Расчет и построение механических характеристик асинхронного двигателя
Асинхронные двигатели получили широкое распространение благодаря простоте своей конструкции и высокой надежности. При подаче на обмотки статора напряжений, сдвинутых по фазе ни 120°, по обмоткам протекают токи, создается круговое вращающее магнитное поле, пересекающее обмотки ротора и наводящее в них ЭДС. Так как обмотка ротора имеет замкнутую электрическую цепь, в ней под действием ЭДС возникает ток. При взаимодействии роторных токов с вращающимся магнитным полем статора создается вращающий электромагнитный момент на валу электродвигателя. Под действием этого момента ротор вращается и сторону вращающегося магнитного поля статора, причем частота вращения ротора двигателя всегда меньше частоты вращения магнитного поля статора. Частота вращения магнитного поля находится в строгой зависимости и от частоты f1подводимого напряжения сети и числа пар полюсов pдвигателя: (4.1) где f1 – частота питающей сети; p - число пар полюсов. Одним из показателей, характеризующих работу асинхронного двигателя, является скольжение ротора, под которым понимается отношение (4.2) где n1 - частота вращения магнитного поля статора; n2 - частота вращения ротора электродвигателя; w1 – угловая скорость магнитного поля статора; w2 - угловая скорость ротора электродвигателя. При выводе уравнения механической характеристики асинхронного двигателя необходимо обратиться к упрощенной схеме замещения (см. рис. 4.1). Рисунок 4.1 – Упрощенная схема замещения асинхронного электродвигателя В соответствии с приведенной схемой находим выражение для приведенного вторичного тока: , (4.3) где R1, R2’ - соответственно первичное и вторичное приведенные активные сопротивления; R0 , X0 - активное и реактивное сопротивление контура намагничивания; X1, X2’ -первичное и вторичное приведенное сопротивление рассеяния; S - скольжение двигателя. Вращающий момент асинхронного двигателя может быть определен из выражения потерь: (4.4) (4.5) Подставляя значение I2в (4.5), получаем уравнение механической характеристики асинхронного двигателя: (4.6) Из выражения (4.6) видно, что угловую скорость вращения асинхронного двигателя можно регулировать изменением напряжения на зажимах двигателя, введением добавочного сопротивления в цепь статора или ротора, а если обратиться к выражению (4.1), то становятся очевидными еще два способа регулирования угловой скорости, а именно: изменением числа пар полюсов и изменением частоты питающей сети.
Использование уравнения (4.6) для практических расчетов весьма затруднительно, поэтому в практических расчетах пользуются формулой Клосса: (4.7) или общей формулой (4.8) где Мкр - максимальный (критический) момент двигателя, Н*м; Sкр - скольжение, соответствующее максимальному моменту; q - параметр, зависящий от конструктивных особенностей. Максимальный (критический) момент двигателя Мкр определяется по номинальному моменту двигателя Мн и его перегрузочной способности mк: (4.9) Значение критического скольжения Sкр с достаточной степенью точности может быть определено по соотношению , (4.10) где Sн - номинальное скольжение; mк - кратность критического момента. Параметр q рассчитывается по соотношению (4.11) (4.12) где mп - кратность пускового момента. Характерными точками механической характеристики асинхронного электродвигателя являются: точка пуска с координатами w = 0; М = Мн; точка провала на пусковой ветви, угловая скорость, в которой w соответствует скольжению S = 0,8, М = Ммин; критическая точка с координатами wкр и М = Мкр; номинальная точка w = wн, М = Мн; точка холостого хода, в которой w = w1; М = 0 (см. рис. 4.2). Участок механической характеристики в интервале угловых скоростей от w = w1 до w = wкр называется рабочей частью характеристики. В интервале угловых скоростей от w = wкр до w = 0 находится пусковой участок механической характеристики. Рисунок 4.2 – Механическая характеристика асинхронного двигателя Пример 4 Рассчитать и построить механическую характеристику асинхронного двигателя типа АИР56А2. Паспортные данные: Рн=0,18кВт; nн=2730 об/мин; hн=0,68; cos j = 0,78; ; . Решение об/мин; ; ; ; ; ; ; ;
Результаты расчетов механической характеристики по общей формуле Клосса сводим в таблицу 4.1. По полученным данным строим зависимости М=f(w) и М=f(S) (см. рис. 4.3). Таблица 4.1 – Результаты расчетов механической характеристики асинхронного двигателя типа АИР56А2
Рис. 4.3 – Механические характеристики асинхронного двигателя типа АИР56А2 Асинхронные электродвигатели с современными способами регулирования скорости вращения не уступают электродвигателям постоянного тока. Основными способами регулирования являются: включение сопротивления в цепь ротора (только для двигателей с фазным ротором); изменение числа пар полюсов или изменение частоты питающего тока, изменение величины подводимого напряжения. Применяют также электромагнитные муфты скольжения. Регулирование переключением числа пар полюсов применяют для многоскоростных электродвигателей с короткозамкнутым ротором. Недостатком является ступенчатое регулирование скорости.
©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|