Пуск асинхронного двигателя в ход
При рассмотрении переходных процессов при пуске рассматривается случаи, когда двигатель включается в сеть при разомкнутой и замкнутой обмотке ротора. В первом случае явления в АД носят такой же характер, что и при включении трансформатора тока при разомкнутой вторичной обмотке. И так же, как и в трансформаторе наиболее опасным является включение, когда напряжение проходит через нуль ( ). При этом магнитный поток определенной фазы, имеющий установившуюся и свободную составляющие, может в два раза превышать поток машины в нормальном режиме работы. Это приводит к возрастанию тока намагничивания, который может быть в несколько раз выше номинального тока двигателя. На рисунке 9.12 приведены осциллограммы тока двух фаз при подключении к сети к сети двигателя АК 41/4-42 при разомкнутом фазном роторе. В данном случае ток включения существенно превышает не только установившийся ток холостого хода, но и номинальный ток двигателя. Если в сеть включается двигатель с замкнутым накоротко и заторможенным ротором (это реальный пуск), то в первый момент времени n=0 и явления качественно те же, что и при внезапном коротком замыкании трансформатора.
(9.38)
Поскольку магнитный поток пропорционален намагничивающему току Iµ, то можно записать (9.39) где - угол между векторами и .
Отметим также, что поскольку электромагнитный момент в АД определяется симметричным действием токов фаз, то в (9.39) под токами и понимаются не фазные токи, а так называемые изображающие векторы, амплитуды которых равны геометрической сумме токов всех фаз, а направления совпадают с направлениями амплитуды волны МДС, образованной данной составляющей токов. Следовательно, в установившемся режиме векторы изображающих векторов токов вращаются относительно статора АД с угловой частотой . Векторная диаграмма, отражающая переходные процессы при пуске АД, дана на рисунке 9.14, где показаны векторы ЭДС и все составляющие токов: - установившиеся значения токов ротора и намагничивания; - свободные составляющие этих токов при t=0. Если статор мысленно вращать в сторону, противоположную вращению поля, то изображающие векторы установивших токов будут неподвижными, что и отражается на векторной диаграмме. Свободные составляющие образуют волну МДС, ось которой неподвижна относительно обмоток статора. Поскольку статор вращается, то изображающие векторы токов вращаются вместе со статором по часовой стрелке и одновременно затухают с определенными постоянными времени. В частности, вращаясь, они изменяются по величине по закону , (9.40) , (9.41) где - (9.42) постоянная времени для свободного тока; (9.43) - постоянная времени для свободной составляющей тока намагничивания. Соотношения между токами и постоянными времени различно. При пуске двигателя приведенный ток ротора почти равен току статора и в 15…20 раз превосходит по величине намагничивающий ток. Наоборот, постоянная времени почти на два порядка больше, чем . По мере разгона двигателя свободные составляющие вращаются по часовой стрелке с угловой скоростью ω и спустя время t поворачиваются на угол β=ωt. Текущие значения этих токов на векторной диаграмме обозначены . В результате взаимодействия составляющих токов при пуске АД образуется, по меньшей мере, четыре составляющих момента. 1. (9.44) Это положительный установившийся момент, направленный против часовой стрелки и приводящий ротор во вращение. 2. , (9.45)
где , (9.46) Знак минус в (9.46) отражает то, что направление угла от отсчитывается против часовой стрелки. Учтя (9.44) и приняв во внимание, что , после преобразований получаем (9.47)
3. .(9.48) Учтя (9.44) и приняв во внимание, что , после преобразований получаем (9.49) 4. . (9.50) Составляющая тока затухает значительно быстрее, чем составляющая (так как ) , поэтому можно считать, что . При этом предположении получаем
Поскольку составляющие момента, изменяющиеся с постоянной времени , быстро затухают, переходный электромагнитный момент при пуске определяется, главным образом, составляющей (9.47), а соотношение для полного электромагнитного момента имеет вид . (9.52) В момент включения переходный момент равен и противоположен пусковому установившемуся моменту (т.1 на рисунке 9.15).
По мере разгона двигателя составляющая момента пульсирует, а ее затухание в двигателях малой и средней мощности происходит за 0,3…1,5 сек. Это и находит отражение в осциллограмме, показанной на рисунке 9.11. Отношение переходного момента к пусковому установившемуся моменту определяется отношением и может превышать десятикратное значение. ©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|