Характеристики асинхронного двигателя (стр. 5 )

Партнерка на США и Канаду по недвижимости, выплаты в крипто

30% recurring commission
Выплаты в USDT
Вывод каждую неделю
Комиссия до 5 лет за каждого referral

где потери короткого замыкания при номинальном токе.

Суммарные потери мощности, таким образом, можно представить в следующем виде:

Тогда: .

Характер зависимости КПД от коэффициента нагрузки такой же, как и у трансформатора. При увеличении нагрузки КПД возрастает за счет увеличения , но одновременно быстрее, чем , возрастают переменные потери , поэтому при некотором токе рост КПД прекращается и в дальнейшем начинает уменьшаться. Если исследовать функцию (4.52) на экстремум (взять производную и приравнять ее к нулю), то получим условие максимума КПД: он наступает при равенстве переменных и постоянных потерь . При проектировании электрической машины стремятся так распределить потери мощности, чтобы указанное условие выполнялось при наиболее вероятной нагрузке машины, несколько меньшей номинальной. Во вращающихся электрических машинах средней и большой мощности это условие выполняется при нагрузках 60-80 % от номинальной (коэффициент нагрузки КНГ = 0,6-0,8). На рис. 4.8 приведены зависимости изменения КПД и потерь мощности от коэффициента нагрузки.

Коэффициент мощности асинхронной машины определяют как отношение активного тока к полному току или активной потребляемой мощности к полной мощности по выражению

Асинхронный двигатель, так же как и трансформатор, не зависимо от нагрузки потребляет из сети отстающий ток, поэтому его всегда меньше единицы.

При холостом ходе асинхронного двигателя коэффициент мощности мал и составляет 0,08-0,15 (рис.3.9). Это объясняется малой величиной активной составляющей тока, идущего на покрытие лишь достаточно небольших потерь активной мощности. В то же время реактивная составляющая тока холостого хода сравнительно велика, поскольку потребляется двигателем для создания основного магнитного потока, практически не зависящего от нагрузки. При увеличении нагрузки сначала довольно быстро растет при увеличении момента на валу, затем рост его замедляется и достигает максимума при мощности, близкой номинальной (рис. 3.9). Но при увеличении момента уменьшается частота вращения и растет скольжение. При этом увеличивается частота тока в роторе , его индуктивное сопротивление , что ведет к уменьшению и активной составляющей тока ротора (рис. 4.10). Снижается и , как правило, при нагрузках выше номинальных.

Вследствие массового использования асинхронных двигателей для рационального электроснабжения предприятий следует так организовывать технологический процесс, чтобы асинхронные двигатели были загружены в соответствии с их номинальной мощностью и не работали на холостом ходу.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Величина коэффициента мощнос-ти для двигателей с короткозамкнутым ротором мощностью до 100 кВт достигает 0,7-0,9, а для двигателей свыше 100 кВт = 0,9-0,95. В двигате-лях с фазным ротором и КПД несколько ниже, что объясняется дополнительными потерями на трение щеток, худшим использованием объема ротора из-за наличия изоляции в его пазах и увеличением намагничивающего тока в результате уменьшения сечения зубцов ротора.

3.8 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.

3.9 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.

3.10 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: