АД6
.docx1.В чем особенность устройства асинхронных двигателей с фазным ротором?
Одной из разновидностей асинхронного двигателя является двигатель с фазным ротором. На практике данный двигатель довольно часто применяется, благодаря улучшенным пусковым свойствам и характеристикам.
Устройство асинхронного двигателя с фазным ротором
Как и у АД с короткозамкнутым ротором, сердечник его статора набирается из листов электротехнической стали, а затем спрессовывается. В пазы сердечника укладываются фазные обмотки, концы которых затем выводятся в коробку, расположенную на корпусе двигателя.
Отличие заключается в роторе двигателя. Он также как и статор набирается из листов стали, спрессовывается и в него набирается фазная обмотка. Причем число фаз ротора равно числу фаз статора, в то время как у короткозамкнутого, каждый стержень “беличьей клетки” образует отдельную фазу. Отсюда название – фазный ротор.
Концы фаз фазного ротора соединяются с контактными кольцами, которые расположены на валу ротора. В свою очередь, контактные кольца соприкасаются с графитовыми щетками, которые имеют выводы в коробку на корпусе, для возможности подключения дополнительного сопротивления. Это сопротивление в цепи ротора оказывает влияние на токи, протекающие в нем, а как следствие на его характеристики. При увеличении сопротивления цепи ротора, механическая характеристика становится более мягкой.
Влияние сопротивления сказывается и на пуске двигателя, а именно добавочное сопротивление позволяет осуществить более мягкий пуск, снизить пусковые токи и моменты и как следствие, снизить удары в механической части привода в момент пуска.
Как правило, используют переменное сопротивление, которое уменьшают с увеличением оборотов двигателя. Так как зачастую оно представляет из себя ступенчатый реостат, то и пуск двигателя осуществляется тоже ступенчато.
Для увеличения КПД двигателя и сохранения целостности щеток в конструкции двигателя предусматривается специальное щеткоснимательное устройство, которое убирает щетки после пуска. КПД повышается за счет того что, на щетках падает часть напряжения.
Таким образом, преимуществом асинхронного двигателя с фазным ротором является возможность пуска под нагрузкой, но недостатком является более сложная конструкция, а также его дороговизна по сравнению с двигателем с короткозамкнутым ротором. Короткозамкнытый кроме того, является более простым и надежным, не требует дополнительных устройств.
2) Как осуществляется пуск двигателя с фазным ротором в условиях лаборатории?
В отличие от асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором, у асинхронных двигателей с фазным ротором обмотка ротора подключена к контактным кольцам, расположенным на валу (рис. 2.20). Через контактные кольца к обмотке ротора подключается пусковой реостат (ПР), представляющий собой трехфазное активное сопротивление. В первый момент пуска когда n2 = 0, сопротивление пускового реостата максимально, что позволяет ограничить пусковой ток и увеличить пусковой момент, что наглядно видно на графиках (рис. 2.21). Постепенно сопротивление пускового реостата уменьшают и режимы работы асинхронного двигателя переходят с характеристики 4 на характеристику 1. В конце пуска пусковой реостат полностью отключают, обмотка ротора замыкается накоротко и двигатель работает по естественной моментной характеристике 1 в точке Р. Таким образом с помощью пускового реостата можно существенно увеличить пусковой момент и ограничить пусковой ток. На рис. 2.22 показан характер изменения тока статора асинхронного двигателя с фазным ротором и частоты вращения его ротора при пуске в ход рассматриваемым способом. Недостатком данного способа пуска является его относительная сложность, а также сложность конструкции и дороговизного двигателя с фазным ротором.
Начертить графики механических характеристик при пуске АД при наличии в цепи ротора пускового реостата rд = var. Пояснить пуск АД в данном случае.
!!!!!
Рис. 5.27. Схема прямого пуска асинхронного двигателя (а)
и графики изменения моментов и тока (б)
Почему не допускается включение в сеть АД с разомкнутым фазным ротором?
Включать в сеть и выключать из сети двигатели с разомкнутым фазным ротором не допускается, так как при включении наблюдаются большие всплески пускового тока, а при выключении в обмотках статора и ротора возникают опасные для изоляции обмоток перенапряжения. Вследствие этого пусковые реостаты к этим двигателям не имеют холостых контактов и цепь ротора всегда замкнута.
Почему АД не достигнет n ном, если в цепи ротора установить два пусковых реостата?
Почему при установке в цепи ротора реакторов последовательно с rд процесс пуска идет более плавно?
7) Почему при установке в цепи ротора реакторов параллельно rд в процессе пуска Мп и Iп почти не изменяются?
8) Объяснить порядок построения упрощенной круговой диаграммы.
По результатам исследований двигателя в режиме холостого хода и короткого замыкания необходимо построить круговую диаграмму и, используя круговую диаграмму, определить рабочие характери- стики асинхронного двигателя.
Для построения круговой диаграммы по данным холостого хода и короткого замыкания следует определить значения углов φ0 и φк
Круговая диаграмма строится при номинальном напряжении. По- этому необходимо найти установившийся ток кз, соответствующий номинальному напряжению
По вертикальной линии откладывают вектор приложенного на- пряжения U1 , от точки О откладывают в выбранном масштабе mi век- торы токов I0 и Iкд и устанавливают положение точек А и К (рис. 2.12). Соединяют точки А и К прямой АК и восстанавливают из ее середины перпендикуляр Н1О1 до пересечения с линией АД, находят О1 – центр окружности токов. Радиусом, равным АО1, проводят окружность.
Итак, построена упрощенная круговая диаграмма асинхронно- го двигателя.
Характерные линии на круговой диаграмме:
АК – линия полезной мощности Р2 на валу двигателя; Ох (ось абсцисс) – линия подводимой мощности Р1;
АТ – линия электромагнитной мощности РЭМ.
При построении линии электромагнитной мощности АТ потери в обмотке статора и ротора следует принять
равными, т. е. принять равными отрезки КК2 = К2 К1.
3. Методика определения основных величин для построения ра-
бочих характеристик двигателя по круговой диаграмме
Методика определения основных величин приведена ниже на примере одной точки (точка В на рис. 2.13,
2.14).
Определение токов статора и ротора
Определение токов статора и ротора
Величина тока статора I1 определяется расстоянием от данной точки В до точки О (рис. 2.13)
I1В= ОВ mi.
Величина приведенного тока ротора I'2 определяется расстояни- ем от данной точки В до точки А
I'2 = АВ mi.
Определение мощностей, потерь и моментов
Для определения мощностей по круговой диаграмме рассчиты- вают масштаб мощности, вт/мм
mp = 3U1ф mi,
а для определения моментов – масштаб моментов, Нм/мм
mм = mp /ω = mp p/2π f1,
где p – число пар полюсов двигателя;
U1фн – номинальное фазное напряжение;
f1– частота сети.
Затем из точки В на круговой диаграмме опускается перпендику- ляр на линию потребляемой мощности Ох
и определяются:
1. Мощность, подводимая к двигателю из сети
Р1 = ВС · mp .
2. Электромагнитная мощность
Рэм = ВF · mp .
3. Полезная мощность на валу двигателя
Р2 = ВН · mp.
4. Мощность (потери) холостого хода
ΔР0 = EC · mp.
5. Электрические потери в обмотке ротора
ΔРэ2 = ΔРэм – Р2 = HF · mp.
6. Электрические потери в обмотке статора
ΔРэ1 = FЕ · mp.
7. Момент на валу двигателя
М = ВF · mм .
9) Как определить перегрузочную способность двигателя по круговой диаграмме?
Перегрузочная способность – отношение максимального момен- та двигателя к его номинальному моменту. Для определения макси- мального момента из точки O1 – середины линии АD (рис. 2.13) вос- станавливается перпендикуляр к линии электромагнитной мощности Рэм до пересечения с окружностью в точке G. Из этой точки опуска- ется перпендикуляр на линию Р1 (Ох) и определяется максималь- ный момент
Мmax = GG1 mм.
Если номинальный режим на круговой диаграмме соответству- ет точке N, тогда кратность максимальног грузочная способность) соответственно будет равна
Км = Мmax/ Мн = GG1 / NN1.
Используя вышеизложенную методику определения параметров двигателя, по круговой диаграмме определяют рабочие характеристи- ки двигателя в диапазоне изменения тока статора от I0 до 1,2 IН. Для этого в указанном диапазоне изменения тока выбирают 5-6 проме- жуточных точек (рис. 2.15) и для каждой из них находят тры
I1, P1, P2, η, s, cos φ1, n2, M2. Результаты заносят в табл. 3.