Вопрос 3. Режим короткого замыкания асинхронной машины.

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 13Следующая ⇒

Режимом короткого замыкания асинхронной машины называется ее режим при s=1, т. е. при неподвижном роторе. Этот режим соответствует начальному моменту пуска асинхронного двигателя из неподвижного состояния. Сопротивление асинхронной машины относительно ее первичных зажимов при s=1 называется сопротивлением короткого замыкания Zk

или, так как , приближенно

Вопрос 4. Индукционный регулятор. Фазорегулятор.

Фазорегулятор.Асинхронная машина с заторможенным фазным ротором может дать со стороны одной из обмоток постоянную по величине, но меняющуюся по фазе ЭДС. Для этого обмотки машины следует включить так, как показано на рис. 2.6, а, а ротор повернуть в любую сторону на угол a.

На такой же угол окажется повернутым вектор ЭДС вторичной обмотки относительно вектора первичной ЭДС: в рассматриваемом случае результирующий поток в зазоре машины набегает сначала, например, на обмотку фазы , а позже - на обмотку фазы , оси которых пространственно смещены на угол поворота a. Если принять для простоты, что у рассматриваемой асинхронной машины , то и . В этом случае диаграмма напряжений для одной из фаз примет вид, показанный на рис. 1, б.

Фазорегулятор представляет поворотный трансформатор с регулируемой фазой вторичного напряжения относительно первичного. Поворот ротора осуществляют при помощи червячного редуктора с самоторможением, так как на ротор фазорегулятора при нагрузке действует вращающий момент. Это относится и к другим машинам с заторможенным ротором. Фазорегуляторы применяют главным образом в лабораториях, в частности, при испытании счетчиков электрической энергии различных реле и других приборов и аппаратов.

Трехфазный индукционный регуляторслужит для регулирования напряжения трехфазной сети переменного тока. Обмотки регулятора включают по схеме автотрансформатора, и регулятор представляет собой поворотный автотрансформатор.

Обмотки статора и ротора асинхронной машины можно соединить, как показано на рис. 2.7, а, и подключить обмотку ротора к сети напряжением . Ток обмотки ротора создаст вращающееся магнитное поле, которое индуктирует в каждой обмотке ЭДС и . Эти ЭДС, оставаясь неизменными по величине, могут отличаться по фазе.

При совпадении осей обмоток статора и ротора сдвига фаз между ЭДС и нет (рис. 2, б). Напряжение на выходных зажимах определится арифметической суммой ЭДС и и достигнет максимального значения ( ).

При повороте ротора на некоторый угол вектор ЭДС опережает или отстает на тот же угол относительно ЭДС . При повороте ротора на 180° векторы ЭДС и направлены встречно и выходное напряжение равно разности этих ЭДС. В общем случае напряжение на выходных зажимах определяется векторной суммой:

(2.31)

и при равенстве эффективных витков статорной и роторной обмоток может плавно изменяться от нуля (при a = ± 180°) до двойного линейного напряжения сети (при a = 0).

Индукционные регуляторы по своей работе аналогичны автотрансформаторам, и их электромагнитная (расчетная) мощность тем меньше проходной (полезной), чем ниже пределы регулирования напряжения. Преимуществом регуляторов является плавное регулирование напряжения в широких пределах. К недостаткам этих машин следует отнести:

искажение формы кривой ЭДС (и выходного напряжения)

зубцовыми и высшими гармониками магнитного поля;

возникновение вращающих моментов на валу при a ≠ 0;

расхождение по фазе напряжений перед регулятором и за ним.

Последние два недостатка устраняют, сдвоив регуляторы, т. е. жестко соединив их валы и изменив порядок чередования фаз в одной из машин.

Вопрос 5. Рабочий процесс АД. Пространственная диаграмма МДС АД.

В процессе работы АД токи в обмотках статора и ротора создают в машине две намагничивающие силы: н.с. статора и н.с. ротора. Совместным действием этих н.с. в АД создаётся результирующий магнитный поток, вращающийся относительно статора с синхронной скоростью n1. Так же, как и в трансформаторе, этот магнитный поток можно рассматривать состоящим из основного потока Ф, сцеплённого как с обмоткой статора, так и с обмоткой ротора, и двух потоков рассеяния: потока рассеяния обмотки статора Фр1 и потока рассеяния обмотки ротора Фр2.

Рассмотрим, какие ЭДС наводятся в обмотках АД.

В обмотке статора. Основной магнитный поток Ф, вращающийся со скоростью n1, наводит в неподвижной обмотке статора ЭДС Е1, величина которой определяется выражением:

Е1 = 4,44Фfω₁К₁.

Магнитный поток рассеяния Фр1 наводит в обмотке статора ЭДС рассеяния Ер1, величина которой определяется индуктивным падением напряжения в обмотке статора:

- Ėр1 = jİ₁х₁, где х₁ – индуктивное сопротивление рассеяния одной фазы обмотки статора. Кроме того, ток I₁ в обмотке статора создаёт падение напряжения в активном сопротивлении:

Ėr = İ₁r₁, где r₁ – активное сопротивление одной фазы обмотки статора. Таким образом, напряжение сети U1, подведённое к обмотке статора, уравновешивается суммой ЭДС, наведённых в этой обмотке:

Ú1 = (- Ė1) + (- Ėр1) + Ėr,

Или

Ú1 = (-Ė1) + jİ₁х₁ + İ₁r₁ – уравнение ЭДС обмотки статора АД.

В обмотке ротора. В процессе работы АД ротор вращается в сторону вращения магнитного поля статора со скоростью n2. Поэтому скорость вращения поля статора относительно ротора равна разности скоростей n1 – n2. Основной магнитный поток Ф обмотки статора, обгоняя ротор со скоростью n1 – n2, индуктирует в обмотке ротора ЭДС:

Е2s = 4,44Фf₂ω₂К₂.

Где К₂ – обмоточный коэффициент обмотки ротора; ω₂ – число последовательно соединённых витков одной фазы обмотки ротора; f₂ – частота ЭДС Е2s.

Частота f₂ определяется скоростью вращения магнитного поля статора относительно ротора n₁ – n₂ и числом пар полюсов обмотки статора:

f₂ = р(n₁ – n₂)/60

Преобразуем выражение, получим:

f₂ = р(n₁ – n₂)·n₁/n₁ = рn₁/60·(n₁ – n₂)/n₁ = f₁s₁,

т.е. частота ЭДС в обмотке ротора пропорциональна скольжению. Для большинства АД эта величина невелика и обычно составляет 2 – 2,5 Гц. Подставим полученное выражение в основную формулу, получим:

Е2s = 4,44 f₁s₁Ф ω₂К₂ = Е2s.

Е2 представляет собой ЭДС, наведённую в обмотке ротора при скольжении равном единице, т.е. при неподвижном роторе. Поток рассеяния ротора Фр2 индуктирует в обмотке ротора ЭДС рассеяния Ер2, величина которой определяется индуктивным падением напряжения в этой обмотке:

Ėр2 = - jİ₂sх₂,

Где х₂ – индуктивное сопротивление рассеяния обмотки при неподвижном роторе. Так как в процессе работы АД обмотка ротора замкнута накоротко, то сумма ЭДС в цепи ротора равна нулю:

sĖ₂- jİ₂sх₂ –İ₂r₂ = 0, где r₂ – активное сопротивление цепи ротора.

Разделив все члены равенства на s, получим уравнение ЭДС для цепи обмотки ротора: Ė2 - jİ₂х₂ - İ₂(r₂/s) = 0.

Пространственные и временные векторные диаграммы.

а) б)

Рассмотрим на примере двухполюсной машины с трехфазными обмотками. Оси времени направлены вверх. Токи в фазах А и а положительны, положительные направления э. д. с. совпадают с положительными направлениями токов. Потокосцепления или полные потоки фаз А и а положительны и максимальны, когда ось результирующего магнитного потока на направлена вверх. При положительных и максимальных токах и в фазах А и а векторы н. с. первичной и вторичной обмоток А и а будут также направлены вверх. Чередование фаз выбрано таким, чтобы направления вращения магнитного поля на рис. а и векторов на рис. б были одинаковы.

Диаграмма рис. а построена для момента времени, когда потокосцепления фаз А и а от результирующего потока Ф. равны нулю и достигают положительных максимумов через четверть периода тока. При этом пространственный вектор потока Ф на рис.а и временной вектор этого же потока Ф на рис. б будут направлены одинаково, а именно вправо.

Э. д. с. индуктируемые в фазах А и а результирующим потоком Ф, вследствие совпадения осей этих фаз обмоток совпадают по фазе во времени (рис. б). В рассматриваемый момент времени они проходят через отрицательный максимум, как это следует из рис. б н как это можно также установить из рис. а по правилу правой руки.

Пространственный вектор основной гармоники результирующей н.с. обмоток статора и ротора

представляет собой геометрическую сумму их н.с. и будет совпадать на рис. а с направлением вектора Ф. Можно построить также пространственный вектор н. с. первичной обмотки:

Пространственный вектор потока первичной обмотки Ф совпадает в пространстве по фазе с вектором F₁ (рис. 24-2, а), и для векторов потока существует соотношение

аналогичное соотношению для пространственных векторов соответствующих н. с.

Параллельно векторам н. с. и на рис. а можно построить также пространственные векторы пропорциональных им токов первичной и вторичной обмоток и. Эти последние векторы можно рассматривать и как пространственные векторы вращающихся пространственных волн тока или линейной нагрузки первичной и вторичной обмоток

Результирующая н. с.

или при переходе к приведенной вторичной обмотке

Геометрическую сумму первичного и вторичного приведенного токов

как и у трансформаторов, называют намагничивающим током.

Таким образом, пространственные и временные векторы диаграммы электромагнитных величин асинхронной машины с заторможенным ротором при совпадении осей фаз обмоток статора и ротора совершенно идентичны. В частности, волны н. с. обмоток статора и ротора сдвинуты в пространстве вдоль окружности машины на такие же углы, на какие сдвинуты по фазе токи соответствующих фаз этих обмоток, и т. д.

Нетрудно также установить, что проекции векторов токов и потокосцеплений на оси фаз А н а рис. а, а также на оси других фаз определяют мгновенные значения токов и потокосцеплений соответствующих фаз. Отметим также, что развитые в связи с рассмотрением рис. а представления о пространственных векторах широко используются в современной математической теории переходных процессов машин переменного тока.

Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 1951; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!