АД_теория (Лабораторные работы с официального сайта с примерами), страница 2

2.1.4. Механическая и электромеханическая характеристики, регулирование частоты вращения двигателяПри анализе свойств асинхронных двигателей широко используют электромеханические n(I1) имеханические n(M) характеристики. Особое значение для практики имеют механические характеристики.При неизменной частоте вращения электромагнитный момент двигателя M уравновешивается моментомсопротивления M с , создаваемым на валу производственным механизмом, поэтому в этом режиме механические характеристики показывают, как изменяется частота вращения двигателя при изменении нагрузкина валу.Рис. 2.

Зависимости КПД  и коэффициента мощности cos от мощности на валу P2Если к обмоткам двигателя подведено номинальное напряжение U1  U1н , изменяющееся с номинальной частотой f1  f1н , то двигатель имеет характеристики, называемые естественными характеристиками. На естественных характеристиках находятся точки, соответствующие номинальному режиму работы асинхронного двигателя. Если же U1  U1н или f1  f1н , то характеристики, соответствующие этим условиям, называются искусственными. На этих характеристиках двигатель работает припуске, торможении, реверсе и регулировании частоты вращения.Естественные механическая и электромеханическая характеристики двигателя приведены нарис. 3.

Как видно, эти зависимости нелинейны. Уравнения, описывающие эти характеристики, получают изанализа схем замещения асинхронного двигателя.Далее приведены без вывода некоторые промежуточные и конечные соотношения, позволяющие в самом общем виде проследить функциональные связи между параметрами и переменными, характеризующимиработу асинхронного двигателя.Фазный ток обмотки ротораE2E2к  sI2 ,(11)2222r2  x2r2  x2к  s 5где E 2к и E2  E2к  s – ЭДС фазы обмотки ротора при неподвижном роторе n  0, s  1 и прискольжении  s  1 , соответственно; r2 – активное сопротивление фазы обмотки ротора; x2к иx2  x2к  s – индуктивные сопротивления фазы обмотки ротора при неподвижном роторе n  0, s  1 искольжении  s  1 .Рис.

3. Естественные механическая n(M ) и электромеханическая n(I ) характеристики двигателяЭлектромагнитный момент электродвигателя(12)M  с  Ф  I 2  cosψ 2 ,где Ф – магнитный поток одного полюса двигателя; с – постоянный коэффициент, зависящий от конструкции двигателя.Косинус угла сдвига фаз между ЭДС и током ротораr2r2(13)cosψ 2 2222r2  x2r2  x2к  s Если ротор двигателя имеет частоту вращения n  n0 s  0 , то, как следует из (11) и (12),I2  0 и M  0 .При вращении ротора с частотой n  n0 двигатель потребляет из трехфазной сети реактивный токнамагничивания I 0 , который создает вращающееся магнитное поле.

Работу двигателя при n  n0 называют режимом идеального холостого хода. Как следует из (11), при уменьшении значения n (увеличениизначения s ) ток ротора I 2 возрастает, что приводит к увеличению тока I 1 , потребляемого из сети. Впервом приближении при работе двигателя под нагрузкой реактивная составляющая потребляемого изсети тока не зависит от частоты вращения ротора или скольжения.Токи I 2 и I 1 достигают наибольших значений при n  0, s  1 .

Эти значения называют пусковыми токами и обозначают обычно I 2п и I1п .Момент при частоте вращения nк (скольжении s к ) достигает наибольшего значения, который всостоянии развить двигатель. Это значение момента называют критическим моментом и обозначаютM к . Момент при частоте вращения n  0, s  1 называют пусковым и обозначают M п .Для упрощенных расчетов часто полагают r1  0 , что не вносит существенной погрешности длядвигателей мощностью более 5 кВт. При этом допущении для механической характеристики полученоприближенное выражение2M кM .(14)s sкsк sЗначение M к определяется из заданного в паспортных данных отношения M к / M н   , а s к –из уравнения (14) при подстановке в него s  sн и M  M нsк  sн     2  1 .(15)61.5.

Регулирование частоты вращения асинхронных двигателейПри работе многих механизмов необходимо регулировать частоту или скорость их вращения. Наосновании формул (2), (4), (5) можно записать60 f11  s .n  n0  1  s  (16)pИз соотношения (16) видно, что в общем случае при заданной нагрузке на валу частоту вращенияротора асинхронного двигателя можно регулировать:1. Изменением частоты f1 источника питания;2. Изменением числа пар полюсов p ;3.

Изменением скольжения s (только для двигателей с фазным ротором).В данной лабораторной работе рассматривается, как наиболее перспективный, первый способрегулирования. Для его реализации статорные обмотки асинхронного двигателя подключают кисточнику питания через специальное устройство, называемое преобразователем частоты (ПЧ). Внастоящее время ПЧ выполняют на силовых полупроводниковых приборах – тиристорах илитранзисторах. Эти устройства одновременно с изменением частоты напряжения на фазных обмоткахдвигателя обеспечивают возможность изменения и его амплитуды. Это необходимо для сохранения нанекотором, например, на номинальном, уровне магнитного потока двигателя Ф при f1  f1н .

Приближенно, без учета активного сопротивления статорной обмотки ( r1  0 ), можно считать, что магнитный поток Ф определяется приложенным напряжением U 1 , частотой f1 и конструктивными параметрами обмотки w1 и k1U1UФ 1,(17)4,44  w1  k1  f1f1где w1 и k1 – число витков и обмоточный коэффициент фазы обмотки статора.При r1  0 критический момент M к также оказывается пропорциональным отношению U1 / f1 , поэтому выполнив условие U1 / f1  const при неизменном моменте нагрузки на валу двигателя M с обеспечивается постоянство перегрузочной способности двигателя λ. Идеализированному условиюU1 / f1  const соответствует семейство механических характеристик при частотном регулировании, какпоказано на рис. 4.Рис.

4. Механические характеристики при частотном регулированииСПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ1. Борисов Ю.М., Липатов Д.Н., Зорин Ю.Н. Электротехника.С-Петербург: 2012.2. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника : учеб. для вузов М: Издательский центр « Академия» , 2010.- 544с.3. Кацман М.М. Электрические машины. – М. Издательский центр «Академия, 2003. – 496с..