ЭППеТ. Модель асинхронного двигателя (АД). Процессы в режиме хх и под нагрузкой: векторная диаграмма, параметр скольжения s, основные соотношения. Схема замещения
Пусть ротор вращается со скоростью ω0, т.е. его обмотки не пересекают силовых линий магнитного поля и он не оказывает существенного влияния на процессы.
В весьма грубом, но иногда полезном приближении можно представить обмотку фазы статора как некоторую идеальную катушку, к которой приложено переменное напряжение 
. Мы будем дальше либо обозначать его и другие синусоидально изменяющиеся переменные соответствующими заглавными буквами, если интерес представляют лишь их действующие значения, либо будем добавлять точку вверху, показывая тем самым, что речь идет о временнóм векторе, имеющем амплитуду 
и фазу .
Очевидно, что приложенное напряжение 
уравновесится ЭДС самоиндукции 
(рис. 4.2,а,б)
(4.3)
где w - число витков обмотки; kоб - коэффициент, зависящий от конкретного выполнения обмотки.
а)
б)
в)
Рис. 4.2. Идеализированная модель асинхронной машины при = 0 (а), векторная диаграмма (б) и кривая намагничивания (в)
Можно приближённо считать, что магнитный поток определяется приложенным напряжением, частотой и параметрами обмотки:
(4.4)
Ток в обмотке (фазе) статора - ток намагничивания определится при этом лишь магнитным потоком и характеристикой намагничивания машины (рис. 4.2,в):
В серийных машинах при U1=U1н и f1=f1н, т.е. при номинальном магнитном потоке ток холостого хода I10 составляет обычно 30% - 40% от номинального тока статора I1н.
|
|
|
Процессы под нагрузкой
При нагружении вала 
; отличие скоростей и 0 принято характеризовать скольжением
. (4.5)
Теперь в роторной цепи появится ЭДС 
, наведенная по закону электромагнитной индукции и равная
=E1s (4.6)
штрихом здесь и далее отмечены приведенные величины, учитывающие неодинаковость обмоток статора и ротора. Частота наведенной ЭДС составляет
f2=f1s (4.7)
Ток I2 в роторной цепи, обладающей сопротивлением R2 и индуктивностью L2, определится как
или после простых преобразований
(4.8)
где Х2 - индуктивное сопротивление рассеяния вторичной цепи при частоте f1.
Мы получили уравнение, соответствующее традиционной схеме замещения фазы асинхронного двигателя - рис. 4.3, в которой учтены и параметры статора R1 и Х1. Эта простая модель пригодна для анализа установившихся режимов при симметричном двигателе с симметричным питанием.
Рис. 4.3. Схема замещения фазы асинхронного двигателя
ЭППеТ. Механические характеристики АД. Анализ основных режимов работы
Для получения механической характеристики ещё более упростим модель - вынесем контур намагничивания на зажимы - рис. 4.4,а, как это часто делается в курсе электрических машин.
|
|
|
а)
б)
Рис. 4.4. Упрощенная схема замещения (а) и характеристики асинхронной машины (б)
Поскольку
,
где I2а - активная составляющая тока ротора,
2 - угол между 
и 
,
качественное представление о механической характеристике М(s) можно получить, проследив зависимость каждого из трех сомножителей от s.
Магнитный поток Ф в первом приближении в соответствии с (4.4) не зависит от s - рис. 4.4,б. Ток ротора (4.8) равен нулю при s = 0 и асимптотически стремится к 
при s - рис. 4.4,б. Последний сомножитель легко определить по схеме замещения:
;
cos2 близок к 1 при малых s и асимптотически стремится к нулю при s . Момент, как произведение трех сомножителей, равен нулю при s = 0 ( = 0 - идеальный холостой ход), достигает положительного Мк+ и отрицательного Мк- максимумов - критических значений при некоторых критических значениях скольжения 
, а затем при s стремится к нулю за счет третьего сомножителя.
Уравнение механической характеристики получим, приравняв потери в роторной цепи, выраженные через механические и через электрические величины. Мощность, потребляемая из сети, если пренебречь потерями в R1, примерно равна электромагнитной мощности:
|
|
|
,
а мощность на валу определяется как
Потери в роторной цепи составят
(4.9)
или при выражении их через электрические величины
откуда
Подставив в последнее выражение I2 из (4.8) и найдя экстремум функции М=f(s) и соответствующие ему Мк и sк, будем иметь:
(4.10)
где а=R1/R2:
(4.11)
При s << sк можно пренебречь первым членом в знаменателе и получить механическую характеристику на рабочем участке в виде
(4.13)
Асинхронный электропривод как и электропривод постоянного тока, может работать в двигательном и трех тормозных режимах с таким же, как в электроприводе постоянного тока распределением потоков энергии - рис. 4.5.
Рис. 4.5. Энергетические режимы асинхронного электропривода
Рекуперативное торможение (р.т.) осуществляется при вращении двигателя активным моментом со скоростью 0. Этот же режим будет иметь место, если при вращении ротора со скоростью уменьшить скорость вращения поля 0. Роль активного момента здесь будет выполнять момент инерционных масс вращающегося ротора.
Для осуществления торможения противовключением (т. п-в) необходимо поменять местами две любые фазы статора - рис. 4.6. При этом меняется направление вращения поля, машина тормозится в режиме противовключения, а затем реверсируется.
|
|
|
Рис. 4.6. Реверс асинхронного двигателя
Специфическим является режим динамического торможения, которое представляет собою генераторный режим отключенного от сети переменного тока асинхронного двигателя, к статору которого подведен постоянный ток Iп. Этот режим применяется в ряде случаев, когда после отключения двигателя от сети требуется его быстрая остановка без реверса.
Постоянный ток, подводимый к обмотке статора, образует неподвижное в пространстве поле. При вращении ротора в его обмотке наводится переменная ЭДС, под действием которой протекает переменный ток. Этот ток создает также неподвижное поле.
Складываясь, поля статора и ротора образуют результирующее поле, в результате взаимодействия с которым тока ротора возникает тормозной момент. Энергия, поступающая с вала двигателя, рассеивается при этом в сопротивлениях роторной цепи.
В режиме динамического торможения поле статора неподвижно скольжение записывается как:
Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 1065; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!