Лекции / Лекция 15 Пуск АД

sкон отличается не более чем на 5% от установившегося значения, получаем

Следовательно, относительная длительность пуска определяется величиной sm , которая пропорциональна сопротивлению цепиротора, и

кратностью максимальногомомента Кп .

Рис. 2.53. Кривые разгона двигателя (a) и зависимости М=F(s) при различных значениях s кр (б)

Минимальное значение относительной длительности пуска при

заданном значении Kп можно получить из условия d t / ds 0. При

Tм

ветствует наибольшей площади, ограниченной кривой M f s – в

данном случае кривой 2 на рис. 2.53, б.

Потери энергии при пуске. Эти потери можно определить из следующей формулы:

tП

W Pэл2dt Pэл1dt ,

0

где W W2 W1 – потери энергии в роторе и статоре. Потери энергии в роторе за время dt

Pэл2dt Pэмsdt 1s Mдин Mс dt .

Заменяя

Первый член выражения (2.54) определяет потери энергии, обусловленные действием приложенного к валу двигателя динамического момента, а второй – статического. Для вычисления последнего члена

необходимо знать характер изменения моментов M* и MC* , т.е. ме-

ханические характеристики двигателя и приводимого им производственного механизма.

Потери энергии в обмотке статора при пуске

В глубокопазных двигателях при определении сопротивления обмотки ротора R2 необходимо учитывать его увеличение из-за вы-

теснения тока в стержнях припуске. Увеличение R2 приводит к

уменьшению пускового тока и в соответствии с (2.55) уменьшению потерь в обмотках.

При прямом пуске двигателя без нагрузки от номинального или пониженного напряжения почти весь вращающий момент идет на увеличение частоты вращения. При неизменной массе вращающихся частей в каждый данный момент времени ускорение ротора примерно пропорционально развиваемому им вращающему моменту, если пренебречь влиянием механических потерь.

При малом времени пуска оно может быть увеличено посредством сопряжения с другой машиной. Кроме того, увеличение маховых масс уменьшает содержание высших гармонических в кривой момента, вызванных возможными колебаниями частоты вращения и ускорения.

При исследовании механической характеристики ускорение можно измерять путем измерения частоты вращения при дальнейшем

её дифференцировании. Измерение частоты вращения производится посредством тахогенератора, жестко сочлененного с испытуемым асинхронным двигателем. Для быстропротекающих процессов запись следует вести осциллографом.

Для определения ускорения dn2 нужно графически продиффе- dt

ренцировать кривую n2 f t . Данный способ неточен и трудоемок.

Измерение частоты вращения цифровым тахометром дает более высокую точность по сравнению с тахогенератором, а если цифровой тахометр использовать в режиме счетчика импульсов, то с помощью

компьютера можно получить зависимость M f s . Например, если

подсчитывать количество импульсов через каждые 0,01 секунды при пуске двигателя, то таким образом можно вычислять ускорение через 0,01 секунды, а, следовательно, и момент.

Рабочие характеристики АД. При изменении нагрузки двига-

теля происходит изменение как потребляемых из сети тока I1 и мощ-

ности P1 , так и угловой скорости (или скольжения s ), КПД и cos .

Нагрузкой для двигателя служит нагрузочный момент M2 , при-

ложенный к его валу. При увеличении нагрузочного момента соответственно увеличивается электромагнитный момент, создаваемый двигателем:

где М0 – момент, обусловленный механическими и добавочными потерями.

Момент М0 слабо зависит от нагрузки. Он относительно мал и можно принять, что M M2 . От момента М2 зависит полезная мощность P2 , снимаемая с вала двигателя

P2 M2 2 .

Зависимости 2,M2, I1,cos 1, ,P1 f P2 называются рабо-

чими характеристиками двигателя. Примерный их вид показан на рис. 2.57.

Рис. 2.57. Рабочие характеристики асинхронного двигателя

Пр и холостом ходе, когда P2 0 и M2 0, ток I1 будет равен току хо-

лостого хода I0 . Как и у трансформатора, этот ток является в основ-

ном намагничивающим и создает основное магнитное поле. Однако из–за наличия воздушного зазора между статором и ротором относительное значение его больше, чем у трансформатора, и составляет 25– 50% номинального тока статора.

Мощность P1, потребляемая двигателем из сети при холостом ходе, расходуется на потери внутри машины: механические потери pмех , магнитные потери в статоре pст , электрические потери в об-

мотке статора от тока I0 .

При увеличении момента M ток ротора I2 должен увеличи-

ваться. Возрастание тока I2 происходит за счет увеличения индуци-

руемой в обмотке ротора ЭДС E2S E2s вследствие снижения угло-

вой скорости 2 (увеличение s ). Поэтому зависи-

мость 2 f P2 имеет падающий характер. Однако у большинства асинхронных двигателей изменение частоты вращения при нагрузке незначительно, и характеристика 2 f P2 является достаточно жесткой.

Скольжение s с ростом P2 будет возрастать. При холостом ходе из–за наличия механических потерь (момент M0 ) ток I2 0, следо-

Характеристика M2 f P2 несколько отличает-

ся от линейной, так как

2 const.

При увеличении I2 будет возрастать ток статора I1 . При

малых нагрузках скольжение, а, следовательно, и индуктивное

сопротивление ротора малы и ток ротора будет практи-

чески активным ( 2 0), вслед-

ствие чего угол сдвига 1 1 меж-

ду током I1 и напряжением U1 (рис. 2.58) будет уменьшаться с ростом нагрузки и cos 1 увели-

чиваться по сравнению с cos 1 0 .

При больших нагрузках скольжение и частота индуцируемой ЭДС в роторе возрастают, что приводит к увеличению индуктивного сопротивления обмотки ротора. Вследствие этого реактивная составляющая тока ротора и соответственно тока статора увеличиваются, a cos 1 2 начинает уменьшаться

(штриховые линии на рис. 2.58). Подводимая мощность изменяется пропорционально произведению I1 cos 1.

Зависимость f P2 достигает максимального значения при

нагрузке, когда постоянные и переменные потери в двигателе будут равны.

Рабочие характеристики могут быть получены экспериментально и рассчитаны с помощью схемы замещения. Кроме того, для построения рабочих характеристик может быть использована круговая диаграмма.