Vikupautomsk.ru

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

Расчет ЭДС и токов асинхронных двигателей

Расчет ЭДС и токов асинхронных двигателей

Новые аудиокурсы повышения квалификации для педагогов

Слушайте учебный материал в удобное для Вас время в любом месте

откроется в новом окне

Выдаем Удостоверение установленного образца:

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА №6

« Расчет ЭДС и токов асинхронных двигателей »

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: рассчитать значение скольжения, ЭДС асинхронного двигателя и величину протекающих в нем токов.

КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ:

В соответствии с принципом обратимости электрических машин асинхронные машины могут работать как в двигательном, так и в генераторном режимах. Кроме того, возможен еще и режим электромагнитного торможения противовключением.

Двигательный режим. При включении обмотки статора в сеть трехфазного тока возникает вращающееся магнитное поле, которое, сцепляясь с короткозамкнутой обмоткой ротора, наводит в ней ЭДС. При этом в стержнях обмотки ротора появляются токи. В результате взаимодействия этих токов с вращающимся магнитным полем на роторе возникают электромагнитные силы. Совокупность этих сил создает электромагнитный вращающий момент, под действием которого ротор асинхронного двигателя приходит во вращение с частотой n 2 Весьма важным параметром асинхронной машины является скольжение — величина, характеризующая разность частот вращения ротора и вращающегося поля статора:

S = ( n 1 n 2)/ n 1 (формула 6.1)

Скольжение выражают в долях единицы либо в процентах. В последнем случае величину, полученную по (6.1), следует умножить на 100.

С увеличением нагрузочного момента на валу асинхронного двигателя частота вращения ротора n 2 уменьшается. Следовательно, скольжение асинхронного двигателя зависит от механической нагрузки на валу двигателя и может изменяться в диапазоне 0 s ≤ 1.

Скольжение, соответствующее номинальной нагрузке двигателя, называют номинальным скольжением s hom . Для асинхронных двигателей общего назначения s hom = 18%, при этом для двигателей большой мощности s ном = 1%, а для двигателей малой мощности s ном = 8%.

Формула для определения асинхронной частоты вращения (об/мин):

n 2 = n 1(1- s ). (формула 6.2)

Пример 6.1. Трехфазный асинхронный двигатель с числом полюсов 2р = 4 работает от сети с частотой тока f 1 = 50 Гц. Определить частоту вращения двигателя при номинальной нагрузке, если скольжение при этом составляет 6%.

Решение. Синхронная частота вращения по (6.9) n 1 = f1 60/ р = 50 • 60/4 = 1500 об/мин.

Номинальная частота вращения по (6.2): n ном = n 1(1 — s ном ) = 1500(1 — 0,06) = 1412 об/мин.

Генераторный режим. Если обмотку статора включить в сеть, а ротор асинхронной машины посредством приводного двигателя ПД (двигатель внутреннего сгорания, турбина и т. п.), являющегося источником механической энергии, вращать в направлении вращения магнитного поля статора с частотой n 2 > n1, то направление движения ротора относительно поля статора изменится на обратное (по сравнению с двигательным режимом работы пой машины), так как ротор будет обгонять поле статора. При этом скольжение станет отрицательным, а ЭДС, наведенная в обмотке ротора, изменит свое направление. Электромагнитный момент на роторе М также изменит свое направление, т. е. будет направлен встречно вращающемуся магнитному полю статора и станет тормозящим по отношению к вращающемуся моменту приводного двигателя М1. В этом случае механическая мощность приводного двигателя в основной своей части будет преобразована в электрическую активную мощность Р2 переменного тока. Особенность работы асинхронного генератора состоит в том, что вращающееся магнитное поле в нем создается реактивной мощностью Q трехфазной сети, в которую включен генератор и да он отдает вырабатываемую активную мощность Р2. Следовательно, для работы асинхронного генератора необходим источник переменного тока, при подключении к которому происходит возбуждение генератора.

Читать еще:  Шорт блок двигателя что это такое

Скольжение асинхронной машины в генераторном режиме может изменяться в диапазоне — ∞ s I 1 μ = (формула 6.3)

Исходным параметром при расчете магнитной цепи асинхронного двигателя является максимальная магнитная индукция в воздушном зазоре Вδ. Величину Вδ принимают по рекомендуемым значениям в зависимости от наружного диаметра сердечника статора D 1нар и числа полюсов 2р.

Магнитная индукция Вδ определяет магнитную нагрузку двигателя: при слишком малом Вδ магнитная система двигателя недогружена, а поэтому габаритные размеры двигателя получаются неоправданно большими; если же задаться чрезмерно большим течением Вδ, то резко возрастут магнитные напряжения на участках магнитной системы, особенно в зубцовых слоях статора и рот opa , в результате возрастет намагничивающий ток статора I снизится КПД двигателя.

Расчет магнитной цепи асинхронного двигателя. Расчет магнитной цепи электрической машины состоит в основном в определении магнитных напряжений для всех ее участков. Магнитное напряжение F x для любого участка магнитной цепи равно произведению напряженности поля на этом участке Нх на его длину l Х.

Участки магнитной цепи различаются конфигурацией, размерами и материалом. Наибольшее магнитное напряжение в воздушном зазоре δ. Напряженность магнитного поля в воздушном зазоре

H δ = Bδ/ μ, где μ = 4π/ 10 -7 Гн/м. Расчетная длина зазора l δ = δk δ , где k δ , — коэффициент воздушного зазора, учитывающий увеличение магнитного сопротивления зазора, вызванное зубчатостью поверхностей статора и ротора, ограничивающих воздушный зазор в асинхронном двигателе ( k δ > 1). Учитывая это, получим выражение магнитного напряжения воздушного зазора (А):

F δ = 0,8 Bδ δ k δ 10 3 . (формула 6.4)

где δ — значение одностороннего воздушного зазора, мм.

Обычно магнитное напряжение двух воздушных зазоров, входящих в расчетную часть магнитной цепи асинхронного двигателя, составляет — 85% от суммарной МДС на пару полюсов . Из этого следует, насколько значительно влияние величины воздушного зазора δ на свойства двигателя. С увеличением δ МДС значительно возрастает, что ведет к увеличению намагничивающего тока статора I , а, следовательно, ведет к росту потерь и снижению КПД двигателя. И наоборот, с уменьшением δ уменьшается , что ведет к росту КПД, т. е. двигатель становится более экономичным в эксплуатации. Однако при слишком малых зазорах δ усложняется изготовление двигателя (он становится менее технологичным), так как требует более высокой точности при обработке деталей и сборке двигателя. При этом снижается надежность двигателя – возрастает вероятность возникновения неравномерности зазора и, как следствие, вероятность задевания ротора о статор.

Читать еще:  Что охлаждает вентилятор двигатель или радиатор

Пример 6.2. Воздушный зазор трехфазного асинхронного двигателя δ = 0,5 мм, максимальное значение магнитной индукции Вδ = 0,9 Тл. Обмотка статора четырехполюсная, число последовательно соединенных витков в обмотке одной фазы ω1 = 130, обмоточный коэффициент k об1 = 0,91. Определить значение намагничивающего тока обмотки статора I 1μ, если коэффициент воздушного зазора k δ = 1,38, а коэффициент магнитного насыщения k μ = 1,4.

Магнитное напряжение воздушного зазора по (6 .4)

F δ = 0,8 В δ δ k δ • 10 3 = 0,8 • 0,9 • 0,5 • 1,38 • 10 3 = 497 A .

Так как коэффициент магнитного насыщения k μ = ном / (2 F δ ), то МДС обмотки статора в режиме х.х. на пару полюсов ном = 2 F δ k μ =2 • 497 • 1,4 = 1392 А.

Намагничивающий ток статора по (6.3)

I 1 μ = p ном / (0,9 m 1 ω 1 k об1) = 2 • 1392 / (0,9 • 3 • 130 • 0,91) = 8,7 A

Если воздушный зазор данного двигателя увеличить на 20%, т. е. принять δ = 0,6 мм (при прочих неизменных условиях), то намагничивающий ток статора станет равным I 1 μ = 10,4 А, т. е. он возрастет пропорционально увеличению воздушного зазора.

Электродвижущие силы, наводимые в обмотке ротора. Асинхронный двигатель аналогичен трансформатору, у которого вторичная обмотка (обмотка ротора) вращается. При этом вращающийся магнитный поток сцепляется не только с обмоткой статора, где индуцирует ЭДС Е и но и с обмоткой вращающегося ротора, где индуцирует ЭДС. В процессе работы асинхронного двигателя ротор вращается в сторону вращения поля статора с частотой n 2. Поэтому частота вращения поля статора относительно ротора равна разности частот вращения ( n 1 – n 2). Основной магнитный поток Ф, обгоняя ротор с частотой вращения n s = ( n 1 — n 2), индуцирует в обмотке ротора ЭДС

Е2 = 4,44 f 2 Ф ω2 коб2 (формула 6.5)

Читать еще:  Что с двигателями для пак фа

где f 2— частота ЭДС Е2 s в роторе, Гц; ω2 — число последовательно соединенных витков одной фазы обмотки ротора; k o 62 — обмоточный коэффициент обмотки ротора.

Частота ЭДС (тока) в обмотке вращающегося ротора пропорциональна частоте вращения магнитного поля относительно ротора n s = n 1 — n 2, называемой частотой скольжения:

f 2 = pn s / 60 = p(n 1 – n 2 ) / 60,

f 2 = = = f 1 s (формула 6.6)

т. е. частота ЭДС (тока) ротора пропорциональна скольжению. Для асинхронных двигателей общепромышленного назначения эта частота обычно невелика и при f 1 = 50 Гц не превышает нескольких герц, так при s = 5% частота f 2 = 50 0,05 = 2,5 Гц.

E 2s = 4,44 f 1 s Ф ω 2 k об 2 = E 2 s . (формула 6.7)

Здесь Е2 — ЭДС, наведенная в обмотке ротора при скольжении s = 1, т. е. при неподвижном роторе, В.

Уравнения МДС и токов асинхронного двигателя. МДС обмоток статора и ротора на один полюс в режиме нагруженного двигателя

F 1 = 0,45 m 1 I 1 ω 1 k об 1 / P

F 2 = 0,45 m 2 I 2 ω 2 k об 2 / P ( формула 6.8)

где m2 — число фаз в обмотке ротора; k o 62 — обмоточный коэффициент обмотки ротора.

С подключением нагрузки в фазах обмотки статора появляются токи I А, I B , I C . При этом трехфазная обмотка статора создает вращающееся магнитное поле. Частота вращения этого поля равна частоте вращения ротора генератора (об/мин):

n 1 = f 160/ p . (формула 6.9)

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:

Решить задачу №1. В табл. 6.1 приведены данные следующих параметров трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором: основной магнитный поток ф, число последовательно соединенных витков в обмотке статора, номинальное скольжение , ЭДС, индуцируемая в обмотке ротора при его неподвижном состоянии , и ЭДС ротора при его вращении с номинальным скольжением E 2 s , частота этой ЭДС f 2 при частоте вращения ротора n ном. Частота тока в питающей сети 50 Гц. Требуется определить значения параметров, не указанные в таблице в каждом из вариантов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector