Vikupautomsk.ru

Выкуп Авто МСК
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором

Главная > Лабораторная работа >Физика

Государственное Образовательное Учреждение

Высшего Профессионального Образования

«Ижевский Государственный Технический Университет»

Лабораторная работа №3

«Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором»

1.Изучить устройство и принцип действия трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором.

2.Изучить устройство, принцип действия и назначение реверсивного магнитного пускателя.

3.Испытать асинхронный двигатель в режиме холостого хода.

4.Испытать асинхронный двигатель в режиме нагрузки с помощью электромагнитного тормоза. Экспериментально определить механическую характеристику n(M), зависимость механического момента на валу двигателя от скольжения M(S), рабочие характеристики асинхронного двигателя n(P 2 ),S(P 2 ),M(P 2 ), cos 1 (P 1 ), (P 2 ).

Основные теоретические положения

Асинхронная машина является универсальным преобразователем. При определенных условиях она может работать в качестве двигателя , генератора, электромагнитного тормоза, индукционного регулятора, фазорегулятора и преобразователя частоты.

Трехфазный асинхронный двигатель преобразует электрическую энергию переменного тока в механическую энергию, которую используют для привода рабочих машин. Частота вращения ротора асинхронной машины при неизменной частоте сети изменяются зависимости от нагрузки n(P 2 ), при этом где f-частота сети, к которой подключена асинхронная машина; Р-число пар полюсов асинхронной машины; P 2 — полезная мощность на валу двигателя.

При холостом ходе частота вращения n xx становится почти равной частоте вращения магнитного поля n 0 , но не достигает ее, так как при n= n 0 электромагнитное взаимодействие между статором и ротором отсутствует. Асинхронная машина работает в режиме двигателя в пределах изменения частот вращения от n=0 в момент пуска до n xx n 0. Величина S равная , носит название скольжения асинхронной машины. В режиме двигателя скольжение изменяется в пределах от S= 1 до S 0.

Количественная оценка режима нагрузки асинхронного двигателя осуществляется с помощью рабочих характеристик, под которыми понимают зависимости S,n,M, ,u, cos 1, при U 1 =const и f=const от отдаваемой двигателем мощности P 2 .

Рис.1 Типичные рабочие характеристики асинхронного двигателя

Зависимость n(P 2 ) или S(P 2 ) называется скоростной характеристикой. При холостом ходе (P 2 =0) скорость вращения n близка к синхронной (скольжение близко к нулю). С увеличением нагрузки скорость вращения уменьшается, скольжение растет соответственно соотношению . Для обеспечения достаточно высокого КПД это соотношение ограничивается узкими пределами. Обычно при P 2 =P н скольжение S н =1,5+5%, соответственно зависимость n(P 2 ) представляет собой слабо наклоненную к оси абсцисс кривую. Так как скорость вращении ротора АД в рабочем диапазоне нагрузок изменяется незначительно, то зависимость М(P 2 ), называемая моментной характеристикой, оказывается близкой к линейной.

Магнитная цепь двигателя имеет воздушный зазор, потому ток статора имеет сравнительно большую реактивную составляющую. Коэффициент мощности cos асинхронного двигателя всегда меньше единицы. Наибольшее его значение соответствует номинальной нагрузке. При малых нагрузках cos убывает, достигая при холостом ходе значения 0,15-0,2. Нагруженный асинхронный двигатель имеет низкий коэффициент мощности, что является существенным его недостатком. Объясняется это тем, что реактивная составляющая тока почти не зависит от нагрузки. При перегрузках cos также снижается вследствие увеличения частоты тока и индукционного сопротивления ротора.

КПД асинхронного двигателя имеет максимальное значение при номинальной или близкой к ней нагрузке (P 2 =P 2 н ). При этом он достаточно высок.

Для приближенного анализа можно пренебречь падением напряжения в статоре и считать ЭДС статора Е 1 =U 1 — напряжению сети. Тогда формула момента примет вид

Рис.2 Зависимость вращающего момента двигателя в функции от скольжения

С M – Постоянная для данного двигателя величина;

r- 2 активное сопротивление ротора;

x 2 — индуктивное сопротивление неподвижного ротора;

Рис.3 График, связывающий вращающий момент и скорость вращения асинхронного двигателя

Механическая характеристика является основной характеристикой любого электрического двигателя, определяющей его эксплуатационные характеристики. Для каждого асинхронного двигателя может быть определен номинальный режим, т.е. режим длительной работы, при котором двигатель не перегревается сверх установленной температуры. Ему соответствует номинальный М ном , номинальная частота вращения n ном . Отношение максимального момента к номинальному K m =М/М ном , называется перегрузочной способностью асинхронного двигателя. Отношение пускового момента Mn, развиваемого двигателем в неподвижном состоянии, т.е. при n=0, к номинальному моменту Kn=Мn/М ном называется кратностью пускового момента.

Рис.4 Схема электрическая функциональная

Рис.5 Схема принципиальная электрическая АД с к.з. ротором

Экспериментальное исследование трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором проводится на стенде (рис.4,5),который содержит следующее оборудование: автоматический выключатель АП, реверсивный магнит пускатель МП, асинхронный двигатель АД, управляемый выпрямитель УВ, электромагнитный тормоз ЭМТ и тахогенератор постоянного тока ТТ.

Питание стенда осуществляется от четырех проводной сети трехфазного напряжения (U=380 В, f=50 Гц). Для защиты асинхронного двигателя Ад от коротких замыканий и перегрузок в длительном режиме служит автоматический выключатель АП.

Асинхронный двигатель нагружается с помощью электромагнитного тормоза ЭМТ. Для измерения частоты вращения ротора используется тахогенератор постоянного тока ТГ. Напряжение тахогенератора линейно зависит от частоты вращения АД. Мостовая схема выпрямителя ВМ обеспечивает одностороннее отклонение стрелки вольтметра h, шкала которого градуирована в частоте вращения «n» об/мин.

1.Ознакомиться с оборудованием и приборами экспериментальной установки. Исследовать асинхронный двигатель в режиме холостого хода.

Таблица 1 Асинхронный двигатель в режиме холостого хода

Снятие рабочих характеристик трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором

лабораторная работа 3

Снятие рабочих характеристик трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором

Цель работы. 1. Изучить устройство трехфазного асинхронного двигате­ля с короткозамкнутым ротором.

2. Испытать асинхронный двигатель с по­мощью электро-магнитного тормоза.

3. Построить по опытным данным рабочие характеристики асинхронного двигателя.

Общие теоретические положения.

Асинхронный двигатель трехфазного тока представляет собой электрическую машину, служащую для преобразо­вания электрической энергии трехфазного тока в механическую.

Двигатель имеет две основные части : неподвижную — статор

Статор состоит из чугунного, стального или алюминиевого корпуса, внутри которого находится полый цилиндр, собранный из тонких изолированных друг от друга листов электротехнической стали. На внутрен­ней поверхности цилиндра имеются пазы, в которых размещается трехфазная обмотка статора, состоящая из трех одинаковых частей, называемых фа­зами. Выводы начала и конца одной фазы сдвинуты в пространстве относи­тельно аналогичных выводов другой фазы иа 120°.

На корпусе двигателя имеется панель с зажимами, с помощью которых обмотка присоединяется к трехфазной сети. К каждому зажиму подключен соответствующий вывод обмотки. Для зажимов приняты следующие обозначе­ния: зажимы, к которым подключены начала обмоток, обозначают С1 — С3; зажимы, к которым подсоединены концы обмоток, — С4 — С6

Обмотки двигателей малой и средней мощности изготовляют на напряже­ния 380/220 и 220/127 В. Напряжение, указанное в числителе, соответствует соединению обмоток звездой, в знаменателе—треугольником. Таким образом, один и тот же двигатель при соответствующей схеме соединения его обмоток может быть включен в сеть на любое указанное в паспорте напряжение.

Читать еще:  Аристон как установлены щетки на двигателе

Ротор представляет собой цилиндр, собранный, так же как и сердечник статора, из отдельных листов электротехнической стали, надежно укреплен на валу машины и имеет в пазах, расположенных вблизи его поверхности, короткозамкнутую обмотку.

Подключим обмотку статора к сети трехфазного переменного тока (рис. 10.1).

Внутри статора возникает магнитное поле, вращающееся с часто­той

где f — частота токов в обмотке статора;

р— число пар полю­сов обмотки статора.

Магнитные линии поля пересекают обмотку неподвижно­го ротора и индуцируют в ней ЭДС. Под действием ЭДС в обмотке ротора про­текает ток. Ток ротора, взаимодействуя с вращающимся магнитным полем, создает вращающий момент, под действием которого ротор начинает вращать­ся в ту же сторону, что и поле с частотой

где s — скольжение, определяемое по формуле: s = (n 0 — n)/n 0

При работе электродвигателя без нагрузки (холостой ход) скольжение очень мало. С увеличением нагрузки на валу двигателя частота вращения ротора уменьшается, а скольжение увеличи­вается. Скольжение асинхронного двигателя в зависимости от нагрузки меня­ется незначительно (1—6 %). Чем больше мощность двигателя, тем меньше его скольжение. Частота вращения ротора может быть измерена с помощью тахо­метра. Для изменения направле­ния вращения (реверсирование) асинхронного двигателя следует поменять ме­стами два любых провода из трех, идущих к обмоткам статора двигателя.

Зависимость между вращающим моментом M и скольжением s называют механической характеристикой (рис. 10.2). В начальный момент пуска s =1 и п = 0, вращающий пусковой момент двигателя относительно невелик. При некотором скольжении, называемом критическим, вращающий момент двига­теля максимальный. В режиме холостого хода, когда двигатель не нагружен, а механическими потерями (на трение) можно пренебречь, s = С. Работе дви­гателя с номинальной нагрузкой соответствует точка A на механической ха-

Рис 10.1. Схема присоеди­нения трехфазного асинх­ронного двигателя с корот-козамкнутым ротором к пи­тающей сети

Рис. 10.2. График зависи­мости вращающего момен­та асинхронного двигателя от скольжения

Рис. 10.3. Характеристики асинхронного двигателя:

а — механическая; б — рабочие

рактеристике. При скольжении S ном двигатель развивает номинальный мо­мент, значение которого (Н-м) вычисляют по формуле:

М ном = 9550 Р 2ном / n ном

где Р 2ном — номинальная мощность двигателя, кВт;

n ном — номинальная частота вращения ротора, мин -1

Свойства асинхронного двигателя определяют по его механической ха­рактеристике п = f (М) (рис. 10.3, а) и по рабочим характеристикам п = f (Р 2 ),

s = f(Рг), М = f (Р 2 ), I = f(Р 2 ), cos  = f (Р 2 ),  — f(Р 2 ) при напряжении U = const и частоте тока I = const (рис. 10.3, б), где М и Р — соответственно момент и мощность на валу двигателя.

Прямой пуск асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором мож­но производить включением рубильника (магнитного пускателя) и т.п. (см. рис. 10.1). При прямом пуске на двигатель подается полное напряжение сети. При таком способе пуска возникают большие пусковые токи, в 2—7 раз пре­вышающие номинальные токи двигателей. Однако в этом случае на валу дви­-

Рис. 10.4. Устройство электромагнитного (индукционного) тор­моза:

1 — электромагниты; 2 — стальной диск; 3 — груз; 4—шкала: 5 — стрелка; 6 — вал испытуемой машины

Рис. 10.5. Схема для исследования трехфазного асинхронного дви­гателя с короткозамкнутым ротором

гателя развивается начальный вращающий момент М п , составляющий 1,2— 2,2 номинального момента М ном , что достаточно для разгона большинства устройств, пускаемых без нагрузок.

Трехфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором харак­теризуется такими номинальными величинами:

мощностью Р 2НОМ на валу,

линейным напряжением U ном ,

линейным током I ном .

типом соединения фаз ста­тора,

частотой переменного тока f ном ,

частотой вращения ротора n ном ,

коэф­фициентом мощности cos  ном

КПД  ном — которые приведены на табличке машины.

Для нагрузки электродвигателей широко применяют электромагнитные
(индукционные) тормозные устройства (рис. 10.4, где 1— электромагниты,
2 — стальной диск, 3 — груз, 4— шкала, 5 — стрелка, 6— вал испыту­
емой машины). При некотором угле поворота груза со стрелкой вращающий и
противодействующий моменты уравновешиваются и по заранее проградуиро-
ванной шкале в ньютон-метрах определяют вращающий момент, развиваемый
на валу электродвигателя.

Мощность Р 2 на валу (кВт) определяется по формуле: Р 2 = М  n / 9550

Коэффициент мощности вычисляют по формуле: cos  = Р 1 /  3  U  I

КПД определяют по формуле:  = Р 2 / Р 1,

где Р 1 — активная мощность, потребляемая двигателем электрической энергии из трехфазной сети;

U и I —линейные на­пряжения и ток.

Приборы и оборудование:

источники- питания (трехфазная сеть перемен­ного тока; сеть постоянного тока),

трехфазный асинхронный двигатель с ко­роткозамкнутым ротором,

амперметр и вольтметр электромагнитной системы,

двухэлементный ваттметр ферродинамической системы,

трехполюсный и двухполюсный автоматические выключатели,

Порядок выполнения работы.

Ознакомиться с приборами, аппаратурой и оборудованием, предназ-наченными для выполнения лабораторной работы, записать их технические характеристики.

Собрать электрическую схему для исследования асинхронного двига-­
теля (рис. 10.5) и представить ее для проверки преподавателю.

Произвести пуск двигателя без нагрузки на его валу (холостой ход).
Показания всех приборов записать в табл. 10.1

Постепенно нагружать двигатель с помощью электромагнитного тор­-
моза, для этого ступенями изменять ток в обмотках электромагнитов тормоза с помощью делителя напряжения R. Записать показания всех приборов в табл. 10.1 для 6—7 различных случаев возрастающей нагрузки.

5. Произвести необходимые расчеты, результаты записать в табл. 10.1.
Используя полученные результаты, построить в одной системе координат ра­бочие характеристики: п = f (Р 2 ), s = f(Рг), М = f (Р 2 ), I = f(Р 2 ), cos  = f (Р 2 ),  — f(Р 2 )

Составить отчет по результатам выполненной работы.

Для асинхронных двигателей с фазным ротором в опыте холо­стого хода определяют

Рис. 14.2. Характеристики х.х. трехфазного асинхронного

двигателя (3,0 кВт, 220/380 В, 1430 об/мин)

коэффициент трансформации напряжений между обмотками статора и ротора. Этот коэффициент с доста­точной точностью может быть определен по отношению средних арифметических линейных (междуфазовых) напряжений статора к аналогичным напряжениям ротора.

§ 14.3. Опыт короткого замыкания

Схема соединений асинхронного двигателя при опыте к.з. ос­тается, как и в опыте х.х. (см. рис. 14.1). Но при этом измеритель­ные приборы должны быть выбраны в соответствии с пределами измерения тока, напряжения и мощности. Ротор двигателя следует жестко закрепить, предварительно установив его в положение, со­ответствующее среднему току к.з. С этой целью к двигателю подводят небольшое напряжение (UK = 0,1Uном) и, медленно повора­чивая ротор, следят за показанием амперметра, стрелка которого будет колебаться в зависимости от положения ротора двигателя. Объясняется это взаимным смещением зубцовых зон ротора и ста­тора, вызывающего колебания индуктивных сопротивлений обмо­ток двигателя.

Читать еще:  Горит лампочка неисправности двигателя на ситроене

Предельное значение тока статора при опыте к.з. устанавли­вают исходя из допустимой токовой нагрузки питающей сети и возможности провести опыт в минимальный срок, чтобы не вы­звать опасного перегрева двигателя. Для двигателей мощностью до 1 кВт возможно проведение опыта начиная с номинального на­пряжения UK = 0,1Uном .В этом случае предельный ток Iк = (1,5 ÷ 2,5)х I1ном. Для двигателей большей мощности сила предельного тока Iк = (2,5 ÷ 5)х I1ном. При выполнении опыта к.з. в учебных целях можно ограничиться предельным током Iк = (1,5 ÷ 2,5)х I1ном. При выполне­нии опыта к.з. желательно соединение обмотки статора звездой.

Определив диапазон изменения тока статора при опыте к.з., опыт начинают с предельного значения этого тока, установив на индукционном регуляторе соответствующее напряжение к.з. UK. Затем постепенно снижают это напряжение до значения, при кото­ром ток Iк достигнет нижнего предела установленного диапазона его значений. При этом снимают показания приборов для 5—7 то­чек, одна из которых должна соответствовать номинальному току статора (IК = I1ном). Продолжительность опыта должна быть мини­мально возможной. С этой целью измеряют лишь одно линейное напряжение (например, UкАВ), так как некоторая несимметрия ли­нейных напряжений при опыте к.з. не имеет значения. Линейные токи измеряют хотя бы в двух линейных проводах (например, IкА и IкВ). За расчетное значение тока к.з. принимают среднее арифме­тическое этих двух значений. После снятия последних показаний приборов двигатель следует отключить и сразу же произвести за­мер активного сопротивления фазы обмотки статора r / 1 ,чтобы определить температуру обмотки. Линейные напряжения и токи пересчитывают на фазные Uк и Iк по формулам, аналогичным (14.3) и (14.4).

Ваттметр W измеряет активную мощность к.з. Pк По полу­ченным значениям напряжений UK, токов Iк и мощностей Рк вы­числяют следующие параметры:

коэффициент мощности при к.з.

cos φк = Pк (m1 Uк Iк); (14.9)

полное сопротивление к.з. (Ом)

zк = Uк / Iк; (14.10)

активные и индуктивные составляющие этого сопротивления (Ом)

rк = rк соs φк; (14.11)

xк = (14.12)

Измеренные и вычисленные величины заносят в таблицу, а за­тем строят характеристики к.з.: Iк; Рк и cos φк = f(Uк) (рис. 14.3).

При опыте к.з. обмотки двигателя быстро нагреваются до ра­бочей температуры, так как при неподвижном роторе двигатель не вентилируется. Температуру (°С) обмотки Θ1, обычно определяют по сопротивлению фазы r / 2 , измеренному непосредственно после

Рис. 14.3. Характеристики к.з. трехфазного асинхронно­го

двигателя (3,0 кВт, 220/380 В, 1430 об/мин)

проведения опыта, по формуле

Θ1 = [(r / 1 – r1.20)(255/r1.20) ] + 20, (14.13)

где — r1.20 сопротивление фазы обмотки статора в холодном со­стоянии (обычно при температуре 20 °С), Ом.

Если же температура обмотки оказалась меньше расчетной рабочей температуры Θ2 для соответствующего класса нагревостойкости изоляции двигателя (см. § 8.4), то активное сопротивле­ние к.з. кк (Ом) пересчитывают на рабочую температуру:

rк = r / к [1 + α(Θ2 Θ1)] (14.14)

где rк‘ — активное сопротивление к.з. при температуре Θ1 отли­чающейся от расчетной рабочей; α = 0,004.

Затем пересчитывают на рабочую температуру полное сопро­тивление к.з. zk = , напряжение к.з.Uк = Iк zk и мощность к.з. Рк = m1 I 2 к rк.

На характеристиках к.з. (рис. 14.3) отмечают значения вели­чин Рк.ном, Uк.ном, соответствующих току к.з. Iк = I1ном.

Ток и мощность к.з. пересчитывают на номинальное напряже­ние U1ном:

I / к = Iп I1ном (U1ном / Uк.ном); (14.15)

Р / к ≈ Рк.ном (U1ном / Uк.ном) 2 (14.16)

Следует иметь в виду, что такой пересчет является прибли­женным, так как при UK = U1ном наступает магнитное насыщение сердечников (особенно зубцовых слоев) статора и ротора; это при­водит к уменьшению индуктивного сопротивления хк, что не учи­тывается формулами (14.15) и (14.16). Кратность пускового тока равна Iп /Iном.

Электромагнитная мощность в режиме к.з., передаваемая на ротор двигателя, равна электрическим потерям в обмотке ротора РЭ2к, поэтому электромагнитный момент при опыте к.з. (Нм)

Мк ≈ Мп = Pэ2к 1 = (Рк.ном — Рэ1к — Рм.к)/ω1,

где Рэ1к = m1 I 2 к.ном r1 — электрические потери в обмотке статора при опыте к.з.

Магнитные потери при опыте к.з. Рм.к приближенно опреде­ляют по характеристикам х.х. (см. рис. 14.2) при напряжении U1 = UK. В режиме х.х. магнитный поток Ф больше, чем в режиме к.з., но если в режиме х.х. магнитные потери происходят только в сердеч­нике статора (см. § 13.1), то в режиме к.з. (s = 1) магнитные потери происходят еще и в сердечнике ротора, так как f2 = f1.

Начальный пусковой момент получают пересчетом момента Мк на начальный пусковой ток Iп:

Мп ≈ МК (IП/ IК) 2 .

Затем определяют кратность пускового момента Мп/ Мном.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором холостой ход

Устройство относится к электромеханике.

Известно «Устройство для сварки» по патенту РФ №2032506, МПК B23K 9/00 от 10.04.95 г., — [1], состоящее из сварочного трансформатора, тиристорного регулятора в цепи его первичной обмотки и конденсатора, подключенного параллельно вторичной обмотке. Устройство обеспечивает низкое энергопотребление в режиме холостого хода за счет перевода устройства в импульсный режим работы, но применить такое схемное решение для асинхронного двигателя с короткозамкнутой обмоткой не представляется возможным из-за того, что у асинхронного двигателя вторичная обмотка (обмотка ротора) всегда замкнута, даже в режиме холостого хода.

Наиболее близким к предлагаемому является «Тиристорный преобразователь напряжения для регулирования скорости асинхронного двигателя» по патенту РФ №2115213, МПК Н02М 5/00 от 10.07.1998 г. — [2], состоящее из трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором и тиристорного регулятора в цепи обмотки статора. Недостатком указанного устройства является значительное энергопотребление в режиме холостого хода.

Предлагаемое устройство (см. фиг.1) состоит из трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, тиристорного регулятора в цепи обмотки статора, трех дополнительных индуктивностей, включенных последовательно в цепь каждой фазы статора после тиристорного регулятора и трех конденсаторов, подключенных параллельно обмоткам статора асинхронного двигателя.

Сущность заявляемого технического решения состоит в том, что асинхронный двигатель с исключенным режимом холостого хода, состоящий из трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, тиристорного регулятора в цепи обмотки статора, дополнительно включенных последовательно в цепь каждой фазы статора после тиристорного регулятора трех индуктивностей и трех конденсаторов, включенных параллельно обмоткам статора асинхронного двигателя, благодаря дополнительно включенным индуктивностям и конденсаторам в режиме холостого хода автоматически переходит в импульсный режим работы, чем обеспечивает снижение энергопотребления.

Читать еще:  Hyundai ix35 дизель сколько масла в двигателе

Заявляемое изобретение решает задачу снижения энергопотребления в режиме холостого хода путем автоматического перевода устройства в импульсный режим работы на холостом ходу.

При работе устройства в режиме пуска и работы под нагрузкой (нагрузку создает рабочий механизм) дополнительные индуктивности и емкости никак не сказываются. Устройство будет работать как при обычном тиристорном регулировании.

При переходе в режим холостого хода (рабочий механизм перестал создавать тормозной момент на валу двигателя) снижается потребляемый ток и начинает сказываться влияние дополнительных индуктивностей и емкостей на работу тиристоров. Схема управления тиристорами подает короткий импульс на управляющие электроды всех тиристоров одновременно. Открываются те из тиристоров, к которым приложено положительное напряжение. Сетевое напряжение прикладывается к обмоткам двигателя. При этом начинается заряд конденсаторов С через дополнительные индуктивности L. Как известно из теории переходных процессов (включение L-C цепи под напряжение), конденсатор в ходе переходного процесса заряжается до двойного мгновенного значения сетевого напряжения. С окончанием заряда ток, протекающий через тиристор, прекратится, и он закроется. Ток, потребляемый двигателем, при этом будет мал, поскольку двигатель работает без нагрузки и недостаточен для удержания тиристоров в открытом состоянии. После заряда конденсатора следует его разряд на обмотку двигателя. Причем напряжение на конденсаторе направлено встречно сетевому напряжению и превышает сетевое напряжение в 2 раза (из-за переходного процесса). Поэтому в течение значительного промежутка времени, пока напряжение на конденсаторе не сравняется с сетевым напряжением, к тиристору будет приложено обратное напряжение, необходимое для надежного запирания тиристора.

Таким образом, в режиме холостого хода тиристоры будут открываться только на очень короткий промежуток времени и затем будут закрываться обратным выбросом напряжения. В результате на обмотках двигателя присутствуют лишь кратковременные импульсы напряжения длительностью

300 мкс, достаточные для поддержания вращения двигателя на холостом ходу. Двигатель продолжает вращаться, а электропотребление значительно снижается по сравнению с обычным режимом холостого хода.

При появлении нагрузки или замедлении вращения двигателя возрастает ток, потребляемый двигателем. Снижается сопротивление обмоток двигателя, шунтирующее конденсаторы. В результате этого снижается и напряжение заряда конденсатора. Напряжение на конденсаторе уже не может достичь уровня сетевого. Тиристоры не закроются. Устройство станет работать как при обычном тиристорном регулировании.

Заявляемое устройство для сварки отвечает требованию «новизна», так как имеет новые признаки:

1) три дополнительные индуктивности, включенные последовательно в цепь каждой фазы статора после тиристоров;

2) три конденсатора, подключенные параллельно обмоткам статора асинхронного двигателя.

Из существующего уровня техники и технической литературы известны асинхронные двигатели, с индуктивностью в цепи статора и с конденсаторами, подключенными параллельно обмоткам статора асинхронного двигателя. Но именно применение такого сочетания признаков позволяет получить новое качество устройству — низкое энергопотребление на холостом ходу путем перехода в импульсный режим. Это позволяет сделать вывод о соответствии критерию «изобретательский уровень».

Технический результат заявляемого решения — автоматическое снижение энергопотребления при переходе в режим холостого хода путем автоматического перехода режима устройства в импульсный режим работы. Технический результат достигается тем, что в устройство добавляются три дополнительных индуктивности, включенных последовательно в цепь каждой фазы статора после тиристоров и три конденсатора, подключенных параллельно обмоткам статора асинхронного двигателя. Дополнительные индуктивности и емкости влияют на переходные процессы при включении тиристоров таким образом, что при малой нагрузке (малом токе потребления двигателем — в режиме холостого хода) выброс обратного напряжения при включении тиристора приводит к его запиранию и в результате — к работе устройства в импульсном режиме, что обеспечивает энергосбережение. При увеличении нагрузки на двигатель возрастает ток, снижаются амплитуда и длительность обратного выброса напряжения и тиристорный регулятор автоматически переходит в режим тиристорного регулирования.

Испытания проводились на лабораторной установке с асинхронным трехфазным двигателем 4А80 В4 УЗ с номинальной мощностью 1,5 кВт, номинальной скоростью вращения 1400 об/мин, номинальным напряжением 380 В. Антипараллельные тиристоры имели марку Т 142-80. Для управления тиристорами использовалась известная схема (Оборудование для дуговой сварки: справочное пособие / Под редакцией В.В. Смирнова. Л.: Энергоатомиздат.Ленинградское отделение, 1986. -656 с: ил.) — [3], стр.393-397. Обязательным требованием к схеме управления является кратковременность импульсов, запускающих тиристоры, что достигается применением импульсных трансформаторов, для формирования управляющих сигналов. Если это условие не будет выполнено, реализация импульсного режима будет невозможна. Дополнительные индуктивности представляли воздушные катушки, намотанные изолированным проводом. Индуктивность каждой катушки составила 0,1 Гн. Дополнительные конденсаторы С типа МБГЧ-1 имели емкость 4 мкФ, номинальное напряжение 500 В. В импульсном режиме амплитуда импульсов достигала 400 В, а длительность — 2 мС.

Уменьшение величины индуктивности L или емкости С может привести к тому, что параметров импульсов станет не достаточно для поддержания вращения на холостом ходу, это вызовет замедление вращения двигателя, рост потребляемого тока и, в результате, переход из импульсного режима в режим обычного тиристорного регулирования.

Потери холостого хода в импульсном режиме составили 15…25 Вт, вместо 60…80 Вт в обычном режиме холостого хода.

Проведенные испытания позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию «промышленная применимость».

1. Патент РФ №2032506, МПК B23K 9/00, «Устройство для сварки», авторы: Гуков В., Гуков С.В., бюл. №10 от 10.04.95 г.

2. Патент РФ №2115213, МПК Н02М 5/00 «Тиристорный преобразователь напряжения для регулирования скорости асинхронного двигателя», авторы: Гладышев С.П., Бакин А.А., Гладышев П.С., опубликовано 10.07.1998 г.

3. Оборудование для дуговой сварки: справочное пособие / Под редакцией В.В. Смирнова. — Л.: Энергоатомиздат. Ленинградское отделение, 1986. — 656 с.: ил.

Асинхронный двигатель с исключенным режимом холостого хода, состоящий из трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором, тиристорного регулятора в цепи обмотки статора, отличающийся тем, что в цепь каждой фазы статора последовательно после тиристорного регулятора дополнительно включены три индуктивности и параллельно обмоткам статора асинхронного двигателя подключены три конденсатора, причем дополнительно включенные индуктивности и конденсаторы в режиме холостого хода автоматически переводят устройство в импульсный режим работы.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector