальная скорость вращения ротора, легко получить выражение для .

Рассматривая уравнение (11) для номинального режима и учитывая, что , получим

. (12)

Решая уравнение (12) относительно критического скольжения, получаем

.

Зная и и задаваясь значениями в пределах от 0 до 1, легко построить механическую характеристику , данные, для построения которой получают из уравнения (11).

Характеристика получается из характеристики , учитывая при этом, что

(13)

где об/мин-скорость вращения магнитного поля.

Механические характеристики асинхронного двигателя, изображенные на рис. 16, а и 16, б, показывают свойства двигателя в системе электропривода; пусковые свойства, перегрузочную способность, устойчивость работы.

Рис. 16

Для более полного выявления свойств двигателя служат рабочие характеристики, которые показывают зависимость скорости вращения ротора , вращающего момента М, к.п.д. , тока статора и коэффициента мощности от мощности на валу двигателя . Эти характеристики могут быть рассчитаны по данным каталога или получены в процессе испытания двигателя в лабораторных условиях.

Рабочие характеристики асинхронного двигателя изображены на рис.17.

Рассмотрим примеры решения задач по асинхронным двигателям.

Задача. Номинальная мощность трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором кВт, номинальное напряжение В, номинальное число оборотов ротора об/мин, номинальный к.п.д. и номинальный коэффициент мощности . Кратность пускового тока , а перегрузочная способность двигателя . Определить: 1) потребляемую мощность; 2) номинальный и максимальный (критический) вращающие моменты; 3) пусковой ток; 4) номинальное и критическое скольжения. Построить механические характеристики и

Рис. 17

Решение.Потребляемая мощность

кВт.

Номинальный и максимальный моменты:

.

.

Номинальный и пусковой токи:

А;

А.

Номинальное и критическое скольжения:

;

.

Механические характеристики строятся по уравнению (11):

.

Таблица 2

№ п/п	s	n, об/мин	M,
	0,053		67,3
	0,4		104,3
	0,175
	0,2		120,5
	0,3		105,3
	0,4		88,8
	0,5		75,5
	0,6		65,2
	0,7
	0,8		50,5
	0,9		45,5
			41,2

Задаваясь скольжением s от 0 до 1, подсчитываем вращающий момент. Скорость вращения ротора определяем из уравнения (13). Расчетные данные приведены в табл. 2.

Характеристики, построенные по данным табл. 2, изображены на

рис. 18, а, б.

Рис. 18

Литература

Основная:

Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника: учеб. для вузов. М.: Высшая школа, 2008. 542 с.

Дополнительная:

Клюшников О.И., Степанов А.В., Теоретические основы электротехники. В 2 ч. Ч. 1. Линейные электрические цепи постоянного тока. Учебное пособие для вузов.: Рос. гос. проф.- пед. ун-т.- Екатеринбург: Издательство РГППУ, 2006.- 72 с.

Клюшников О.И., Степанов А.В., Теоретические основы электротехники. В 2 ч. Ч. 2. Электрические цепи однофазного синусоидального тока. Учебное пособие для вузов.: Рос. гос. проф.- пед. ун-т.- Екатеринбург: Издательство РГППУ, 2007.- 96 с.

Прошин В.М., Лабораторно-практические работы по электротехнике. Учебное пособие: 2-е изд., Академия, 2007.- 188 с.

Методические указания

для выполнения контрольной работы

по дисциплине

« электротехника и электроника»

(ГОС - 2000)

Подписано в печать 02.09.12 г. Формат 60х84/16. Бумага для множительных аппаратов печать плоская. Усл. печ.л. 1,6 Уч изд. ФГБОУ ВПО «Уральская ГСХА» Тираж 100 экз. Заказ № 1. Издательство ФГБОУ ВПО «Уральская ГСХА» Екатеринбург