Работа асинхронного двигателя при неноминальных условиях
Питание двигателя несимметричным напряжением
Несимметричную систему напряжений раскладывают на системы прямой и обратной последовательности и рассматривают действие на двигатель каждой из них. Система нулевой последовательности у двигателей, обмотки статора которых соединены по схеме «звезда», отсутствует, поскольку нулевые точки, как правило, не зануляют и не заземляют. В схеме «треугольник» система нулевой последовательности не создает вращающегося магнитного поля и момента.
Частота тока в роторе от поля прямой последовательности известна. Магнитное поле обратной последовательности наведет в обмотке ротора ток большей частоты, так как относительная частота вращения обратного поля относительно вращающегося ротора больше:
.
Ток в роторе от составляющей прямой последовательности:
.
Ток в роторе от составляющей обратной последовательности:
.
Соответственно моменты:
,
.
В формулах сопротивления 
за счет большой частоты ( 
) токов в роторе от обратных полей, а 
из-за большего эффекта вытеснения.
Результирующий момент (рис. 3.11) при условии, что обратные поля создают тормозной момент на валу двигателя,
.
Следовательно, чтобы двигатель развивал такой же электромагнитный момент 
, что и при симметрии питающего напряжения, его момент следует увеличить на величину момента 
, что приведет к возрастанию 
примерно в 
раз.
|
|
|
Под влиянием токов обратной последовательности результирующий момент снижается и скольжение при том же нагрузочном моменте на валу возрастает (рис. 3.11). Из-за этого, а также под действием тока 
увеличиваются потери энергии в обмотке ротора и нагрев машины, уменьшается ее КПД.
Обрыв фазы обмотки статора
При обрыве фазы обмотки статора пуск трехфазного асинхронного двигателя аналогичен пуску однофазного двигателя: его результирующий момент 
. Ротор двигателя находится в неподвижном состоянии и не может разогнаться. Пусковой ток в оставшихся в работе фазах приблизительно в пять раз больше номинального и, если двигатель не отключить от сети, он выйдет из строя.
Если ротор двигателя в момент обрыва вращается, то момент прямого поля 
, и при результирующем моменте, большем, чем момент нагрузки на валу, двигатель будет продолжать вращаться. Однако максимальный момент оказывается существенно меньшим, чем при неповрежденной фазе. Частота вращения при переходе в однофазный режим остается приблизительно одинаковой, поэтому мощность на валу также остается приблизительно прежней. Ток в однофазном режиме увеличивается в 1,5–2 раза. При работе двигателя с нагрузкой, близкой к номинальной, его обмотки быстро перегреваются и двигатель выходит из строя.
|
|
|
Обрыв фазы обмотки ротора
Симметричная система напряжений и соответственно сопротивлений статорной обмотки обеспечивают возникновение только синхронного (прямого) поля 
, наводящего в фазах ротора также симметричные ЭДС. Система же роторных токов, вследствие несимметрии сопротивлений, будет асимметричной. Разложением ее получают две составляющие – прямую и обратную, каждая из которых изменяется с частотой 
.
Составляющей нулевой последовательности не будет, так как роторные обмотки соединены по схеме звезда.
Токи прямой последовательности 
и обратной последовательности образуют магнитные потоки 
и 
. Составляющая прямой последовательности потока вращается относительно ротора с частотой:
,
но ротор сам вращается с частотой 
. Следовательно, частота вращения потока относительно статора, оказывается равной частоте вращения поля статора:
|
|
|
.
Момент от прямой составляющей тока – асинхронный момент симметричного режима (кривая 
, рис. 3.12).
Составляющая обратной последовательности потока вращается относительно самого ротора с той же частотой вращения 
, что и прямое поле (так как частоты у них одинаковые), но относительно статора имеет другую частоту вращения:
.
В начале разгона ротора, когда 
, частота вращения обратного поля относительно статора отрицательная, т. е. поток вращается против основного поля статора. Набегая на про-водник статора справа (рис. 3.13, а), поток наводит в нем ЭДС (и активную составляющую тока) знака точки. Взаимодействуя с потоком , ток создает электромагнитную силу f, направленную (по правилу левой руки) влево. Проводник статора закреплен и переместиться не может. Следовательно, под действием этой силы станет перемещаться подвижно укрепленный ротор, но в противоположную сторону или по вращению основного потока и ротора, способствуя моменту .
Во второй половине времени разгона, когда 
, частота вращения обратного поля положительна. Знак наводимых этим полем ЭДС и активной составляющей тока в проводнике статора изменяется на противоположный, вместе с этим изменяется и направление электромагнитной силы (рис. 3.13, б). Сила f стремится теперь сдвинуть проводник статора вправо, по вращению ротора, отталкивая ротор влево, против его вращения, и создавая таким образом тормозной момент на валу двигателя.
|
|
|
При скольжении 
частота вращения обратного поля равна нулю, взаимодействия между полями ротора и статора нет, отсутствует и какой-либо момент.
Форма кривой момента от токов и потоков обратной последовательности показана на рис. 3.12. Результирующая кривая момента , образованная сложением моментов и , имеет провал на частоте вращения, близкой к полусинхронной ( 
).
Если момент сопротивления двигателя 
, больше минимума электромагнитного момента 
, то в точке А моменты уравновесятся и ротор станет устойчиво вращаться с частотой 
. Ток обмотки статора превышает номинальный.
Это явление известно под названием одноосного включения. При крайней асимметрии роторной цепи, когда обрывается, например, провод в одной из фаз, результирующий момент при 
становится отрицательным.
ТЕСТ ДЛЯ САМОПРОЕРКИ
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 712; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!