Пуск в ход асинхронного двигателя

Практическая работа

Тема: Исследование рабочих характеристик трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

Цель работы: Изучить механические характеристики трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и научиться их строить.

Содержание отчёта:

1. Рассмотрите механические характеристики трехфазного асинхронного двигателя на примере зависимость частоты вращения ротора от электромагнитного момента n=f(M).

2. Рассмотрите влияние изменения величины подведенного напряжения, активного сопротивления ротора на механические характеристики.

3. Решите задачу.

4. Напишите вывод по проделанной работе.

Методические указания

Механическая характеристика асинхронного двигателя

Под механической характеристикой принято понимать зависимость частоты вращения ротора в функции от электромагнитного момента n=f(M). Эту характеристику (рис. 1) можно получить, используя зависимость M=f(S) и пересчитав частоту вращения ротора при разных значениях скольжения.

Рис. 1

Так как S=(n₀−n)/n₀, отсюда n=n₀(1−S). Напомним, что n₀=(60f)/p – частота вращения магнитного поля.

Участок 1-3 соответствует устойчивой работе, участок 3-4 – неустойчивой работе. Точка 1 соответствует идеальному холостому ходу двигателя, когда n=n₀. Точка 2 соответствует номинальному режиму работы двигателя, ее координаты Mн и nн. Точка 3 соответствует критическому моменту Mкр и критической частоте вращения nкр. Точка 4 соответствует пусковому моменту двигателя Mпуск. Механическую характеристику можно рассчитать и построить по паспортным данным. Точка 1:

n₀=(60f)/p,

где: p – число пар полюсов машины;
f – частота сети.

Точка 2 с координатами nн и Mн. Номинальная частота вращения nн задается в паспорте. Номинальный момент рассчитывается по формуле:

здесь: Pн – номинальная мощность (мощность на валу).

Точка 3 с координатами Mкрnкр. Критический момент рассчитывается по формуле Mкр=Mнλ. Перегрузочная способность λ задается в паспорте двигателя nкр=n₀(1−Sкр), , Sн=(n₀−nн)/n₀ – номинальное скольжение.

Точка 4 имеет координаты n=0 и M=Mпуск. Пусковой момент вычисляют по формуле

Mпуск=Mнλпуск,

где: λпуск – кратность пускового момента задается в паспорте.

Асинхронные двигатели имеют жесткую механическую характеристику, т.к. частота вращения ротора (участок 1–3) мало зависит от нагрузки на валу. Это одно из достоинств этих двигателей.

Искусственные механические характеристики

Построенная по паспортным данным двигателя механическая характеристика называется естественной. Если изменять величину подведенного напряжения, активное сопротивление ротора или другие параметры, то можно получить механические характеристики, отличные от естественной, которые называют искусственными.

При понижении подведенного напряжения частота вращения магнитного поля n₀ остается неизменной, а уменьшается критический Mкр и пусковой Mпуск моменты, т.е. снижается перегрузочная способность и ухудшаются пусковые свойства двигателя. При понижении подведенного напряжения механическая характеристика становится мягче.

Таким образом при увеличении активного сопротивления обмотки ротора за счет введения реостата Rдоб в цепь фазного ротора сохраняется неизменным Mкр, т.е. сохраняется перегрузочная способность двигателя, но происходит увеличение пускового момента. Частота вращения в режиме идеального холостого хода остается неизменной, равной n₀. С увеличением активного сопротивления обмотки ротора механические характеристики становятся мягче, т.е. ухудшается устойчивость работы двигателя.

Пуск в ход асинхронного двигателя

В момент пуска в ход n=0, т.е. скольжение S=1. Т.к. токи в обмотках ротора и статора зависят от скольжения и возрастают при его увеличении, пусковой ток двигателя в 5 ÷ 8 раз больше его номинального тока

Iпуск=(5÷8)Iн.

Как рассматривалось ранее, из-за большой частоты ЭДС ротора асинхронные двигатели имеют ограниченный пусковой момент

Mпуск=(0,8÷1,8)Mн.

Для пуска в ход двигателя необходимо, чтобы развиваемый им пусковой момент превышая момент нагрузки на валу. В зависимости от мощности источников питания и условий пуска используют разные способы пуска, которые преследуют цели: уменьшение пускового тока и увеличение пускового момента.

Различают следующие способы пуска в ход асинхронных двигателей: прямое включение в цепь, пуск при пониженном напряжении, реостатный пуск, использование двигателей с улучшенными пусковыми свойствами.

Выражение для электромагнитного момента справедливо для любого режима работы и может быть использовано для построения зависимости момента от скольжения при изменении последнего от +∞ до −∞ (рис. 2.14).

Рассмотрим часть этой характеристики, соответствующая режиму двигателя, т.е. при скольжении, изменяющемся от 1 до 0. Обозначим момент, развиваемый двигателем при пуске в ход (S=1) как M_пуск. Скольжение, при котором момент достигает наибольшего значения, называют критическим скольжением S_кр, а наибольшее значение момента – критическим моментом M_кр. Отношение критического момента к номинальному называют перегрузочной способностью двигателя

M_кр/M_н=λ=2÷3.

Участок характеристики (рис. 2.14), на котором скольжение изменяется от 0 до S_кр, соответствует устойчивой работе двигателя. На этом участке располагается точка номинального режима (M_н, S_н). В пределах изменения скольжения от 0 до S_кр изменение нагрузки на валу двигателя будет приводить к изменению частоты вращения ротора, изменению скольжения и вращающего момента. С увеличением момента нагрузки на валу частота вращения ротора станет меньше, что приведет к увеличению скольжения и электромагнитного (вращающего) момента. Если момент нагрузки превысит критический момент, то двигатель остановится. Участок характеристики, на котором скольжение изменяется от S_кр до 1, соответствует неустойчивой работе двигателя. Этот участок характеристики двигатель проходит при пуске в ход и при торможении.

Задача .Номинальная мощность трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором Р_н = 10 кВт, номинальное напряжение U_н = 380В, номинальное число оборотов ротора n_н = 1420 об/мин, номинальный к.п.д. h_н = 0,84 и номинальный коэффициент мощности Cos j_н = 0,85. Кратность пускового тока I_п / I_н = 6,5, перегрузочная способность двигателя l = 1,3, n₀=1500, λ=1,8

Определить: 1) потребляемую мощность; 2) номинальный и максимальный (критический) вращающие моменты; 3) пусковой ток; 4) номинальное и критическое скольжения; 5) построить механические характеристики М= f(s) и n = f(М).

РЕШЕНИЕ:

Потребляемая мощность

Р_1н = Р_н / h_н = кВт

Номинальный и максимальный моменты:

М_н= 9550 (Р_н / n_н)= Нм

М_max = 1,8 М_н = Нм

Номинальный и пусковой ток:

I_н = Р_1н / ( U_н Cos j_н )= А

I_п = 6.5 _* I_н = А

Номинальное и критическое скольжение:

S_н = (n₀-n_н)/ n₀ =

S_к= S_н (λ + ) =

Механические характеристики М = F(s) и n = f(М) строятся по уравнению :

М = 2Мк / (S_к / S + S / S_к)

М = 242 / (0,175 / S + S / 0,175)

Задаваясь скольжением s от 0 до 1, подсчитываем вращающий момент. Скорость вращения ротора определяем из уравнения:

n = n₀(1 - S)

Расчётные данные приведены в таблице 1.

Таблица 1.

N n/n	S	n,об/мин	М (Нм)
	0,053		67,3
	0,1		104,3
	0,175		121,0
N n/n	S	n,об/мин	М (Нм)
	0,2		120,5
	0,3		105,3
	0,4		88,8
	0,5		75,5
	0,6		65,2
	0,7		57,0
	0,8		50,5
	0,9		45,5
	1,0		41,2

Дата добавления: 2020-12-22; просмотров: 77; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!