Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Мощность двигателя асинхронного

Асинхронный двигатель - большая мощность

Cтраница 1

Асинхронные двигатели большой мощности иногда выполняются с фазным ротором. Для уменьшения пусковых токов или по другим соображениям пуск таких двигателей выполняется путем уменьшения ступенями сопротивления в цепи ротора. Пуск производится вручную или автоматически. [1]

Асинхронные двигатели большой мощности, если непосредственный пуск их от сети по каким-либо причинам недопустим, могут пускаться через автотрансформатор ( фиг. Пусковое напряжение при этом может быть произвольно понижено. [2]

В асинхронных двигателях большой мощности с фазными роторами, через обмотки которых протекает большой ток, применяют стержневые обмотки ротора. Их изготовляют из стержней, которые согнуты из голых медных шин, изолированных при помощи обертывания изоляционными материалами. Для стержневых обмоток используют шины прямоугольного сечения или со скругленной гранью. Однако встречаются стержневые обмотки и с четырьмя стержнями в пазу. Такие обмотки можно рассматривать как двухстержневые, но с удвоенным числом пазов. Стержневые обмотки могут быть волнового и петлевого типа. [3]

В асинхронных двигателях большой мощности с фазными роторами, у которых через провода обмотки протекает большой ток, применяются стержневые обмотки ротора. Они изготовляются из стержней, согнутых из голых медных шкн, изолированных при помощи обвертывания изоляционными материалами. Однако встречаются стержневые обмотки и с четырьмя стержнями в пазу. Такие обмотки можно рассматривать как двухстержневые, но с удвоенным числом пазов. [4]

Для запуска асинхронного двигателя большой мощности, а также для двигателей средней мощности при недостаточно мощных электрических сетях запуск выполняют при пониженном напряжении. [7]

Для защиты асинхронных двигателей большой мощности с тяжелым пуском ( пусковые токи имеют большую кратность и длительное затухание) разработаны реле серии РТ-90. Для отстройки защиты от пусковых токов возникла необходимость более раннего перехода характеристики в независимую часть. Сдвиг характеристики достигнут следующим образом. Число витков в катушке увеличено в 1 75 раза. [9]

Учитывая трудности, возникающие при конструировании быстроходных асинхронных двигателей большой мощности с фазным ротором ( о 3000 об / мин), может оказаться целесообразной замена одного приводного двигателя двумя вдвое меньшей мощности каждый. Увеличение номинальной скорости вращения двигателя приводит к уменьшению его веса и стоимости, а также к созданию более надежного и дешевого повышающего редуктора. При использовании двух двигателей вдвое меньшей мощности уже в настоящее время можно создать привод мощностью до 7000 кет при По 3000 об / мин. [10]

Дело в том, что по обстоятельствам военного времени заводы были вынуждены устанавливать асинхронные двигатели часто большей мощности, чем это требовалось условиями работы привода. [11]

Станции предназначены для управления асинхронными двигателями большой мощности. [12]

Но вместе с тем и пусковой момент снижается в 3 раза. Для снижения напряжения при пуске асинхронных двигателей большей мощности применяют или реактивные сопротивления, или включение через автотрансформатор. [13]

Снятие опытным путем рабочих характеристик асинхронных двигателей часто представляет большие трудности: надо иметь нагрузочную машину, центрировать, градуировать ее показатели, собирать измерительную схему. Особенно трудно с достаточной точностью снимать рабочие характеристики асинхронных двигателей большой мощности. Провести опыт холостого хода и короткого замыкания значи-тельно проще. [14]

Основным исполнением асинхронных электродвигателей мощностью до 100 кет являются двигатели с короткозамкнутым ротором. Однако для приводов с повышенным пусковым моментом применяют двигатели с фазным ротором. Асинхронные двигатели большей мощности изготовляют со стержневыми обмотками. Кроме того, со стержневыми обмотками выпускают асинхронные двигатели кранового типа, где исполнение с фазным ротором является основным. [15]

Страницы: 1 2

www.ngpedia.ru

Трехфазный асинхронный двигатель

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

"Трехфазный асинхронный двигатель"

Введение

Асинхронной машинойявляется электромеханический преобразователь, в котором возникновение момента на валу ротора возможно лишь при различных скоростях вращения магнитного поля и ротора.

Асинхронные машины наибольшее распространение получили как двигатели. Это основной двигатель, применяемый в промышленности, сельском хозяйстве и в быту. Только асинхронных двигателей единых серий мощностью от 0,6 до 400 кВт в нашей стране ежегодно выпускается около 10 млн. Асинхронных микродвигателей мощностью от 0,6 кВт изготовляется несколько десятков миллионов в год.

Электротехническая промышленность выпускает асинхронные двигатели в большом диапазоне мощностей. Предельная мощность асинхронных двигателей – несколько десятков мегаватт. В индикаторных системах применяются асинхронные двигатели мощностью от долей ватта до сотен ватт. Частота вращения двигателей общего назначения – от 3000 до 500 об/мин.

В генераторном режиме асинхронные машины применяются редко. Для создания поля в зазоре асинхронной машины необходима реактивная мощность, которая забирается из сети или от других источников реактивной мощности. Асинхронные двигатели не могут работать с cosц=1. Это существенный недостаток асинхронных машин, ограничивающий их применение в генераторном режиме.

При электромеханическом преобразовании энергии в асинхронных машинах, как и в других машинах, происходит преобразование энергии а тепло. Электрические потери в роторе асинхронной машины пропорциональны скольжению. Чтобы большая часть электрической энергии преобразовывалась в механическую, асинхронные машины используются в электроприводах, где допустимо небольшое скольжение (s= = 1–4%). При глубоком скольжении (s=10–50%) асинхронные машины используются редко, так как в это случае большая часть мощности, забираемой из сети, преобразуется в тепло, что приводит к низкому КПД и увеличению габаритов асинхронной машины из-за трудностей, связанных с отводом тепла от активных частей машины.

Наличие в роторе потерь, пропорционально зависящих от скольжения, – одна из особенностей асинхронных машин, обусловливающих их отличие от других типов электрических машин.

Если обмотки ротора представляют собой замкнутые контуры, то при скольжении s=1 вся мощность, поступающая на ротор, преобразуется в тепло. При скольжении s=0 мощность на ротор не поступает. При скольжениях, отличных от 0 и 1, электромагнитная мощность преобразуется в двигательном режиме в механическую мощность и в тепло, а в генераторном режиме – в электрическую и в тепло.

В конструктивном исполнении асинхронные двигатели – наиболее простые, они получили наибольшее распространение.

1. Расчёт характеристик трехфазных асинхронных двигателей

1. Рассчитать рабочие характеристики и построить зависимости частоты вращения n, вращающего момента М2 , тока обмотки статора I1 , потребляемой мощности P1 и коэффициента мощности cos ц1 в функции полезной мощности Р2 .

2. Определить значения критического скольжения Sк , максимального Мmax и пускового Мп моментов двигателя и их относительных значений М*max и M*п .

3. Рассчитать и построить механическую характеристику двигателя М(S) для разных величин скольжения S. Скольжение рекомендуется представлять в процентах (долях единицы значений: S= S% /100). Величину С1 принять равной С1 =1+ X1 /Xм .

Расчет следует выполнить для значений скольжения S= (0,0025; 0,005; 0,01; 0,02; 0,025; 0,03; 0,2; 0,3).

4. Для каждой величины скольжения нужно определить:

– активные Iхха , реактивные Iххр , действующие Iххд , величины тока холостого хода, тока статора I1а , I1р , I1д , тока ротора I2а , I2р , I2д ;

– мощности: потребляемую P1 , преобразованную Pпр и полезную P2 ;

– коэффициент мощности cos ц1 ; к.п.д. з;

– угловую скорость n и момент нагрузки М2 .

Исходные данные:

Номинальная мощность на валу Р2Н , кВт 30

Номинальное линейное напряжение U1Н , В 660

Синхронная угловая скорость n1 , об/мин 750

Коэффициент полезного действия зН 90,5

Коэффициент мощности cos ц1 0,81

Активное сопротивление цепи намагничивания r*М 0,18

Индуктивное сопротивление цепи намагничивания х*М 2,15

Активное сопротивление обмотки статора r*1 0,030

Приведенное активное сопротивление обмотки ротораr2* 0,022

Индуктивное сопротивление обмотки статора х*1 0,073

Приведенное индуктивное сопротивление обмотки роторах2* 0,17

Механические потери Рмех , кВт 0,37

2. Расчёт рабочих характеристик

Для расчёта используем Г-образную схему замещения асинхронного двигателя с вынесенным намагничивающим контуром. При этом определим поправочный коэффициент для заданной схемы:

Рисунок 1. Схема замещения асинхронной машины в Г-образной форме

Для схемы соединения обмоток «звездой» определяем номинальные фазные напряжения и фазные (которые являются также и линейными) токи.

Фазное напряжение:

Приведённая мощность:

Добавочные потери определяем по формуле:

Фазный ток обмоток статора:

Заданные относительные сопротивления переводим в омические.

Коэффициент перевода электрических параметров из относительных единиц в именованные:

Найдём найденное сопротивление в именованных единицах. Определим активное сопротивление цепи намагничивания потери в стали:

Индуктивное сопротивление взаимоиндукции приведённой первичной и вторичной цепи:

Активное сопротивление обмотки статора в именованных единицах:

Индуктивное сопротивление обмотки статора в именованных единицах:

Активное приведённое сопротивление обмотки ротора в именованных единицах:

Определим индуктивное приведённое сопротивление обмотки ротора:

Определяем токи холостого хода ротора и статора.

Полное активное сопротивление рабочего контура:

Определим полное индуктивное сопротивление рабочего контура:

Таким образом полное эквивалентное сопротивление контура намагничивания определяем по формуле:

Определим

Определим действующее значение тока холостого хода статора:

Определим активную составляющую тока холостого хода:

Определим реактивную составляющую тока холостого хода:

Для заданной схемы определим поправочный коэффициент:

Для различных значений S рассчитываем:

1. Токистатора I1a , I1p , I1

2. Токиротора I2a , I2p , I2

3. Коэффициент мощности cosj

4. Потребляемую мощность Р1

5. Полезную мощность Р2

6. Преобразованную мощность Рпр

7. Коэффициент полезного действия h

8. Угловую скорость n

9. Момент нагрузки на валу двигателя М2

Определим приведённое активное сопротивление обмотки статора по формуле:

Определим эквивалентное активное сопротивление рабочего контура:

Приведённое индуктивное сопротивление рабочего контура:

Полное приведённое сопротивление рабочего контура:

Определим коэффициент мощности при S=0,0025

Действующее значение тока ротора:

Активная составляющая тока ротора

Определим реактивную составляющую тока ротора:

mirznanii.com

Особенности асинхронного электродвигателя

В современной электроэнергетике почти повсеместно переменный ток вытесняет постоянный. Это объясняется многими преимуществами машин переменного тока в сравнении с машинами постоянного тока. В частности, у машин переменного тока вес, габариты и стоимость меньше, а к. п. д. выше; они проще в обслуживании, долговечнее и надежнее машин постоянного тока. Правда, электродвигатели переменного тока хуже поддаются регулировке, они развивают значительно меньшие пусковые моменты. Поэтому, если от электродвигателей требуются высокие регулировочные качества и повышенные пусковые моменты, применяют электродвигатели постоянного тока.

Привод механизмов портовых подъемно-транспортных машин чаще всего осуществляется асинхронными электродвигателями трехфазного переменного тока, получившими наибольшее распространение в электроэнергетике. Зависимости от исполнения ротора, различают асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором и с фазным ротором (с контактными кольцами). Принципиальная схема включения этих электродвигателей приведена на рис. 40..

Из курса электротехники известно, что принцип действия асинхронных электродвигателей основан на использовании так называемого вращающегося магнитного поля. При подаче трехфазного тока в обмотке статора создается магнитное поле, вращающееся со скоростью

где f— частота тока в обмотке статора;

р — число пар полюсов обмотки статора.

Эта скорость называется синхронной. Магнитное поле статора, (пересекая обмотку ротора, наводит в ней э. д. с., которая создает в цепи ротора ток. Последний, взаимодействуя с магнитным полем статора, образует вращающий момент, заставляющий ротор вращаться в ту же сторону, что и магнитное поле статора. При нормальной работе асинхронного электродвигателя его ротор вращается со скоростью п2<п1. Если бы скорость вращения ротора была равна скорости, с которой вращается магнитное поле статора, то последнее относительно ротора было бы неподвижным. В этом случае э. д. с. и ток в обмотке ротора были бы равны нулю и никакого вращающего момента не возникло бы.

Принципиальные схемы включения асинхронных электродвигателей

Величиной, характеризующей работу асинхронного электродвигателя, является скольжение s:

где n1—синхронная скорость;

n2 — скорость вращения ротора.

Зная скольжение, нетрудно определить скорость вращения электродвигателя

При работе электродвигателя без нагрузки скорость его близка к синхронной, а скольжение очень мало.

Двигательный режим асинхронного электродвигателя имеет место при скольжениях, изменяющихся в пределах от 0 до 1, при этом число оборотов ротора изменяется от n1 до 0. Номинальная величина скольжения асинхронного электродвигателя составляет 0,03—0,1, причем первая цифра относится к более мощным, а вторая — к менее мощным электродвигателям (до 10—20 квт).

Очевидно, s = 0 в том случае, когда ротор вращается с синхронной скоростью n1. Можно считать, что на холостом ходу электродвигателя его ротор вращается с этой скоростью, если не учитывается трение.

Величина скольжения s =1, когда ротор электродвигателя не вращается при включенной обмотке статора. Этот режим называют режимом короткого замыкания электродвигателя (или режимом стоянки под током). Получить режим короткого замыкания можно, искусственно затормозив ротор или перегрузив электродвигатель до полной остановки его. Пуск асинхронного электродвигателя также начинается именно с этого режима.

Выражение (81) показывает, что скольжение может изменяться гораздо в больших пределах, чем указано выше. Действительно, ротор электродвигателя под действием постороннего источника механической энергии (например, под действием опускающегося груза) может вращаться со скоростью больше синхронной. В этом случае скольжение будет отрицательным (s<0). Отрицательное скольжение имеет место при работе асинхронного электродвигателя в генераторном режиме, когда, например, под действием опускающегося груза ротор вращается в ту же сторону, что и магнитное поле статора со скоростью n2>n1.

Можно также представить, что ротор электродвигателя под действием опускающегося груза вращается в направлении, противоположном направлению вращения магнитного поля статора. В этом случае s>1, так как в выражение (81) величину п2 нужно подставить с отрицательным знаком. Такой режим называется режимом противовключения.

Таким образом, теоретически скольжение асинхронного электродвигателя может изменяться в пределах от —? до + ?. Практически же скольжение асинхронного электродвигателя при работе последнего в двигательном и тормозных режима« изменяется в пределах от —2 до +2.

Из курса электрических машин известно, что для асинхронного электродвигателя может быть составлена схема замещения, с помощью которой производится анализ работы электродвигателя и исследуются режимы его работы. На рис. 41 приведена упрощенная схема замещения асинхронного электродвигателя, в которой приняты следующие обозначения:

U1 — фазное напряжение обмотки статора, в;

I1 — фазный ток обмотки статора, а;

I0 — фазный ток холостого хода электродвигателя, а;

I2 — приведенный фазный ток обмотки ротора, а;

r1 и х1 — активное и индуктивное сопротивления фазы обмотки статора, ом;

r2’ и х2‘ — приведенные активное и индуктивное сопротивления фазы обмотки ротора, ом.

Для приведенных величин могут быть выведены следующие соотношения:

где т1 и т2 — число фаз обмоток статора и ротора;

к = U1н / E2н — коэффициент трансформации э. д. с. (U1н — номинальное фазное напряжение обмотки статора; E2н — фазная э. д. с. обмотки ротора при разомкнутых контактных кольцах).

Схема замещения асинхронного электродвигателя

Мощность Р1 забираемая электродвигателем из сети, определяется напряжением сети U1, током статора I1 зависящим от нагрузки, и коэффициентом мощности cos? т.е.

Мощность на валу электродвигателя зависит от его к. п. д.? и может быть вычислена по формуле

Если пренебречь механическими и вентиляционными потерями, которые незначительны, то можно считать, что механическая мощность асинхронного электродвигателя (мощность на валу) равна, потерям мощности в сопротивлении схемы замещения, приведенной на рис. 41, т. е.

где т2 = т1 — приведенное число фаз обмотки ротора.

Между токами асинхронного электродвигателя, согласно схеме замещения, существует зависимость

Ток статора асинхронных электродвигателей I1 очень велик даже при отсутствии нагрузки на валу. Это объясняется тем, что намагничивающий ток этих электродвигателей составляет 50—70% номинального тока статора.

vdvizhke.ru

Каталог товаров