Исследование асинхронного трехфазного двигателя с короткозамкнутым ротором

Достоинства этого способа: плавное регулирование, возможность повышать и понижать частоту вращения, сохранение жесткости механических характеристик, экономичность. Основной недостаток - требуется преобразователь частоты, т.е. дополнительные капитальные вложения.

4.11Тормозные режимы асинхронных машин

Размещено на http://www.allbest.ru/

4.11.1. Генераторное торможение. При работе многих производственных механизмов возникает необходимость в быстрой остановке (торможении) двигателя. Для этой цели широко используются механические тормоза, но асинхронная машина может сама выполнять функции тормозного устройства, работая в одном из тормозных режимов. При этом механические тормоза используются как запасные или аварийные, а также для удержания механизма в неподвижном состоянии.

В режиме генераторного торможения машина переходит в режим генератора, если n > n₀, т.е. если ротор вращается быстрее магнитного поля. Этот режим может наступить при регулировании скорости вращения увеличением числа пар полюсов или уменьшением частоты источника питания, а также в подъемно-транспортных машинах при опускании груза, когда под действием силы тяжести груза ротор начинает вращаться быстрее магнитного поля.

В режиме генератора изменяется направление электромагнитного момента, т.е. он становится тормозным, под действием чего происходит быстрое снижение скорости вращения. Одновременно изменяется фаза тока в обмотке статора, что приводит к изменению направления передачи электрической энергии. В режиме генератора происходит возврат энергии в сеть. На рис. 4.21 представлены механические характеристики при генераторном торможении за счет опускания груза (а) и понижении частоты источника питания (б). Пусть двигатель с заданной нагрузкой на валу работал в точке А (рис. 4.21). Если под действием опускаемого груза ротор начнет вращаться быстрее магнитного поля и рабочая точка попадает в точку В, то n_в > n₀, машина будет развивать тормозной момент и частота вращения снизится до величины меньшей n₀. Одно из достоинств генераторного торможения у асинхронных машин заключается в том, что переход в режим генератора происходит автоматически, как только ротор начинает вращаться быстрее магнитного поля. Это защищает асинхронные двигатели от аварийной ситуации, которая может наступить у двигателей постоянного тока. Асинхронные двигатели не могут пойти в разнос. Максимальная частота вращения ротора ограничивается частотой вращения магнитного поля.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Пусть двигатель работает с заданной нагрузкой на валу в точке А характеристики (рис. 4.22). При снижении частоты источника питания рабочая точка должна перейти в точку C характеристики. Но если n_А окажется больше новой пониженной частоты вращения магнитного поля n₀₂, то машина из точки А переходит в точку В, работая на участке В - n₀₂ в режиме генератора. За счет этого происходит быстрое снижение частоты вращения. На участке n₀₂ - С машина работает в режиме двигателя, но происходит дальнейшее уменьшение частоты вращения ротора, пока вращающий момент не станет равным моменту нагрузки (т.С). Новое состояние равновесия с заданной нагрузкой наступает в точке С. Генераторное торможение является самым экономичным режимом, т.к. происходит преобразование механической энергии в электрическую и возврат энергии в сеть. Одним из достоинств этого тормозного режима является его самопроизвольное появление, т.е. не требуется никакая контролирующая аппаратура.

4.11.2. Динамическое торможение. Этот тормозной режим используется для точной остановки мощных двигателей. На время торможения обмотка статора отключается от сети переменного напряжения и подключается и источнику с постоянным напряжением. При этом обмотка статора будет создавать постоянное неподвижное магнитное поле. При вращении ротора относительно этого магнитного поля изменяется направление ЭДС и тока ротора, что приведет к изменению направления электромагнитного момента, т.е. он станет тормозным. Под действием этого момента происходит торможение. Изменяя величину подведенного к обмотке статора напряжения, можно регулировать время торможения. Основным достоинством этого тормозного режима является точная остановка. Постоянное напряжение можно подводить к обмотке статора только на время торможения. После остановки двигатель нужно отключить от сети постоянного тока.

На рис. 4.22 показаны схемы включения асинхронного двигателя и механические характеристики при динамическом торможении. Пусть двигатель работает с нагрузкой в точке А. При подаче на обмотку статора постоянного напряжения рабочая точка перейдет из точки А в точку В тормозной характеристики 2. Под действием тормозного электромагнитного момента будет происходить снижение частоты вращения до полной остановки (точка 0). Основные недостатки динамического торможения: необходим источник постоянного тока и неэкономичность.

Размещено на http://www.allbest.ru/

4.11.3. Торможение противовключением. Этот тормозной режим возникает при реверсе двигателя, а также широко используется для быстрой остановки двигателя. На рис. 4.23 представлены механические характеристики асинхронного двигателя при торможении противовключением для прямого (1) и обратного (2) порядка чередования фаз. Пусть двигатель с нагрузкой на валу работал в точке А. Для торможения двигателя нужно изменить порядок чередования фаз, т.е. переключить две фазы. При этом рабочая точка перейдет в точку В. На участке ВС машина работает в режиме электромагнитного тормоза, развивая тормозной момент, под действием которого происходит быстрое снижение скорости до нуля. В точке С двигатель нужно отключить от сети, иначе произойдет реверс.

Достоинством этого тормозного режима является быстрое торможение, т.к. тормозной момент действует на всем тормозном пути. Недостатки: большие токи и потери в обмотках при торможении, необходима аппаратура, контролирующая скорость вращения и отключающая двигатель от сети при его остановке. Если в приводе механизма двигатель часто работает в режиме реверса, приходится завышать его мощность из-за больших потерь мощности.

4.12 Коэффициент мощности асинхронного двигателя

Коэффициент мощности определяется соотношением:

,

где: Р₁, Q₁, S₁ - активная, реактивная и полная мощность двигателя.

,

где: Р₂ - мощность на валу (полезная мощность); ?P - мощность потерь.

,

где: ?P_эл - электрические потери (потери на нагрев обмоток); ?P_ст - потери в стали (потери на нагрев сердечника); ?P_мех - механические потери.

Электрические потери ?P_эл зависят от токов в обмотках и возрастают при увеличении нагрузки на валу. Потери в стали не зависят от нагрузки на валу, а зависят от подведенного к обмотке статора напряжения.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Механические потери относятся к постоянным потерям.

В номинальном режиме cosц_н=0,75-0,95, cosц_хх= =0,08-0,15.

Снижение cosц_хх объясняется тем, что активная мощность мала , а реактивная мощность Q₁ остается такой же, как и в номинальном режиме.

На рис. 4.24 показана зависимость коэффициента мощности асинхронного двигателя от нагрузки на валу. При большой недогрузке асинхронного двигателя он имеет низкий коэффициент мощности, что экономически невыгодно. Для повышения cosц при малой нагрузке рекомендуется понижать подведенное к двигателю напряжение. При этом уменьшается реактивная мощность, а коэффициент мощности повышается.

5. Контрольные вопросы

5.1. Устройство асинхронной машины.

5.2. Получение вращающегося поля в асинхронной машине.

5.3. Электромагнитный момент асинхронной машины.

5.4. Зависимость электромагнитного момента от скольжения.

5.5. Механическая характеристика асинхронного двигателя.

5.6. Режимы работы асинхронной машины.

5.7. Процессы в асинхронной машине.

5.8. Совместная работа асинхронного двигателя с нагрузкой на валу.

5.9. Пуск асинхронного двигателя.

5.10. Регулирование скорости асинхронного двигателя.

5.11. Тормозные режимы асинхронных машин.

5.12. Коэффициент мощности асинхронного двигателя.

Библиографический список

1. Кацман, М.М. Электрические машины [Текст]/ М.М. Кацман. М.: Академия, 2003. 496 с.:ил.

2. Пиотровский, Л.М. Электрические машины [Текст]/ Л. М. Пиотровский. Л.: Энергия, 1972. 504 с.: ил.

3. Кацман, М.М. Лабораторные работы по электрическим машинам и электроприводу [Текст]/ М.М. Кацман. М.: Академия, 2003. 256 с.:ил.

4. Электротехнический справочник. Под общей редакцией П. Г. Грудинского. Изд. 5-е, испр.[Текст] - М.: Энергия, 1975. 776 с.: ил.

5. Вольдек, А.И. Электрические машины. Учебник для студентов высших учебных заведений [Текст] / А.И. Вольдек. Л.: Энергия, 1978. 832с.

6. Кулик, Ю.А. Электрические машины [Текст] / Ю.А. Кулик. М.: Высшая школа, 1966. 528с.

Размещено на Allbest.ru